[發(fā)明專利]瀝青旋轉(zhuǎn)剪切破壞實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310039574.5
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103149098A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉華;陳靜云;趙勇
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 趙連明

1.瀝青旋轉(zhuǎn)剪切破壞實(shí)驗(yàn)裝置，由實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（8）、實(shí)驗(yàn)試件、加載設(shè)施（10）、溫度控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）組成，其特征在于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)參數(shù)和實(shí)時(shí)采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息自動(dòng)控制加載設(shè)施（10），對實(shí)驗(yàn)試件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)剪切加載，并控制實(shí)驗(yàn)過程；溫度控制系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)溫度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青旋轉(zhuǎn)剪切破壞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（8）由基礎(chǔ)鋼板、軸承支座（11）、固定軸（3）、旋轉(zhuǎn)軸（7）、實(shí)驗(yàn)試件、夾具（14）、聯(lián)軸器（23）、加載設(shè)施（10）、聯(lián)軸器（23）、扭矩傳感器及編碼器（2）和角位移傳感器及編碼器（6）組成；將兩個(gè)分別用以支撐固定軸（3）和旋轉(zhuǎn)軸（7）的軸承支座（11）固定在基礎(chǔ)鋼板上；固定軸（3）與旋轉(zhuǎn)軸（7）位于同一水平直線上，固定軸（3）與旋轉(zhuǎn)軸（7）分別安置在其各自的軸承支座（11）上；旋轉(zhuǎn)軸（7）可沿軸線方向活動(dòng)，便于將實(shí)驗(yàn)試件用夾具（14）固定在旋轉(zhuǎn)軸（7）和固定軸（3）之間；旋轉(zhuǎn)軸（7）的一端與夾具為可拆卸的固定連接，另一端通過聯(lián)軸器（23）與加載設(shè)施（10）連接；固定軸（3）的一端通過夾具（14）與實(shí)驗(yàn)試件連接，另一端與扭矩傳感器及編碼器（2）固定連接；扭矩傳感器及編碼器（2）固定在基礎(chǔ)鋼板上；加載設(shè)施（10）通過聯(lián)軸器（23）帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸（7）旋轉(zhuǎn)，使夾在旋轉(zhuǎn)軸（7）和固定軸（3）之間的實(shí)驗(yàn)試件產(chǎn)生變形；角位移傳感器及編碼器（6）固定在旋轉(zhuǎn)軸（7）上用于測量試件角位移；加載設(shè)施由變頻器（9）、微型電機(jī)（17）和減速箱（16）組成，變頻器安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和微型電機(jī)之間，并根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令帶動(dòng)微型電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，微型電機(jī)（17）與減速箱（16）組合在一起使用，聯(lián)軸器（23）用于連接旋轉(zhuǎn)軸（7）與減速箱（17）的輸出軸。?

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瀝青旋轉(zhuǎn)剪切破壞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于實(shí)驗(yàn)試件包括夾具（14）、兩個(gè)試模（22）和瀝青試件（5）；試模（22）與瀝青試件（5）皆為底面積相等的圓柱形試件；用兩個(gè)試模（22）將瀝青試件（5）固定地夾在中間，夾具（14）又將固定好的試模（22）和瀝青試件（5）夾在中間；夾具（14）的一端與固定軸（3）為可拆卸固定連接，另一端與旋轉(zhuǎn)軸（7）為可拆卸固定連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青旋轉(zhuǎn)剪切破壞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于溫度控制系統(tǒng)由高低溫實(shí)驗(yàn)箱（20）、控溫池（18）、瀝青試件養(yǎng)護(hù)架（19）、水浴池（15）、水浴池進(jìn)水管（12）、水浴池出水管（13）、溫度傳感器（4）、溫度編碼器（24）和微型水泵（21）組成；其中控溫池（18）和瀝青試件養(yǎng)護(hù)架（19）固定在高低溫實(shí)驗(yàn)箱（20）中；將水浴池（15）安置于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的瀝青試件（5）及試模（22）正下方；水浴池進(jìn)水管（12）的一端與控溫池（18）連接，另一端通過軸承支座（11）固定于試模（22）及瀝青試件（5）正上方；水浴池出水管（13）的兩端分別與水浴池（15）和控溫池（18）連接；溫度傳感器（4）的端頭放置在水浴池（15）中；水浴池進(jìn)水管（12）、水浴池出水管（13）在靠近實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（8）的一端設(shè)置微型水泵（21）；水浴池進(jìn)水管（12）通過微型水泵（21）將恒溫水從控溫池（18）中泵出，并將恒溫水不間斷澆注在試模（22）及瀝青試件（5）表面，恒溫水匯入水浴池（15）；同時(shí)，水浴池出水管（13）通過微型水泵（21）將水浴池（15）中的水泵回控溫池（18）；水浴池（15）、溫度編碼器（24）和微型水泵（21）均固定在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（8）的基礎(chǔ)鋼板上。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的瀝青旋轉(zhuǎn)剪切破壞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于試模（22）由石材、鋼材、耐高溫塑料或其它材料制成，用以測試瀝青膠結(jié)料與不同材料的黏結(jié)界面破壞性能。

