專利名稱：簡便落錘式彎沉儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種落錘式彎沉儀。
落錘式彎沉儀(簡稱FWD)是目前世界上公認的比較先進的路面承載能力動載評定設備。它的基本原理將一重錘提升到一定高度后釋放，重錘自由落體地落到承載板上產(chǎn)生一個脈沖沖擊荷載，地面感受到這個沖擊荷載后產(chǎn)生向下的彎沉，將沖擊荷載和對應的路面彎沉測出，根據(jù)荷載和彎沉的數(shù)值對路面承載能力進行評價。我國從60年代至今在公路強度測量方面一直延用貝克曼粱測量方法，該方法是在規(guī)定的載重卡車上裝載8噸沙子或碎石，車停在測點上，用千斤頂將車后軸頂起，將后軸承重通過千斤頂傳到與地面接觸的承載板上，地面受力后向下彎沉；將千斤頂收起，汽車開走，地面向上復原之后，將貝克曼粱伸到車底千斤頂處，用百分表測量地面向下彎沉與向上復原的差值。這種方法的缺點是1)貝克曼粱的支承點在測量前后要發(fā)生變化造成測量誤差；2)在測量過程中人為因素較多；3)人員要求多，勞動強度大；4)測量精度低；5)靜態(tài)方法不能模擬運動載荷對地面的影響。目前國外生產(chǎn)落錘式彎沉儀的國家有美國、日本、瑞典、丹麥等，這些國家生產(chǎn)的彎沉儀除有拖車、載荷發(fā)生器、液壓系統(tǒng)、傳感器外，還包括變換器、微機系統(tǒng)、野外動力系統(tǒng)。此類設備具有如下不足1)由于具有微機系統(tǒng)，因此需要復雜的野外動力供電系統(tǒng)，因此造成設備結(jié)構復雜，此外各種連線近百根，只要有一根接觸不良或某一部件產(chǎn)生故障，都會造成整機工作不正常，所以可靠性較差；2)要求使用人員、維護保養(yǎng)人員多，且在機電液方面需要有較高素質(zhì)，這與我國公路交通隊伍人員素質(zhì)要求相差很大，另外我國施工驗收規(guī)范只要求一個彎沉測點，而此類設備具有較多的彎沉測點，因此，不適合在我國應用；3)價格昂貴，很多單位接受不了。
本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構簡單、操作簡便、實用性強、可靠性高、且價格低廉的簡便落錘式彎沉儀。
本實用新型的目的通過如下措施實現(xiàn)它包括用于放置所有部件的拖車、液壓動力系統(tǒng)、蓄電池，其特點在于還包括通過油缸與液壓動力系統(tǒng)相接的載荷發(fā)生器、與載荷發(fā)生器相接且測量其輸出的位移值和力值的絕對式位移傳感器和力傳感器、接在絕對式位移傳感器和力傳感器輸出端的峰值保持顯示電路。拖車停在測點后，液壓動力系統(tǒng)首先將載荷發(fā)生器由運輸位置下降放置到地面上，然后再將載荷發(fā)生器中的重錘提升到一定高度后釋放，產(chǎn)生一定持續(xù)時間的沖擊荷載，地面感受沖擊荷載后產(chǎn)生向下的凹彎沉；沖擊荷載和彎沉值用力傳感器和絕對式位移傳感器分別測量后，輸出給峰值保持顯示電路，對其最大峰值進行測量及保持，最后顯示出此次測量的最大力值及對應的最大地面位移值即彎沉值。當此次測量結(jié)束時，液壓動力系統(tǒng)將載荷發(fā)生器提升到運輸位置后，拖車可移到下一個測量點進行測量。蓄電池對液壓動力系統(tǒng)及峰值保持顯示電路提供電源。
以下結(jié)合附圖及實施側(cè)對實用新型進一步詳細說明。


圖1為本實用新型的結(jié)構原理框圖；圖2為本實用新型的峰值保持顯示電路原理框圖；圖3為本實用新型的峰值保持顯示電路的電原理圖；圖4為本實用新型的載荷發(fā)生器的結(jié)構示意圖；圖5為本實用新型的載荷發(fā)生器中釋放機構的結(jié)構示意圖；圖6為本實用新型的載荷發(fā)生器中隔離單元結(jié)構示意圖。
參見附圖1，本實用新型由拖車1、載荷發(fā)生器2、通過油缸與載荷發(fā)生器2相接的液壓動力系統(tǒng)3、與載荷發(fā)生器2相接且用來測量其輸出彎沉值和沖擊力值的絕對式位移傳感器4和力傳感器5、與絕對式位移傳感器4和力傳感器5輸出端相接的峰值保持顯示電路6及對液壓動力系統(tǒng)3及峰值保持顯示電路6提供電源的蓄電池7組成，所有的部件均放置在拖車1上。
