进行路面材料及路面结构研究对公路路面进行加载试验的设备，由连杆(10)、导向轮(9)、加载轮(7)、车架(6)及锁扣机构(8)等组成的加载车轮单元(2)，沿着腰形环形轨道(1)做环形循环运行，电机拖动单元由电机、减速机、带轮(4和5)、传送带(3)等组成，锁扣机构(8)在直线段锁紧传送带(3)由传送带(3)牵动加载轮(7)运行，加载轮(7)进入弯道前锁扣张开；同时作为加载砝码(14)的轨道(1)作用在加载车轮单元(2)上对路面施加载荷，加载砝码(14)可以是离散的物质如砂子可以是液体如水可以是固体砝码，轨道(1)被机架体(13)约束，轨道可以全部或部分由加载轮支托也可以完全由机架体支托。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交通运输行业、交通运输道路建设、路面材料及路面结构研究等领域。
技术介绍
人民交通出版社股份有限公司出版的由田泽峰等著作的《MLS足尺沥青路面加速加载试验》中对路面加速加载试验做了较全面的介绍，这部著作中阐述了路面加速加载试验(Accelerated Pavement Testing，APT)的3个发展阶段--试验路阶段、车道试验阶段、现代APT阶段，根据Larson等提出的标准将APT分为三类一一可控车道试验、固定线型APT、其他类，本专利技术属于其归属的固定线型APT类型中的固定在一个位置加载的直线式车道试验，这部著作中介绍了各种直线式APT，加载速率最大可及6000次/小时，最大载荷轮载可达200kN，对比本专利技术的特征，将直线式APT分为恒定载荷和惯性质量载荷，恒定载荷即无论路面平整度如何，载荷都是恒定的，这种载荷对于平整度很好的路面其载荷与实际路况区别不大，但当路面出现损伤后或研究的路面为凹面或凸面或凹凸不平时，恒定载荷就不能准确的再现实际路况的载荷，惯性质量载荷在平整路面与恒定载荷一样，但在路面不平整的情况下，惯性质量载荷可以很好的再现实际路况的载荷，即在下坡面由于惯性的原因载荷较小而在上坡面或在谷底则会有较大的惯性负荷，目前的直线式APT如澳大利亚ALF形式的属于惯性质量载荷，其运行轨迹为往复移动，效率较低，而南非MLS公司的APT其运行轨迹为环形，运行效率较高，但载荷为恒定载荷，其加载方式如同擀面杖擀面，擀面施加的力通过擀面杖作用到面团上，本专利技术引入南非MLS公司APT的加载方式，南非MLS公司APT的加载轨道(相当于擀面的手)的高度是固定不动的，在加载单元上有一个弹性环节，弹性环节使加载单元在轨道与路面之间产生一个支撑力，这个力即为加载力，MLS的弹性环节由蓄能器和油缸构成，根据气态方程蓄能器中气囊的压力与体积和温度有关，在温度恒定、路面平整且与轨道平行的情况下，气囊容积不变，压力不变，由于APT试验时间通常经历白昼的高温和黑夜的低温，在温差较大的情况下，以及当路面出现了缺损的情况下，其压力均会发生变化，也即加载作用力会发生变化，其变化与汽车在路面上的实际载荷状况相比完全不同，对比变化程度仍可以说是恒定的；本专利技术是针对目前运行效率最高的南非MLS公司APT的再创造，除了将其恒定载荷扩展成惯性质量载荷外，MLS_APT采用的动力驱动单元的执行部件为直线电机，直线电机的突出特点是高响应性，因此常用作控制电机，在APT中这个用途主要是恒速拖动，没有快速启停和改变方向的需求，而直线电机由于应用还不够普及，特别是在拖动方面的应用更是可怜，要选用这类电机需要定制，其可靠性、经济性与技术成熟、大量生产的旋转电机或液压马达相比不言而喻，由于机械结构的原因，磁感应磁路气隙较大，效率较低，发热较大，直线电机的感应板也称动子与线圈间一旦掉进异物将会毁损直线电机，而设备中大量的螺栓在设备运行时因振动都有可能松脱，为避免损毁电机，必须经常检查，工作量很大。
技术实现思路
如同南非MLS公司APT的加载方式，轨道压在加载车轮单元的导向轮上，再由加载车轮单元的加载轮压在路面上，加载车轮单元包括在路面上用于对路面实施加载的加载轮、承受轨道压力的导向轮、固定导向轮和加载轮的车架等，不同之处是将给加载车轮单元施加作用力的轨道脱离机架体，使其仅在重力方向上浮动，再以加载砝码压在轨道上，加载砝码的重量可以调整，从而可以按需调整加载力，轨道由机架体约束，使其仅在铅垂方向上可以移动，如同汽车轮胎通过车架承载货物一样，加载车轮单元通过轨道承载加载砝码，加载砝码可以是离散的物质如砂子可以是液体如水可以是固体砝码，在加载轮遇下坡时，由于惯性的缘故，加载砝码的重力不能全部通过加载车轮单元的加载轮施加到路面上，而在由下坡转到上坡时，则加载砝码的惯性负荷(重力+惯性力)将施加到加载轮上，这样既保持了 MLS_APT加载频率高的特点，又能真实地再现实际道路汽车运行时的路面载荷路况。