6.瀝青旋轉(zhuǎn)剪切破壞實(shí)驗(yàn)方法：

1）實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置：通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）設(shè)定瀝青試件（5）基本尺寸參數(shù)、實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)溫度、實(shí)驗(yàn)結(jié)束條件(即持續(xù)測量的最短時(shí)間和最小檢測扭矩值)；通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）設(shè)置變頻器（9）的工作頻率，完成對微型電機(jī)（17）的目標(biāo)恒定轉(zhuǎn)速或目標(biāo)變速函數(shù)等參數(shù)的設(shè)定；?

2）試件準(zhǔn)備及控溫系統(tǒng)啟動(dòng)：將瀝青試件（5）制作成與試模（22）底面積相同的圓柱體，開啟高低溫實(shí)驗(yàn)箱（20），將瀝青試件(5)及試模（22）置于瀝青試件養(yǎng)護(hù)架（19）進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，啟動(dòng)微型水泵（21）使包括水浴池進(jìn)水管（12）、水浴池出水管（13）、水浴池（15）、控溫池（18）的水循環(huán)系統(tǒng)開始工作；啟動(dòng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）接收溫度傳感器（4）、溫度編碼器（24）采集的數(shù)據(jù)，開始溫度監(jiān)測；

3)?試件安裝：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）提示水浴池（15）溫度滿足實(shí)驗(yàn)要求，同時(shí)瀝青試件（5）養(yǎng)護(hù)溫度及養(yǎng)護(hù)時(shí)間滿足規(guī)定要求后，將瀝青試件（5）及試模（22）從瀝青試件養(yǎng)護(hù)架（19）上取出，用夾具（14）安裝在固定軸（3）和旋轉(zhuǎn)軸（7）上；

4）實(shí)驗(yàn)階段：步驟1：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）通過溫度傳感器（4）、溫度編碼器（24）監(jiān)測水浴池（15）的溫度，當(dāng)滿足目標(biāo)實(shí)驗(yàn)溫度一定時(shí)間后將自動(dòng)提示實(shí)驗(yàn)開始；

步驟2：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）根據(jù)設(shè)定的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)參數(shù)通過加載設(shè)施（10）驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸（7）按設(shè)定的恒定目標(biāo)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或目標(biāo)變速函數(shù)旋轉(zhuǎn)，從而對瀝青試件（5）施加剪切作用；

步驟3：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）實(shí)時(shí)采集角位移傳感及編碼器（6）、扭矩傳感器及編碼器（2）和溫度傳感器（4）、溫度編碼器（24）傳送的動(dòng)態(tài)信息，根據(jù)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與控制，直至瀝青試件（5）破壞、達(dá)到實(shí)驗(yàn)結(jié)束條件(滿足最短實(shí)驗(yàn)時(shí)間和檢測到最小扭矩)?為止；

步驟4：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）自動(dòng)保存實(shí)時(shí)采集的角位移及時(shí)間、力矩及時(shí)間、溫度數(shù)據(jù)及時(shí)間等數(shù)據(jù)，根據(jù)瀝青試件（5）基本尺寸參數(shù)(半徑、厚度)自動(dòng)計(jì)算瀝青試件破壞過程中隨時(shí)間變化的剪應(yīng)變與剪應(yīng)力，自動(dòng)確定最大剪應(yīng)力及對應(yīng)的剪應(yīng)變、時(shí)間等參數(shù)，計(jì)算割線剪切模量、擬合切線剪切模量，并完成屏幕圖形繪制；

步驟5：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（1）提示取出瀝青試件（5）并查驗(yàn)破壞形態(tài)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。