本實用新型涉及一種模壓成型裝置，尤其涉及一種瀝青混合料梯形梁試件模壓成型裝置。

背景技術(shù)：

近年來，我國公路建設(shè)事業(yè)迅速發(fā)展，但是由于交通荷載的增加，路面出現(xiàn)的早期破壞日益嚴重，以致于要對路面進行頻繁的維修，這不僅造成建設(shè)投資的浪費，還給正常的社會活動帶來不便。分析現(xiàn)有瀝青路面早期病害的原因，多種因素對其有影響，目前采用的路面結(jié)構(gòu)類型被認為是其中主要原因之一。

由于我國自高速公路修建以來，普遍采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)在使用過程中容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞。對于路面結(jié)構(gòu)性破壞，不僅維修費用高，而且維修難度大，往往需要“開膛破肚”。因此，國際上一些國家提出了永久性瀝青路面的概念，這種路面的設(shè)計壽命一般超過40年，其在使用期內(nèi)，路面損壞僅發(fā)生在路表，而結(jié)構(gòu)不會發(fā)生破壞，所以只需要定期對路表進行維修即可，由于不需要對結(jié)構(gòu)進行維修，因此僅是表面層的“小手術(shù)”。

對于永久性瀝青路面，車轍是必須要重視的問題。高模量抗車轍瀝青混合料具有很大的勁度，能夠很好的抵抗車轍。由于高模量可減薄瀝青層厚度，同時可以起到連接和擴散荷載的作用，從而保護基層。

高模量瀝青混合料的基本概念是使用硬質(zhì)瀝青，同時使用比磨耗層高的膠結(jié)料含量，大約為6％(瀝青與集料重量比)，通過硬質(zhì)瀝青獲得高的模量來抵抗車轍，在相同厚度條件下，減小傳遞到路基的應(yīng)力。富余的瀝青含量增加了混合料的致密性，可提高抗疲勞性能。

高模量瀝青混合料在法國已經(jīng)使用了20多年，取得令人矚目的效果。在評價混合料勁度模量和疲勞性能時，瀝青混合料梯形梁試件的制作是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，試件制作質(zhì)量的好壞將直接影響整個疲勞試驗結(jié)果的準確性。而目前制備梯形梁試件的主要步驟包括混合料拌和、碾壓和試件切割三個過程。目前制作過程存在的缺陷：一是制作試件周期長，效率低下，輪碾成型大試塊需要4-6小時，冷卻降溫需要24-48小時，切割成梯形梁試件需要6-8小時；二是加工試件尺寸誤差偏大，切割機鋸片的誤差造成試件邊角不齊，雖在允許范圍內(nèi)，但誤差偏大，影響試驗精度；三是切割邊角遇有軟弱顆粒時，容易崩落、缺損，造成截面變小，試驗受力時易應(yīng)力集中；四是鋸片切割試件時的高頻振動會對試件內(nèi)部造成傷害，影響試驗準確性；五是切割試件時產(chǎn)生的污水、高噪音造成的環(huán)境污染；六是加工試件成本高，幾十萬元設(shè)備的投入、昂貴的金剛石鋸片的損耗、人工、能耗等直接成本使試件制作成本很高。

有關(guān)術(shù)語解釋：

模量：是指材料在受力狀態(tài)下應(yīng)力與應(yīng)變之比，原來專指材料在彈性極限內(nèi)的一個力學參數(shù)，故在不加任何定冠詞時往往就認為指彈性模量，即應(yīng)力與應(yīng)變之比是一常數(shù)。該值的大小是表示此材料在外力作用下抵抗彈性變形的能力。

膠結(jié)料：指合成聚合物或含有瀝青的有機混合物，并能膠結(jié)集料的黏性物質(zhì)，如各種合成樹脂、合成橡膠乳液、純?yōu)r青、各種改性瀝青、專用瀝青(硬質(zhì)瀝青、彩色瀝青或再生瀝青)以及各種合成瀝青。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型提供一種瀝青混合料梯形梁試件模壓裝置，該裝置從原理上改進了試件成型方式，可以實現(xiàn)高模量試件的靜壓成型，解決了制作周期長，尺寸誤差大，成型質(zhì)量不好等問 題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案是：一種瀝青混合料梯形梁試件模壓成型裝置，包括液壓系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、反力框架、試模組件；所述液壓系統(tǒng)包括液壓缸及液壓缸驅(qū)動的液壓頂升桿；

