王 飛，岳光華，蘭云松

(長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院)

1 擺式測(cè)定儀原理

擺式儀測(cè)定儀是一種動(dòng)力擺沖擊型儀器，它是根據(jù)“擺的位能等于安裝于擺臂末端橡膠片滑過(guò)路面過(guò)程中克服路面摩擦所做的功”這一原理研制而成的，是一種用以測(cè)定瀝青路面、標(biāo)線或其他材料試件抗滑值的儀器。其原理圖如圖1 所示，公式表示即

式中:F 為擺值，路面摩擦系數(shù)擴(kuò)大100 倍;WH 為擺的標(biāo)定力矩，615 000 g/mm;W 為擺的重量，1 500 ±30 g，H 為擺的重心距擺動(dòng)重心距離410 ±5 mm，Z 為在刻度盤零位以下邊部的豎向距離，當(dāng)從水平位置釋放擺時(shí)，零點(diǎn)在水平線以下10 mm 處;P 為橡膠片壓于路面上的正向靜壓力，2 663 g;D為橡膠片在路面上的滑動(dòng)長(zhǎng)度126 mm;P 為度盤指針長(zhǎng)度，300 mm。

2 影響擺式儀測(cè)定結(jié)果因素的分析

2.1 底座不穩(wěn)定所造成的影響

目前，一般的擺式儀底座后支點(diǎn)角與底座是通過(guò)鉸鏈連接在一起，形成一個(gè)“T 型”形狀，從而保證儀器在測(cè)試過(guò)程中的穩(wěn)定，底盤三支點(diǎn)處采用調(diào)平螺絲，互相配合用于儀器調(diào)平以及校核滑塊長(zhǎng)度時(shí)進(jìn)行微調(diào)?，F(xiàn)實(shí)的情況是:用鉸鏈連接后支點(diǎn)角與底座，雖然形成的“T 型”底座有一定的穩(wěn)定作用，但在整體上卻沒有形成一個(gè)三角固定，這就造成了在試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)擺下落時(shí)，儀器整體會(huì)發(fā)生晃動(dòng)，從而增加了試驗(yàn)的誤差，不能準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)路面的抗滑指標(biāo)。與此同時(shí)，底座三個(gè)支點(diǎn)的調(diào)平螺絲長(zhǎng)度過(guò)短，在進(jìn)行調(diào)平和微調(diào)時(shí)不方便，難以滿足路面檢測(cè)時(shí)的要求。因此，需要對(duì)現(xiàn)有的擺式儀進(jìn)行改進(jìn)，改善底部穩(wěn)定性能，通過(guò)微調(diào)底座高度快速校核滑塊長(zhǎng)度，從而方便試驗(yàn)人員操作。

圖1 擺式測(cè)定儀原理

2.2 升降把手與緊固把手無(wú)法實(shí)現(xiàn)微調(diào)和粗調(diào)

如今，一般的擺式儀主軸上帶有一個(gè)升降把手，配合兩個(gè)緊固把手來(lái)實(shí)現(xiàn)擺的上下移動(dòng)，用于調(diào)零及校核滑塊長(zhǎng)度。現(xiàn)實(shí)的情況是通過(guò)升降把手可以實(shí)現(xiàn)儀器的上下移動(dòng)，但是這種移動(dòng)幅度較大，當(dāng)在試驗(yàn)過(guò)程中需要校核滑塊長(zhǎng)度時(shí)，通常需要實(shí)現(xiàn)微小的移動(dòng)，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)升降把手已經(jīng)不能滿足試驗(yàn)要求，實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中采用升高或降低儀器底正面的調(diào)平螺絲來(lái)校正滑塊長(zhǎng)度，但同時(shí)保持水準(zhǔn)泡居中卻很難同時(shí)做到，需要單獨(dú)再進(jìn)行調(diào)節(jié)，耗費(fèi)了時(shí)間，操作稍微復(fù)雜且儀器的穩(wěn)定性難以滿足要求。因此，需要對(duì)現(xiàn)有的擺式儀進(jìn)行改進(jìn)，使得擺式儀能夠?qū)崿F(xiàn)微調(diào)和粗調(diào)，通過(guò)微調(diào)裝置配合粗調(diào)裝置，實(shí)現(xiàn)儀器的微小上下移動(dòng)，可快速校核滑塊長(zhǎng)度，從而提高試驗(yàn)的精度和工作效率。

