CN114720369A - 一种橡胶摩擦测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于橡胶摩擦测试设备技术领域，具体涉及一种橡胶摩擦测试装置，测试前，在摩擦盘的上方加载由胶轮、六分力传感器、角度调节设备、加压设备和驱动电机组成的胶轮测试机构和介质控制单元，介质控制单元包括喷淋头和水箱，喷淋头带有开关，喷口对准摩擦盘的上表面，喷射不同量的水模拟不同水膜厚度条件下的轮胎摩擦过程，测试时，开启电机，摩擦盘在电机驱动下旋转的同时，喷淋头向其表面喷水，形成设定厚度的水膜，六分力传感器测量胶轮在当前负荷和角度参数下的摩擦力；其结构简单，环形结构的摩擦盘减小了自重，滑环保证了测试过程的稳定性，摩擦盘与联轴器通过多根圆管连接，便于维修，测试结果准确。
Description
技术领域：
本发明属于橡胶摩擦测试设备技术领域，具体涉及一种橡胶摩 擦测试装置，能够测试橡胶在复杂路面下的摩擦。
背景技术：
轮胎是装配在汽车上的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品，作为车 辆在行驶过程中与路面接触的唯一部件，其摩擦性能的优劣直接影响 行车的安全性。
制作轮胎的主要原材料：橡胶，具有粘弹性、非线性、温度敏感 性等特性，其摩擦机理不同于金属材料，具有典型的热力耦合特征。
由于橡胶的热力耦合特征，路面温度对轮胎橡胶摩擦性能有着不 可忽视的影响：在不同气候和昼夜温差等因素的影响下，路面温度存 在相当大的差异，且与环境温度不同，尤其是在夏天，由于路面吸收 太阳光的辐射，路面温度比环境温度高不少。
车辆行驶过程中，路面介质也对橡胶的摩擦也有着重要的影响， 在湿滑状态下，轮胎的抓地性能下降，容易出现打滑现象，影响到车 辆行驶的安全性。此外，路面种类的不同也会对橡胶的摩擦产生重要 的影响。同时，路面上不同厚度的水膜对橡胶的摩擦性能也有不同的 影响。
现有技术中的橡胶摩擦性能检测装置，往往是在常温或所设环境 温度下，就轮胎与砂轮或磨面之间相互的摩擦进行试验，忽视了路面 温度对摩擦性能的影响，且较少涉及到水膜厚度对摩擦性能的研究。
中国专利201711151068.X公开的一种轮胎橡胶高速冰面摩擦测 试装置，设有检测箱，检测箱内经推力球轴承纵向安装有传动轴，传 动轴下方设有动力源，动力源的输出轴与传动轴相连，传动轴上端固 定连接有转盘，转盘上侧设有冰面安装槽，转盘上方的安装箱上设有 双作用气缸，双作用气缸的活塞杆上经力学传感器连接有加压轴，加 压轴两端经轴承分别连接胶盘连接座；其为销盘式结构，未考虑路面 温度对橡胶摩擦性能的影响，只能进行冰面摩擦测试。
中国专利201810823004.8公开的一种汽车轮胎性能检测装置， 包括有U形框、第一弹簧、粗糙路面、高温路面、低温路面、第一滑 轨、第一滑块、螺杆、第二滑轨、第二滑块、第二弹簧、横板、安装 框、安装块、伺服电机、第一皮带轮、转轴、第二皮带轮、平皮带、 汽车轮胎本体、支杆和顶板，U形框内的底部从前至后和从左至右都 均匀间隔连接有第一弹簧，前侧的第一弹簧顶端连接有粗糙路面，中 间的第一弹簧顶端连接有高温路面，后侧的第一弹簧顶端连接有低温 路面，U形框顶部的左右两侧均连接有第一滑轨，第一滑轨上设有第一滑块，第一滑轨的顶部从前至后均匀开有螺纹孔，第一滑块上也开 有螺纹孔，第一滑块上的螺纹孔内设有螺杆，第一滑块的顶部连接有 第二滑轨，第二滑轨上设有第二滑块，左侧的第二滑块的顶部左侧、 右侧的第二滑块的顶部右侧均与对应一侧的第二滑轨内的顶部之间连 接有第二弹簧，左侧的第二滑块右侧面与右侧的第二滑块的左侧面均 