[发明专利]落锤式弯沉仪

说明书

一种落锤式弯沉仪(1)包括适于接合测试表面的承载板(2)、适于将力传到该承载板(2)的传力装置、缓冲装置(19)、落锤(8)。该落锤(8)适于经由所述缓冲装置(19)来冲击所述传力装置从而经由所述传力装置来提供要传到所述承载板的力。该落锤式弯沉仪进一步包括用于将所述落锤(8)提升到所述传力装置上方的预定高度的至少一个线性电动马达(15)。

本发明涉及一种落锤式弯沉仪。

落锤式弯沉仪(FWD)是土木工程师用来评估路面结构物理特性的无损测试设备。来自FWD的数据主要用于估计承载能力，尤其是包括波特兰(Portland)水泥混凝土(PCC)或沥青混凝土(AC)表面的路面的承载能力。用途包括道路、机场路面、集装箱堆场、以及铁路轨道。典型地，落锤式弯沉仪被整合在拖车上，拖车可以通过另一车辆被牵引到测试位置，而且落锤式弯沉仪还可以被整合在车辆本身中。

落锤式弯沉仪被设计为对路面表面施加模拟由滚动的车轮产生的载荷的载荷脉冲。通过在一组橡胶缓冲器上落下大的重锤来产生载荷。所产生的力通过圆形承载板传到路面。称重传感器或其他载荷感测传感器被安装在承载板的顶上并且测量施加在路面表面上的载荷。比如地震检波器或加速度计等一系列弯沉传感器沿着从承载板中心延伸的梁线性地安装、并且响应于距所施加载荷的中心不同距离处的载荷来测量产生的路面表面弯沉。可以使用FWD数据来计算刚度相关参数，例如，多层式路面结构的层的杨氏模量，比如包括PCC或AC的道路或机场的路面。

传统上，在FWD中，重锤是沿着竖直导杆或柱以液压方式抬升、并且通过止挡机构保持在预定高度，直到执行测量并且由FWD操作者发出下落命令。然后释放止挡机构，并且重锤下落到传力装置上，传力装置包括已知直径的圆形承载板，承载板在重锤下落之前降低以在期望的测量位置与路面接触。在传力装置与重锤之间提供弹性装置(例如呈橡胶块形式的缓冲器)，以便对路面产生理想的半正弦冲击力。传力装置一般包括力感测装置，以测量实际冲击力。由于落锤质量很大，典型地在50kg至750kg之间，所以通常通过液压提升机构等等将落锤拾起并提升回到锁定位置。例如在JP-A-2007-205955和DE-U-9305327中找到了上述FWD的实例。这种FWD的实例也在文章“Faldloddets historie”中，Bohn，Axel O.，Asfalt期刊，第4-11页，1989年9月，ISSN 0004-4318加以描述，描述了从1964年到1989年落锤式弯沉仪的发展。

这种液压操作的FWD的一个主要缺点是测量循环需要相对较长的时间，特别是如果在相同位置进行连续测量。这种情况的主要原因是液压提升装置降低以提起重锤、将重锤抬升到锁闩、并且使重锤从液压提升装置脱离的过程相对较慢。而且，在一个位置重复下落几次之后，必须将承载板抬升到运输位置并紧固，并且在下一个测量位置再次下降。在现有技术中，后一原因是长测试循环的主要因素。当要沿着待勘测道路进行数千次连贯测量时，过程的累计持续时间会降低整个勘测的效率。

在通过援引并入本文的WO 2015/051798中，已经提出了使用电动提升机构。电动提升机构包括直接与螺纹主轴联接的大转矩电动马达。要提升和下落的重锤与游动螺母布置中的主轴永久接合，从而允许重锤通过对电动马达进行通电或断电而相应地提升或下落。尽管这种电动升降机构在缩短提升循环和下落循环的循环时间方面已经证明非常成功，但它仍然有一些缺点。显然，重锤和螺纹主轴与电动马达之间的永久接合与落锤的自由落体的意图相矛盾，因为在重锤下落过程中会将使主轴和马达旋转。因此，一些势能用于加速主轴和马达的旋转。此外，即使在开路端子的情况下，电动马达仍可能产生制动效果，在下落过程中充当发电机。如WO 2015/051798中所说明的那样，这种制动效果不得不被忽略或者被补偿，后者进一步使控制机构复杂化。

基于此现有技术，本发明的目的是提供一种FWD，其克服了上述缺点同时仍提供至少在循环速度方面与现有技术的FWD相同的优点。