驱动加载车轮单元运行的动力驱动单元包括旋转电机或液压马达(以下统称旋转电机或液压马达为马达)、带轮等，动力驱动单元带动传动带，传动带牵拉加载车轮单元，动力驱动单元的马达通过减速机拖动主动轮旋转，主动轮和被动轮(包括转向带轮和张紧带轮)使传动带围绕成一个环带，带轮(主动轮及被动轮的总称)轴线与轨道中线所在面垂直(即图1所示位置，亦即传动带中线所在面与轨道中线所在面平行)或非垂直相交，垂直时环带围绕腰形(形似腰子)的轨道一圈，围绕在外围，非垂直相交或平行时，环带在加载轮运行方向的两侧，无论垂直、非垂直相交或平行，其直线段与轨道直线段平行，加载车轮单元的车架上有锁扣机构，锁扣机构在车架上面向传动带的一侧，在直道的两端有闭锁器和开锁器且都与导轨固定在同一架体上，从弯道进入直道的一端有闭锁器，锁扣机构在直线段将车架与传动带锁扣在一起随同传动带移动，在直道的另一端有开锁器，车架在进入弯道前其锁扣被开锁器打开，车架在进入环形道之前与传动带脱离，各行其道，开、闭锁器都与导轨固定在同一架体上，在加载车轮单元上的锁扣机构相继交替的与传动带锁紧相连从而获得连续不断的驱动力，采用马达与直线电机比较具有技术成熟、马达为通用部件可方便采购、经济性强、效率高、可靠性高等。【附图说明】图1动力驱动单元、加载车轮单元及轨道等主要部件相对关系示意图图2轨道约束示意图图3加载车轮单元组成示意图图4载荷施加示意图图5载荷施加示意图(横截面视图)图6钢丝绳锁扣结构打开状态示意图图7钢丝绳锁扣结构锁紧状态示意图图8采用钢带作为传动带时的锁扣结构形式(钢带横截面观察)图9采用钢带作为传动带时的锁扣结构形式(局部俯视图)图10包含多组加载车轮单元的APT系统图中代号说明:1.轨道；2.加载车轮单元；3.传动带；4.主动轮；5.被动轮；6.车架；7.加载轮；8.锁扣机构；9.导向轮；10.连杆；11.导向支撑；12.加载梁；13.机架体；14.加载砝码；15.锁扣；16.钢带开锁器；17.钢带锁芯；18.钢带闭锁器；19.钢带锁扣开关；20.钢带锁扣止动压板；具体实施方案下面结合附图对本专利技术技术方案进行进一步详细说明:图1以单线表示了轨道(I)、加载车轮单元(2)、动力驱动单元及其相互间的关系，轨道的导向轨迹为两端半圆中间直线，轨道压在加载车轮单元上，加载车轮单元支撑在路面上，动力驱动单元包括马达、减速机、主动轮(4)、被动轮(5)以及传动带(3)等，传动带为封闭环状，由主动轮、被动轮张紧支撑的传动带围成的圈在腰形轨道外围，传动带与轨道在直线段是平行的，图1显示的结构示意中，轨道是不稳定的，图1所示的带轮轴线与导向轮轨迹面(亦即轨道的轨面法平面)垂直，或者说钢带中线所在面与轨道中线所在面平行。图2表示了轨道⑴与机架体(13)之间的约束关系，在图1中轨道由加载车轮单元支撑但不稳定，为了保证轨道稳定地压在加载车轮单元(2)上，轨道在铅垂方向上的位移自由度不能约束，其余5个自由度均应该是被约束的，为此，需要一个座立在路面上支撑轨道的机架体，在轨道与机架体之间设置一个导向支撑(11)，导向支撑可以是直线导向机构，或者是由相互垂直的两组平行摆杆，图2所示采用的是平行摆杆将两者间约束在一起，即平行本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种路面加载试验机，包括加载车轮单元(2)、轨道(1)、驱动加载车轮单元(2)运行的动力驱动单元、产生加载力的加载砝码(14)、支撑轨道(1)的机架体(13)，机架体(13)坐立在地面上，其特征在于动力驱动单元包括马达、主动轮(4)、被动轮(5)以及传动带(3)，传动带(3)为封闭环状，由主动轮(4)、被动轮(5)张紧支撑的传动带(3)围成的圈，传动带(3)在轨道(1)的直线段与轨道(1)是平行的；加载车轮单元(2)包括车架(6)、加载轮(7)、导向轮(9)、连杆(10)以及与传动带(3)连接的锁扣机构(8)，锁扣机构(8)固定在车架(6)上并在车架(6)的面向传动带(3)的一侧；在直道的两端有闭锁器和开锁器且都与轨道(1)固定在同一架体上，从弯道进入直道的一端有闭锁器，锁扣机构(8)在加载车轮单元(2)直线运行段与传动带(3)紧扣连接得到牵引力，在直道的另一端有开锁器，在进入环形道之前与传动带(3)脱离。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘明利，刘旸，
申请(专利权)人：机科发展科技股份有限公司，机械科学研究总院将乐半固态技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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