连接有一个横板，两个横板之间连接有安装框，安装框的顶部嵌入式 安装有安装块，安装块的后侧面安装有伺服电机，伺服电机的输出轴 穿过安装块并连接有第一皮带轮，安装框的下部转动式连接有转轴， 安装框后侧的转轴上连接有第二皮带轮，第二皮带轮与第一皮带轮之间绕有平皮带，第二皮带轮后侧的转轴上连接有汽车轮胎本体，左侧 的第二滑块的顶部右侧与右侧的第二滑块的顶部左侧均连接有一个支 杆，两个支杆的顶端之间连接有顶板；其采用履带式结构，未考虑温 度对橡胶摩擦性能的影响，无法测试带介质的路面。
中国专利201710632278.4公开的一种橡胶摩擦实验机，包括基 座、橡胶固定装置、橡胶移动幅度检测装置、橡胶压力加载装置、橡 胶摩擦力加载装置、信号采集处理装置，所述的橡胶固定装置固定在 基座上，橡胶移动幅度检测装置直接或间接固定在基座上，橡胶压力 加载装置、橡胶摩擦力加载装置固定在壳体上，壳体固定在基座上， 信号采集处理装置与橡胶固定装置、橡胶移动幅度检测装置、橡胶压 力加载装置、橡胶摩擦力加载装置的控制电路连接，用以采集橡胶的 加热温度、橡胶移动幅度、橡胶施加的压力、橡胶加载的摩擦力；其 采用往复式摩擦，未考虑路面温度对橡胶摩擦性能的影响，无法测试 水膜条件下的橡胶摩擦性能。
综上，现有的专利文献中还没有一个能够综合考虑路面温度、水 膜厚度和路面种类等多因素的橡胶摩擦测试装置。因而，研发设计一 种测量橡胶摩擦装置，提供复杂路况和环境条件下的测试平台，模拟 不同路面温度、水膜厚度、路面种类的摩擦过程，进行轮胎橡胶的摩 擦系数测试。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种橡胶 摩擦测试装置，提供复杂路况和环境条件下的测试平台，测试路面温 度、水膜厚度和路面种类对摩擦性能的影响。
本发明涉及的一种橡胶摩擦测试装置的主体结构包括电机、摩擦 盘和中央管道；电机与摩擦盘连接，摩擦盘的中心穿设有中央管道， 中央管道与摩擦盘连接。
本发明涉及的电机的驱动端通过轴承的90度转向切换后与联轴 器连接，进一步通过联轴器与摩擦盘连接，电机设置于支架上，支架 设置于基座上，电机与轴承连接，轴承的底端与基座上设置的滑环连 接，滑环设置于支架的下方，轴承的顶端与联轴器连接，联轴器与摩 擦盘通过摩擦盘的底部等间距式设置的若干根圆管连接；中央管道的 顶端与基座上设置的框架连接并伸出框架，中央管道的底端与通过软 管与摩擦盘连接，且中央管道与软管的连接处设置有气滑环，中央管 道上还设置有温度计和加热管，温度计位于摩擦盘的上方，加热管位 于摩擦盘的下方。
本发明涉及的摩擦盘的上表面圆周上设置有围栏，上表面上设置 有摩擦带，侧壁开设有放气孔。
本发明涉及的橡胶摩擦测试装置的测试原理是：摩擦盘的上表面 的温度测试范围为-40～80℃，通过液氮管道提供的液氮冷却或加热管 的辐射加热控制；喷淋头根据摩擦盘的上表面面积，洒入对应量的水 以形成设定厚度的水膜；摩擦盘上分别放置不同材质的模拟不同路面 的摩擦带；测试时，电机带动摩擦盘旋转，固定的胶轮与旋转的摩擦 盘的上表面相互摩擦，能够研究路面温度、水膜厚度和不同路面对摩 擦性能的影响。
