CN101514953B - 路面摩擦系数测试装置 - Google Patents

Abstract

一种路面摩擦系数测试装置，在底板上设两个后轴承座、机架和限位块，后轴承座上设后轴，后轴两端设后轮、中部设速度传感器和扶手轴承座以及后链轮或后皮带轮，扶手轴承座上设限位板、装有记录控制开关的扶手总成，机架上设装有动态应变仪和无纸记录仪的仪器箱，无纸记录仪与速度传感器、记录控制开关、动态应变仪相连，机架前端设装有保险杠的立柱，立柱与机架之间设张紧机构，立柱下端设装有前轴的前轴承座，前轴承座上设前轴定位机构、装有导电滑环的轴承盖，前轴的右端设前轮、中部设前链轮或前皮带轮和与动态应变仪相连的扭矩传感器，前链轮通过链条与后链轮相联或前皮带轮通过皮带与后皮带轮相联，前链轮上设前链轮定位机构。

Description

路面摩擦系数测试装置

技术领域

本发明属于道路或其它类似构筑物铺面的铺筑、修复用的机器、工具或辅助设备技术领域，具体涉及到路面摩擦系数测试装置。 

背景技术

为了准确评价路面抗滑性能，不同国家针对各国的特点开发了一系列摩擦系数测试方法，，诸多的测试方法是否能准确反映车辆轮胎与路面间的实际摩擦性能，且具有可以广泛使用的经济性及实用性，尚需进行试验比较。 

目前路面摩擦系数的测试仪器主要分为现场测试仪器和室内摩擦系数测试仪器两大类。现场测试仪器一般有侧向力摩擦系数测试车(SCRIM)、纵向摩擦系数测试车及摆式摩擦仪等。测试车可进行连续测试，不需封闭交通，但其造价高，适用性有限，目前国内拥有数量较少。 

摆式摩擦仪既可以用于现场测试，也可用于室内测试。但该测试仪与实际行车状态相差太大，操作过程受人为因素影响也较大，试验结果的重复性较差。并且为定点测量，现场测试需封闭交通，从经济性和安全性考虑，均存在很大问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述路面现场摩擦系数测试仪器和室内摩擦系数测试仪器的缺点，提供一种设计合理、结构简单、使用方便、所测数据准确、自动化程度高的路面摩擦系数测试装置。 

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在底板上设置有两个后轴承座、机架和限位块，后轴承座上安装有后轴，后轴两端设置有后轮、中部设置有速度传感器和扶手轴承座以及后链轮或后皮带轮，扶手轴承座上设置限位板、装有记录控制开关的扶手总成，机架上设装有动态应变仪和无纸记录仪的仪器箱，无纸记录仪通过电缆与速度传感器和记录控制开关连接，动态应变仪通过电缆与记录控制开关相连接，机架前端设装有保险杠的立柱，立柱与机架之间设置有张紧机构，立柱下端设装有前轴的前轴承座，前轴承座上设前轴定位机构、装有导电滑环的轴承盖，前轴的右端设前轮、中部设前链轮或前皮带轮和扭矩传感器，扭矩传感器通过导线与导电滑环相连接，导电滑环通过导线与动态应变仪相连接，前链轮通过链条与后链轮相联或前皮带轮通过皮带与后皮带轮相联，前链轮上设前链轮定位机构。 

本发明的前链轮定位机构为：在前链轮上设与前轴活动联接的定位销，与定位销连为一体的定位销导杆外部设置前定位弹簧，定位销导杆安装在与前链轮联接的定位安装座上，定位安装座上还设置有定位手柄，定位手柄与定位销导杆连为一体。 

本发明的前链轮定位机构的定位安装座的上端径向加工有凹槽，定位手柄的下端径向加工有凸起，定位手柄下端凸起与定位安装座上端的凹槽搭接。 

本发明的前轴定位机构与前链轮定位机构的结构相同。 

本发明的后链轮为：设置在后轴上的链轮体与至少2个齿数不相同的链盘连成一体，在链轮体上加工有两个径向孔，一个径向孔内设置有堵头和进入后轴外表面的凹槽a或凹槽b或凹槽c内的定位球，定位球与堵头之间设置有后定位弹簧6-3，另一个径向孔内设置内端进入后轴外表面长槽d内的定位螺钉。 

