CN103196823A - 一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置及方法，它涉及一种测定摩擦系数的装置及方法，具体涉及一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置及方法。本发明为了解决现有测量装置不能直接测量出路面滑动摩擦系数，且测量装置体积较大，测量误差较高的问题。本发明的两个横向滑轨并排平行水平设置，每个横向滑轨的一端分别各与一个支架连接，牵引丝杆的两端分别各与一个支架的上端连接，横向滑块安装在两个横向滑轨上，横向滑块的上端通过螺帽与牵引丝杆连接，竖向滑轨固定安装在横向滑块上竖向滑块安装在竖向滑轨上，竖向滑块的下端与摩擦头连接，压力传感器安装在竖向滑轨的下端。本发明用于测定路面表面滑动摩擦系数。

Description

一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种测定摩擦系数的装置及方法，具体涉及一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置及方法。

背景技术

路面表面抗滑问题是其修筑技术的薄弱环节之一，尤其在冬季、雨季及公路弯道处，抗滑能力不足的路面，常发生车辆打滑、失控，造成人员伤亡及财产损失，因此路面表面抗滑问题一直是研究人员关注的重点。滑动摩擦系数是表征路面表面和车辆轮胎之间抗滑性能的主要指标之一，提高路面抗滑性能的本质就是提高其滚动和滑动摩擦系数。

表征路面抗滑性能主要指标有路面表面摩擦系数和平均纹理深度，平均纹理深度可直观地反映道面表面的粗糙度和排水性能，测定方法也主要是以间接测量为主，而滑动摩擦系数可直接反映路面表面提供摩阻力的能力和大小，通常在潮湿状态下采用摩擦系数测定仪测定，测试仪器要求相对较高。

虽然我国公路规范中关于路面表面抗滑性能的测试方法较多，但是均存在着不同的缺点。例如铺砂法、激光构造深度仪法不能够直接测量路面表面的摩擦系数，只能够测定路面宏观构造深度间接反映抗滑性能，并且这两种方法受人为影响因素较多，测试结果不稳定；摆式仪法在测定路面抗滑性能时，速度慢、效率低，由于采用定点测试，结果具有一定的片面性，无法满足高等级公路发展的需要，并且其测试结果也不能直接反应摩擦系数；摩擦系数测试车法虽然可以模拟高速行车状态下的最不利状况，但设备体积大、设备价格昂贵，使得其推广应用受到一定限制。

因此，开发一种便捷、造价低、能够直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置，可用于路面表面抗滑性能的测试和研究，为更好的评价路面表面抗滑性能提供测量方法和基础数据。

发明内容

本发明为解决现有测量装置不能直接测量出路面滑动摩擦系数，且测量装置体积较大，测量误差较高的问题，进而提出一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置及方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明所述的测量装置包括牵引丝杆、横向滑块、竖向滑块、竖向滑轨、压力传感器、摩擦头、两个横向滑轨和两个支架，两个横向滑轨并排平行水平设置，每个横向滑轨的一端分别各与一个支架连接，牵引丝杆的两端分别各与一个支架的上端连接，且牵引丝杆位于两个横向滑轨的上方，横向滑块安装在两个横向滑轨上，且横向滑块可沿两个横向滑轨直线移动，横向滑块的上端通过螺帽与牵引丝杆连接，竖向滑轨固定安装在横向滑块上，且竖向滑轨轴线与牵引丝杆的轴线垂直，竖向滑块安装在竖向滑轨上，且竖向滑块可沿竖向滑轨直线移动，竖向滑块的下端与摩擦头连接，压力传感器安装在竖向滑轨的下端，且压力传感器的触点与竖向滑块的一侧侧壁接触。

本发明所述方法的具体步骤如下：

步骤一、将两个支架放置在待测路面上，将橡胶块安装在摩擦头的下表面上，通过竖向滑轨调整摩擦头的高度，进而使橡胶块的下表面与待测路面接触；

步骤二、通过牵引丝杆使横向滑块沿两个横向滑轨直线移动，通过压力传感器可测出橡胶块沿待测路面移动时的摩擦阻力f，橡胶块的自重为N，通过公式μ＝f/N①可计算出待测路面的滑动摩擦系数μ。

本发明的有益效果是：本发明可以实现路面表面和轮胎间滑动摩擦系数的直接测定；本发明中的橡胶块可替换，能够实现不同轮胎类型与路面表面摩擦滑动系数的测定；本发明的测定精度可达千分之一，测量范围可达0～50cm，并且可重复测量，数据可自动存储记录；本发明结构简单，体积小，重量轻，携带方便，便于操作和维修。

附图说明

图1是本发明的主视图，图2是图1的左视图，图3是图1的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置包括牵引丝杆1、横向滑块2、竖向滑块3、竖向滑轨4、压力传感器5、摩擦头6、两个横向滑轨7和两个支架8，两个横向滑轨7并排平行水平设置，每个横向滑轨7的一端分别各与一个支架8连接，牵引丝杆1的两端分别各与一个支架8的上端连接，且牵引丝杆1位于两个横向滑轨7的上方，横向滑块2安装在两个横向滑轨7上，且横向滑块2可沿两个横向滑轨7直线移动，横向滑块2的上端通过螺帽与牵引丝杆1连接，竖向滑轨4固定安装在横向滑块2上，且竖向滑轨4轴线与牵引丝杆1的轴线垂直，竖向滑块3安装在竖向滑轨4上，且竖向滑块3可沿竖向滑轨4直线移动，竖向滑块3的下端与摩擦头6连接，压力传感器5安装在竖向滑轨4的下端，且压力传感器5的触点与竖向滑块3的一侧侧壁接触。

