CN116148171A - 路面摩擦性能连续式检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路面摩擦性能连续式检测仪，包括机架、横梁、牵引臂、车轮组件、配重箱及检测组件；所述机架通过横梁与所述牵引臂固定连接，所述车轮组件包括两组设置于所述机架下方且运动状态互不干涉的测试轮系，所述配重箱设置于所述机架上用于为所述车轮组件施加荷载；所述牵引臂用于连接外部牵引部件对所述横梁施加牵引力；所述检测组件用于检测路面摩擦性能试验中的各项参数。本发明能够实时获取车辆多载重、轮胎不同偏转角、轮胎不同滚动速度、轮胎抱死与轮胎纯滚动状态下的路面摩擦系数，并同时提供轮胎滚动过程中的内部压力和内部温度；具备灵活性和通用性，可弥补现有的连续式摩擦测试设备的不足。
Description
技术领域
本发明涉及路面摩擦性能测试技术领域，具体涉及一种路面摩擦性能连续式检测仪。
背景技术
连续式摩擦测试设备可实现路面摩擦数据的实时快速连续采集，可为道路管理部门评估路面抗滑性能提供有效的数据支撑。目前针对路面摩擦的连续式测试设备有锁定轮型、固定滑移率型以及轮胎横向力测试系统。然而，这些设备只能在固定载重、固定轮胎偏转角的情况下测试路面摩擦系数，无法反映车辆在多载重、多偏转角情况下的路面摩擦性能。另外，多项研究表明，路面摩擦性能与轮胎材质、轮胎构造、轮胎内压、轮胎温度等因素有密切联系。然而，现有的连续式摩擦测试设备无法反映上述因素。并且，现有设备一般使用专用轮胎，而现有的轮胎力学性能标准测试设备并不适用于专用轮胎的力学性能测试，使得这些轮胎的力学性能测试手段有限且成本较高，限制了道路管理部门和科研院所对路面摩擦性能的进一步认识。
因此，为解决以上问题，需要一种路面摩擦性能连续式检测仪，能够实时获取车辆多载重、轮胎不同偏转角、轮胎不同滚动速度、轮胎不同运动状态(抱死滑动/纯滚动)下的路面摩擦系数，并同时提供轮胎运动过程中的内部压力和内部温度；该仪器采用的摩擦测试轮胎符合GB/T2978-2014标准，轮胎可根据检测要求进行替换，且轮胎橡胶材质、轮胎构造均可通过轮胎力学性能标准测试设备检测获得；因此，该仪器可测试不同型号、不同材质、不同构造轮胎对应的路面摩擦力，具备灵活性和通用性，可弥补现有的连续式摩擦测试设备的不足，为道路管理部门和科研院所提供了一种路面摩擦测试替代方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供路面摩擦性能连续式检测仪，能够实时获取车辆多载重、轮胎不同偏转角、轮胎不同滚动速度、轮胎不同运动状态(抱死滑动/纯滚动)下的路面摩擦系数，并同时提供轮胎运动过程中的内部压力和内部温度；该仪器采用的摩擦测试轮胎符合GB/T2978-2014标准，轮胎可根据检测要求进行替换，且轮胎橡胶材质、轮胎构造均可通过轮胎力学性能标准测试设备检测获得；因此，该仪器可测试不同型号、不同材质、不同构造轮胎对应的路面摩擦力，具备灵活性和通用性，可弥补现有的连续式摩擦测试设备的不足，为道路管理部门和科研院所提供了一种路面摩擦测试替代方案。
本发明的路面摩擦性能连续式检测仪，包括机架、横梁、牵引臂、车轮组件、配重箱及检测组件；所述机架通过横梁与所述牵引臂固定连接，所述车轮组件包括两组设置于所述机架下方且运动状态互不干涉的测试轮系，即两测试轮各自采用自身的独立悬架，保证两测试轮之间的运动状态互不干涉，所述配重箱设置于所述机架上用于为所述车轮组件施加荷载，以达到多载重的测试环境；所述牵引臂用于连接外部牵引部件对所述横梁施加牵引力；所述检测组件用于检测路面摩擦性能试验中的各项参数。