本发明与现有技术相比，由基座、温度控制单元、路面模拟单 元、动力驱动单元和中央管道组成，温度控制单元包括液氮罐和加热 管，通过改变摩擦盘的表面温度，模拟轮胎在不同温度下的路面上的 摩擦过程，路面模拟单元包括铝合金材质的摩擦盘，内部为空腔结 构，上表面放置有大小规格与其匹配的摩擦带，二者紧密贴合，模拟 轮胎在不同路面上的摩擦过程，动力驱动单元包括电机，中央管道的 内部敷设有液氮输送管和加热管的线路，测试前，在摩擦盘的上方加 载由胶轮、六分力传感器、角度调节设备、加压设备和驱动电机组成 的胶轮测试机构和介质控制单元，介质控制单元包括喷淋头和水箱， 喷淋头带有开关，喷口对准摩擦盘的上表面，喷射不同量的水模拟不 同水膜厚度条件下的轮胎摩擦过程，测试时，开启电机，摩擦盘在电 机驱动下旋转的同时，喷淋头向其表面喷水，形成设定厚度的水膜， 六分力传感器测量胶轮在当前负荷和角度参数下的摩擦力；其结构简 单，环形结构的摩擦盘减小了自重，滑环保证了测试过程的稳定性， 摩擦盘与联轴器通过多根圆管连接，便于维修，能够测试路面温度、 水膜厚度和路面种类对摩擦性能的影响，且测试结果准确，为不同炭 黑份数或不同胶种橡胶在干湿路面的摩擦特性和一致性的研究，摩擦系数对不同参数表征的建立，轮胎摩擦性能的改善提供了依据。
附图说明：
图1为本发明的主体结构原理示意图。
图2为本发明的使用状态示意图。
图3为本发明涉及的摩擦盘的结构示意图。
图4为本发明涉及的气滑环的结构示意图。
图5为本发明涉及的温度计的结构示意图。
图6为本发明涉及的水箱的结构示意图。
图7为本发明涉及的胶轮测试机构的结构示意图。
图8为本发明涉及的胶轮测试机构的立体图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的一种橡胶摩擦测试装置的主体结构包括基座1、 框架2、支架3、电机4、轴承5、滑环6、联轴器7、摩擦盘8、圆 管9、中央管道10、软管11、气滑环12、温度计13、加热管14、围 栏15、摩擦带16和放气孔17；基座1上设置有在外的框架2和在内 的支架3，支架3上设置有电机4，电机4与轴承5连接，轴承5的 底端与支架3下方的基座1上设置的滑环6连接，轴承5的顶端与联 轴器7连接，联轴器7与内空式圆环形结构的摩擦盘8的底部等间距式设置的12根圆管9连接，摩擦盘8的中心圆孔内设置有中央管道 10，中央管道10的顶端与框架2连接并伸出框架2，中央管道10的 底端通过软管11与摩擦盘8连接，中央管道10与软管11的连接处 设置有气滑环12，中央管道10上设置有温度计13和加热管14，温 度计13位于摩擦盘8的上方，加热管14位于摩擦盘8的下方；摩擦 盘8的上表面圆周上设置有围栏15，上表面上设置有摩擦带16，侧 壁开设有放气孔17。
本实施例涉及的基座1放置于桌面或地面；电机4用于控制摩擦 盘8的转速；滑环6用于支撑轴承5，进而使摩擦盘8在试验过程中 保持稳定的水平状态；联轴器7位于摩擦盘8的圆心下方；摩擦盘8 的材质是表面厚度为3mm的铝合金，摩擦盘8的半径为30cm，环宽 为8cm，空心部分的高度为7mm；圆管9的材质为铝合金，圆管9与 摩擦盘8之间设置有橡胶材质的垫片，通过螺丝固定，用于提高摩擦 盘8的稳定性，减少摩擦盘8给电机4传递的热量，相邻两根圆管9 之间的夹角为30°；软管11的外侧包裹有隔热材料，具有保暖作 用，一端固定在摩擦盘8的下表面边缘处；气滑环12的定子固定在 中央管道10上，转子通过软管11与摩擦盘8连接，试验时，转子与 摩擦盘8一起旋转；温度计13为辐射式温度计，量程范围为- 40～80℃，以测量其正下方的摩擦盘8的上表面温度；加热管14为红 外线辐射加热管，并排设置3根，相邻间距为3cm，每根功率为 1500W，通过热辐射的方式为摩擦盘8传递热量，加热管14的线路 穿设于中央管道10的内部；围栏15呈弧状，高度为2-5cm，向内收 口，防止摩擦盘8旋转时，其上的介质在离心力的作用下甩出摩擦盘 8；摩擦带16包括粒度为36号的锆刚玉砂带，强度高，在试验过程 中不会出现起皱现象，尺寸与摩擦盘8的上表面匹配，并紧密贴合在 其上；放气孔17的直径为1mm，用于排放空气，试验时关闭。
