Стенд исследования долговечности дорожных одежд с имитацией транспортных, климатических и гидрологических воздействий
Стенд включает канал с возведенным дорожным полотном, станину с направляющими, грузовую тележку для установки и нагружения автомобильного колеса и привод колеса. Стенд также содержит теплоизолированный контейнер, нагревательное устройство и холодильник, вентилятор для циркуляции воздуха из внутриконтейнерного пространства через нагревательно-охлаждающие устройства и расположенный в контейнере щелевой короб с перфорированными трубами для имитации дождя. Грузовая тележка содержит рычажно-грузовой механизм и вертикальные направляющие, в которых размещена вилка с осью автомобильного колеса, на которой установлен червячно-планетарный редуктор и электродвигатель. На вилке расположен датчик давления на полотно дороги, на который опирается призма рычажно-грузового устройства. Для измерения усилий сдвига колеса о поверхность дороги на концах вертикальных направляющих грузовой тележки с обеих сторон вилки установлены датчики давления. В результате испытание дорожных одежд приближено к реальным условиям. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к способам испытаний и конструкции стенда для исследования долговечности дорожных одежд с имитацией транспортных, климатических и гидрологических воздействий.
Известны стенды (см. А.с. №550551, М. Кл. G01M 17/02, 1977 г. «Стенд для исследования взаимодействия колеса с грунтом»; А.с. №582469, М. Кл. G01M 17/02, 1977 г. «Устройство для взаимодействия колеса с дорожным покрытием»; А.с. №894411, М. Кл. G01М 17/02, 1981 г. «Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с дорожной поверхностью»), которые предназначены для исследования взаимодействия колеса с поверхностью дорожной одежды, но не учитывают влияние нагружения от ведущих колес автомобиля и процесса торможения на долговечность дорожной одежды при воздействии транспортных, климатических и гидрологических условий. Они не позволяют исследовать процесс разрушения поверхности полотна дороги и влияние технологических параметров на долговечность.
Цель - создание стенда для исследования долговечности дорожных одежд с имитацией всех транспортных, климатических и гидрологических воздействий на полотно дороги, а также моделирование и исследование основных процессов разрушения, появления и развития дефектов.
Поставленная цель достигается следующим образом. На фиг.1 показан общий вид стенда, на фиг.2 его разрез. В теплоизолированном контейнере 1 на двух направляющих 2 расположена грузовая тележка 3 с рычажно-грузовым устройством 4 и вертикальными направляющими 5, в которых скользит грузовая вилка 6, опирающаяся на вал 7 с автомобильным колесом 8. Вал 7 соединен с червячно-планетарным редуктором 9 и через него с электродвигателем 10. В верхней части грузовой вилки 6 расположен датчик давления 11 для измерения нагрузки на колесо 8 рычажно-грузового устройства 4, а в нижней части направляющих 5 находятся четыре датчика давления 12 (по два с каждой стороны) для измерения сдвиговых усилий от колеса 8. Автомобильное колесо 8 опирается на дорожную одежду 13, имеющую три участка: два участка торможения 14 и участок 15 разгона. Испытываемая дорожная одежда 13 укладывается в контейнере 1 на земляное полотно в соответствии со всеми нормативно-техническими требованиями. Наружная поверхность контейнера 1 покрыта теплоизоляцией 16, а внутри контейнера у потолка расположен короб 17 со щелями 18 для подвода горячего или холодного воздуха. На одной из стенок контейнера расположены нагревательное устройство 19 и холодильник 20, которые соединены через задвижки 21 с коробом 17. С противоположной стороны устройств 19 и 20 расположены задвижки 22, соединяющие нагревательное устройство 19 и холодильник 20 с вентилятором 23 и окном 24 во внутреннюю полость контейнера 1. В коробе 17 размещены дырчатые трубы 25 для имитации дождя. В нижней части контейнера 1 с двух сторон на уровне испытываемых слоев дорожных одежд расположены карманы 26 с отверстиями 27 в контейнере 1, которые закрыты геотекстилем 28. На направляющих 2 около зон торможения установлены с двух сторон грузовой тележки 3 путевые выключатели 29. Работой стенда по заданной программе управляет компьютер 30.
