鐵4采用磁鐵。當通過繞組7的交流電為正半周期時，繞組7產生的磁場方向在上部為N極，驅使銜鐵4將向下運動，從而通過導桿10帶動沖刷板11向下移動擠壓沖刷試件14上部的自由水使之具有一定壓力沖刷試件
14;當通過繞組7的交流電為負半周期時，銜鐵4將通過導桿10帶動沖刷板11向上移動，此時的自由水將受到真空壓力作用對沖刷試件14產生栗吸作用。如此重復即可實現動水的反復沖刷和栗吸作用。內腔處于磁場環(huán)境中，由于摩擦力小，因此可在磁場的變化條件下高速地往復運動，帶動沖刷板11形成沖刷作用。銜鐵4與內腔之間的間隙不應過大，使銜鐵4運動過程中不發(fā)生偏移和翻轉而影響到導桿10的運動。內腔頂部設置的彈簧8起到緩沖作用，減小銜鐵4運動對固定架9整體造成的震動影響。
[0031]如圖2和圖3所示，為本實用新型中沖刷板11的結構示意圖(縱向剖視)。沖刷板11上設置有用于和導桿10對接的推桿19，沖刷板11的周向為圓形結構，縱向截面呈等腰梯形；等腰梯形的腰與上底之間的夾角為3°?5°。
[0032]沖刷板11為可拆卸式結構，可方便地與導桿10對接。沖刷板11的形狀與沖刷桶12相仿，其周向為圓形，放入沖刷桶12之后，其圓周上不同位置與沖刷桶12側壁2之間的間隙一致。沖刷板11的縱向截面是等腰梯形結構，且等腰梯形的腰與上底的夾角有特定的要求，該度數是發(fā)明人經過多次試驗研究得出的，設置這個度數的夾角，可使沖刷板11在向上抬起時，沖刷板11上方的水流能以較高的速度填充沖刷板11底部，防止沖刷板11頻率過高而導致在一次運動周期中，栗吸作用尚未完成沖刷板11又開始了下一次的運動周期(這樣使沖刷效果差)。另外，在沖刷板11的底部設置有導水板21，導水板21上分布有花紋20結構；花紋20結構類似于輪胎上的花紋20，其可以看作是導水槽，起到導流水的作用，促使水流運動，也能起到攪動水流的作用。
[0033]為了更好地產生栗吸作用，以模擬實際情況，同時使水流的運動幅度更大，縮短試驗時間，本方案中設置了另一種導水板21結構。如圖3所示，沖刷板11的底面設置有球面狀栗吸腔23，栗吸腔23的縱向截面為一段圓弧，該圓弧對應的圓心角的度數α經多次試驗得出為60°?90°時，效果最佳。栗吸腔23的作用是，栗吸腔23增大了導水板21底部可容納水的體積，在導水板21向上運動時，底部更加容易產生栗吸作用，這樣就縮短了導水板21的運動幅度，可減小沖刷桶12的高度、內腔的高度，從而減小了整個裝置的體積。
[0034]更進一步地，為了與栗吸腔23更好地配合，在環(huán)繞栗吸腔23的邊緣上設置有一圈導流面22，導流面22為斜面，斜面與水平面之間的夾角度數β為15°?30° ;導流面22的兩端分別與栗吸腔23的邊緣、導水板21的邊緣相接。導流面22起到導流作用，能促使水流快速進入、流出導流腔，防止導流板向下運動時由于產生過大壓力而使水流沖起桶蓋，或導致驅動系統(tǒng)的停車。
[0035]為了使整個裝置的集成性更好，本方案中沖刷桶12設置在一個帶有凹腔的底座1中，底座1具有側壁2，在底座1的側壁2上設置有位置可調的托板3，所述的固定架9通過螺栓13固定在托板3上，托板3上有用于通過導桿10的孔。可根據實際需要調整托板3的位置，從而配合不同大小的沖刷桶12以及試件14。底座1中的凹腔大小與沖刷桶12底部大小相匹配，用來固定沖刷桶12。
[0036]上述的驅動系統(tǒng)，可通過自動化調節(jié)，以使整個實驗過程可控性更好，操作更加方便，同時數據獲取更加直觀。為此，發(fā)明人給出了一套控制系統(tǒng)，如圖3所示，控制系統(tǒng)包括控制臺17，控制臺17中設置有通過控制器控制的可變電阻器以及變頻器，可變電阻器和變頻器均與所述的繞組7連接；變頻器可調整電壓和頻率，與可變電阻器配合，共同用來調整繞組7中的電流，以實現對銜鐵4運動功率、頻率的調節(jié)及控制。在內腔中的頂部設置有計數傳感器16，在沖刷桶12靠近試件14頂面的側壁2上設置有壓力變送器15，計數傳感器16、壓力變送器15均通過導線18與控制器連接；計數傳感器16、壓力變送器15分別可采集到銜鐵4的運動頻率信息以及當前試件14表面的壓力信息，將這些信息反饋給控制器，控制器根據設定的閾值進行判斷后，利用變頻器和可變電阻器來控制銜鐵4運動頻率，從而控制沖刷過程中水流的壓力和沖刷頻率，以對沖刷過程精確控制?？刂婆_17上還設置一個具有顯示屏、鍵盤的控制面板，用以輸入調控信息，以通過控制器調控試驗參數。
