一种振动压实监测控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种振动压实监测控制装置，用于监测和控制振动压实仪，包括：力传感器、加速度传感器、数据采集卡、计算机；所述数据采集卡连接所述计算机；所述振动压实仪设置有用于配重的加载系统，所述力传感器和加速度传感器与加载系统刚性连接；所述数据采集卡通过信号电缆分别与加速度传感器和力传感器相连接。通过本实用新型专利技术的装置，可实时检测振动压实状态，自动记录振动压实试验所用时间，绘制压头在振动压实试验过程中沉降变化曲线，计算试件动态变形模量，一旦符合压实结束条件时自动停止振动压实试验，完全实现压实的智能化及自动化，从而保证了室内制件得到真正的最佳含水量及最大干密度，进一步提高施工质量控制的水平。

【技术实现步骤摘要】
一种振动压实监测控制装置
本技术属于工程试验领域，具体涉及一种通过振动压实检测材料性能的装置。
技术介绍
对于无机结合料及级配碎石、砾石的室内试验，我国公路、建设部门室内常用的确定材料最佳含水量和最大干密度的试验方法是重型压实法，测定材料技术指标的试件成型方式是静力压实方法。但随着施工设备及工艺的发展，以高标准进行路基路面的压实，除了静力压路机，更多采用振动压路机，甚至增加胶轮压路机的搓揉，因此压实效果的提高不再是依靠压实机械的自重来实现。而室内试验作为现场施工质量控制的基础，应当力求使室内试验真正模拟现场的施工压实工艺，因而也有越来越多的室内试验采用振动压实试验方法。与传统重型压实方法相比，振动压实方法成型无机结合料混合料或级配碎石混合料，更接近现场钢轮振动碾压方式，可明显提高混合料的最大干密度和强度，解决现场压实度超百的问题。2009年出版的《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51-2009)中，提出了无机结合料稳定材料振动压实的试验方法。而按该方法在实际试验过程中时发现有一定的不确定性，试验结束判据为“仔细观察振动压实情况，在振动压头回弹跳起时关闭机器，记下振动压实时间”，但试验过程中人为主观判断因素影响比较大，且当混合料含水量高时压头不会跳起，导致试件击实时间控制上有一定的局限性，进而导致测得的最佳含水量及最大干密度不够准确。针对这一问题，对振动压实设备和试验方法进行改造及优化，以试件高度和模量基本不再变化或变化在一定限值内为试验结束判据，即认为试件达到密实状态时试验结束—即振动压实监测控制装置，该试验设备和方法能更好的反映现场实际压实过程和效果。
技术实现思路
本技术的目的为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种振动压实监测控制装置，通过实时监测，实时自动评估压实程度，提供最佳振动压实持续时间，高效的实现无机结合料以及级配碎石砾石的振动压实成型。实现本技术目的的技术方案为：一种振动压实监测控制装置，用于监测和控制振动压实仪，包括：力传感器、加速度传感器、数据采集卡、计算机；所述数据采集卡连接所述计算机；所述振动压实仪设置有用于配重的加载系统，所述力传感器和加速度传感器与加载系统刚性连接；所述数据采集卡通过信号电缆分别与加速度传感器和力传感器相连接。其中，所述加载系统包括上车系统和下车系统，上车系统和下车系统通过联动装置连接，上车系统位于下车系统的上方，所述加速度传感器通过法兰盘固定在所述下车系统的下方。其中，所述力传感器通过法兰盘固定在加速度传感器下方，使下车系统、加速度传感器、力传感器及压头自上而下串联实现刚性连接。其中，所述振动压实仪的电机为交流伺服电机，所述电机设置有变频器，所述变频器与数据采集卡通讯连接，所述数据采集卡置于电机盒内。进一步地，所述数据采集卡上设置有USB接口，并通过数据线与计算机相连接。本技术的装置中，安装在压头上方的力传感器，可以采集振动压实仪压头对试件表面的垂直作用力FS、每个振动周期过程中作用力FS与时间t的关系及每个周期过程中FS的最大值；安装在力传感器上的加速度传感器，可以采集振动压实仪压头的运行轨迹、振动频率、加速度值与时间的关系以及试件的最大变形值；所述加速度传感器及力传感器均连接有前置放大器，可以将此两者的输出信号整理放大提供给数据采集卡(包含A/D转换通道、I/O通道及D/A通道)作为输入模拟信号；与交流伺服电机相连接的变频器，可以控制振动电机的工作频率，从而控制振动压实仪的工作频率；监测及控制电机的工作频率及扭矩；数据采集卡通过信号电缆分别与力传感器、加速度传感器相连，然后通过USB接口与计算机相接，传输与接收反馈数据，再通过信号电缆相连变频器，传输指令及接收数据。