CN107941691B - 一种散体材料表面摩擦系数测定仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种散体材料表面摩擦系数测定仪，包括底座，底座的底部设置有调平螺栓，在底座的上表面中间位置设置有水准泡，底座的前面设置有放置平台，放置平台的后面上设置有立柱，立柱的下端与底座固定连接，立柱上部设置有刻度盘，刻度盘上设置有向右端延伸的悬臂，悬臂上端面与刻度盘的上边缘平齐；刻度盘上设置有指针和摆锤，指针和摆锤通过松紧调节螺母与立柱铰接，立柱的顶端设置有提手，本发明可以方便的测量任何散体材料的表面摩擦系数，携带方便，可以进行现场测试，实用性好，值得推广。

Description

一种散体材料表面摩擦系数测定仪

技术领域

本发明属于表面摩擦系数测定设备技术领域，具体涉及一种散体材料表面摩擦系数测定仪。

背景技术

散体材料的摩擦系数现在还没有仪器可以进行测量，在现实工程中如果能对散体材料的摩擦系数进行测量，那么对工程将会产生极大的经济效益。如评定路面粗糙度的指标，常采用的检测方法是用摆式摩擦系数测定仪，因此路面摩擦系数检测是评定路面抗滑能力的一个重要指标，此时如果得出的摩擦系数小于规程的规定，就得进行返工，损失极大，如果能在施工之前对沥青混凝土的摩擦系数先进行测定，那么经济效益是非常明显的，如提高桩身表面的粗糙度，可以提高桩侧摩阻力，同样需要在施工之前测量才会有经济效益。因此有必要研制一种能够测量散体表面摩擦系数的仪器，使工程师在进行施工时就已经知道此道路或者预制桩完工后的摩擦系数。

评定路面粗糙度的指标，常采用的检测方法是用摆式摩擦系数测定仪，因此路面摩擦系数检测是评定路面抗滑能力的一个重要指标。在多年的路面试验检测及仪器维修过程中发现摆式摩擦系数检测仪存在很多问题。规程中规定，摩擦片对地面的压力为2224g，然而此仪器在测量时并没办法对压力进行量测，因此使试验过程中产生很大的问题。摆式摩擦系数测定仪在读数只能精确到2BPN，而且指针与调节螺母之间间隙，没有一个具体标准值，摆锤不够稳固经常下落时会碰到底座，在实际工程中测出的摩擦系数往往超过规程规定的误差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种散体材料表面摩擦系数测定仪，以便解决现有技术中的不足。

本发明的技术方案是：一种散体材料表面摩擦系数测定仪，包括底座，所述底座的底部设置有调平螺栓，在底座的上表面中间位置设置有水准泡，所述底座的前面设置有放置平台，所述放置平台的后面上设置有立柱，所述立柱的下端与底座固定连接，所述立柱上部设置有刻度盘，所述刻度盘上设置有向右端延伸的悬臂，所述悬臂上端面与刻度盘的上边缘平齐；所述刻度盘上设置有指针和摆锤，所述指针和摆锤通过松紧调节螺母与立柱铰接，所述立柱的顶端设置有提手。

优选的，所述摆锤包括通过松紧调节螺母与立柱铰接的第一连杆，第一连杆的上端设置有可推动指针同步运动的挡片，所述第一连杆上设置有卡环，所述悬臂的末端设置有限位杆和卡口，所述卡口开口朝下，所述卡口与卡环相匹配，当把卡环卡入卡口时，插入限位杆可固定第一连杆的位置，抽出限位杆即可使第一连杆处于自由状态；所述第一连杆的末端设置有摆砣，所述摆砣为一个上部封闭的空心的盒体，摆砣上部设置有举升柄，所述举升柄穿入摆砣内部后与第二连杆的一端固定连接，所述第二连杆与举升柄固定的一端开设有安装孔，所述安装孔内穿设有铰接轴，所述铰接轴两端与摆砣固定连接，所述第二连杆穿出摆砣后在其末端固定连接铝板，所述铝板设置在摆砣下部的中间部位开设的开口凹槽内，所述铝板的底面黏贴摩擦片，所述摆砣的右侧开有螺纹安装孔，所述螺纹安装孔内设置有通过螺杆连接的平衡锤。

优选的，所述刻度盘的指示刻度范围由0°到100°。

优选的，所述放置平台包括第三连杆，所述第三连杆的一端套装在立柱上，可沿着立柱上下移动且可通过设置在立柱上的定位螺钉进行限位，第三连杆的另一端与支承部固定连接，所述支承部包括通过弹性模量一致的弹簧连接的上下两层的第一钢板和第二钢板，所述第一钢板和第二钢板均是具有一定曲率的钢板，此曲率与摆锤下落过程中产生的路径的曲率一致，所述第一钢板上设置有用来固定测试托件的夹具，所述第一钢板的右侧端部固定过渡片。