实施例2：
本实施例涉及的一种橡胶摩擦测试装置使用时，将水箱18设置 于框架2的顶部，水箱18的出口处设置有喷淋头19，喷淋头19正 对摩擦盘8的上表面且与水箱18内设置的水泵20连接；将胶轮测试 机构21设置于摩擦盘8的上方，胶轮测试机构21由胶轮211、六分 力传感器212、角度调节设备213、加压设备214和驱动电机215组 成，六分力传感器212设置于胶轮211的同轴区域上，角度调节设备 213用以调整胶轮211的负荷和侧偏角，角度调节设备213和加压设 备214由驱动电机215驱动；将液氮输送管22经由中央管道10与气 滑环12连接，液氮经由液氮输送管22到达气滑环12，再通过软管 11进入摩擦盘8的空腔内，对摩擦盘8进行冷却，液氮输送管22外 侧包裹具有保暖作用的隔热材料，避免减少液氮输送过程中的温度损 失；将温度计13通过信号采集器与计算机连接；
摩擦盘8的运行温度为-40～80℃，通过液氮输送管22提供的液 氮冷却或加热管14的辐射加热控制，在0℃以下，空气中的水蒸气 在摩擦盘8上凝结成霜，能够研究不同温度下路面略微湿润的情况对 摩擦系数的影响；
通过喷淋头19把水喷洒在摩擦盘8的上表面，水在低温条件下 结冰，能够模拟冰冻路面对摩擦系数的影响；
根据摩擦盘8的面积，通过喷淋头19喷洒相应体积的水，在摩 擦盘8上形成设定厚度的水膜，能够研究不同厚度的水膜对摩擦性能 的影响；
进行低温干燥条件下的试验时，在试验空间增设除湿器，以防止 空气内水蒸气凝结影响测试效果；
测试过程中，温度计13的温度信号通过信号采集器传递给计算 机，计算机根据温度信号控制液氮的输入量或调整加热管14的功 率，以达到自动化控温的效果；
试验结果：胶轮211的摩擦力通过六分力传感器212的数据计算 得到。
本实施例涉及的水箱18的形状包括漏斗形、圆柱形和矩形，材 质为塑料，印制有刻度线，水箱18中装设滑石粉或其他设定介质 时，也可以另外增设介质箱，添加搅拌器，能够研究不同介质对摩擦 性能的影响，喷淋头19能够使用雾化喷嘴代替，以研究略微湿润的路面对摩擦系数的影响，水箱18与喷淋头19直接连接或管道式连 接，水泵20能够实时控制水的投入量。
实施例3：
本实施例涉及的一种橡胶摩擦测试装置使用时，将液氮输入摩擦 盘8的空腔内，通过温度计测量13摩擦盘8的上表面温度，达到- 10℃时，开启电机4并通过电机4控制摩擦盘8的转速，为胶轮211 输入设定的压力并调整角度，通过六分力传感器212得到胶轮211在干路面上的摩擦力；
再通过喷淋头19洒入能够形成厚度为1mm水膜的水，水在摩擦 盘8的上表面结冰后，开启电机4并通过电机4控制摩擦盘8的转 速，为胶轮211输入设定的压力并调整角度，通过六分力传感器212 得到胶轮211在冰面上的摩擦力。
实施例4：
本实施例涉及的一种橡胶摩擦测试装置使用时，在摩擦盘8的表 面上布置环形的粒度为36号的锆刚玉砂带，调节加热管14的功率， 通过温度计13测量摩擦盘8的上表面温度，达到40℃时，通过喷淋 头19洒入能够形成厚度为2mm水膜的水，开启电机4并通过电机4控制摩擦盘8的转速，为胶轮211输入设定的压力并调整角度，进行 路面温度为40℃条件下的水滑试验，通过六分力传感器212得到胶轮 211的摩擦力。
实施例5：
本实施例涉及的一种橡胶摩擦测试装置测试和验证由实施例4的 水楔模型的水膜承载引起的摩擦系数的水滑模型的过程如下：
胶轮211在干燥路面上运动时，地面承载胶轮211的长度为L，