本技术的有益效果在于：通过本技术，可实时检测振动压实状态，自动记录振动压实试验所用时间，绘制压头在振动压实试验过程中沉降变化曲线，计算试件的动态变形模量(有侧限)，一旦符合压实结束条件时自动停止振动压实试验，完全实现压实的智能化及自动化，尤其避免了过压或压实功不足等现象出现，从而保证了室内制件得到真正的最佳含水量及最大干密度，进一步提高施工质量控制的水平。附图说明图1是振动压实监测控制装置结构示意图；图2是振动压实监测控制装置工作过程示意图；图中：1、加速度传感器法兰盘，2、力传感器法兰盘，3、变频器，4、交流伺服电机，5、联动轴，6、压头，7、试模，8电机盒，901、上车系统，902、下车系统，903手动葫芦，10、计算机。具体实施方式以下实施例仅用于说明本技术，不能用来限制本技术的范围。在不背离本技术精神和实质的情况下，对本技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本技术的保护范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本专利技术的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步说明。实施例1参见图1，一种振动压实监测控制装置，用于监测和控制振动压实仪，振动压实仪为市售的常规型号，包括用电机驱动的施加重力的加载系统，电机通过联动轴5连接振动压实仪的加载系统，所述加载系统包括上车系统901和下车系统902，上车系统901和下车系统902通过阻尼弹簧连接，用手动葫芦903吊在机架上，上车系统位于下车系统的上方，以施加不同大小的重力。操作时，试模7放在压头6下方。振动压实监测控制装置包括力传感器、加速度传感器、数据采集卡、计算机10；所述加速度传感器通过加速度传感器法兰盘1固定在所述下车系统的下方，力传感器通过力传感器法兰盘2固定在加速度传感器下方，使下车系统、加速度传感器、力传感器及压头自上而下实现串联刚性连接。传感器均通过信号电缆连接所述数据采集卡；数据采集卡置于电机盒8内。本实施例中，振动压实仪的加载系统采用设置有变频器3的交流伺服电机4驱动，变频器3与数据采集卡通讯相连。本装置的数据采集卡通过电缆与传感器相连，然后通过USB接口与计算机10相接，传输与接收反馈数据，再通讯连接变频器3，监测频率及扭矩，及时传输给计算机，并根据计算机的计算与判读传输命令。图2示出了本振动压实监测控制装置的工作过程：检测项目包括：1.作用力FS，2.加速度A。3.交流伺服电机状态。数据处理评估项目包括：1.压头在每个振动周期的沉降值S。2.压头的振动频率F。3.试件的动态变形模量E。4.压实累积功P。5.压实累计时间t。通过控制变频器和电机，可实现安全防护功能：作用力FS≥【Fmax】时，自动停车。压头振动频率不满足【f-0.05】≦F≦【f+0.05】时，自动停车。压实累计时间t≥【T】时，自动停车。注：Fmax、f及T的具体数值在计算机中已编制的应用程序下的“参数设置”中设定，其中Fmax＝100kN，f＝30Hz，T＝180s。当相邻两回合沉降累计值的算术平均值变化小于ΔS时，试验结束(试件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动压实监测控制装置，用于监测和控制振动压实仪，其特征在于，包括：力传感器、加速度传感器、数据采集卡、计算机；所述数据采集卡连接所述计算机；所述振动压实仪设置有用于配重的加载系统，所述力传感器和加速度传感器与加载系统刚性连接；所述数据采集卡通过信号电缆分别与加速度传感器、力传感器相连接。

【技术特征摘要】
1.一种振动压实监测控制装置，用于监测和控制振动压实仪，其特征在于，包括：力传感器、加速度传感器、数据采集卡、计算机；所述数据采集卡连接所述计算机；所述振动压实仪设置有用于配重的加载系统，所述力传感器和加速度传感器与加载系统刚性连接；所述数据采集卡通过信号电缆分别与加速度传感器、力传感器相连接。2.根据权利要求1所述的振动压实监测控制装置，其特征在于，所述加载系统包括上车系统和下车系统，上车系统和下车系统通过联动装置连接，上车系统位于下车系统的上方，所述加速度传感器通过法兰盘固定在所述下车系...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚志明，赵立东，高立新，范勇军，王全峰，韩丁丁，王志伟，刘健，宁向向，
申请(专利权)人：中路高科北京公路技术有限公司，二秦高速公路张家口管理处，
类型：新型
国别省市：北京,11