CN107167421B - 一种多功能路面动-静摩擦系数测定车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能路面动‑静摩擦系数测定车，本发明包括车架和摩擦系数测试装置，所述的车架上设置有配重箱，所述的配重箱通过承受梁固定连接在车架上，所述的车架底部设置有两对滚轮，所述的滚轮上设置有橡胶轮胎，滚轮上设置有测速器，所述的摩擦系数测试装置包括应变式测力计，所述的应变式测力计的另一端设置有牵引架，所述的牵引架用于连接提供动力的牵引车，当牵引车在拉拽车架的过程中。本发明通过加配重块来改变车辆的配重，可以测定在不同的轮胎接地面积条件下，路面的摩擦系数值，还可以测定不同速率下的滚动摩擦系数值，具有多功能性。

Description

一种多功能路面动-静摩擦系数测定车

技术领域

本发明涉及一种多功能路面动-静摩擦系数测定车。

背景技术

路面抗滑性能是体现道路安全品质的重要内容,而路面摩擦系数是表征其抗滑性能最重要的指标。稳定的路面摩擦系数能够为快速行车提供良好的安全储备,从而减少交通事故发生的可能,因此准确检测并评价路面的摩擦系数显得十分重要。当前对于路表摩擦系数的测试方法仍主要以传统的摩擦系数摆试仪为主，该方法的不足之处在于：(1) 传统的测定方法只能在定点静态情况测定一种速度下的摩擦系数，其采样频率低、精度低、代表性差，无法满足路面高速行车的实际驾驶需要，且不适用测试粗构造路面，同时检测时对交通影响比较大，对路表面的摩擦能力也只是给予间接评价；(2)该测试方法是逐点进行，耗时长，强度大，效率低，不利于在路面验收或大规模检测中快速全面的获得路况信息；(3)在使用摆式摩擦系数测定仪的试验操作中，由于摆下落的瞬间必须用手接住，会让整个装置产生振动，读数精度受操作者影响较大，此外还存在压力标定困难、测试结果再现性差等缺点。摩擦系数的重要意义在于体现车辆在路面高速行驶过程中，轮胎与路表之间的滚动摩擦对车辆附着力的影响，其测定也应该是在高速、车辆荷载真实作用下，轮胎滚动过程中的滚动摩擦系数。因此，有必要开发一种多功能路面动-静摩擦系数测定车，既可以测定静态摩擦系数，也可以实测车辆高速行驶状态下，路表与车轮作用摩擦系数，使得来满足路面功能检测的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种多功能路面动-静摩擦系数测定车，用来实际测试路面相对于轮胎的滚动摩擦系数、静摩擦系数和滑动摩擦系数。

为了解决上述问题，本发明包括车架和摩擦系数测试装置，所述的车架上设置有配重箱，所述的配重箱通过承受梁固定连接在车架上，所述的车架底部设置有两对滚轮，所述的滚轮上设置有橡胶轮胎，滚轮上设置有测速器，所述的摩擦系数测试装置包括应变式测力计，所述的应变式测力计的一端固定在车架的前端中部，所述的应变式测力计的另一端设置有牵引架，所述的牵引架用于连接提供动力的牵引车，当牵引车在拉拽车架的过程中，所述的牵引架的中线平行于所有滚轮下端所连接成的平面，所述的滚轮上设置有制动装置，所述的车架的前侧还设置有方便人拉拽的牵拉把手。

