一種車轍板試件脫模機及試模的製作方法
2023-04-24 21:55:31
本實用新型屬於瀝青混合料試驗設備創新領域，具體涉及一種車轍板試件脫模機及試模。
背景技術：
：根據JTGE20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》，輪碾法適用於長300mm×寬300mm×厚50-100mm板塊狀試件的成型。在混合料板式試件成型前，需要在試模內部鋪一張裁好的報紙，使得試模的底面和側面均被紙隔離，方便後續脫模工作。現在試驗中選用的試模是由高碳鋼或工具鋼製成，試模的四個側板通過螺栓兩兩連接在一起，並分別與底板構成一個整體。在對車轍試件進行脫模時，需要將螺栓一一擰松，由於瀝青的粘附性較大，所以需要使用小型擊實錘進行敲打試模以助於脫模工作的順利進行。經過大量試驗發現，上述試驗過程後，會產生大量沾有瀝青的廢紙，而這些廢紙難以進行回收利用，造成紙張的浪費和環境的汙染；通過螺栓鬆緊的原理進行脫模容易使螺栓產生變形或者在螺栓上粘上瀝青等都會影響試模下一次的使用，嚴重影響試件成型的質量且每次脫模都需要頻繁的擰下螺栓和擰上螺栓，浪費時間；另外用小型擊實錘的長期敲打，會造成試模的損壞以及影響板式車轍試件的內部的構造，影響試驗結果的精確性。技術實現要素：為了解決現有技術中造成紙張浪費和環境汙染，使用螺栓固定試模時需要頻繁的擰取螺栓浪費時間，螺栓上粘上瀝青下一次的使用時嚴重影響試件成型的質量，用小型擊實錘的長期敲打，會造成試模的損壞以及影響板式車轍試件的內部的構造，影響試驗結果的精確性的問題，本實用新型提供一種車轍試件脫模機及試模。一種車轍板試件脫模機，包括殼體，在殼體內部設置有升降裝置、施力裝置、傳力裝置和限位裝置；升降裝置與施力裝置均豎直平行設置且通過傳力裝置連接；升降裝置通過傳力裝置為施力裝置提供豎直方向運動的動力；所述的限位裝置包括支撐框架和安裝在支撐框架上的試模安裝臺，試模安裝臺設置在施力裝置的正上方用來固定試模；施力裝置包括被動傳動軸和推力板，推力板設置在被動傳動軸的上端且其中心位置通過軸承與被動傳動軸相連，軸承使得推力板和被動傳動軸一起做豎直方向上運動同時不隨被動傳動軸旋轉，升降裝置帶動被動傳動軸豎直向上運動，推力板給試件豎直向上的力使得試件從試模內推出。升降裝置包括施力轉盤、主體骨架和主動傳動軸，所述的施力轉盤安裝在主動傳動軸的上端，所述的主動傳動軸的圓周表面設置有螺紋，主動傳動軸安裝在主體骨架上且主動傳動軸與主體骨架上的上橫梁、中橫梁和下橫梁的接觸處通過螺紋連接。被動傳動軸的圓周表面設置有螺紋，被動傳動軸與支撐框架上的第一固定板、第二固定板和第三固定板的接觸處均採用螺紋連接，第三固定板和主體骨架上的下橫梁固連。傳力裝置包括主齒輪、次齒輪和鏈條，主齒輪和次齒輪分別安裝在主動傳動軸和被動傳動軸上，主齒輪和次齒輪之間通過鏈條連接。試模安裝臺包括第一底板，在第一底板的上表面設置有第一矩形框，第一矩形框的四個角處均設置有插銷孔，所述的第一底板的中心設置有第一通孔，該第一通孔的形狀、大小和所述的推力板的相同，第一通孔的位置和推力板的位置在豎直方向上相對應。主齒輪的半徑大於次齒輪的半徑。支撐框架和主體骨架採用鋼板焊接而成。在第二底板的上表面設置有第二矩形框，在第二矩形框其中的一條邊框及其對面的邊框上設置有空心管，第二底板的中心位置處設有第二通孔，該第二通孔的形狀、大小和推力板的相同；所述的上覆底板的面積和第二底板的面積相等，所述的第二矩形框的邊長小於第一矩形框。