參見附圖2，峰值保持顯示電路6由變換器61、歸一化放大器62、保持電路63、顯示電路64及啟動電路65組成，絕對式位移傳感器4或力傳感器5的輸出經(jīng)變換器61、歸一化放大器電路62后分別接到保持電路63和啟動電路65的輸入端，保持電路63的輸出與顯示電路64相接，啟動電路65的輸出接到保持電路63的邏輯判斷輸入端。絕對式位移傳感器4或力傳感器5敏感到載荷發(fā)生器2的信息后產(chǎn)生輸出，變換器61將傳感器4或5輸出信號變換成與被測量成一定關系的電壓(或電流)值，放大、歸一化電路62將電壓值轉(zhuǎn)化為歸一化輸出，如1mv/kg，1mv/um等，歸一化后的信號同時輸出給保持電路63和啟動電路65，啟動電路65首先判斷此輸入信號的電壓是否超過了預置的門檻電壓和是否是預置復位后第一個信號，如同時滿足這兩個條件，啟動電路65輸出一個一定持續(xù)時間的開門信號給保持電路63，在此規(guī)定時間內(nèi)保持電路63能正常工作，對歸一化信號進行最大值保持，如不能同時滿足上述兩條，啟動電路65就不輸出開門信號，保持電路63處于不工作狀態(tài)，無法對歸一化信號進行峰值檢測及保持，顯示電路64將保持電路63的輸出顯示出來。
參見附圖3，力傳感器4輸出荷載信號由11端輸入后，由變換器及歸一化放大器U1變換歸一化處理，再經(jīng)隔直電容C4后，分別輸出給保持電路U5、U7和啟動電路U2、U3、U4，啟動電路中的運放U2和三極管T1構成門檻電路，由它判斷輸入信號的電壓是否超過了預置的門檻電壓，門檻電壓的大小由R11決定，U3和T2構成選通電路，只選通復位后的第一個脈沖，蔽屏掉其它的一切脈沖，如果啟動電路的輸入能同時滿足上述兩個條件即超過了預置電壓和是復位后的第一個脈沖時，單穩(wěn)電路U4才產(chǎn)生一定延時時間的，能使保持電路中的U5開門的脈沖信號，此信號使T3工作，T3是個與門電路，只有U4和U7同時滿足要求時，保持電路中的U5才能工作，其采樣到的最大值由J4輸出給顯示電路即電壓表顯示。位移傳感器3輸出的彎沉值信號由J2端輸入，U6、U7、T4、U4的作用及工作原理與U5、U7、T3、U4的相同，U6的輸出經(jīng)J 3端輸出給顯示電路。
參見附圖4，載荷發(fā)生器2由與拖車1相固定的定位導向架21、位于定位導向架21中心的卡盤22、安裝在定位導向架21上的高度限位桿29、與力傳感器5相固定的承載板28、位于力傳感器5上的承載框架25、位于承載框架25上的油缸31、安裝在油缸31活塞桿上的釋放機構23、套在油缸31外的組合錘24、位于承載框架25底板上端和絕對式位移傳感器4下端的隔離單元組成。在拖車1停穩(wěn)后，使液壓系統(tǒng)3工作，將承載板28緩緩地放在地面后，打開卡盤22使錘24能自由上下運動，釋放機構23卡住錘24上端管口，在油缸31的作用下，將錘24提到一定高度后釋放，錘24在油缸31外壁的導向下，自由落體地沖擊到承載框架25上產(chǎn)生沖擊荷載。
參見附圖5，釋放機構23由通過螺紋連接到油缸31活塞桿上的支承板234、自由地套在支承板234上，且可上下運動的內(nèi)套232、自由地套在內(nèi)套232外側(cè)的外套231、放在內(nèi)套232孔中且不能從孔中滾出的鋼球233、位于內(nèi)套232和外套231之間的壓縮彈簧235及起固定活塞桿作用的螺釘236組成。不工作時，由于彈簧235的作用使鋼球233處于內(nèi)套232錐孔中，油缸31的活塞桿向下抓卡過程中，由于錘24上端管口直徑小于內(nèi)套232內(nèi)徑，大于鋼球233凸的內(nèi)徑，故錘24上端管口頂住鋼球233，使內(nèi)外套作相對運動，當外套231內(nèi)槽運動到鋼球233所在位置時，鋼球233將被頂?shù)絻?nèi)槽中，在彈簧235的作用下，內(nèi)套232迅速下移，同時將鋼球233帶到錘24管口下端，錘24被卡住，可以開始提錘動作。當錘24提到一定高度后，釋放機構23外套231將碰到高度限位桿29，而油缸31的活塞桿繼續(xù)向上運動，此時彈簧235被逐漸壓縮，內(nèi)套232上升到一定程度后，鋼球233會滑到外套231內(nèi)槽中，錘24失去球卡而自由下落，隨后內(nèi)套232連同鋼球233被彈簧235壓回原始位置，可進行下一次工作。