优选的，所述底座包括固定连接于一体的三个向外伸出的支撑体，所述支撑体之间互成120°。

与现有技术相比，本发明提供的一种散体材料表面摩擦系数测定仪，通过把散体材料黏贴在牛皮纸上，把牛皮纸用夹具固定到放置平台，摆锤从一定的高度下落，使摆锤下的摩擦片与牛皮纸上均匀放置的散体材料表面摩擦通过，测得指针的读数来确定散体材料的摩擦系数，其有益效果是：

1、本发明测量时调试方便，只要摆锤下摆时，通过放置平台时第一钢板下降的高度就可以得出摆锤中摩擦片对试样的压力，有效的避免了在测量时，摆锤对测试样品的压力没办法控制的情况，使测量效率大大提高。

2、本发明可以方便的测量任何散体材料的表面摩擦系数，携带方便，可以进行现场的测试。

3、本发明实用性好，值得推广。

附图说明

图1为本发明的一种散体材料表面摩擦系数测定仪的结构示意图；

图2为本发明的一种散体材料表面摩擦系数测定仪的放置平台结构示意图；

图3为本发明的一种散体材料表面摩擦系数测定仪的限位杆和卡口的示意图；

图4为本发明的一种散体材料表面摩擦系数测定仪的卡环的主视图；

图5为本发明的一种散体材料表面摩擦系数测定仪的卡环的左视图；

图6为本发明的一种散体材料表面摩擦系数测定仪的第一连杆与挡片的装配主视图；

图7为本发明的一种散体材料表面摩擦系数测定仪的第一连杆与挡片的装配左视图。

附图标记说明：

1、提手；2、限位杆；3、卡口；4、卡环；5、摆锤；5-1、橡胶片；5-2、平衡锤；5-3、举升柄；5-4、第一连杆；5-5、挡片；5-6、第二连杆；6、立柱；7、底座；7-1、调平螺栓；7-2、水准泡；8、松紧调节螺母；9、刻度盘；10、指针；11、放置平台；11-1、第三连杆；11-2、第一钢板；11-3、过渡片；11-4、弹簧；11-5、第二钢板；11-6、夹具。

具体实施方式

本发明提供了一种散体材料表面摩擦系数测定仪，下面结合图1至图7的结构示意图，对本发明进行说明。

如图1至图7所示，本发明提供的一种散体材料表面摩擦系数测定仪，包括底座7，所述底座7的底部设置有调平螺栓7-1，在底座7的上表面中间位置设置有水准泡7-2，所述底座7的前面设置有放置平台11，所述放置平台11的后面上设置有立柱6，所述立柱6的下端与底座7固定连接，所述立柱6上部设置有刻度盘9，所述刻度盘9上设置有向右端延伸的悬臂，所述悬臂上端面与刻度盘9的上边缘平齐；所述刻度盘9上设置有指针10和摆锤5，所述指针10和摆锤5通过松紧调节螺母8与立柱6铰接，所述立柱6的顶端设置有提手1。

进一步的，所述摆锤5包括通过松紧调节螺母8与立柱6铰接的第一连杆5-4，第一连杆5-4的上端设置有可推动指针10同步运动的挡片5-5，所述第一连杆5-4上设置有卡环4，所述悬臂的末端设置有限位杆2和卡口3，所述卡口3开口朝下，所述卡口3与卡环4相匹配，当把卡环4卡入卡口3时，插入限位杆2可固定第一连杆5-4的位置，抽出限位杆2即可使第一连杆5-4处于自由状态；所述第一连杆5-4的末端设置有摆砣，所述摆砣为一个上部封闭的空心的盒体，摆砣上部设置有举升柄5-3，所述举升柄5-3穿入摆砣内部后与第二连杆5-6的一端固定连接，所述第二连杆5-6与举升柄5-3固定的一端开设有安装孔，所述安装孔内穿设有铰接轴，所述铰接轴两端与摆砣固定连接，所述第二连杆5-6穿出摆砣后在其末端固定连接铝板，所述铝板设置在摆砣下部的中间部位开设的开口凹槽内，所述铝板的底面黏贴摩擦片5-1，所述摆砣的右侧开有螺纹安装孔，所述螺纹安装孔内设置有通过螺杆连接的平衡锤5-2。