插銷配合試模上的空心管和脫模機上插銷孔用來將試模固定在脫模機上。第二矩形框的另外兩條邊的中心位置處鉸接有把手。以上技術方案和現有技術效果相比具有以下技術效果：1、本實用新型採用升降裝置與施力裝置配合，通過手動控制升降裝置給施力裝置提供豎直向上的力，通過推力板(11)對試件均勻施力，實現無損脫模，且主傳動輪的半徑大於次傳動輪的半徑，這樣使得人給施力裝置施加力時候更加省力。2、本實用新型在試模和脫模機固定時，採用螺栓固定，避免了傳統脫模過程重複擰下、擰上螺栓的繁瑣過程，節省了時間和人力，提高了脫模效率；克服了使用橡膠錘敲打取模的弊端，使得取出的試模更加完整，試驗結論更加精確，同時避免了使用廢紙，節約資源且環境無汙染。3、本實用新型通過在試模的邊框上設置把手，在脫模過程中方便人拿取，且把手與邊框通過鉸接，在安裝試模時不浪費脫模機上的空間，使得試模的固定更加穩固。附圖說明圖1為本實用新型的整體示意圖；圖2為本實用新型的內部結構示意圖；圖3為本實用新型施力裝置結構示意圖；圖4為本實用新型試模結構示意圖；圖中各標號表示的含義為：1-施力轉盤，2-上橫梁，3-主動傳動軸，4-主齒輪，5-被動傳動軸，6-插銷孔，7-第一通孔，8-第一底板，9-鏈條，10-次齒輪，11-推力板，12-中橫梁，13-下橫梁，14-第一固定板，15-第二固定板，16-第三固定板，17-軸承，18-第二底板，19-空心管，20-把手。具體實施方式本實用新型提供的車轍板試件脫模機，如圖1、圖2所示，包括殼體，在殼體內部設置有升降裝置、施力裝置、傳力裝置和限位裝置；升降裝置與施力裝置均豎直平行設置且通過傳力裝置連接，升降裝置通過傳力裝置為施力裝置提供豎直方向運動的動力；限位裝置包括支撐框架和安裝在支撐框架上的試模安裝臺，試模安裝臺設置在施力裝置的正上方用來固定試模；如圖3，施力裝置包括被動傳動軸5和推力板11，推力板11設置在被動傳動軸5的上端且其中心位置通過軸承17與被動傳動軸5相連，軸承17使得推力板11可以和被動傳動軸5一起做豎直方向上運動同時不隨被動傳動軸5旋轉，升降裝置帶動被動傳動軸5豎直向上運動，推力板11給試件豎直向上的力使得試件從試模內推出。升降裝置包括施力轉盤1、主體骨架和主動傳動軸3，施力轉盤1安裝在主動傳動軸3的上端，主動傳動軸3的圓周表面設置有螺紋，主動傳動軸3安裝在主體骨架上且主動傳動軸3與主體骨架上的上橫梁2、中橫梁12和下橫梁13的接觸處通過螺紋連接。被動傳動軸5的圓周表面設置有螺紋，被動傳動軸5與支撐框架上的第一固定板14、第二固定板15和第三固定板16的接觸處均採用螺紋連接，第三固定板16和主體骨架上的下橫梁13固連。傳力裝置包括主齒輪4、次齒輪10和鏈條9，主齒輪4和次齒輪10分別安裝在主動傳動軸3和被動傳動軸5上，主齒輪4和次齒輪10之間通過鏈條9連接。試模安裝臺包括第一底板8，在第一底板8的四安裝周設置有第一矩形框，第一矩形框的四個角處均設置有插銷孔6，第一底板8的中心設置有第一通孔7，該第一通孔7的形狀、大小和所述的推力板11的相同，第一通孔7的位置和推力板11的位置在豎直方向上相對應。優選的，主齒輪4的半徑大於次齒輪10的半徑。優選的，支撐框架和主體骨架採用鋼板焊接而成。一種和本實用新型的車轍試件脫模機配合使用的試模，如圖4，包括第二底板18和上覆底板，在第二底板18的四周設置有第二矩形框，在第二矩形框的一條邊框及其對面的邊框上設置有空心管19，在第二底板18的中心位置處設有第二通孔，該第二通孔的形狀、大小和推力板11的相同；上覆底板的面積和第二底板18的面積相等，第二矩形框的邊長小於第一矩形框。