Устройство для определения колееобразования

Полезная модель относится к средствам лабораторных испытаний дорожно-строительных материалов, а именно нежестких дорожных покрытий из материалов на основе органического вяжущего (асфальтобетон, литые щебеночно-мастичные асфальтобетонные смеси).
Известно устройство для испытания асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог на сжатие с одновременным сдвигом (Патент на изобретение РФ №2483289, опубл. 27.05.2013 г.). Устройство состоит из штока, совершающего возвратно-поступательное движение, и криволинейного обрезиненного кулачка, который скользит по асфальтобетону под воздействием прижимающего к последнему с заданным усилием штока. Между кулачком и кронштейном штока расположена поджимающая пружина, удерживаемая от смещения штырем, закрепленным на кулачке, проходящем через отверстие в кронштейне, и прижимающая кулачок к поверхности асфальтобетона.
Недостатком данного устройства является невозможность создания условий для возникновения пластических деформаций в образце, по траектории скольжения кулачка, характерных для процесса колееобразования, соответственно, невозможно достоверно оценить величину этих деформаций.
Известны установки для проведения лабораторных испытаний на колееобразование: DWT и DYNA-TRACK компании «БиЭйВи» (электронный адрес: www.bavcompany.ru) и CRT-WTEN1, CRT-WTEN2 и CRT-WTECO компании «Cooper TECHNOLOGY)) (электронный адрес https://www.cooper.co.uk). Установки состоят из камеры испытания образца, привода испытательных колес, осуществляющих с помощью кривошипного механизма возвратно-поступательное движение, не допускающих переворачивания колеса при перемещении. Камера выполнена стеклянной с возможностью наблюдения за ходом испытания, также имеется сенсорная панель управления.
Недостатком установок является недостаточная достоверность движения колеса по покрытию, с созданием дополнительных областей сдвига и расшатывания частиц асфальтобетона при возвратно-поступательном движении.
Известен также многофункциональный стенд для испытаний на колееобразование (патент на изобретение CN 101281190 A). Стенд состоит из испытательной термокамеры с размещенным внутри камеры ползуном для формы с испытываемым образцом, средство создания давления, датчики перемещения и систему управления. Стенки камеры покрыты теплоизоляционным материалом. Ползун размещен на рельсах и передвигается назад-вперед за счет электродвигателя.
Недостатками является уменьшение точности и достоверности результатов измерений при возникновении неоднородностей на дорожном покрытии и наклонах плиты.
Наиболее близким аналогом является машина для определения колееобразования асфальтобетонных покрытий прокатыванием нагруженного колеса (патент RU 2554289), содержащая испытательную термокамеру с размещенным в ней столом для образца, на котором устанавливается форма с испытываемым образцом, испытательное колесо, совершающее возвратно-поступательное движение, привод колеса, систему нагружения колеса, систему управления. Привод и система нагружения колеса представляют собой маятниково-рычажный механизм, в который вставлено дополнительное подвижное звено, обеспечивающее прямолинейное горизонтальное движение колеса.
Недостатки изобретения аналогичны предыдущим установкам возвратно-поступательного движения.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение достоверности результатов моделирования процесса колееобразования дорожного покрытия.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для определения колееобразования содержит испытательную термокамеру с размещенным в ней столом для образца, на котором установлена форма с испытываемым образцом, рабочий орган, привод колеса, систему нагружения колеса, систему управления, согласно полезной модели в испытательной камере одновременно располагают 4 прямоугольных образца-плиты из асфальтобетона, рабочий орган выполнен в форме звездочки колес, оснащенной 4 колесами, совершающими одностороннее радиальное вращение по испытываемым образцам, при этом совмещение вращения и движения по оси реализовано подвижным шлицевым соединением вала мотор-редуктора со звездочкой колес, а развитие нужной нагрузки осуществляет с помощью актуатора и рычажного механизма со встроенным тензометрическим датчиком для регулирования нагрузки.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 изображен вид спереди устройства для определения колееобразования, на фиг. 2 изображен вид сбоку (справа) устройства для определения колееобразования, на фиг. 3 изображен разрез А-А вида спереди устройства для определения колееобразования, на фиг. 4 изображен разрез Б-Б вида сбоку устройства для определения колееобразования, где: 1 - звездочка колес; 2 - камера испытания; 3 - верхняя стенка камеры; 4 - кольцо опоры; 5 - неподвижное крепление; 6 - подвижное крепление; 7 - опора актуатора; 8 - подставка образцов; 9 - опорный лист; 10 - вал редуктора; 11 - стакан подшипника; 12 - переходной вал; 13 - вилка рычаг; 14 - опора вилки; 15 - основание опоры; 16 - защитное кольцо (прокладка); 17 - крышка кольца; 18 - опора двигателя; 19 - дверца; 20 - прокладка двери; 21-25 - профиль 45×45, периодической длины; 26 - актуатор хода штока; 27 - тензометрический датчик; 28 - червячный мотор-редуктор.
Устройство для определения колееобразования асфальтобетонного покрытия представляет собой камеру испытания 2 с образцами-плитами, расположенными колец опор 4 по кругу на подставках образцов 8 и опорных листах 9, без зазоров между ними. Система закрепления образцов состоит из подвижной и неподвижной части. Неподвижное крепление 5 составляет внутренний круг и двух углов внешнего круга, при этом оставшиеся части внешнего круга подвижны 6. По неподвижным частям 5 базируются образцы-плиты из асфальтобетона и закрепляются прижатием подвижной части 6. Над образцами-плитами находится звездочка колес 1 с возможностью вращения и поднятия до верхней стенки камеры 3. Совмещение вращения и движения по оси вала редуктора 10 реализовано подвижным шлицевым соединением вала 10 мотор-редуктора 28, расположенного на опорах 18, через стакан подшипника 11, со звездочкой колес 1. Поднятие, опускание и развитие нужной нагрузки осуществляется с помощью актуатора 26, закрепленного с помощью специальной опоры 7 на корпусе испытательной камеры 2, и рычажного механизма, состоящего из вилки рычага 13 и опоры вилки 14. Между рычагом и звездочкой колес 1 находится тензометрический датчик 27 для регулирования нагрузки и переходной вал 12, через который передается давление на вращающуюся звездочку колес 1. Процесс испытания производят в воздушной среде с заданным и постоянно поддерживаемым нагревательным элементом температурным режимом. Доступ к внутренним частям камеры 2 осуществляется через полупрозрачные дверцы 19, оснащенные прокладками 20, для удержания нагретого воздуха внутри. В месте соединения вала-редуктора 10 с верхней стенкой камеры 3, для удержания нагретого воздуха внутри, также укладывается прокладка 16 с защитной крышкой 17. Корпус преимущественно состоит из листовых согнутых элементов со сварочным соединением. Опоры корпуса 15 и звездочка колес спроектированы с использованием алюминиевого конструкционного профиля (21-25) для упрощения сборки и уменьшения веса устройства.
Таким образом, устройство в лабораторных условиях позволяет имитировать процесс механического воздействия колеса транспортного средства, движущегося по одной траектории и в одном направлении, по дорожному покрытию, в условиях естественной влажности, в воздушной термостатированной камере, не вызывая деформаций сдвига в зонах торможения, полностью соответствующих ровномерному движению реального транспортного средства по автомобильной дороге в одном направлении и не допускающие колебания частиц асфальтобетона, вызванных возвратно-поступательным движением колеса в отличие от прототипа.