在水滑条件下，水介质对胶轮211提供承载力，地面承载胶轮 211的长度减小了x，为L-x，此时，水介质承载胶轮211的长度也 为x，
水滑行驶距离L-x＝vw×t，其中，t为滑移时间，vw为水滑条件下 胶轮211的滑移速度，
干燥行驶距离L＝vd×t，其中，vd为干燥路面下胶轮211的滑移 速度，
水滑条件下摩擦系数μw与干燥路面下摩擦系数μd之比等于水滑 条件下与干燥路面下的摩擦力之比，与承载胶轮211的长度之比正相 关，即：
则：
从而：
得到水膜 承载引起的摩擦系数的水滑模型：
其中，a 为参数，干、湿路面的滑移速度vw和vd均可控，水滑条件下摩擦系 数μw与干燥路面下摩擦系数μd均可测，所以，该摩擦系数的水滑模 型能够由一种橡胶摩擦测试装置测试和修正。
实施例6：
本实施例涉及的一种橡胶摩擦测试装置测试和验证由胶轮211离 开路面的极限情况下的粘性剪切引起的摩擦系数的水滑模型的过程如 下：
物体浸在粘滞流体中时，表面附着一层流体；运动时，物体表面 附近的流层间存在一定的速度梯度；物体受到的粘滞阻力由物体表面 附近的流层间的内摩擦力引起，当胶轮211由于水膜承载而完全离开 路面时，流体粘性对摩擦系数有很大的影响，摩擦系数与路面无关， 由粘性剪切引起；
粘性剪切应力τ用牛顿粘性定律描述为：τ＝ηv/h，其中，η为 介质的粘度，v为滑移速度，h为水膜厚度；
粘性摩擦系数μ＝Fshear/Fz，其中，Fshear为接触面积下的总剪应 力，FZ为轮胎竖直方向受到的压力；
在单位面积一定的情况下，粘性剪切应力τ＝Fshear/Anom，压强 pnom＝Fz/Anom，其中，Anom为名义接触面积；
综上可得，μ＝Fshear/Fz＝τAnom/Fz＝τ/Pnom＝ηv/hPnom；
由于摩擦力并非作用于全部面积，引入相对接触面积系数κ，从 而，粘性剪切引起的摩擦系数μ'＝κ·ηv/Pnom·1/h；
说明该摩擦系数的水滑模型，能够由一种橡胶摩擦测试装置测试 和验证。
实施例7：
本实施例涉及的一种橡胶摩擦测试装置测试和验证由实施例5的 粘性剪切引起的摩擦系数的水滑模型μ'＝κ·ηv/Pnom·1/h，其中， 水的粘度η已知，40℃时水的粘度为0.656×10-3Pa·S，水膜的厚度h 由喷淋头19的喷洒量控制，单位面积上的压力Pnom由加压设备214 控制，滑动速度v由电机4控制，均为已知的可控参数，所以，摩擦 系数可测，说明该摩擦系数的水滑模型，能够由一种橡胶摩擦测试装 置测试和验证。
Claims (7)
1.一种橡胶摩擦测试装置，其特征在于，主体结构包括与电机连接的摩擦盘以及摩擦盘中心穿设的中央管道。
2.根据权利要求1所述的橡胶摩擦测试装置，其特征在于，电机的驱动端通过轴承的90度转向切换后与联轴器连接，进一步通过联轴器与摩擦盘连接，电机设置于支架上，支架设置于基座上，电机与轴承连接，轴承的底端与基座上设置的滑环连接，滑环设置于支架的下方，轴承的顶端与联轴器连接，联轴器与摩擦盘通过摩擦盘的底部等间距式设置的若干根圆管连接；中央管道的顶端与基座上设置的框架连接并伸出框架，中央管道的底端与通过软管与摩擦盘连接，且中央管道与软管的连接处设置有气滑环，中央管道上还设置有温度计和加热管，温度计位于摩擦盘的上方，加热管位于摩擦盘的下方。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶摩擦测试装置，其特征在于，摩擦盘的上表面圆周上设置有围栏，上表面上设置有摩擦带，侧壁开设有放气孔。