进一步，所述测试轮系包括测试轮、轮轴、轮轴连接杆及承台，所述测试轮设置于所述轮轴上并与所述轮轴转动配合，所述轮轴连接杆连接于所述轮轴与所述承台之间，所述轮轴与所述承台之间还设置有竖向减震器和横向减震器用于吸收轮轴与承台之间的振动，横向减震器为液压减震器，竖向减震器为弹簧减震器，弹簧减震器可以有效地降低设备成本，为了保证减少测试轮在某些特定路面条件上被附上泥土，在测试轮上方设置一挡泥板。
进一步，所述检测组件包括设置于所述牵引臂与所述横梁之间用于检测总牵引力的牵引力传感器、设置于所述横梁及测试轮系之间用于检测测试轮系受到摩擦力的摩擦力传感器、设置于所述轮轴上用于检测轮轴在竖直方向上运动情况的竖向加速度传感器、设置于所述测试轮内用于检测测试轮的胎压和温度的胎压/温度传感器。
进一步，所述承台沿所述机架移动方向延伸且上方铺设支承导轨与设置于所述机架下方的支承滑块滑动配合，所述机架的前侧(靠近牵引臂的一侧)与所述横梁固定连接，所述承台的前侧(靠近牵引臂的一侧)通过摩擦力传感器与所述横梁固定连接，所述摩擦力传感器为刚性传感器。
进一步，所述轮轴包括连接段和摆动段，所述连接段和摆动段之间铰接并通过调节螺母来调节连接段和摆动段之间的偏转角度，实现测试轮处于不同偏转角的情况下的试验，所述竖向减震器沿竖直方向设置且两端分别固定连接于所述承台和所述连接段之间用于吸收承台与轮轴之间竖直方向上的振动，所述轮轴连接杆连接于所述连接段和所述承台前端之间，所述横向减震器连接于所述连接段和所述承台后端之间用于吸收所述轮轴与所述承台之间水平方向上的振动，所述轮轴连接杆、横向减震器和承台连接之后形成稳定的三角形构型。
进一步，所述牵引臂上设置一高度可调节的支撑腿用于保持所述机架的平衡，所述支撑腿的下方设置一平衡轮用于在机架运动过程中对机架进行滚动支撑，牵引臂的前端设置一连接件用于与牵引力施加端进行可拆卸连接，在实际试验操作过程中便于连接和拆卸，提高试验效率。
进一步，所述配重箱内设置若干个配重块，通过调整配重块的数量实现施加荷载的调节，所述配重箱端口上设置有形状与之相适应的防尘盖。
进一步，还包括刹车控制阀，所述刹车控制阀用于控制所述测试轮处于抱死滑动状态或纯滚动状态。
该仪器在静置时可通过高度可调节的支撑腿来保持平衡。该仪器在使用时，通过连接件与牵引车辆(牵引力施加端)保持连接，牵引臂与连接件的相对连接位置可以调节，该仪器的荷载通过改变配重箱中的配重块的数量来调节。测试轮运动状态分为抱死滑动和纯滚动，测试轮运动状态的转换通过刹车控制阀来实现，防尘盖用来保持配重箱内部清洁，挡泥板用来遮挡测试轮卷起的尘土和泥水，摩擦测试测试轮的偏转角通过轮调节螺母来调节。竖向减震器在将配重箱的荷载传递给轮轴的同时，也起到减缓测试轮竖向振动的作用，横向减震器用来减缓测试轮沿行进方向的振动，轮轴连接杆起到稳定机架和竖向减震器的作用，支承导轨将配重箱的荷载传递到承台，同时只限制了承重台的竖向和横向(道路横截面方向)的自由度。牵引力传感器用来测量牵引车辆提供给该仪器的牵引力，摩擦力传感器用来测量行进过程中对应的而是轮的行驶阻力，胎压/温度传感器测量行进过程中测试轮的内部压强和内部温度。