所述反力框架包括立柱和橫梁；

所述試模組件置于所述液壓頂升桿的頂部，隨所述液壓頂升桿一起運動；所述試模組件包括各自獨立的上壓頭、下壓頭、試模，所述上壓頭和下壓頭的外形與試模的內(nèi)腔形狀吻合，所述下壓頭置于所述試模內(nèi)腔的底部，所述上壓頭置于所述試模內(nèi)腔的頂部；

所述試模內(nèi)腔的尺寸為N～N+0.6mm，所述上壓頭、下壓頭的尺寸均為N-0.6mm～N-0.1mm，N為試件的基準尺寸；所述上壓頭的下表面與所述下壓頭的上表面的平行度小于0.8mm；

當所述試模組件隨液壓頂升桿上升時碰觸到所述反力框架的橫梁的底部。

進一步講，所述試模由兩部分L形結(jié)構(gòu)件組成，兩部分L形結(jié)構(gòu)件圍成一梯形內(nèi)腔，兩部分L形結(jié)構(gòu)件之間通過緊固螺栓連接固定成整體。

再進一步講，在分割所述兩部分L形結(jié)構(gòu)件時，是以板材的厚度為基礎(chǔ)，將板材的一側(cè)板面延長作為試模的分割面。

再進一步講，在所述試模的兩端各設(shè)置一所述緊固螺栓，將兩部分L形結(jié)構(gòu)件連接固定。

再進一步講，在兩部分L形結(jié)構(gòu)件之間，還設(shè)置一拆模螺栓，所述拆模螺栓安裝在其中的一部分L形結(jié)構(gòu)件上，在另一部分L形結(jié)構(gòu)件上設(shè)置有盲螺栓孔，開模時所述拆模螺栓旋進所述盲螺栓孔，頂開另一部分L形結(jié)構(gòu)件。

進一步講，所述壓力控制系統(tǒng)包括油箱，第一泵，第二泵，第一溢 流閥，電磁換向閥，節(jié)流閥，液控單向閥，電液比例調(diào)速閥，第二溢流閥，第三溢流閥，形成的工作油路有三種：

第一種，油箱→第一泵→電磁換向閥→節(jié)流閥→液控單向閥→液壓缸→油箱構(gòu)成的回路；

第二種，油箱→第二泵→電液比例調(diào)速閥→液壓缸→節(jié)流閥→電磁換向閥→油箱1構(gòu)成的回路；

第三種，油箱→第一泵→液控單向閥→液壓缸→節(jié)流閥→電磁換向閥→油箱構(gòu)成的回路。

所述電磁換向閥采用“Y”型的三位四通閥

本實用新型的有益效果是：

1.本實用新型提供了一種模壓方式的成型裝置，改變現(xiàn)有技術(shù)的碾壓成型，只需拌合-靜壓成型梯形梁試件-脫模降溫養(yǎng)護即可，制作周期短；

2.使用模壓成型裝置，提高了現(xiàn)有技術(shù)試件尺寸精度，模具用高強度工具鋼成批精加工而成，成型試件誤差小；

3.試件在模具內(nèi)靜壓成型，沒有邊角崩落、缺損現(xiàn)象，試件完整性好；

4.靜壓成型，沒有現(xiàn)有技術(shù)切割試件時的高頻振動對試件內(nèi)部造成的傷害，試驗準確性高；

5.靜壓成型，無污水、噪音，沒有現(xiàn)有技術(shù)制作時產(chǎn)生的環(huán)境污染；

6.可降低加工試件成本，只需幾萬元的液壓成型機、少量人工、低能耗即可。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本實用新型的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為本實用新型成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型試模組件中各部件的主視示意圖；

圖3為本實用新型試模組件中各部件的俯視示意圖；

圖4為液壓控制系統(tǒng)工作示意圖。

圖中標號：1-液壓系統(tǒng)、2-壓力控制系統(tǒng)、3-反力框架、4-試模組件、5-緊固螺栓、6-拆模螺栓、11-液壓頂升桿、12-液壓箱、13-液壓缸、31-立柱、32-橫梁、41-上壓頭、42-下壓頭、43-試模；

101-油箱、102-第一泵、103-第二泵、104-第一溢流閥、105-電磁換向閥、106-節(jié)流閥、107-液控單向閥、108-電液比例調(diào)速閥、109-第二溢流閥、110-第三溢流閥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本實用新型的優(yōu)選實施例。