进一步的，所述刻度盘9的指示刻度范围由0°到100°。

进一步的，所述放置平台11包括第三连杆11-1，所述第三连杆11-1的一端套装在立柱6上，可沿着立柱6上下移动且可通过设置在立柱6上的定位螺钉进行限位，第三连杆11-1的另一端与支承部固定连接，所述支承部包括通过弹性模量一致的弹簧11-4连接的上下两层的第一钢板11-2和第二钢板11-5，所述第一钢板11-2和第二钢板11-5均是具有一定曲率的钢板，此曲率与摆锤5下落过程中产生的路径的曲率一致，所述第一钢板11-2上设置有用来固定测试托件的夹具11-6，所述第一钢板11-2的右侧端部固定过渡片11-3。

进一步的，所述底座7包括固定连接于一体的三个向外伸出的支撑体，所述支撑体之间互成120°。

其中，提手与立柱固定连接，材质为钢制品，当需要对此仪器进行移动时，通过提手可以方便的进行整个仪器的搬运和移位。

其中，挡片为一薄钢片，其固定连接在第一连杆上端，装配好后，挡片远离第一连杆的表面与指针上表面平齐，以方便传递动力。

如图3所示，限位杆是一个钢制的两节直径不同的圆柱体，直径较大的那一节与卡环的大小相配套，当卡环塞到卡口里时，插入限位杆可固定第一连杆位置，第一连杆与地面呈水平，摆锤位置固定，抽出限位杆后，摆锤下落，第一连杆处于自由摆动状态。

当抽出限位杆时摆锤对支承部上的第一钢板的作用力会向下，由胡克定律可得出摆锤对支承部上表面的压力。当压力太大或者太小时可以通过对支承部进行调整，此方法有效的避免了在测量时，摆锤对测试样品的压力没办法控制的情况。

如图2所示的放置平台结构示意图，支承部为一弯曲的钢板，其弯曲的曲率与摆锤过支承部时的路径的曲率一致，保证摆锤从基础接触支承部上表面到离开支承部上表面时摆垂下部的摩擦片对支承部的压力是一致的。支承部分为第一钢板和第二钢板两层，第二钢板为固定的，第一钢板和第二钢板之间采用弹簧连接且支承部为曲形的长条薄板，宽度比摩擦片的宽度大，长边方向上设置有夹具。

使用此表面摩擦系数测定仪测定散体材料的表面摩擦系数的步骤为：

1、调水平：首先把测定仪放置在水平面上，观察底座上的水准泡，当水准泡没有居中时，通过调节底座上的三个调平螺栓使水泡居中。

2、调零：把摆锤向右摆，直到使卡环卡进卡口，此时第一连杆与水平面平行，把指针拔至紧靠挡片的位置，抽出限位杆，摆锤向左运动的同时，第一连杆上的挡片推动指针向左运动，摆锤达到左侧最高位置后回落，指针失去推动力后停留在左侧最高位置，待摆锤回落时用手将第一连杆接住，此时查看指针应指向刻度的零位，指针若不是指向刻度的零位，则可稍旋紧或放松松紧调节螺母重复本项操作，直至指针指零，若还是将指针调节不到零位，可通过旋转螺杆调整平衡锤相对摆锤的距离后，然后重复此项操作，直至将指针指向刻度的零位。

3、放置试样：把散体材料均匀撒在涂抹环氧树脂的标准大小的牛皮纸上，待其粘结紧密之后，把牛皮纸放置在样品支承部的上层，用支承部上的夹具固定住，使其不能移动而紧贴在支承部上层。调节好底座，试样安放好在支承部上，通过调节第三连杆在立柱上的位置，来调整支承部与摆锤的距离，使摆锤从卡口上自由下落能通过支承部前沿连接片到达支承部上层与试样接触，此时当支承部上层下降的高度满足要求即摆锤对试样的压力符合要求，否则的话需要继续调节第三连杆与立柱的位置。

4、测定：调节好支承部与摆锤的距离后，把卡环卡进卡口限位，把指针拨到紧靠挡片的位置，此时抽出限位杆，摆锤下落向左运动的同时，第一连杆上的挡片推动指针向左运动，摆锤达到左侧最高位置后回落，指针失去推动力后停留在左侧最高位置，待摆锤回落时用左手接住第一连杆，右手提起举升柄，此时，第二连杆带动摩擦片上升，摩擦片不接触试样的状态下返回右侧，松开举升柄后，摩擦片复位，摆锤向右运动到使卡环进入卡口位置后用限位杆进行限位，并将指针拔至紧靠挡片，如此重复此项操作六次，并记录后五次的指针的读数。