參見附圖6，隔離單元27主要由隔離板273、壓板274、導向桿272和壓簧271構成，導向桿272安裝在承載框架25上，可上下運動的隔離板27自由地落在承載框架25上，壓板26在壓簧271的作用下壓在隔離板27上且可上下運動，壓簧271安裝在導向桿272與壓板26之間。當載荷發(fā)生器2處于運輸位置時，在壓簧271的作用下，壓板26壓在隔離板27上使其處于穩(wěn)定狀態(tài)，當載荷發(fā)生器2落地時，壓板272支腳先于隔離板27支腳落地，從而保證了隔離板27工作時完全獨立，不受其它機械干擾。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點1.結(jié)構簡單。在同等測量精度的前提下，用簡單的峰值保持電路代替了國外此類設備復雜的計算機系統(tǒng)。
2.體積小、重量輕。由于去掉了復雜的野外供電系統(tǒng)，如發(fā)電機、充電機、逆變器等，使得本實用新型的體積和重量可以小到人扛或手推。
3.價格低廉。國外進口一臺約130萬元人民幣，而本儀器約3-10萬元人民幣。
權利要求1.一種簡便落錘式彎沉儀，包括用于放置所有部件的拖車、液壓動力系統(tǒng)、蓄電池，其特征在于還包括通過油缸與液壓動力系統(tǒng)相接的載荷發(fā)生器、與載荷發(fā)生器相接且測量其輸出位移值和力值的絕對式位移傳感器和力傳感器、接在絕對式位移傳感器和力傳感器輸出端的峰值保持顯示電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的落錘式彎沉儀，其特征在于峰值保持顯示電路由變換器、歸一化放大器電路、保持電路、顯示電路及啟動電組成，絕對式位移傳感器或力傳感器的輸出經(jīng)變換器、歸一化放大器電路后分別接到保持電路和啟動電路的輸入端，保持電路的輸出與顯示電路相接，啟動電路的輸出接到保持電路的邏輯判斷輸入端。
3.根據(jù)權利要求1所述的落錘式彎沉儀，其特征在于載荷發(fā)生器由與拖車相固定的定位導向架、位于定位導向架中心的卡盤、安裝在定位導向架上的高度限位桿、與力傳感器相固定的承載板、位于力傳感器上的承載框架、位于承載框架上的油缸、安裝在油缸活塞桿上的釋放機構、套在油缸外的組合錘、位于承載框架底板上端和絕對式位移傳感器下端的隔離單元組成。
4.根據(jù)權利要求3所述的落錘式彎沉儀，其特征在于釋放機構由通過螺紋連接到油缸活塞桿上的支承板、自由地套在支承板上，且可上下運動的內(nèi)套、自由地套在內(nèi)套外側(cè)的外套、放在內(nèi)套孔中且不能從孔中滾出的鋼球、位于內(nèi)套和外套之間的壓縮彈簧及起固定活塞桿作用的螺釘組成。
5.根據(jù)權利要求3所述的落錘式彎沉儀，其特征在于隔離單元主要由隔離板、壓板、導向桿和壓簧構成，導向桿安裝在承載框架上，可上下運動的隔離板自由地落在承載框架上，壓板在壓簧的作用下壓在隔離板上且可上下運動，壓簧安裝在導向桿與壓板之間。
專利摘要一種用于測量路面承載能力的簡便落錘式彎沉儀由拖車、截荷發(fā)生器、液壓動力系統(tǒng)、絕對式位移傳感器和力傳感器、峰值保持顯示電路及蓄電池組成，本實用新型結(jié)構簡單、操作簡便、實用性強、可靠性高，在同等測量精度的前提下，具有體積小、重量輕、價格低廉的優(yōu)點。
文檔編號G01M7/00GK2271711SQ9624489
公開日1997年12月31日 申請日期1996年11月29日 優(yōu)先權日1996年11月29日
發(fā)明者彭京武 申請人:中國航天工業(yè)總公司第一計量測試研究所