如圖1所示，本實用新型提供了一種瀝青混合料梯形梁試件模壓成型裝置，主要用來制作瀝青混合料梯形梁試件，以供在試驗室進行瀝青混合料物理力學性質(zhì)試驗。該裝置主要包括液壓系統(tǒng)1、壓力控制系統(tǒng)2、反力框架3、試模組件4四部分。

液壓系統(tǒng)1由壓力控制系統(tǒng)2控制，實現(xiàn)其液壓頂升桿11的升降。液壓頂升桿11位于液壓箱12的頂部，可上、下升降；在液壓箱12的頂部同時還設(shè)置有反力框架3。反力框架3包括兩根立柱31和一根橫梁32，橫梁32支撐安裝于兩根立柱31上，在立柱上的高度可調(diào)，較佳的是橫梁32的底面與液壓頂升桿11的頂面平行。試模組件4包括上壓頭41、下壓頭42以及試模43。上壓頭41要保證底面光潔平整，下壓頭42和試模43需要放置于液壓頂升桿11的頂部，所以液壓頂升桿11的頂部需要設(shè)置一平臺，平臺上放置下壓頭42和試模43，下壓頭42放置于試模43的內(nèi)底部。

試模組件中上壓頭41、下壓頭42、試模43的結(jié)構(gòu)及分解狀態(tài)如圖2、圖3所示，三者為相互獨立的部件，上壓頭41和下壓頭42的結(jié)構(gòu)完全一樣，兩者一上一下靈活位于試模43的兩側(cè)，較佳是上壓頭41和下壓頭42為實體件以增強壓實力。試模43具有一梯形內(nèi)腔，用于填料，上壓頭41和下壓頭42的形狀與試模43的內(nèi)腔形狀完全吻合，上壓頭41和下壓頭42與試模43內(nèi)腔形成間隙配合，如試模內(nèi)腔的尺寸范圍為N～N+0.6mm,則上、下壓頭的尺寸范圍是N-0.6mm～N-0.1mm，N為基準尺寸，可以壓入到試模43的內(nèi)腔中。因為制作的是梯形梁試件，所以上壓頭41、下壓頭42和試模43內(nèi)腔的形狀都為對應(yīng)的梯形塊及梯形腔。

如圖3所示，試模43是由兩部分結(jié)構(gòu)件圍成一個內(nèi)腔，兩部分結(jié)構(gòu)件之間通過緊固螺栓5連接固定成一個整體。進一步講，為便于從試模中取出試件，在試模43上又設(shè)置拆模螺栓6，拆模螺栓6連接在其中一部分結(jié)構(gòu)件上，在另一部分結(jié)構(gòu)件上設(shè)置螺栓孔，開模時利用拆模螺栓6旋進螺栓孔，頂開試模，取出試件；壓模時拆模螺栓6閑置。

再進一步講，構(gòu)成試模43的兩部分結(jié)構(gòu)件按照如圖3的形式分割，兩部分都成L形，這樣的結(jié)構(gòu)分割有利于拆模，使用零件又少，能最大限度的保證試模的剛度。

試模43的加工過程是：將試模分成兩塊L形結(jié)構(gòu)件分別加工，在加工兩個結(jié)構(gòu)件之前設(shè)計試模的分割面時，是以板材的厚度為基礎(chǔ)，沿著板材的一側(cè)板面延長作為分割面的，兩塊L形結(jié)構(gòu)件通過緊固螺栓5連接而成一整體，兩個緊固螺栓5分別安裝在兩塊L形結(jié)構(gòu)件的長邊的端部，從一塊L形構(gòu)件的長邊穿入，穿進另一塊L形構(gòu)件的短邊中，從而將兩個結(jié)構(gòu)件連接起來。所以，加工時先粗加工L形結(jié)構(gòu)件，并按緊固螺栓5設(shè)計的位置鉆孔、套絲。兩塊結(jié)構(gòu)件用緊固螺栓5擰緊后，再精加工試模內(nèi)腔尺寸，達到設(shè)計的尺寸和粗糙度要求。另外，在兩塊結(jié)構(gòu) 件用緊固螺栓5擰緊后，還可在試模的一端設(shè)計拆模螺栓6的螺紋孔，該螺紋孔一次同時成形于兩塊L形結(jié)構(gòu)件上，其中在一塊L形結(jié)構(gòu)件上為通螺紋孔，在另一塊L形結(jié)構(gòu)件上為盲螺紋孔，這樣當擰入拆模螺栓6時，拆模螺栓6能夠穿過一塊L形結(jié)構(gòu)件將另一塊L形結(jié)構(gòu)件頂開。