本发明的后轴外表面上的凹槽a、凹槽b、凹槽c排列在后轴外表面轴向一条直线上，长槽d位于后轴外表面轴向。 

本发明的至少2个齿数不相同的链盘的外径不相同，由小到大排列成塔形。 

本发明的扶手总成为：上扶手杆的上端设置有扶手手柄座、下端设置有扶手连接螺母，扶手手柄座上设扶手手柄，扶手连接螺母下端设置与扶手轴承座联接的下扶手杆。 

本发明的扶手连接螺母的上端轴向加工有通孔、中部加工有锥形孔；所说的下扶手杆上端为锥形，下扶手杆上端设置在上扶手杆下端的锥形内，上扶手杆下端设置在扶手连接螺母中部的锥形孔内。 

本发明的前轮与后轮的外径相同。 

附图说明

图1是本发明一个实施例的俯视图。 

图2是图1的A-A剖视图。 

图3是图2的B-B剖视图。 

图4是图1的C-C剖视图。 

图5前链轮定位机构18的结构示意图。 

图6为后链轮6的结构示意图。 

图7为扶手总成13的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实旋例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。 

实施例1 

在图1～4、6中，本实施例的路面摩擦系数测试装置由前轮1、后轴2、速度传感器3、扶手轴承座4、记录控制开关5、后链轮6、链条7、前链轮8、保险杠9、张紧机构10、仪器箱11、机架12、扶手总成13、底板14、后轴承座15、后轮16、立柱17、前链轮定位机构18、前轴定位机构19、前轴承座20、前轴21、导电滑环22、轴承盖23、扭矩传感器24、限位板25、限位块26联接构成。 

在底板14上用螺纹紧固连接件固定联接安装有两个后轴承座15、机架12和限位块26，后轴承座15上安装有后轴2，后轴2的外表面上加工有沿轴向排列在一条直线上的凹槽a、凹槽b、凹槽c，后轴2的另一轴周向位置的外表面上加工有一道长槽d，后轴2与后轴承座15之间安装有轴承，后轴2两端用螺纹紧固联接件联接安装有后轮16。后轴2中部设置有速度传感器3、扶手轴承座4、后链轮6，扶手轴承座4与后轴2之间安装有轴承，扶手轴承座4上联接有扶手总成13，扶手总成13上安装有记录控制开关5，扶手轴承座4的下面焊接有限位板25，向下摆动扶手总成13，限位板25与限位块26搭接。 

机架12上用螺纹紧固联接件固定联接安装有仪器箱11，仪器箱11内用螺纹紧固连接件固定联接安装有动态应变仪11-1和无纸记录仪11-2，无纸记录仪11-2的型号为R4100，由浙江中控自动化仪表有限公司生产，动态应变仪11-1的型号为VP-CDS11，由北京振峰科技有限责任公司生产，无纸记录仪11-2通过电缆与速度传感器3相连接，动态应变仪11-1通过导线与记录控制开关5相连接，记录控制开关5通过导线与无纸记录仪11-2相连接。机架12的前端用联接轴铰接有立柱17，立柱17上固定安装有保险杠9，立柱17与机架12之间安装有张紧机构10，本实施例的张紧机构10为机械设计中常规的双向螺杆螺套结构。立柱17的下端焊接联接有前轴承座20，前轴承座20上安装有前轴21，前轴承座20的右端用螺纹紧固连接件固定联接安装有前轴定位机构19，前轴承座20的左端安装有轴承盖23，轴承盖23上安装有导电滑环22，前轴21与前轴承座20之间安装有轴承。前轴21 的中心加工有孔，前轴21的右端部用联接件固定有前轮1，前轮1的外径与后轮16的外径相同，在制作该装置时保证后轮16所承受的负荷大于前轮1所承受的负荷，向下压扶手总成13，前轮1将向上翘起离地。前轴21的中部安装有前链轮8、扭矩传感器24，扭矩传感器24为应变式，扭矩传感器24通过导线与导电滑环22相连接，导电滑环22通过导线与动态应变仪11-1相连接，前链轮8通过链条7与后链轮6相联，调整张紧机构10，可改变前轴21与后轴2之间的距离，实现调节链条7的松紧度，前链轮8上安装有前链轮定位机构18，前轴承座20上安装有前轴定位机构19。 