为了便于对车架进行制动，本发明所述的成对滚轮之间设置有连接轴，所述的制动装置设置在前后两个连接轴上，所述的制动装置包括行车制动装置和停车制动装置，所述的行车制动装置包括行车制动盘、行车制动杆和行车驱动杆，所述的行车制动盘与车架固定连接，行车制动盘的中部套在连接轴上，所述的行车制动盘的内侧边缘为多段弧形边缘，弧形边缘的弧线的一端到另一端逐渐靠近行车制动盘的中心，行车制动盘的内侧边缘与连接轴之前设置有制动橡胶块，所述的行车制动盘外侧设置与弧形边缘相匹配的滑道，所述的滑道内滑动设置有导向块，所述的导向块的一端穿过滑道与制动橡胶块转动连接，所述的行车制动杆的下部与制动盘的中心铰接，所述的行车制动杆上设置有与导向块相对应的滑槽，所述的导向块的另一端活动设置在滑槽内，所述的行车驱动杆的中部铰接在车架的前端，行车驱动杆的下端与行车制动杆远离制动盘的一端之间铰接有连接杆；所述的停车制动装置包括停车制动盘、卡盘、停车制动杆和停车驱动杆，所述的停车制动盘与车架固定连接且套在连接轴上，所述的卡盘包括有两片，两片卡盘相对滑动设置在停车制动盘内，所述的两个卡盘相对的边缘上设置有同样的等腰直角三角形的缺口，当两片卡盘拼接在一起时，两个卡盘的缺口拼接成正方形，所述的缺口套在连接轴上，所述的连接轴上正对缺口的部分的截面为与缺口对应的正方形，所述的两个卡盘上均设置有齿条，所述的两个齿条分别连接同一齿轮的两侧，所述的齿轮转动连接在停车制动盘上，所述的停车制动杆的一端与齿轮固定连接，所述的停车驱动杆的中部铰接在车架的前侧，所述停车驱动杆的下端与停车制动杆的另一端铰接有连接杆，停车驱动杆与车架之间设置有锁紧装置。

为了便于配重箱保持平衡，本发明所述的承受梁包括有多跟支撑杆，所述的多跟支撑杆均匀间隔分布在配重箱与车架之间。

为了便于检测车架的行驶速度，本发明所述的测速器为感应测速器，测速器设置在滚轮的内侧，所述的车架上设置有与测速器相对应的接收器，在滚轮转动的过程中，所述的测速器存在与接收器正对的状态。

为了便于读取应变式测力计和测速器的数据，本发明所述的应变式测力计为电子应变式测力计，应变式测力计和测速器均与数据记录器连接。

本发明的有益效果是：本发明通过摩擦力计算公式为原理，在车架上设置应变式测力计和牵引架，来模拟实际路面相对于轮胎的摩擦系数值，本摩擦系数车既可以测定滚动摩擦系数值，也可以对滚轮进行锁定测试滑动摩擦系数值，在测试滚动摩擦系数值时，具有擦拭周期短、测试路面长和测试数据更具代表性等优点。本发明通过加配重块来改变车辆的配重，可以测定在不同的轮胎接地面积条件下，路面的摩擦系数值，还可以测定不同速率下的滚动摩擦系数值，具有多功能性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的正视图（未标注配重箱）；

图3为行车制动盘的内部结构示意图；

图4为行车制动的结构连接示意图；

图5为行车驱动杆的结构连接示意图；

图6为停车制动的结构示意图；

图7为停车制动的工作示意图。

其中：1、配重箱，2、承受梁，3、车架，4、滚轮，5、测速器，6、应变式测力计，7、牵引架，8、牵引把手，9、连接轴，10、行车制动装置，11、停车制动装置，91、方杆，101、行车制动盘，102、弧形边缘，103、制动橡胶块，104、滑道，105、行车制动杆，106、连接杆，107、行车驱动杆，111、停车制动杆，112、齿条，113、齿轮，114、卡盘，115、停车制动盘。

具体实施方式

如图1和图2所示的多功能路面动-静摩擦系数测定车，包括车架3和摩擦系数测试装置，所述的车架3上设置有配重箱1，所述的配重箱1通过承受梁2固定连接在车架3上，所述的承受梁2包括有多跟支撑杆，所述的多跟支撑杆均匀间隔分布在配重箱1与车架3之间，所述的车架3的底部设置有两对滚轮4，所述的滚轮4上设置有橡胶轮胎，滚轮4上设置有测速器5，所述的测速器5为感应测速器，测速器5设置在滚轮4的内侧，所述的车架3上设置有与测速器5相对应的接收器，在滚轮4转动的过程中，所述的测速器5存在与接收器正对的状态，测速器与接收器从正对的状态到下一次正对的状态为滚轮跑过一圈，通过在测速器5上设置轮径参数，测速器5可以计算行驶里程数及行驶速度，所述的摩擦系数测试装置包括应变式测力计6，所述的应变式测力计6为电子应变式测力计，应变式测力计6和测速器5均与数据记录器连接，数据记录器为现有技术，数据记录器与其他测试元件连接，能够收集测试元件的测试数据，对数据进行统一汇总后进行显示，便于用户观察汇总，所述的应变式测力计6的一端固定在车架3的前端中部，所述的应变式测力计6的另一端设置有牵引架7，所述的牵引架7用于连接提供动力的牵引车，当牵引车在拉拽车架3的过程中，所述的牵引架2的中线平行于所有滚轮4下端所连接成的平面，所述的滚轮4上设置有制动装置，所述的车架的前侧还设置有方便人拉拽的牵拉把手8。