【主權項】
1.一種道路抗沖刷性能試驗裝置，其特征在于，包括沖刷桶(12)，沖刷桶(12)中放置有試件(14)，并在沖刷桶(12)中填充有水，水面超出試件(14)頂面；試件(14)的上方設置有可沿靠近或遠離試件(14)頂面方向運動的沖刷板(11)，沖刷板(11)往復運動帶動水流運動，水流運動對試件(14)表面造成沖刷。2.如權利要求1所述的道路抗沖刷性能試驗裝置，其特征在于，所述的沖刷板(11)由一個驅動系統(tǒng)控制運動，該驅動系統(tǒng)包括一個固定架(9)，固定架(9)的內部具有一個封閉的內腔，內腔的外部環(huán)繞內腔設置有環(huán)形的容納腔，容納腔中設置有繞組支架￠)，繞組支架(6)上纏繞有繞組(7)，容納腔的外部通過軛鐵(5)密封；所述的內腔中活動式設置有一個銜鐵(4)，銜鐵⑷底部通過穿出內腔的導桿(10)與所述的沖刷板(11)連接；在內腔中的頂部設置有彈簧(8)。3.如權利要求1所述的道路抗沖刷性能試驗裝置，其特征在于，所述的沖刷板(11)上設置有用于和導桿(10)對接的推桿(19)，沖刷板(11)的周向為圓形結構，縱向截面呈等腰梯形；等腰梯形的腰與上底之間的夾角為3°?5°。4.如權利要求1所述的道路抗沖刷性能試驗裝置，其特征在于，所述的沖刷板(11)的底部設置有導水板(21)，導水板(21)上分布有花紋(20)結構。5.如權利要求1所述的道路抗沖刷性能試驗裝置，其特征在于，所述的沖刷板(11)的底面設置有球面狀栗吸腔(23)，栗吸腔(23)的縱向截面為一段圓弧，該圓弧對應的圓心角的度數α為60°?90°。6.如權利要求5所述的道路抗沖刷性能試驗裝置，其特征在于，在環(huán)繞栗吸腔(23)的邊緣上設置有一圈導流面(22)，導流面(22)為斜面，斜面與水平面之間的夾角度數β為15°?30° ;導流面(22)的兩端分別與栗吸腔(23)的邊緣、導水板(21)的邊緣相接。7.如權利要求1所述的道路抗沖刷性能試驗裝置，其特征在于，所述的沖刷桶(12)中填充的水注滿沖刷桶(12)，在沖刷桶(12)的頂部設置有中部帶有通孔的橡膠蓋。8.如權利要求2所述的道路抗沖刷性能試驗裝置，其特征在于，所述的沖刷桶(12)設置在一個帶有凹腔的底座(1)中，底座(1)具有側壁(2)，在底座(1)的側壁(2)上設置有位置可調的托板(3)，所述的固定架(9)通過螺栓(13)固定在托板(3)上，托板(3)上有用于通過導桿(10)的孔。9.如權利要求2所述的道路抗沖刷性能試驗裝置，其特征在于，所述的道路抗沖刷性能試驗裝置還包括一個控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括控制臺(17)，控制臺(17)中設置有通過控制器控制的可變電阻器以及變頻器，可變電阻器和變頻器均與所述的繞組(7)連接；在內腔中的頂部設置有計數傳感器(16)，在沖刷桶(12)靠近試件(14)頂面的側壁(2)上設置有壓力變送器(15)，計數傳感器(16)、壓力變送器(15)均與控制器連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種道路抗沖刷性能試驗裝置，包括沖刷桶，沖刷桶中放置有試件，并在沖刷桶中填充有水，水面超出試件頂面；試件的上方設置有可沿靠近或遠離試件頂面方向運動的沖刷板，沖刷板往復運動帶動水流運動，水流運動對試件表面造成沖刷。本實用新型通過導入交流，交流電方向周期性變化從而實現導桿上下反復運動，通過導桿帶動沖刷板移動，在沖刷桶內產生動水對試件進行沖刷和抽吸循環(huán)作用；通過控制臺改變交流電的頻率及電流大小可以實現對沖刷動水壓力的精確控制，能夠更真實的模擬實際沖刷過程中不同動水壓力及作用頻率對基層或面層的沖刷。
【IPC分類】G01N17/00
【公開號】CN205067298
【申請?zhí)枴緾N201520811411
【發(fā)明人】申愛琴, 何天欽, 郭寅川, 于澎, 鄭盼飛
【申請人】長安大學
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月19日