進一步講，試模組件4的材質(zhì)均為工具鋼或高碳合金鋼，強度、剛度高，保證長期使用不變形。

瀝青混合料梯形梁試件是要求一定的表面粗糙度的，試模43內(nèi)腔中用于放入試件瀝青混合料，上壓頭41、下壓頭42用于從上下兩側(cè)對混合料進行施壓，所以本實用新型中需要保證試模43內(nèi)腔的表面粗糙度，以及上壓頭41下表面、下壓頭42上表面的粗糙度，本實用新型中設(shè)定的粗糙度是Ra＝1.6-3.2μm。

同時，瀝青混合料梯形梁試件是要求上、下表面平行的，所以為保證上、下表面的平行度，本實用新型應(yīng)保證上壓頭41下表面與下壓頭42上表面的平行度，這兩個表面的平行度保證在小于0.8mm。

另外，在壓模成型過程中，需要保證足夠的壓力，以及力度的平穩(wěn)性，為保證上、下壓頭在試模內(nèi)腔運行時保持一定的平行度，以及不在內(nèi)腔卡住，要求內(nèi)腔高度和上、下壓頭厚度要達到一定的尺寸。瀝青混合料梯形梁試件為梯形柱體，一個方向截面為梯形，另兩個方向的截面為矩形。常用的試件尺寸包括三種：上底25mm，下底56mm，高250mm，厚25mm；上底25mm，下底70mm，高250mm，厚25mm；上底25mm，下底70mm，高250mm，厚50mm；尺寸偏差±0.2mm；以上尺寸可以允許有±5mm的誤差。上述的試模內(nèi)腔尺寸N～N+0.6mm以及上、下壓頭的尺寸N-0.6mm～N-0.1mm中的N就是試件的基準尺寸。

考慮到上、下壓頭需要很好的剛度，以及在試模中受壓過程中保持一定的平行度，所以要求有一定的厚度15-25mm，這樣在壓制試件時，不 會發(fā)生一頭翹起的現(xiàn)象，從設(shè)計上保證了平行度的要求。成型的試件再經(jīng)過卡尺檢測，任意5處中有1處超過設(shè)定值1mm的，此試件即作廢。

由于裝置在工作中要承受一定的壓力，所以為了保證裝置的強度，本實用新型還需采取如下措施：

1.將液壓系統(tǒng)1和壓力控制系統(tǒng)2做成箱式集成結(jié)構(gòu)，液壓箱12里面裝液壓缸及閥體、管路等，液壓缸的液壓頂升桿11伸出液壓箱12。由于液壓箱12表面要支撐反力框架3，液壓箱12優(yōu)先選用碳鋼材料制作。

2.反力框架3的立柱31固定于液壓箱12上，采用機械連接方式使其固著。

3.橫梁32采用機械連接方式固定于立柱31上。立柱31和橫梁32優(yōu)先選用高強度結(jié)構(gòu)鋼材料。

4.液壓頂升桿11設(shè)置的頂部平臺與液壓頂升桿11一體制作，或焊接于液壓頂升桿11上，平臺需具有足夠的支撐面積支撐下壓頭42和試模43以及具有升降平穩(wěn)性。

不做試件時，下壓頭42和試模43是不放置在液壓頂升桿11頂部平臺上的，在制作試件時，將下壓頭42放于平臺上，然后將試模43扣于下壓頭42上，使下壓頭42位于試模43的內(nèi)腔中，且嚴密圍合內(nèi)腔底部，然后填入混合料搗實后再將上壓頭蓋在混和料上。

工作時，設(shè)定液壓機加壓壓力，反力框架3內(nèi)液壓頂升桿11頂升試模向上升起，上壓頭頂住橫梁后，壓力逐漸增加至設(shè)定值，保持恒壓力靜止一段時間后，卸載，把試件取出，完成一次試件制作。

為保證液壓頂升桿11的升降平穩(wěn)性，需從液壓系統(tǒng)1和壓力控制系統(tǒng)2的結(jié)構(gòu)以及控制策略上得以保證，詳見下述液壓控制介紹。

液壓系統(tǒng)為典型的力控制系統(tǒng)，壓力控制系統(tǒng)通過計算機進行壓力力值的設(shè)定，通過測力機構(gòu)檢測液壓缸的壓力值反饋給計算機，由計算 機控制步進電機，進而調(diào)節(jié)電液比例調(diào)速閥的輸出，控制液壓缸的輸出力，實現(xiàn)對系統(tǒng)的閉環(huán)控制。

