路面耐磨性试验轮式磨光机控制系统的研制

冯海波

(黑龙江省冶金研究所，哈尔滨150040)

本系统是2012年与哈尔滨工业大学道路桥梁学院合作开发的一套路面耐磨试验仪器，机械部分由哈尔滨工业大学机械学院设计，电气部分由本人设计，包括加料系统，称重系统，运动系统三部分组成。设备已经研制成功，并在2012年10月投入试验，试验效果良好。

1 试验原理

实际路面成型后往往要通过几年的时间才能得知路面材料配比、碾压、震动压实等参数是否合理。本设备就是采用试验的方法模拟路面实际磨损情况，加水模拟雨天潮湿路面，加砂模拟实际路面尘土、砂砾情况，加压模拟路面载荷情况，旋转和小车往返运动模拟实际行车过程对路面的磨损情况。在固定的时间里研磨的次数，乘以一定系数，就可以得到长时间运营之后路面的磨损情况。这样就能在路面还没有铺设前就了解路面的耐磨性指标。

2 试验过程

路面耐磨试验是各种路面材料配比成型后检测的基础实验，实验的过程如下:(1)先将沥青、砂石等材料按照配比选材、加热;(2)按照路面成型的原理，经过搅拌、震动压实、晾干;(3)强度达到要求后切割成磨光机要求的尺寸;(4)将切割好的试件放入轮式磨光机试件槽内;(5)将滚动轮胎调节至前后平行状态，小车调节至试件在轮胎的正下方;(6)接通压力传感器航空插头，接通称重仪表电源，等待几分钟让仪表预热，称重仪表去皮清零，调节压力螺栓至试验要求压力0.5T，称重仪表断电，拔下压力传感器航空插头;(7)、设置好磨光机运行时间;(8)、调节加砂速度，调节好就锁定速度;(9)、启动磨光机，慢慢调节旋转电机转速，待轮胎转动开始调节小车速度至要求值，调节旋转电机至要求值;(10)、旋转加砂旋钮，可选择粗砂或者细砂，启动加水阀门;(11)、达到预置时间自动停车，记录轮胎旋转次数，(12)、最后调节压力螺栓，抬起轮胎，将小车调节至轮胎外侧，取出试件，送到摩擦系数试验。

3 控制系统设计

3.1 称重系统

设备要求测量轮胎压力为0.5T，实际就是测量轮胎压下的重量。通常测量重量选用三个传感器就可以了，但是考虑系统的平衡性，选择了四个压力传感器，每个试件下放两个。由于系统要求的是静态称重，且试验环境多水多砂比较恶劣，所以传感器只在称量时才接通，平时运行时并不接通，所以选用了航空插头。本设备是四个传感器，且每个传感器都是0～20mA电流输出，而仪表只能接收一个0～20mA电流，所以此处需要选择一个均衡器，以实现四个传感器的求和。

3.2 加砂系统

试验过程中需要在试件表面加砂，分粗砂和细砂两种，不同时运行，需要根据不同情况调节加砂速度。此过程选择了两台直流减速电机带动传输带同时搅拌砂斗，电气调速选用了调电压的方式来调节加砂的速度，通过串电阻调节直流电机电压达到调速的目的。采用一台直流开关电源，通过旋转按钮实现分时调节两台直流电动机运行。

3.3 运动系统

运动系统分为小车运动、轮胎旋转运动、定时停车、旋转计数四部分。

小车运动是通过电机带动链条做定向运动，通过链条上的一个挡块与小车上的两头挡块的分时连接实现小车的往复运动。此机型结构张老师设计的非常精巧。电气方面只需要调节电机速度就能实现小车的往复运动速度，采用了变频调速的方式实现调速，因为是实验用设备，要求调速范围较宽，所以选用了变频电机。

轮胎旋转运动，设备采用两个轮胎安装在一个垂直的旋转轴上，并且整体安装在可上下升降的导轨上，可通过压力螺栓调节高度与压力。电气部分同样采用了变频调速方式，选用变频电机。

定时停车部分，选用了定时仪表，达到设定时间通过继电器可使设备整体停止运转。

旋转计数部分，采用接近开关检测安装在旋转主轴上联轴器，每旋转一次，计一次数，每次启动自动清零。

4 电路图及控制柜

电路图及控制柜设计图见图1。

图1 主回路电路图

5 结语

本系统的研究主要集中在模拟路面的实际磨损情况，试验数据仍有待补充，使之更能体现道路运营的实际情况。今后还要加入温度及日照等环境因素的模拟，使试验结果更接近真实的检测数据，对道路铺设更具有说服力的指导意义。只有进行不断的改进和完善，研制出能够模拟更接近实际环境的实验设备，为公路建设节省开支并延长道路的使用寿命。