在图5中，本实施例的前链轮定位机构18由定位销18-1、前定位弹簧18-2、定位销导杆18-3、定位手柄18-4、定位安装座18-5联接构成。定位销18-1安装在前链轮8上，定位销导杆18-3下端与定位销18-1连为一体，定位销导杆18-3上端与定位手柄18-4连为一体，前定位弹簧18-2套在定位导杆18-3外部、位于定位销18-1上表面，定位销导杆18-3安装在定位安装座18-5的中心孔内，在前定位弹簧18-2的弹力作用下，使得定位销18-1的下端插入到前轴21的径向孔内，将前链轮8与前轴21联为一体。定位安装座18-5通过螺纹与前链轮8联接，定位安装座18-5的上端径向加工有一道凹槽，定位手柄18-4的下端径向加工有一个凸起，定位手柄18-4下端凸起插入到定位安装座18-5上端的凹槽内。向上拔起定位手柄18-4，定位手柄18-4与定位安装座18-5脱开，定位销18-1与前轴21脱开，前链轮8在前轴21上空转，转动定位手柄18-4，使定位手柄18-4上的凸起与定位安装座18-5上的凹槽相互错开，松开定位手柄18-4将保持这种状态，推动本发明，前轮1与后轮16之间没有传动关系，这时不能测试摩擦系数。测试摩擦系数时，转动定位手柄18-4，使定位手柄18-4上的凸起与定位安装座18-5上的凹槽相互对正，转动前轮1，当前轴21上的径向孔与定位销18-1对正后，在前定位弹簧18-2的作用下，定位销18-1将插入到前轴21上的径向孔内，前链轮8与前轴21联为一体，推动本发明，前轮1滑动，后轮16滚动。 

前轴定位机构19的结构和工作原理与前链轮定位机构18完全相同，前轴定位机构19用于前轴21与前轴承座20联接或脱开。前轴21与前轴承座20联接时，前轮1不能转动，推动本发明时，前轮1完全滑动，可测试滑移率为100％的工况；前轴21与前轴承座20脱开时，前轴21可在前轴承座20内自由转动，进行其它测 试功能。 

在图6中，本实施例的后链轮6由3个链盘6-1、堵头6-2、后定位弹簧6-3、定位球6-4、定位螺钉6-5、链轮体6-6联接构成。3个链盘6-1的齿数不相同从小到大排列与链轮体6-6连成一体构成塔形，根据所要测试的滑移率要求，可选用前链轮8通过链条7与不同齿数的链盘6-1相联，链轮体6-6安装在后轴2上，在链轮体6-6上加工有两个径向孔，一个径向孔内安装有定位球6-4，定位球6-4的外侧安装有后定位弹簧6-3，堵头6-2通过螺纹联接安装在链轮体6-6上用后定位弹簧6-3将定位球6-4锁定在后轴2外表面的凹槽a或凹槽b或凹槽c内，操作者调整链轮6的轴向位置，使定位球6-4位于后轴不同轴向长度的凹槽内，实现将后链轮6锁定在后轴2上的不同轴向位置。链轮体6-6径向的另一个径向孔内通过螺纹联接安装有定位螺钉6-5，定位螺钉6-5的内端位于后轴2外表面的轴向长槽d内，沿着长槽d轴向移动，定位螺钉6-5用于限制链轮6转动。操作者推动链轮6使定位球6-4进入后轴2外表面不同的凹槽内，实现后链轮6安装在后轴2的不同轴向位置。 