本实施方式中压力传感器5与存储器连接，压力传感器5采集的数据存储于存储器中。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置还包括橡胶块9，橡胶块9设置在摩擦头6的下表面上。

本实施方式中的橡胶块9可更换成不同轮胎材质的制作的橡胶块9，以便于测定不同材质轮胎与路面表面的滑动摩擦系数。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种利用具体实施方式一所述装置测定路面表面滑动摩擦系数的方法的具体步骤如下：

步骤一、将两个支架8放置在待测路面上，将橡胶块9安装在摩擦头6的下表面上，通过竖向滑轨4调整摩擦头6的高度，进而使橡胶块9的下表面与待测路面接触；

步骤二、通过牵引丝杆1使横向滑块2沿两个横向滑轨7直线移动，通过压力传感器5可测出橡胶块9沿待测路面移动时的摩擦阻力f，橡胶块9的自重为N，通过公式μ＝f/N①可计算出待测路面的滑动摩擦系数μ。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的方法，其特征在于：步骤二中当待测路面为路拱横坡和纵坡路面时，路面滑动摩擦系数μ的计算公式为：N′＝G·cos(x)·cos(y)           ②，

F＝F′-G·sin(y)          ③，

$F=\frac{f(a+b)}{a}$ ④，

μ＝f/N′              ⑤，

通过公式②③④⑤计算出路面滑动摩擦系数μ，公式②③④⑤中，N′表示角度修正后的橡胶块9对路面的正压力，G表示橡胶块9的整体重量，x表示路面的路拱横坡度，y表示路面的纵坡度，f表示橡胶块9沿待测路面移动时的摩擦阻力，F表示压力传感器5测得的推力，F′表示角度修正后的推力，a表示压力传感器5与竖向滑轨3固定端之间的距离，b表示橡胶块9下表面与压力传感器5之间的距离。

其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

Claims (4)

1.一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置，其特征在于：所述一种一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置包括牵引丝杆(1)、横向滑块(2)、竖向滑块(3)、竖向滑轨(4)、压力传感器(5)、摩擦头(6)、两个横向滑轨(7)和两个支架(8)，两个横向滑轨(7)并排平行水平设置，每个横向滑轨(7)的一端分别各与一个支架(8)连接，牵引丝杆(1)的两端分别各与一个支架(8)的上端连接，且牵引丝杆(1)位于两个横向滑轨(7)的上方，横向滑块(2)安装在两个横向滑轨(7)上，且横向滑块(2)可沿两个横向滑轨(7)直线移动，横向滑块(2)的上端通过螺帽与牵引丝杆(1)连接，竖向滑轨(4)固定安装在横向滑块(2)上，且竖向滑轨(4)轴线与牵引丝杆(1)的轴线垂直，竖向滑块(3)安装在竖向滑轨(4)上，且竖向滑块(3)可沿竖向滑轨(4)直线移动，竖向滑块(3)的下端与摩擦头(6)连接，压力传感器(5)安装在竖向滑轨(4)的下端，且压力传感器(5)的触点与竖向滑块(3)的一侧侧壁接触。

2.根据权利要求1所述一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置，其特征在于：所述一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的装置还包括橡胶块(9)，橡胶块(9)设置在摩擦头(6)的下表面上。

3.一种利用权利要求1所述装置测定路面表面滑动摩擦系数的方法，其特征在于：所述一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的方法的具体步骤如下：

步骤一、将两个支架(8)放置在待测路面上，将橡胶块(9)安装在摩擦头(6)的下表面上，通过竖向滑轨(4)调整摩擦头(6)的高度，进而使橡胶块(9)的下表面与待测路面接触；

步骤二、通过牵引丝杆(1)使横向滑块(2)沿两个横向滑轨(7)直线移动，通过压力传感器(5)可测出橡胶块(9)沿待测路面移动时的摩擦阻力f，橡胶块(9)的自重为N，通过公式μ＝f/N①可计算出待测路面的滑动摩擦系数μ。

4.根据权利要求3所述一种可直接测定路面表面滑动摩擦系数的方法，其特征在于：步骤二中当待测路面为路拱横坡和纵坡路面时，路面滑动摩擦系数μ的计算公式为：N′＝G·cos(x)·cos(y)            ②，

F＝F′-G·sin(y)             ③，

$F=\frac{f(a+b)}{a}$ ④，

μ＝f/N′                  ⑤，

通过公式②③④⑤计算出路面滑动摩擦系数μ，公式②③④⑤中，N′表示角度修正后的橡胶块(9)对路面的正压力，G表示橡胶块(9)的整体重量，x表示路面的路拱横坡度，y表示路面的纵坡度，f表示橡胶块(9)沿待测路面移动时的摩擦阻力，F表示压力传感器(5)测得的推力，F′表示角度修正后的推力，a表示压力传感器(5)与竖向滑轨(3)固定端之间的距离，b表示橡胶块(9)下表面与压力传感器(5)之间的距离。

Images