2.3 擺頭下落過(guò)程中對(duì)儀器的碰撞

擺式儀一般用于測(cè)定瀝青路面、標(biāo)線或其他材料試件的抗滑值，用以評(píng)定路面或路面材料試件在潮濕狀態(tài)下的抗滑能力，是公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中常用的試驗(yàn)設(shè)備之一。目前，一般的擺式儀在擺臂上帶有一個(gè)有缺口的圓形卡槽，在右懸臂上安裝了一個(gè)帶有連桿的控制擺臂釋放的裝置，當(dāng)需要擺處于水平釋放位置的時(shí)候，可以按下釋放開關(guān)，將圓形卡槽卡在釋放裝置的連桿上，則可實(shí)現(xiàn)擺的水平固定，擺在下落的時(shí)候，按下釋放開關(guān)，則可完成現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試工作?，F(xiàn)實(shí)的情況是圓形卡槽卡在連桿上的時(shí)候，由于缺少前后方向上的約束，卡槽會(huì)在連桿上前后移動(dòng)，而且擺頭與擺桿的連接處沒有固定裝置，擺頭在下落過(guò)程中會(huì)來(lái)回晃動(dòng)，這樣就會(huì)造成擺在釋放過(guò)程中碰觸到擺式儀的底座，打破已經(jīng)調(diào)平的狀態(tài)，從而增加了試驗(yàn)的誤差，不能準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)路面的抗滑指標(biāo)。因此，需要對(duì)現(xiàn)有的擺式儀進(jìn)行改進(jìn)，使得卡槽能夠穩(wěn)定地卡在懸臂上以及使擺頭不再晃動(dòng)，進(jìn)而解決原擺式儀擺上卡槽在釋放開關(guān)處的連桿上前后滑動(dòng)以及擺頭來(lái)回晃動(dòng)的問(wèn)題，提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

3 改進(jìn)措施

3.1 增加新型底座

通過(guò)給原有擺式儀增加新型底座，借助三角底座，固定連接桿，加長(zhǎng)螺絲，利用三角穩(wěn)定原理，解決擺式儀底座與后支點(diǎn)角由于鉸接而造成不易形成三角固定的問(wèn)題，從而更好的改善擺砣在下落過(guò)程中所造成的儀器整體晃動(dòng)，減少試驗(yàn)誤差，增加數(shù)據(jù)的可靠性。采用加長(zhǎng)螺絲，在校核滑塊長(zhǎng)度時(shí)能夠使微調(diào)更方便。

具體實(shí)施方式如下:將三腳底座置于原擺式儀底座下方，三個(gè)支撐腳與原擺式儀一一對(duì)應(yīng)，用加長(zhǎng)螺絲從上之下將每個(gè)角上連接起來(lái)，加長(zhǎng)螺絲底部通過(guò)三角底座中的圓管底座內(nèi)部與地面接觸，用于連接原擺式儀和新型三角底座，同時(shí)也用于調(diào)平儀器和校正滑塊長(zhǎng)度時(shí)的微調(diào);固定連接桿連接后支點(diǎn)角和主軸，位于主軸上的一端距離主軸下端10 cm 處，保證在不影響主軸上調(diào)節(jié)擺高度的前提下，增加儀器的整體穩(wěn)定性。改進(jìn)原理圖如圖2 所示。

圖2 增加新型底座改進(jìn)原理圖

3.2 增加微調(diào)和粗調(diào)裝置

通過(guò)給原有擺式儀增加粗調(diào)和微調(diào)裝置，借助微調(diào)裝置，粗調(diào)裝置，連接主軸與裝置的卡槽，解決擺式儀只能借助升降把手粗調(diào)的問(wèn)題，在矯正滑塊長(zhǎng)度時(shí)，可不用調(diào)節(jié)底座的三角螺絲，直接采用微調(diào)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器的上下微小移動(dòng)，從而保證了試驗(yàn)過(guò)程中儀器的穩(wěn)定性，在校核滑塊長(zhǎng)度時(shí)能夠更加方便、快捷，滿足了路面檢測(cè)時(shí)的要求，提高效率的同時(shí)節(jié)省了人力。