在图7中，本实施例的扶手总成13由扶手手柄13-1、扶手手柄座13-2、上扶手杆13-3、扶手连接螺母13-4、下扶手杆13-5联接构成。上扶手杆13-3的上端与扶手手柄座13-2固定联接，上扶手杆13-3的下端为锥形，扶手手柄座13-2两侧焊接联接有扶手手柄13-1。扶手连接螺母13-4的上端轴向加工有通孔、中部加工有锥形孔、下端内轴向加工有螺纹孔，上扶手杆13-3的下端套装在扶手连接螺母13-4的上端轴向通孔内。下扶手杆13-5上端为锥形、上部外加工有螺纹，下扶手杆13-5上部通过螺纹与扶手连接螺母13-4的下端相联接。上扶手杆13-3的下端的锥度与扶手连接螺母13-4的中部锥形孔的锥度、下扶手杆13-5上端的锥度相等。下扶手杆13-5的下端与扶手轴承座4联接。测试作业时，向下压扶手手柄13-1，限位板25与限位块26搭接，再下压扶手手柄13-1，前轮1离开地面，便于操作转向；推动本发明进行测试时，向上提扶手手柄13-1，限位板25与限位块26分离。扶手总成13可以向上摆动，放置在机架12上，减小了本发明的体积。 

本实施例的工作原理如下： 

当工作人员推动该设备在被测路段上行走时，后轮16和前轮1转动，由于后链轮6不能与后轮16之间产生相对转动，后轴5与后轮16固定在一起，所以后链 轮6将和后轮16以同样的速度转动。由于前轮1与前轴21固定在一起，在前链轮定位机构18将前链轮8与前轴21固定时，前链轮8将和前轮1以同样的速度转动。前链轮8与后链轮6通过传动链条7传动，前链轮8与后链轮6齿数不相同，转速不相同，前轮1与后轮16转速不相同，而前轮1与后轮16的外径相同，导致行走同样距离时前轮1与后轮16转动的圈数不同，前轮1或后轮16产生滑移。由力学原理可知，负荷较大的车轮不容易产生滑移，该装置后轮16的负荷明显大于前轮1的负荷，后轮16滚动，前轮1滑动。滑移率可以按照前链轮8的齿数和与前链轮8相联的链盘6-1的齿数按下式进行计算： 

$s=1-\frac{z_2}{z_1}$

式中s为滑移率，z₁为前链轮8的齿数，z₂为参与传动的链盘6-1齿数。 

后链轮6的3个不同齿数的链盘6-1与前链轮8通过链条7传动时，可以得到不同的滑移率。 

前轮1与路面之间滑动产生摩擦，摩擦力对前轴21产生扭转剪应力，扭矩传感器24感应到扭转剪应力信号并转换成电信号经导电滑环22、动态应变仪11-1放大后经记录控制开关5输出到无纸记录仪11-2，无纸记录仪11-2按下式计算摩擦系数并输出计算结果： 

$f=\frac{M}{R\·P}$

式中f为摩擦系数，M为扭矩传感器16的扭矩，R为前轮1的半径，P为前轮1对地面的荷载(即该装置重力在前轮1上的分力)。 

手柄上的记录控制开关5可以由使用者确定数据采集开始和结束的时间。 

实施例2 

在实施例1中，前链轮8用前皮带轮替换，后链轮6用后皮带轮替换，链条7用皮带替换。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。 

实施例3 

本实施例的后链轮6为：设置在后轴2上的链轮体6-6与2个齿数不相同的链盘6-1连成一体，后链轮6的其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。 

Claims (10)

