一種輪胎胎面-散體材料接觸面環剪特性測試裝置和方法制造方法及圖紙

本發明專利技術為一種輪胎胎面

【技術實現步驟摘要】
一種輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性測試裝置和方法


[0001]本專利技術涉及土木工程和地質工程試驗
，特別涉及一種輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性測試裝置和方法。

技術介紹

[0002]由于廢舊輪胎具有抗拉伸強度優越、耐久性強、抗腐蝕性強、穩定性強等各種優良的力學性能，以及運輸方便等優點，作為優良的土工加筋材料被廣泛應用于巖土工程中改善其力學性能，如將土工格室、廢舊輪胎作為加筋材料可顯著提高邊坡、擋墻穩定性，用來處理軟土地基可增強其極限承載力等。筋
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土界面剪切力學行為是加筋土工程的核心機理之一，因此，為了掌握廢舊輪胎加筋土的加固機理和性能，廢舊輪胎
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土界面剪切力學特性的測定是至關重要的。
[0003]將廢舊輪胎埋入散體材料中，廢舊輪胎與散體材料的接觸面有兩種，一種是廢舊輪胎側面(水平方向)與散體材料接觸面，另一種則是廢舊輪胎胎面(豎直方向，與地面接觸)與散體材料接觸面。通常，輪胎加筋土地基在上覆荷載的作用下，它的沉降變形(豎直方向)屬于一種大變形，而廢舊輪胎胎面與散體材料接觸面力學特性是影響其產生豎直方向沉降的主控因素。因此測試輪胎胎面
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散體材料接觸面剪切力學特性是非常有必要的，同時考慮到豎直方向變形屬于大變形，而常規土工剪切儀由于受限剪切位移的大小，因此測試輪胎胎面
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散體材料接觸面剪切力學特性最直接有效的方法就是進行環剪試驗。然而，當前有關論文或者專利涉及輪胎胎面
?/>散體材料接觸面環剪特性測試裝置非常少，更多的是采用輪胎條/輪胎碎片進行剪切試驗，如文獻《大尺寸輪胎條
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黃土混合物剪切特性試驗研究[J].長江科學院院報,2019,36(09):125
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130》采用的輪胎條進行直剪力學特性測試，再如申請號為201610874020.0的《廢舊輪胎片抗剪強度測試裝置和方法》也是采用輪胎條進行直剪試驗。事實上，廢舊輪胎是一個整體，單純的對輪胎條或者輪胎條組合進行直剪試驗勢必無法反映整個廢舊輪胎胎面與土體的力學特性。因此，業內急需一種輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性測試裝置和方法，以解決上述技術問題。

