一種瀝青類材料蠕變試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種瀝青類材料蠕變試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 瀝青是一種典型的粘彈性材料，從而導(dǎo)致瀝青混凝土在高溫下產(chǎn)生車轍變形，影 響瀝青路面的使用性能。此外，低溫環(huán)境下，瀝青的粘彈性能又會影響瀝青混凝土的松弛性 能，從而減小瀝青路面的開裂 [1]。因此，研宄瀝青及瀝青混凝土的粘彈性變形特性是評價瀝 青路面高低溫性能的有效方式。
[0003] 蠕變試驗是評價粘彈性材料變形特性的有效方法。長期以來，為了探宄瀝青類材 料的蠕變性能，許多學(xué)者采用不同的試驗設(shè)備對瀝青及瀝青混凝土的蠕變性能進(jìn)行了測試 分析。張裕卿采用UTM試驗機研宄了瀝青混合料的永久變形規(guī)律，指出溫度和應(yīng)力均是導(dǎo) 致永久變形的主要因素。張久鵬等在UTM試驗機上分別進(jìn)行SMA13和AC13兩種類型瀝青 混合料的單軸靜載懦變試驗。萬成、吳志勇等使用Cooper-NU-14試驗系統(tǒng)評價了瀝青混合 料的蠕變疲勞性能。胡曼[6]采用Cooper氣動多功能試驗機進(jìn)行了不同溫度的混合料蠕變 試驗。郭慶林[7]采用Cooper氣動多功能試驗機探討了密級配瀝青混凝土的非線性粘彈性 能，指出應(yīng)力水平增大會引起蠕變變形的非線性增大。陳驍?shù)?[8]利用MTS810材料試驗系 統(tǒng)，對松散熱態(tài)SBS改性瀝青混合料進(jìn)行壓縮試驗，確定了不同荷載循環(huán)過程下瀝青混合 料的粘彈塑性參數(shù)，分析了熱態(tài)瀝青混合料的變形特性，為深入研宄瀝青混合料的熱流變 性能提供了新的途徑。通過以上分析可以看出，這些學(xué)者在研宄中采用的試驗設(shè)備主要包 括UTM液壓伺服試驗機、MTS材料測試試驗機和Cooper氣動多功能試驗機。
[0004] 長時蠕變試驗對試驗儀器的穩(wěn)定性和耐久性能提出了較高要求，載荷系統(tǒng)及儀表 系統(tǒng)長期穩(wěn)定性和可靠性是制約蠕變試驗的主要問題。目前，電液伺服試驗機和氣動試驗 機雖具有較高的精度，但設(shè)備復(fù)雜程度較高，一旦設(shè)備停轉(zhuǎn)，需要專業(yè)人員對其進(jìn)行維修， 儀器日常維護(hù)成本較高，由于設(shè)備昂貴難以推廣應(yīng)用。
[0005] 可見，對瀝青類材料蠕變試驗機械進(jìn)行設(shè)計研宄不僅能夠降低設(shè)備成本和設(shè)備維 護(hù)難度，而且有利于提高設(shè)備的可靠程度和耐久性，簡化蠕變試驗過程。因此，對蠕變試驗 機械進(jìn)行設(shè)計研宄具有重要的工程研宄價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于解決上述的問題，提供一種采用三級杠桿施力結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡 單、易于維護(hù)、高效的瀝青類材料蠕變試驗裝置。該瀝青類材料蠕變試驗裝置包括實驗臺、 支架、壓頭組件、三級杠桿增力結(jié)構(gòu)、溫控機構(gòu)，其中固定于實驗臺的所述支架包括前立柱 和后立柱，所述三級杠桿增力結(jié)構(gòu)包括第一杠桿、第二杠桿、第三杠桿、第一立桿、第二立 桿、托盤，所述托盤鉸接于所述第一杠桿，所述第一杠桿、第三杠桿鉸接于所述前立柱，所述 第二杠桿鉸接于所述后立柱，所述第一立桿上下兩端分別鉸接于所述第一杠桿和第二杠 桿，所述第二立桿上下兩端分別鉸接于所述第二杠桿和第三杠桿，所述第三杠桿與所述壓 頭組件鉸接，所述壓頭組件夾緊試件，所述試件置于所述溫控機構(gòu)內(nèi)。
[0007] 作為優(yōu)選，所述瀝青類材料蠕變試驗裝置還包括位移補償裝置和試驗底座，所述 位移補償裝置包括主動螺桿、從動螺母、推桿、斜塊、彈簧、固定裝置，所述彈簧連接在所述 斜塊和所述固定裝置之間，旋轉(zhuǎn)所述主動螺桿帶動與之匹配的所述從動螺母運動，所述從 動螺母推動推桿帶動所述斜塊運動，所述斜塊推動放置試件的所述試驗底座。