1.一种路面摩擦系数测试装置，其特征在于：在底板(14)上设置有两个后轴承座(15)、机架(12)和限位块(26)，后轴承座(15)上安装有后轴(2)，后轴(2)两端设置有后轮(16)、中部设置有速度传感器(3)和扶手轴承座(4)以及后链轮(6)或后皮带轮，扶手轴承座(4)上设置限位板(25)、装有记录控制开关(5)的扶手总成(13)，机架(12)上设装有动态应变仪(11-1)和无纸记录仪(11-2)的仪器箱(11)，无纸记录仪(11-2)通过电缆与速度传感器(3)和记录控制开关(5)连接，动态应变仪(11-1)通过电缆与记录控制开关(5)相连接，机架(12)前端设装有保险杠(9)的立柱(17)，立柱(17)与机架(12)之间设置有张紧机构(10)，立柱(17)下端设装有前轴(21)的前轴承座(20)，前轴承座(20)上设前轴定位机构(19)、装有导电滑环(22)的轴承盖(23)，前轴(21)的右端设前轮(1)、中部设前链轮(8)或前皮带轮和扭矩传感器(24)，扭矩传感器(24)通过导线与导电滑环(22)相连接，导电滑环(22)通过导线与动态应变仪(11-1)相连接，前链轮(8)通过链条(7)与后链轮(6)相联或前皮带轮通过皮带与后皮带轮相联，前链轮(8)上设前链轮定位机构(18)。

2.按照权利要求1所述的路面摩擦系数测试装置，其特征在于所说的前链轮定位机构(18)为：在前链轮(8)上设与前轴(21)活动联接的定位销(18-1)，与定位销(18-1)连为一体的定位销导杆(18-3)外部设置前定位弹簧(18-2)，定位销导杆(18-3)安装在与前链轮(8)联接的定位安装座(18-5)上，定位安装座(18-5)上还设置有定位手柄(18-4)，定位手柄(18-4)与定位销导杆(18-3)连为一体。

3.按照权利要求2所述的路面摩擦系数测试装置，其特征在于：所说的前链轮定位机构(18)的定位安装座(18-5)的上端径向加工有凹槽，定位手柄(18-4)的下端径向加工有凸起，定位手柄(18-4)下端凸起与定位安装座(18-5)上端的凹槽搭接。

4.按照权利要求2或3所述的路面摩擦系数测试装置，其特征在于：所说的前轴定位机构(19)与前链轮定位机构(18)的结构相同。

5.按照权利要求1所述的路面摩擦系数测试装置，其特征在于所说的后链轮(6)为：设置在后轴(2)上的链轮体(6-6)与至少2个齿数不相同的链盘(6-1)连成一体，在链轮体(6-6)上加工有两个径向孔，一个径向孔内设置有堵头(6-2)和进入后轴(2)外表面的凹槽a或凹槽b或凹槽c内的定位球(6-4)，定位球(6-4)与堵头(6-2)之间设置有后定位弹簧(6-3)，另一个径向孔内设置内端进入后轴(2)外表面长槽(d)内的定位螺钉(6-5)。

6.按照权利要求5所述的路面摩擦系数测试装置，其特征在于：所说的后轴(2)外表面上的凹槽a、凹槽b、凹槽c排列在后轴(2)外表面轴向一条直线上，长槽(d)位于后轴(2)外表面轴向。

7.按照权利要求5所述的路面摩擦系数测试装置，其特征在于：所说的至少2个齿数不相同的链盘(6-1)的外径不相同，由小到大排列成塔形。

8.按照权利要求1所述的路面摩擦系数测试装置，其特征在于所说的扶手总成(13)为：上扶手杆(13-3)的上端设置有扶手手柄座(13-2)、下端设置有扶手连接螺母(13-4)，扶手手柄座(13-2)上设扶手手柄(13-1)，扶手连接螺母(13-4)下端设置与扶手轴承座(4)联接的下扶手杆(13-5)。

9.按照权利要求8所述的路面摩擦系数测试装置，其特征在于：所说的扶手连接螺母(13-4)的上端轴向加工有通孔、中部加工有锥形孔；所说的下扶手杆(13-5)上端为锥形，下扶手杆(13-5)上端设置在上扶手杆(13-3)下端的锥形内，上扶手杆(13-3)下端设置在扶手连接螺母(13-4)中部的锥形孔内。

10.按照权利要求1所述的路面摩擦系数测试装置，其特征在于：所说的前轮(1)与后轮(16)的外径相同。

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