技術實現思路

[0004]本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供一種輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性測試裝置和方法。
[0005]為解決上述問題，本專利技術采用的技術方案如下：
[0006]第一方面，本專利技術提供一種輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性測試裝置，其特征是，用于進行輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪力學特性測試研究，該裝置包括數據采集系統、氣壓泵(1)、氣壓表(2)、環形氣囊(3)、泵氣管(4)、氣壓閥門(5)、齒輪帶(6)、伺服電機(7)、調速器(8)、齒輪扭桿(10)、圓柱凸臺(13)、輪胎胎面(14)、環形外箱(16)、鋼板(22)、絲桿立柱(12)、槽鋼(23)、弧形擋板(24)、支撐頂桿(25)、環形蓋板(26)、作動器(27)、對中套柱(28)、滾珠(29)；
[0007]所述氣壓泵(1)和環形氣囊(3)通過泵氣管(4)連通，所述泵氣管(4)上安裝有用于實時監控環形氣囊(3)內的氣壓的氣壓表(2)和用于調節環形氣囊(3)內進出氣的氣速率的氣壓閥門(5)，通過環形氣囊(3)施加圍壓荷載；
[0008]所述輪胎胎面(14)為從完整輪胎中切除兩個側面后的剩余部分；
[0009]所述圓柱凸臺(13)包括下部空腔圓柱(18)和用于與齒輪扭桿連接的上部傳力剛柱(19)，所述傳力鋼柱(19)頂部為內六邊形沉槽(39)，其尺寸大小與齒輪扭桿(10)下部六邊形桿一致；所述空腔圓柱的外徑與待測試的輪胎胎面的內徑一致，輪胎胎面包裹在空腔圓柱的外部，并通過鋼絲線將包裹于空腔圓柱(18)外部的輪胎胎面(14)進行緊固捆扎，使得圓柱凸臺(13)與輪胎胎面(14)連接成一個整體，此時輪胎胎面(14)的底部與空腔圓柱(18)底部重合；所述空腔圓柱的底部設有若干同心鋼珠圓環槽(15)；所述鋼板(22)錨于水平地面上且設有與空腔圓柱(18)底部相對應的同心鋼珠圓環槽(15)，鋼板和空腔圓柱上的同心鋼珠圓環槽用于容納滾珠；
[0010]所述環形外箱(16)由至少2個相同尺寸的鋼制圓環堆疊而成，底部鋼制圓環的底面不設插銷孔，底部鋼制圓環的頂面四周均勻設有若干插銷孔，頂部鋼制圓環頂面均勻設有若干頂部螺孔(20)，其余鋼制圓環頂、底面四周均設有相對應的若干插銷孔，相鄰鋼制圓環之間通過插銷連接在一起，鋼制圓環側面設有若干側面螺孔(21)；
[0011]所述絲桿立柱(12)的數量為四個，四個絲桿立柱的下部對稱固定在鋼板四角，上部固定槽鋼(23)；所述作動器(27)位于槽鋼(23)頂面與液壓油缸(38)連接，通過作動器(27)使得對中套柱(28)伸縮，所述對中套柱(28)位于槽鋼(23)內側且對中套柱(28)下部開設有用于套接齒輪扭桿上部的圓形套孔(32)；
[0012]所述弧形擋板(24)設有與鋼制圓環側面側面螺孔(21)相對應的擋板螺紋沉孔(40)，所述弧形擋板的弧度與鋼制圓環的弧度一致，弧形擋板的背面固定連接支撐頂桿(25)一端，所述支撐頂桿的另一端套在相鄰的絲桿立柱(12)上，支撐頂桿能夠相對絲桿立柱自由轉動及拆除；四個絲桿立柱上相連的弧形擋板從四個方向對環形外箱進行限位；
[0013]所述環形外箱的高度不小于空腔圓柱的高度，所述空腔圓柱捆扎輪胎胎面后置于環形外箱內，二者同軸布置，在環形外箱內壁緊貼布置環形氣囊，在環形氣囊和輪胎胎面之間的空間內填充散體材料；
[0014]所述環形蓋板(26)的外徑等于鋼制圓環直徑，內徑不大于空腔圓柱(18)直徑；所述環形蓋板(26)開設有與頂部鋼制圓環頂面的頂部螺孔(20)相對應的蓋板螺紋沉孔(31)，通過蓋板螺栓將環形蓋板與環形外箱固定在一起；
[0015]所述齒輪扭桿的中部設置有齒部，所述齒輪帶一方面與齒輪扭桿10上的齒部嚙合，另一方面齒輪帶與調速器(8)的輸出齒輪嚙合，所述調速器固定在于齒輪扭桿的齒部等高位置，調速器上具有用于改變環剪方向的球形閥；
[0016]所述調速器與伺服電機電性連接，伺服電機使調速器(8)工作，進而讓齒輪帶(6)與齒輪扭桿(10)一起發生轉動，從而輸出扭矩荷載。
[0017]第二方面，本專利技術提供一種輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性測試方法，該測試方法使用的測試裝置包括數據采集系統，其特征在于，所述測試裝置包括由至少2個相同尺寸的鋼制圓環可拆卸堆疊而成的環形外箱、圓柱凸臺、齒輪扭桿、環形氣囊、環形蓋板，圓柱凸臺的下部直徑與輪胎胎面的內徑一致，圓柱凸臺的上部用于與齒輪扭桿連接；輪胎胎面