[0008] 作為優(yōu)選，所述瀝青類材料蠕變試驗裝置還包括數(shù)據(jù)采集機構(gòu)，所述數(shù)據(jù)采集機 構(gòu)包括位移傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器，所述位移傳感器安裝于所述壓頭組件用于測 量試件的變形量，所述壓力傳感器安裝于所述第三杠桿用于測量試件所受力的大小，所述 溫度傳感器安裝于所述溫控機構(gòu)用于測量實時試驗溫度。
[0009] 進(jìn)一步，所述瀝青類材料蠕變試驗裝置的所述壓力傳感器是一種S型壓力傳感 器。
[0010] 作為優(yōu)選，所述瀝青類材料蠕變試驗裝置的所述溫控機構(gòu)包括溫度調(diào)節(jié)機、動力 系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)，溫度調(diào)節(jié)機可對試件進(jìn)行加熱或降溫，保溫系統(tǒng)保證試驗溫度恒定，動力 系統(tǒng)為空氣循環(huán)提供所需動力。
[0011] 進(jìn)一步，所述瀝青類材料蠕變試驗裝置的保溫系統(tǒng)為一種內(nèi)壁夾層采用多層隔熱 材料的溫控箱。
[0012] 作為優(yōu)選，所述瀝青類材料蠕變試驗裝置所述壓頭組件包括測量支柱和夾頭，所 述夾頭位于所述測量支柱下端。
[0013] 作為優(yōu)選，所述瀝青類材料蠕變試驗裝置所述第一杠桿上設(shè)置有多級限位孔，第 二杠桿、第三杠桿為變截面杠桿。實驗者可根據(jù)試驗施力需要，隨時調(diào)節(jié)動力臂的長短，進(jìn) 一步增大施力范圍。
[0014] 本發(fā)明具有以下有益效果：采用三級折回式杠桿增力系統(tǒng)，對所施力進(jìn)行放大，放 大倍數(shù)較以往單級杠桿有了顯著提升，大大提高了杠桿蠕變系統(tǒng)的量程。同時，三級折回式 杠桿的應(yīng)用，縮短了空間桿件的設(shè)計尺寸，縮小了占地面積。通過微位移補償系統(tǒng)，對桿件 施力部位移下降進(jìn)行補充，解決試件微小位移引起杠桿末端巨大位移，從而控制設(shè)備的工 作狀態(tài)。設(shè)備簡單，拆卸方便，易于維護(hù)。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2是位移補償裝置示意圖；
[0017] 圖3是折回式三級串聯(lián)式增力三級杠桿增力結(jié)構(gòu)的工作原理圖；
[0018] 1、底座；2、支架；21、前立柱；22、后立柱；3、壓頭組件；4、三級杠桿增力結(jié)構(gòu)；41、 第一杠桿；42、第二杠桿；43、第三杠桿；44、第一立桿；45、第二立桿；46、托盤；5、溫控機 構(gòu)；6、位移補償裝置；61、主動螺桿；62、從動螺母；63、推桿；64、斜塊；65、彈簧；66、固定裝 置；7、試驗底座；8、壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明研宄思路：采用三級折回式杠桿增力系統(tǒng)，通過砝碼加載和杠桿結(jié)構(gòu)施加 恒定外力，從而實現(xiàn)瀝青類材料的蠕變性能測試。同時采用角度進(jìn)給系統(tǒng)對試件蠕變過程 中的微小變形進(jìn)行補償，從而使杠桿增力機構(gòu)保持較好的工作性能。采用有限元方法對蠕 變試驗機的內(nèi)力和變形進(jìn)行了計算分析，并對構(gòu)件應(yīng)力進(jìn)行了驗算，從而保證本機械具有 較好的強度和剛度特性。
[0020] 如圖3所示，折回式三級串聯(lián)式增力三級杠桿增力結(jié)構(gòu)的工作原理圖。該裝置主 要由三級串聯(lián)增力杠桿和中間的傳力桿組成。若用人力或其他驅(qū)動裝置在一級杠桿的右端 施加一個向下的力F后，該力將通過中間傳力桿，依次傳遞到二級杠桿和三級杠桿上；經(jīng)過 3次串聯(lián)力放大后，產(chǎn)生輸出力F。由于將力放大過程分解到疊層式的3個杠桿上實現(xiàn)，因 此，與單一三級杠桿增力結(jié)構(gòu)相比，該增力機構(gòu)縱向長度尺寸大為縮小，便于工程應(yīng)用。
[0021] 機構(gòu)的增力系數(shù)為輸出力與輸入力的比值，常用h表示，圖3所示折回式三級串 聯(lián)增力三級杠桿增力結(jié)構(gòu)的理論增力系數(shù)i，實際增力系數(shù)為ip，理論輸出力實際輸 出力？。5可以按照如下公式計算：