本實用新型還包括插銷，插銷配合試模上的空心管19和脫模機上插銷孔6用來將試模固定在脫模機上。在第二矩形框的另外兩個矩形邊框的中心位置處鉸接有把手。以下是實用新型人給出的具體實驗過程：1、瀝青混合料車轍試件的製作本實施例中，車轍試件的成型採用常規國產輪碾成型機，試模為本實用新型所設計車轍試模。(1)準備工作1)進行車轍板試件瀝青混合料的配合比設計。2)確定成型瀝青混合料車轍試件的拌和及壓實溫度。3)按配方準備礦料和瀝青，將各種規格的礦料置於105℃±5℃的烘箱中烘乾至恆重(一般不少於4h)。根據情況，粗集料可先用水衝洗乾淨後烘乾，也可將粗細集料過篩後用水衝洗再烘乾備用。4)將烘乾分級的粗、細集料，按試件設計級配要求稱取質量並混合均勻，置烘箱中預熱至瀝青拌和溫度以上15℃備用，礦粉單獨加熱，瀝青用恆溫烘箱、電熱套熔化加熱至規定的瀝青混合料拌和溫度備用，但不得超過175℃。5)將瀝青混合料拌和機預熱至拌和溫度以上10℃左右備用並加熱至合適的溫度備用，並將金屬車轍試模、小型擊實錘、鏟子及鐵鍬等置於100℃烘箱中加熱1h。6)拌制瀝青混合料時，所需的混合料質量由1塊板的體積乘以馬歇爾標準擊實密度乘以1.03的係數計算。(2)成型瀝青混合料板式試件①將預熱的粗細集料置於拌和機中，用小鏟子適當混合，然後再加入需要數量的已加熱至拌和溫度的瀝青，開動拌和機一邊攪拌一邊將拌和葉片插入混合料中拌和1.5min，然後暫停拌和，加入單獨加熱的礦粉，繼續拌和至均勻為止，並使瀝青混合料保持在要求的拌和溫度範圍內。②將預熱的車轍試模從烘箱中取出，將上覆底板置於試模鏤空底板上面，然後將拌和好的全部瀝青混合料，用小鏟稍加拌和後均勻地沿試模由邊至中按順序轉圈裝入試模，中部要略高於四周。③用預熱的小型擊實錘由邊至中轉圈夯實一遍，插入溫度計，待混合料冷卻至規定的壓實溫度後，在表面鋪一張裁好尺寸的普通紙，此舉為防止碾壓輪黏住試模中瀝青混合料。⑤碾壓前，將碾壓輪預熱至100℃左右並將鏤空處填塊置於試模底下鏤空處進行填封，以保證壓實過程中混合料的受力均勻性。然後，將盛有瀝青混合料的試模置於輪碾機的平臺上，輕輕放下碾壓輪，啟動輪碾機，先在某一方向碾壓2個往返(4次)，然後調轉試件方向碾壓至馬歇爾標準密實度100±1％停止，最終成型車轍試件。2、脫模應用本實用新型提供的脫模機進行脫模，過程如下：(1)將試模第二通孔處的填塊取下，然後將養生完畢的裝有板式車轍試件的試模置於試件支撐臺上，將試模上的空心管對準支撐臺上的插銷孔放置後，用插銷將試模固定於支撐臺上。(2)擰動施力輪盤，帶動推力板上升至與試模第二通孔處無縫對接。(3)繼續旋轉施力轉盤，試件逐漸被推力板從試模中推出，待試件完全出來後，停止施力。將試件取下，進行後續試驗。(4)抽出插銷，取下試模，脫模結束。以下是實用新型人給出的實施例，需要說明的是，這些實施例是較優的例子，本實用新型不限於該實施例。實施例：選擇常用的AC-20級配，級配如下：表1AC-20混合料配合比設計表2SBS改性瀝青技術指標技術性能指標針入度(25℃，0.1mm)51.3軟化點(℃)79.3T800(℃)77.9延度(15℃，cm)138.4T1，2(℃)-11.4回彈率(15℃，％)53Pi值0.16RTFOT後質量損失(％)0.02RTFOT後針入度比(％)91試驗中採用的集料如表1所示，瀝青為SBS改性瀝青如表2所示，粗集料為石灰巖，細集料為玄武巖，各種材料的技術指標均符合《公路瀝青路面施工技術規範》(JTGF40-2004)的要求。