如图2-7所示，本实施例所述的成对滚轮4之间设置有连接轴9，所述的制动装置设置在前后两个连接轴9上，所述的制动装置包括行车制动装置10和停车制动装置11，所述的行车制动装置包括行车制动盘101、行车制动杆105和行车驱动杆107，所述的行车制动盘101与车架3固定连接，行车制动盘101的中部套在连接轴9上，所述的行车制动盘101的内侧边缘为多段弧形边缘102，弧形边缘102的弧线的一端到另一端逐渐靠近行车制动盘101的中心，行车制动盘101的内侧边缘与连接轴之前设置有制动橡胶块103，所述的行车制动盘101外侧设置与弧形边缘102相匹配的滑道104，所述的滑道104内滑动设置有导向块，所述的导向块的一端穿过滑道104与制动橡胶块103转动连接，所述的行车制动杆105的下部与行车制动盘101的中心铰接，所述的行车制动杆105上设置有与导向块相对应的滑槽，所述的导向块的另一端活动设置在滑槽内，所述的行车驱动杆107的中部铰接在车架3的前端，行车驱动杆107的下端与行车制动杆105远离制动盘的一端之间铰接有连接杆106；所述的停车制动装置11包括停车制动盘115、卡盘114、停车制动杆111和停车驱动杆，所述的停车制动盘115与车架3固定连接且套在连接轴9上，所述的卡盘114包括有两片，两片卡盘114相对滑动设置在停车制动盘115内，所述的两个卡盘114的相对的边缘设置有同样的等腰直角三角形的缺口，当两片卡盘114拼接在一起时，两个卡盘114的缺口拼接成正方形，所述的缺口套在连接轴9上，所述的连接轴9上正对缺口的部分为方杆91，方杆91的横截面与方形缺口相对应，所述的两个卡盘114上均设置有齿条112，所述的两个齿条112分别连接同一齿轮113的两侧，所述的齿轮113转动连接在停车制动盘115上，所述的停车制动杆111的一端与齿轮113固定连接，所述的停车驱动杆的中部铰接在车架3的前侧，所述停车驱动杆的下端与停车制动杆111的另一端铰接有连接杆，停车驱动杆与车架之间设置有锁紧装置。

在车架被拉拽的过程中需要制动时，如果只制动牵引车，车架不制动的话，车架3由于惯性会对牵引架7和应变式测力计6发生挤压，可能对牵引架7和应变式测力计6造成损伤，在制动车架3时，推动行车驱动杆107，行车驱动杆107通过连接杆106拉动行车制动杆105绕行车制动盘101的中心转动，行车制动杆105通过导向块带动制动橡胶块103沿弧形边缘102滑动，由于弧形边缘102与连接轴9的间距逐渐减小，制动橡胶块103逐渐挤紧连接轴9，阻碍其转动，车架3逐渐停下来；当需要测试滑动摩擦力时，滚轮4不应发生转动，但是如果采用行车制动的话，由于行车制动为制动橡胶块103与连接轴9摩擦制动，无法确保滚轮不发生转动，这时需要采用停车制动，通过操纵停车驱动杆，停车驱动杆通过连接杆和停车制动杆111驱动齿轮113转动，齿轮113通过两个齿条112带动两个卡盘114做相对运动，两个卡盘114的正方形缺口正好卡在连接轴9的方杆91上，能够有效避免连接轴9发生转动。

工作原理：在进行路面摩擦系数测试试验时，进行空载和在配重箱中加载不同数量的配重块多组测试数据，在进行不同重量下的试验时，需先通过方格纸计算不同重量下轮胎接地面积并进行记录。然后，外接牵引车与本实施例摩擦系数车通过牵引架7相连，完成各元件的安装和调试。试验开始后，以一定的速度拉动摩擦系数车行驶，当达到测试所需速度以后，保持匀速前进，在测试路段开启数据记录器，采集测速器5和应变式测力计6的数据，在此过程中应注意保持速度的平稳和路况的稳定，测试路段应不少于500 米。取测试段内所有数据的平均值作为测试结果。