5、结果计算：五次试验读数的平均值除以100，就是散体材料的摩擦系数。

本发明利用摆锤在相同高度下落，其能量是定值，摆锤的摆动带动指针的运动，当摆锤的摩擦片没有接触物体时，指针在刻度盘的读数为0；当摩擦片对散体材料有固定压力通过散体材料的表面时，摆锤的能量会耗散，由指针上的读数来表征摩擦片对散体材料表面的相对摩擦系数的原理，进行了散体材料表面摩擦系数的测定。

本发明的一种散体材料表面摩擦系数测定仪可以方便的测量任何散体材料的表面摩擦系数，测量时调试方便，只要摆锤下摆时与支承部的距离达到一定就可以，而不用反复的进行调试。本发明测量时调试方便，只要摆锤下摆时，通过放置平台时第一钢板下降的高度就可以得出摆锤中摩擦片对试样的压力，有效的避免了在测量时，摆锤对测试样品的压力没办法控制的情况，使测量效率大大提高，且整个装置携带方便，可以进行现场的测试，实用性好，值得推广。

以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种散体材料表面摩擦系数测定仪，包括底座(7)，其特征在于，所述底座(7)的底部设置有调平螺栓(7-1)，在底座(7)的上表面中间位置设置有水准泡(7-2)，所述底座(7)的前面设置有放置平台(11)，所述放置平台(11)的后面上设置有立柱(6)，所述立柱(6)的下端与底座(7)固定连接，所述立柱(6)上部设置有刻度盘(9)，所述刻度盘(9)上设置有向右端延伸的悬臂，所述悬臂上端面与刻度盘(9)的上边缘平齐；所述刻度盘(9)上设置有指针(10)和摆锤(5)，所述指针(10)和摆锤(5)通过松紧调节螺母(8)与立柱(6)铰接，所述立柱(6)的顶端设置有提手(1)；

所述放置平台(11)包括第三连杆(11-1)，所述第三连杆(11-1)的一端套装在立柱(6)上，可沿着立柱(6)上下移动且可通过设置在立柱(6)上的定位螺钉进行限位，第三连杆(11-1)的另一端与支承部固定连接，所述支承部包括通过弹性模量一致的弹簧(11-4)连接的上下两层的第一钢板(11-2)和第二钢板(11-5)，所述第一钢板(11-2)和第二钢板(11-5)均是具有一定曲率的钢板，此曲率与摆锤(5)下落过程中产生的路径的曲率一致，所述第一钢板(11-2)上设置有用来固定测试托件的夹具(11-6)，所述第一钢板(11-2)的右侧端部固定过渡片(11-3)。

2.如权利要求1所述的一种散体材料表面摩擦系数测定仪，其特征在于，所述摆锤(5)包括通过松紧调节螺母(8)与立柱(6)铰接的第一连杆(5-4)，第一连杆(5-4)的上端设置有可推动指针(10)同步运动的挡片(5-5)，所述第一连杆(5-4)上设置有卡环(4)，所述悬臂的末端设置有限位杆(2)和卡口(3)，所述卡口(3)开口朝下，所述卡口(3)与卡环(4)相匹配，当把卡环(4)卡入卡口(3)时，插入限位杆(2)可固定第一连杆(5-4)的位置，抽出限位杆(2)即可使第一连杆(5-4)处于自由状态；所述第一连杆(5-4)的末端设置有摆砣，所述摆砣为一个上部封闭的空心的盒体，摆砣上部设置有举升柄(5-3)，所述举升柄(5-3)穿入摆砣内部后与第二连杆(5-6)的一端固定连接，所述第二连杆(5-6)与举升柄(5-3)固定的一端开设有安装孔，所述安装孔内穿设有铰接轴，所述铰接轴两端与摆砣固定连接，所述第二连杆(5-6)穿出摆砣后在其末端固定连接铝板，所述铝板设置在摆砣下部的中间部位开设的开口凹槽内，所述铝板的底面黏贴摩擦片(5-1)，所述摆砣的右侧开有螺纹安装孔，所述螺纹安装孔内设置有通过螺杆连接的平衡锤(5-2)。

3.如权利要求1所述的一种散体材料表面摩擦系数测定仪，其特征在于，所述刻度盘(9)的指示刻度范围由0°到100°。

4.如权利要求1所述的一种散体材料表面摩擦系数测定仪，其特征在于，所述底座(7)包括固定连接于一体的三个向外伸出的支撑体，所述支撑体之间互成120°。

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