為證明脫模機在不改變車轍板試件性能的情況下，可以方便安全的進行脫模。試驗以相同的材料與比例，在相同的條件下，按照上面所說的具體試驗過程，成型了8個車轍試件。隨後將其分為兩組各4個，進行脫模時間對比，以證明該脫模機可方便安全的進行脫模；並將脫模後車轍試件切成小梁進行低溫彎曲試驗，證明該脫模機對車轍試件性能沒有造成破壞。1、脫模時間比較脫模時間進行對比應採取一對一形式，脫模機脫模與常規脫模同時進行，結束時記錄兩者第一塊板的脫模時間，按照相同順序完成餘下的6塊車轍試件，時間比較如下表所示。表3時間對應表(S)由表格3容易看出，對4塊瀝青混合料板式試件進行脫模時，脫模機所用時間要比人工脫模平均少89.5s，而且脫模機比較安全可靠，簡單方便，不需要任何脫模器材。2、性能比較因成型的車轍板試件脫模後可進行多種實驗，如彎曲蠕變試驗、低溫彎曲試驗、滲水試驗、構造深度試驗等，其中低溫彎曲試驗是常規試驗，當評價混合料低溫抗裂性能時會經常使用，具有一定的代表性，所以實施例中選用低溫彎曲試驗證明脫模機的良好效果。將脫模後的車轍板試件用切割法製作稜柱體試件，試件尺寸長250mm±2mm、寬30mm±2mm、高35mm±2mm，跨徑為200mm+0.5mm，一塊長寬高分別為300mm、300mm、50mm的板塊通常可切割6根試件。試驗時，在跨中及兩支點斷面用卡尺量取試件的尺寸，當兩支點斷面的高度或寬度差超過2mm時，試件作廢。跨中截面的寬度為b，高度為h，取相對兩側的平均值，準確至0.1mm。將試件置於規定溫度的恆溫水槽中保溫不少於45min，直到試件溫度為15℃±0.5℃，試件之間的距離不小於10mm；隨後，將試驗機環境箱調到規定溫度15℃±0.5℃，把試驗機梁氏試件支座準確安好，支點間距為200mm±0.5mm，並使上壓頭與下壓頭鋼棒保持平行且距離相等，固定位置；將試件從恆溫水槽中取出，立即對稱安放在支座上，試件上下方向應與試件成型時方向一致。然後利用荷載傳感器、LVDT傳感器與數據系統連接，以X軸為位移，Y軸為荷載，選擇適宜的量程後調零，最後以50mm/min的速度進行試驗。因一組試件重複試驗的試件數不少於3根，為使數據更具有說服力，一組試驗試件選4根小梁，並分別編號以相同步驟進行試驗。試驗評價指標為抗彎拉強度(MPa)、最大彎拉應變(με)、勁度模量(MPa)。試驗結果如下表所示：表4彎曲試驗結果由表4可知，脫模機脫模後獲得的試件的彎曲試驗各項結果都要優於常規敲打式脫模方法獲得的試件。實驗結果表明，在使用脫模機進行脫模後，獲得的試件質量更佳，所得試驗結果更加精確。又因試驗過程中僅僅改變了脫模方式，其它外界環境、人為因素、試驗材料及儀器等影響因素全部相同，但從表格中可知數據有著明顯的差別，根據規範中推薦的最大彎拉應變評價指標可知，使用脫模機脫模後的車轍試件低溫抗裂性能較強。因此可以說明本實用新型中的脫模機對瀝青混合料板式試件性能影響不大，甚至脫模機脫模後車轍試件的性能更優於人工脫模，這是因為該脫模機避免了因長期敲擊底板進行脫模而出現車轍試件的內部構造損壞的情況，從而使得試驗結果更加的準確。綜上可知，本實用新型的一種車轍試模和脫模機，不但效率明顯，方便安全，而且脫模後的車轍試件性能更加接近實際，使得試驗結果更加精確。當前第1頁1 2 3