在进行静摩擦系数试验和滑动摩擦系数试验时，通过停车制动装置11卡死连接轴，在牵引车拖拉的过程中，应变式测力计的读数逐渐增大，但车架仍保持静止状态，在车架由静止状态到滑动状态的瞬间，记录应变式测力计的读数为静摩擦力，由此计算静摩擦系数，车架匀速滑动状态时，记录应变式测力计的读数为滑动摩擦力，由此计算滑动摩擦力。

汽车的摩擦力P是车轮在路面上滚动时而产生的摩擦力。滚动摩擦力与轮胎负荷N成正比，即：

P＝f*N

式中：P——摩擦力，即应变式测力计的读数

N——正压力(N)；

f——滚动摩擦系数。

在水平路段，N在本实施例中为摩擦系数车的重力加上配重块的重力，根据上述公式，通过测定车轮在路表面滚动过程中所需的拉力，反算车轮与路面表面之间的滚动摩擦系数。

本专利的动-静摩擦系数是指动摩擦系数和静摩擦系数，其中动摩擦系数又包括滚动摩擦系数和滑动摩擦系数。

Claims (3)

1.一种多功能路面动-静摩擦系数测定车，其特征在于：包括车架和摩擦系数测试装置，所述的车架上设置有配重箱，所述的配重箱通过承受梁固定连接在车架上，所述的车架底部设置有两对滚轮，所述的滚轮上设置有橡胶轮胎，滚轮上设置有测速器，所述的摩擦系数测试装置包括应变式测力计，所述的应变式测力计的一端固定在车架的前端中部，所述的应变式测力计的另一端设置有牵引架，所述的牵引架用于连接提供动力的牵引车，当牵引车在拉拽车架的过程中，所述的牵引架的中线平行于所有滚轮下端所连接成的平面，所述的滚轮上设置有制动装置，所述的车架的前侧还设置有方便人拉拽的牵拉把手，成对所述的滚轮之间设置有连接轴，所述的制动装置设置在前后两个连接轴上，所述的制动装置包括行车制动装置和停车制动装置，所述的行车制动装置包括行车制动盘、行车制动杆和行车驱动杆，所述的行车制动盘与车架固定连接，行车制动盘的中部套在连接轴上，所述的行车制动盘的内侧边缘为多段弧形边缘，弧形边缘的弧线的一端到另一端逐渐靠近行车制动盘的中心，行车制动盘的内侧边缘与连接轴之前设置有制动橡胶块，所述的行车制动盘外侧设置与弧形边缘相匹配的滑道，所述的滑道内滑动设置有导向块，所述的导向块的一端穿过滑道与制动橡胶块转动连接，所述的行车制动杆的下部与行车制动盘的中心铰接，所述的行车制动杆上设置有与导向块相对应的滑槽，所述的导向块的另一端活动设置在滑槽内，所述的行车驱动杆的中部铰接在车架的前端，行车驱动杆的下端与行车制动杆远离制动盘的一端之间铰接有连接杆；所述的停车制动装置包括停车制动盘、卡盘、停车制动杆和停车驱动杆，所述的停车制动盘与车架固定连接且套在连接轴上，所述的卡盘包括有两片，两片卡盘相对滑动设置在停车制动盘内，所述的两个卡盘相对的边缘上设置有同样的等腰直角三角形的缺口，当两片卡盘拼接在一起时，两个卡盘的缺口拼接成正方形，所述的缺口套在连接轴上，所述的连接轴上正对缺口的部分的截面为与缺口对应的正方形，所述的两个卡盘上均设置有齿条，所述的两个齿条分别连接同一齿轮的两侧，所述的齿轮转动连接在停车制动盘上，所述的停车制动杆的一端与齿轮固定连接，所述的停车驱动杆的中部铰接在车架的前侧，所述停车驱动杆的下端与停车制动杆的另一端铰接有连接杆，停车驱动杆与车架之间设置有锁紧装置，所述的承受梁包括有多跟支撑杆，所述的多跟支撑杆均匀间隔分布在配重箱与车架之间。

2.根据权利要求1所述的多功能路面动-静摩擦系数测定车，其特征在于：所述的测速器为感应测速器，测速器设置在滚轮的内侧，所述的车架上设置有与测速器相对应的接收器，在滚轮转动的过程中，所述的测速器存在与接收器正对的状态。

3.根据权利要求1-2中任何一项所述的多功能路面动-静摩擦系数测定车，其特征在于：所述的应变式测力计为电子应变式测力计，应变式测力计和测速器均与数据记录器连接。