Перед началом работы в редукторе 9 устанавливается заданная частота вращения колеса 8, загружается рычажно-грузовое устройство 4, проверяются все настройки датчиков регистрируемых параметров и их взаимодействие с управляющим компьютером 30. Включается заданная программа климатического воздействия, для этого открываются задвижки 21 и 22, включаются вентилятор 23 и нагревательное устройство 19 (или холодильник 20). Засасываемый вентилятором 23 воздух из внутриконтейнерного пространства через окно 24 поступает через устройство 19 (или 20) в короб 17 и через щели 18 снова возвращается в зону колеса 8 и затем снова в устройство 19 (или 20), при этом все более нагревается (или охлаждается), совершая круговую циркуляцию. По программе испытания может быть подана вода в дырчатые трубы 25 для имитации дождя. Затем включается электродвигатель 10, и через редуктор 9 колесо 8 передвигает грузовую тележку 3 до зоны торможения 14. При этом колесо грузовой тележки 3 нажимает на путевой выключатель 29 и выключает электродвигатель 10, вращение колеса 8 тормозится червяком редуктора 9. Через реле времени путевого выключателя 29 включается обратный ход, и колесо 8 вновь движется по участку разгона 15 полотна дороги, в конце его нажимается второй путевой выключатель 29, и колесо тормозится на втором участке торможения 14 полотна дороги. Цикл движения колеса 8 повторяется заданное число раз компьютером 30. В процессе движения колеса 8 датчик давления 11 измеряет усилие прижатия колеса 8 к участкам полотна дороги 15 и 14, которое записывает компьютер 30. Одновременно он записывает величины сдвиговых сил, измеряемых двумя датчиками давления 12, а также температуру, влажность воздуха и другие показания датчиков.
Записанные во времени параметры воздействия на дорожную одежду и результаты оценки состояния ее поверхности позволяют наблюдать протекание процессов разрушения и оценивать влияние конструкций и технологии на долговечность дорожных одежд, а также получать математические зависимости и рекомендации.
1. Стенд для исследования долговечности дорожных одежд, включающий канал с возведенным дорожным полотном, станину с направляющими, грузовую тележку для установки и нагружения автомобильного колеса и привод колеса, отличающийся тем, что, с целью обеспечения транспортных, климатических и гидрологических воздействий, стенд содержит теплоизолированный контейнер, нагревательное устройство и холодильник, вентилятор для циркуляции воздуха из внутриконтейнерного пространства через нагревательно-охлаждающие устройства и расположенный в контейнере щелевой короб с перфорированными трубами для имитации дождя, а грузовая тележка содержит рычажно-грузовой механизм и вертикальные направляющие, в которых размещена вилка с осью автомобильного колеса, на которой установлен червячнопланетарный редуктор и электродвигатель, а на вилке расположен датчик давления на полотно дороги, на который опирается призма рычажно-грузового устройства, и для измерения усилий сдвига колеса о поверхность дороги на концах вертикальных направляющих грузовой тележки с обеих сторон вилки установлены датчики давления.
2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что на направляющих грузовой тележки установлены два путевых выключателя с реле времени, которые выключают электродвигатель у тормозной зоны дорожного полотна и включают через заданный промежуток времени обратное вращение автомобильного колеса, обеспечивая его возвратно-поступательное движение с торможением в концах канала.
3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что для исследования влияния на долговечность полотна дороги гидрологических условий с двух сторон по бокам контейнера созданы карманы с отверстиями внутрь контейнера, закрытыми геотекстилем, через которые подается вода под полотно дороги с обеспечением режима перетекания из одного кармана в другой.
4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что для изменения суточной температуры, влажности и нагрузок в различные времена года в его состав включен компьютер, автоматически управляющий стендом по заданной программе испытаний и записывающий показания датчиков как внутри воздушного пространства контейнера, так и в слоях полотна дороги.