包裹在圓柱凸臺的下部外部，并通過鋼絲線將圓柱凸臺(13)與輪胎胎面(14)捆扎連接成一個整體；圓柱凸臺的底部通過同心鋼珠圓環槽及滾珠與固本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性測試方法，該測試方法使用的測試裝置包括數據采集系統，其特征在于，所述測試裝置包括由至少2個相同尺寸的鋼制圓環可拆卸堆疊而成的環形外箱、圓柱凸臺、齒輪扭桿、環形氣囊、環形蓋板，圓柱凸臺的下部直徑與輪胎胎面的內徑一致，圓柱凸臺的上部用于與齒輪扭桿連接；輪胎胎面包裹在圓柱凸臺的下部外部，并通過鋼絲線將圓柱凸臺(13)與輪胎胎面(14)捆扎連接成一個整體；圓柱凸臺的底部通過同心鋼珠圓環槽及滾珠與固定在地面上的鋼板滾動連接；所述齒輪扭桿中部通過傳動結構連接扭矩荷載施加系統，齒輪扭桿的上部連接豎直對中機構；在環形外箱內壁緊貼設置環形氣囊，環形氣囊連接圍壓荷載施加系統；所述測試方法的具體步驟是：S1，準備一個完整的廢舊輪胎并將兩個側面切除研制成輪胎胎面(14)，確定輪胎胎面內徑尺寸，選定與輪胎胎面內徑相匹配的圓柱凸臺，將輪胎胎面(14)包裹在圓柱凸臺(13)的下部外側，并保證輪胎胎面(14)的底部與圓柱凸臺的底部重合，采用鋼絲線按照上、中、下三個部位將圓柱凸臺(13)與輪胎胎面(14)緊固捆扎制成輪胎試樣；S2，清掃鋼板(22)并對同心鋼珠圓環槽(15)、滾珠(29)涂抹減摩潤滑劑，組裝環形外箱(16)并將其以鋼板上的同心鋼珠為中心布置于鋼板(22)上，微調環形外箱(16)位置保證環形外箱(16)的中心線與豎直對中機構的中心線重合,緊接著將環形氣囊(3)置入環形外箱(16)內，使得環形氣囊(3)緊貼環形外箱(16)內側，隨后對環形外箱(16)沿徑向對其進行均勻限位；S3，將輪胎試樣置于環形外箱(16)內部，調整輪胎試樣位置使得滾珠(29)嵌合在相應的圓柱凸臺(13)底部和鋼板(22)的同心鋼珠圓環槽中；S4，確定輪胎試樣到環形氣囊之間的容積，并確定散體材料(17)的類型、壓實度、含水率，根據所需填充的容積稱取所需質量的散體材料(17)；S5，確定環形外箱(16)中的散體材料(17)層數，采用分層壓實方式將散體材料(17)由下至上分層填筑并夯實，在進行最后一層夯實時，需對頂層散體材料(17)進行錯印滿夯至頂面平整，隨后用塑料布進行封裝，靜置24h；S6，將塑料布移除，將環形蓋板(26)置于環形外箱(16)上方并用蓋板螺栓(41)連接緊固，將齒輪扭桿(10)下部插入圓柱凸臺的上部的內六邊形沉槽(39)中，啟動豎直對中機構，使得齒輪扭桿(10)頂部插入對豎直對中機構中；S7，啟動圍壓荷載施加系統，當達到預定圍壓荷載的大小時，停止施加圍壓；S8，將齒輪扭桿中部連接扭矩荷載施加系統，啟動扭矩荷載施加系統，采用恒定剪切速率方式或恒定功率方式實時施加扭力，通過齒輪扭桿(10)的轉動實現輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪試驗，觀測環剪位移S的大小，當環剪位移S達到設定的累計位移閾值或變化量百分比閾值時停止試驗；S9，在步驟S8中，操作扭矩荷載施加系統改變扭矩施加方向能實現輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性各向異性試驗，判斷單次環剪試驗停止的標志與步驟S8一致；S10.試驗結束后，首先將扭矩荷載施加系統的扭力卸載，然后操作豎直對中機構使其回縮，松開齒輪扭桿，緊接著取出齒輪扭桿(10)并卸載圍壓，隨后移除環形外箱(16)的徑向限位結構，最后依次將環形蓋板(26)、散體材料(17)、環形氣囊(3)、環形外箱(16)以及輪胎試樣取出及清理。
2.根據權利要求1所述的輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性測試方法，其特征在于，所述圍壓荷載施加系統包括氣壓泵(1)、氣壓表(2)、泵氣管(4)和氣壓閥門(5)，所述氣壓泵(1)和環形氣囊(3)通過泵氣管(4)連通，所述泵氣管(4)將氣壓泵(1)中的氣體輸入環形氣囊(3)并通過氣壓表(2)實時監測環形氣囊(3)內的氣壓，所述述氣壓閥門(5)安裝在泵氣管上，用于調節環形氣囊(3)內的進氣和出氣速率，配合氣壓表(2)的使用能進一步控制環形氣囊(3)內氣壓大小和氣壓卸載，進而實現圍壓荷載的施加和卸載；所述扭矩荷載施加系統包括齒輪帶(6)、伺服電機(7)、調速器(8)，所述齒輪扭桿的中部設置有齒部，所述齒輪帶一方面與齒輪扭桿10上的齒部嚙合，另一方面齒輪帶與調速器(8)的輸出齒輪嚙合，所述調速器固定在于齒輪扭桿的齒部等高位置，調速器上具有用于改變環剪方向的球形閥；所述調速器與伺服電機電性連接，伺服電機使調速器(8)工作，進而讓齒輪帶(6)與齒輪扭桿(10)一起發生轉動，從而輸出或卸載扭矩荷載。3.根據權利要求1所述的輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性測試方法，其特征在于，所述圓柱凸臺(13)的下部為空腔圓柱(18)，上部為傳力剛柱(19)，所述傳力鋼柱(19)頂部為內六邊形沉槽(39)，其尺寸大小與齒輪扭桿(10)下部六邊形桿一致，空腔圓柱的底部設置多圈同心鋼珠圓環槽。4.根據權利要求1所述的輪胎胎面
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散體材料接觸面環剪特性測試方法，其特征在于，所述徑向限位結構包括弧形擋板(24)、支撐頂桿(25)，所述弧形擋板(24)設有與鋼制圓環側面的側面螺孔(21)相對應的擋板螺紋沉孔(40)，所述支撐頂桿(25)一端與絲桿立柱(12)相連，且可自由轉動及拆除，另一端與弧形擋板(24)固定；鋼制圓環的側面設置有側面螺孔(21)，側面螺孔與弧形擋板(24)的擋板螺紋沉孔(40)用連接螺栓(37)固定，保證環剪試驗過程中環形外箱(16)不發生轉動；所述絲桿立柱(12)的數量為四，四個絲桿立柱的下部對稱固定在鋼板四角，上部...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅世林，肖婧，蔣建清，趙延林，雷鳴，常錦，種霖霖，艾麗菲拉，
申請(專利權)人：長沙學院，
類型：發明
國別省市：