具體實(shí)施方式如下:將粗調(diào)微調(diào)裝置的托板端與卡槽的一端相連接，卡槽通過(guò)螺絲固定在主軸上，當(dāng)需要調(diào)節(jié)擺式儀的儀表盤及擺整體裝置做上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，可通過(guò)粗調(diào)配合微調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)。改進(jìn)原理圖如圖3 所示。

3.3 改變?cè)锌ú劢Y(jié)構(gòu)，增加固定擺臂裝置

通過(guò)改變?cè)锌ú劢Y(jié)構(gòu)，增加固定擺臂裝置，借助凸型卡槽，凹型卡槽，帶有連接桿的釋放裝置固定擺頭的裝置，解決原擺式儀擺上卡槽在釋放開關(guān)處的連桿上前后滑動(dòng)以及擺頭下落過(guò)程中來(lái)回?fù)u擺的問(wèn)題，避免了釋放擺下落過(guò)程中對(duì)儀器底座的碰撞，減少了試驗(yàn)的誤差，增加了測(cè)量結(jié)果的可靠性。

具體實(shí)施方式如下:按下帶有連桿釋放裝置的釋放按鈕，連桿向著釋放裝置內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，此時(shí)將凸型卡槽和凹型卡槽相連接，其內(nèi)部的圓孔相互重合，然后松開釋放按鈕，連桿通過(guò)兩個(gè)卡槽之間的圓孔，將擺固定在右懸臂上。由于連桿的作用，可使兩個(gè)卡槽在三個(gè)方向上均能保持穩(wěn)定，沒有太大的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)需要使擺下落時(shí)，按下釋放按鈕，凸型卡槽和凹型卡槽相互分離，則可實(shí)現(xiàn)擺的下降。

固定擺頭的裝置由兩個(gè)一半裝置組合而成，中間為空心半圓孔，用螺絲將兩個(gè)半圓孔裝置固定卡在擺桿上，底部?jī)蓚€(gè)螺絲將裝置固定在擺頭之上，這樣就能使擺頭和擺桿之間不產(chǎn)生相互轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了擺頭下降過(guò)程中的搖擺而造成的對(duì)底座的碰撞，實(shí)用性強(qiáng)。改進(jìn)原理圖如圖4 所示。

圖3 增加微調(diào)和粗調(diào)裝置改進(jìn)原理圖

圖4 改變?cè)锌ú劢Y(jié)構(gòu)，增加固定擺臂裝置改進(jìn)原理圖

4 結(jié) 論

(1)在原有擺式儀底部增加底座，設(shè)置連接后支點(diǎn)角和主軸的固定桿，可提高儀器的整體穩(wěn)定性。

(2)微調(diào)和粗調(diào)裝置的設(shè)置，可使校核滑塊長(zhǎng)度時(shí)能夠更加方便、快捷，滿足了路面檢測(cè)時(shí)的要求，提高效率的同時(shí)節(jié)省了人力。

(3)改變?cè)锌ú劢Y(jié)構(gòu)，增加固定擺臂裝置，避免了釋放擺下落過(guò)程中對(duì)儀器底座的碰撞，減少了試驗(yàn)的誤差，增加了測(cè)量結(jié)果的可靠性。

任何儀器在生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和使用的過(guò)程中，都不可避免的存在一定的缺陷，只有通過(guò)不斷的改進(jìn)和完善，試驗(yàn)者才能更好地借助儀器去得到精確的數(shù)據(jù)，從而為路面的質(zhì)量保駕護(hù)航。

［1］鄧學(xué)鈞.路基路面工程［M］.北京:人民交通出版社，2008:5－7.

［2］張子平.擺式儀的使用和維修保養(yǎng)方法［J］.公路，1984，7(7):3－4.

［3］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程(JTG E60－2008)［S］.北京:人民交通出版社，2008:97－101.

［4］姚思國(guó).擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀的用途［J］.公路，1981，11(11):1－2.