如圖4所示，該液壓系統(tǒng)的油路結(jié)構(gòu)如下：它包括油箱101，第一泵102，第二泵103，第一溢流閥104，電磁換向閥105，節(jié)流閥106，液控單向閥107，電液比例調(diào)速閥108，第二溢流閥109，第三溢流閥110?？刂埔簤焊?3工作的油路分為三種：

第一種，油箱101→第一泵102→電磁換向閥105→節(jié)流閥106→液控單向閥107→液壓缸13→油箱101構(gòu)成的回路；第一溢流閥104為第一泵102溢流。

第二種，油箱101→第二泵103→電液比例調(diào)速閥108→液壓缸13→節(jié)流閥106→電磁換向閥105→油箱101構(gòu)成的回路；第二溢流閥109、第三溢流閥110分別為第二泵103和電液比例調(diào)速閥108溢流。

第三種，油箱101→第一泵102→液控單向閥107→液壓缸13→節(jié)流閥106→電磁換向閥105→油箱101構(gòu)成的回路；第一溢流閥104為第一泵102溢流。

進一步講，電磁換向閥105采用了“Y”型的三位四通閥。

該液壓系統(tǒng)能完成以下工作循環(huán)：

1)啟動階段：起動泵1，電磁換向閥105的lYA端通電，即電磁換向閥左位工作，此時液控單向閥107反向?qū)?，具體油路是：泵1→電磁換向閥105左位→節(jié)流閥106→液壓缸13無桿腔→液壓缸13有桿腔→液控單向閥107→電磁換向閥105左位→油箱101。此時液壓缸13的液壓頂升桿11伸出(圖中向右運動)，其運動速度由節(jié)流閥106控制。

2)加載階段：關(guān)閉泵1，啟動泵2，電磁換向閥105的lYA端斷電，2YA端也斷電，即電磁換向閥的中位工作，此時因換向閥采用了“Y”型的滑閥機能，故液控單向閥的控制油壓為零，此時該閥的作用等同于普通單 向閥，具體油路是：泵2→電液比例調(diào)速閥108→液壓缸13有桿腔→液壓缸13無桿腔→節(jié)流閥106→電磁換向閥105中位→油箱101。此時液壓缸13的液壓頂升桿11伸出(圖中向右運動)，因液壓頂升桿11與平臺連在一起，故這種運動正是對試模的加載方式，按給定的加載速率加載，其加載的快慢、大小由計算機控制電液比例調(diào)速閥108實現(xiàn)。此時節(jié)流閥106作背壓閥使用，而泵1的流量則經(jīng)溢流閥104回油箱。

3)回程階段：起動泵1，關(guān)閉泵2，電磁換向閥105的2YA端通電，即電磁換向閥右位工作，此時液控單向閥107正向?qū)?，具體油路是：泵1→電磁換向閥105右位→液控單向閥107→液壓缸13有桿腔→液壓缸13無桿腔→節(jié)流閥106→電磁換向閥105右位→油箱101。此時液壓缸13的液壓頂升桿11縮回(圖中向左運動)。

該液壓控制系統(tǒng)的特點是：

a)采用了兩個泵源，使高低壓油路分離，減小了功率損失(泵2為低壓泵)；

b)液控單向閥和電磁換向閥滑閥機能的合理使用，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，管路簡單，可靠性高；

c)使用了由計算機控制的電液比例調(diào)速閥，使加載速率可調(diào)，且試驗結(jié)果更加精確。

本實用新型提供了一種瀝青混合料梯形梁試件模壓成型裝置，能滿足各種瀝青混合料配合比設(shè)計中對復數(shù)模量等梯形梁試件的制備，尤其適合細集料級配，或者把混合料中5mm以下集料與瀝青或改性瀝青拌合成粗膠泥來制備，這樣對原來成型方法的弊端能很好的避免，對準確測試瀝青混合料的參數(shù)，完善瀝青混合料組成設(shè)計有著突出意義。本實用新型裝置能夠?qū)r青拌合料一次模壓成型，脫模后沒有邊角崩落、缺損現(xiàn)象，不需要再進行切割去毛刺等，成型精度高，可使制作過程簡化； 靜壓成型準確率高；加工成本低，人工少，可批量生產(chǎn)。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。