4.根据权利要求3所述的橡胶摩擦测试装置，其特征在于，基座放置于桌面或地面；电机用于控制摩擦盘的转速；滑环用于支撑轴承，进而使摩擦盘在试验过程中保持稳定的水平状态；联轴器位于摩擦盘的圆心下方；摩擦盘的材质是表面厚度为3mm的铝合金，摩擦盘的半径为30cm，环宽为8cm，空心部分的高度为7mm；圆管的材质为铝合金，圆管与摩擦盘之间设置有橡胶材质的垫片，通过螺丝固定，用于提高摩擦盘的稳定性，减少摩擦盘给电机传递的热量，相邻两根圆管之间的夹角为30°；软管的外侧包裹有隔热材料，具有保暖作用，一端固定在摩擦盘的下表面边缘处；气滑环的定子固定在中央管道上，转子通过软管与摩擦盘连接，试验时，转子与摩擦盘一起旋转；温度计为辐射式温度计，量程范围为-40～80℃，以测量其正下方的摩擦盘的上表面温度；加热管为红外线辐射加热管，并排设置3根，相邻间距为3cm，每根功率为1500W，通过热辐射的方式为摩擦盘传递热量，加热管的线路穿设于中央管道的内部；围栏呈弧状，高度为2-5cm，向内收口，防止摩擦盘旋转时，其上的介质在离心力的作用下甩出摩擦盘；摩擦带包括粒度为36号的锆刚玉砂带，强度高，在试验过程中不会出现起皱现象，尺寸与摩擦盘的上表面匹配，并紧密贴合在其上；放气孔的直径为1mm，用于排放空气，试验时关闭。
5.根据权利要求3所述的橡胶摩擦测试装置，其特征在于，测试原理是：摩擦盘的上表面的温度测试范围为-40～80℃，通过液氮管道提供的液氮冷却或加热管的辐射加热控制；喷淋头根据摩擦盘的上表面面积，洒入对应量的水以形成设定厚度的水膜；摩擦盘上分别放置不同材质的模拟不同路面的摩擦带；测试时，电机带动摩擦盘旋转，固定的胶轮与旋转的摩擦盘的上表面相互摩擦。
6.根据权利要求4所述的橡胶摩擦测试装置，其特征在于，将水箱设置于框架的顶部，水箱的出口处设置有喷淋头，喷淋头正对摩擦盘的上表面且与水箱内设置的水泵连接；将胶轮测试机构设置于摩擦盘的上方，胶轮测试机构由胶轮、六分力传感器、角度调节设备、加压设备和驱动电机组成，六分力传感器设置于胶轮的同轴区域上，角度调节设备用以调整胶轮的负荷和侧偏角，角度调节设备和加压设备由驱动电机驱动；将液氮输送管经由中央管道与气滑环连接，液氮经由液氮输送管到达气滑环，再通过软管进入摩擦盘的空腔内，对摩擦盘进行冷却，液氮输送管外侧包裹具有保暖作用的隔热材料，避免减少液氮输送过程中的温度损失；将温度计通过信号采集器与计算机连接；
摩擦盘的运行温度为-40～80℃，通过液氮输送管提供的液氮冷却或加热管的辐射加热控制，在0℃以下，空气中的水蒸气在摩擦盘上凝结成霜，能够研究不同温度下路面略微湿润的情况对摩擦系数的影响；
通过喷淋头把水喷洒在摩擦盘的上表面，水在低温条件下结冰，能够模拟冰冻路面对摩擦系数的影响；
根据摩擦盘的面积，通过喷淋头喷洒相应体积的水，在摩擦盘上形成设定厚度的水膜，能够研究不同厚度的水膜对摩擦性能的影响；
进行低温干燥条件下的试验时，在试验空间增设除湿器，以防止空气内水蒸气凝结影响测试效果；
测试过程中，温度计的温度信号通过信号采集器传递给计算机，计算机根据温度信号控制液氮的输入量或调整加热管的功率，以达到自动化控温的效果；
试验结果：胶轮的摩擦力通过六分力传感器的数据计算得到。
7.根据权利要求6所述的橡胶摩擦测试装置，其特征在于，水箱的形状包括漏斗形、圆柱形和矩形，材质为塑料，印制有刻度线，水箱中装设滑石粉或其他设定介质时，也可以另外增设介质箱，添加搅拌器，能够研究不同介质对摩擦性能的影响，喷淋头能够使用雾化喷嘴代替，以研究略微湿润的路面对摩擦系数的影响，水箱与喷淋头直接连接或管道式连接，水泵能够实时控制水的投入量。
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