在仪器匀速行驶过程中，牵引车辆提供的总牵引力与摩擦力总和保持平衡。此时，仪器前端的牵引力传感器测得的数据即为路面的摩擦力。然而，由于路况差异，左侧和右侧测试轮受到的路面摩擦力也各有不同。因此，有必要在测得路面的总摩擦力的同时，再测得各个测试轮受到的路面摩擦力。基于此，该仪器的配重支承导轨仅限制了承重台的竖向和横向自由度，承重台沿着仪器行进方向的自由度由刚性的摩擦力传感器限制。该仪器的左侧和右侧测试轮采用独立悬挂的方式，左右两侧平行布置摩擦力传感器。该方法可保证仪器行进过程中，配重模块的荷载均匀施加于左右两个测试轮，且两测试轮的摩擦力传感器及其附件不会互相干扰，对应的摩擦力传感器测得的力即为对应测试轮受到的路面摩擦力。到此便完成了实时获取车辆多载重、轮胎不同偏转角、轮胎不同滚动速度、轮胎不同运动状态(抱死滑动/纯滚动)下的路面摩擦系数，并同时测得轮胎运动过程中的内部压力和内部温度的试验过程。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种路面摩擦性能连续式检测仪，能够实时获取车辆多载重、轮胎不同偏转角、轮胎不同滚动速度、轮胎不同运动状态(抱死滑动/纯滚动)下的路面摩擦系数，并同时提供轮胎运动过程中的内部压力和内部温度；该仪器采用的摩擦测试轮胎符合GB/T2978-2014标准，轮胎可根据检测要求进行替换，且轮胎橡胶材质、轮胎构造均可通过轮胎力学性能标准测试设备检测获得；因此，该仪器可测试不同型号、不同材质、不同构造轮胎对应的路面摩擦力，具备灵活性和通用性，可弥补现有的连续式摩擦测试设备的不足，为道路管理部门和科研院所提供了一种路面摩擦测试替代方案。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的等轴测结构示意图；
图2为本发明的正视结构示意图；
图3为本发明的侧视结构示意图；
图4为本发明的剖视结构示意图；
图5为本发明的简化结构示意图；
图6为图5的俯视结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的等轴测结构示意图，图2为本发明的正视结构示意图，图3为本发明的侧视结构示意图，图4为本发明的剖视结构示意图，图5为本发明的简化结构示意图，图6为图5的俯视结构示意图，如图所示，本实施例中的路面摩擦性能连续式检测仪包括机架1、横梁2、牵引臂3、车轮组件、配重箱16及检测组件；所述机架1通过横梁2与所述牵引臂3固定连接，所述车轮组件包括两组设置于所述机架1下方且运动状态互不干涉的测试轮4系，即两测试轮4各自采用自身的独立悬架，保证两测试轮4之间的运动状态互不干涉，所述配重箱16设置于所述机架1上用于为所述车轮组件施加荷载，以达到多载重的测试环境；所述牵引臂3用于连接外部牵引部件对所述横梁2施加牵引力；所述检测组件用于检测路面摩擦性能试验中的各项参数。
本实施例中，所述测试轮4系包括测试轮4、轮轴、轮轴连接杆5及承台6，所述测试轮4设置于所述轮轴上并与所述轮轴转动配合，所述轮轴连接杆5连接于所述轮轴与所述承台6之间，所述轮轴与所述承台6之间还设置有竖向减震器7和横向减震器8用于吸收轮轴与承台6之间的振动，横向减震器8为液压减震器，竖向减震器7为弹簧减震器，弹簧减震器可以有效地降低设备成本，为了保证减少测试轮4在某些特定路面条件上被附上泥土，在测试轮4上方设置一挡泥板10。
本实施例中，所述检测组件包括设置于所述牵引臂3与所述横梁2之间用于检测总牵引力的牵引力传感器12、设置于所述横梁2及测试轮4系之间用于检测测试轮4系受到摩擦力的摩擦力传感器13、设置于所述轮轴上用于检测轮轴在竖直方向上运动情况的竖向加速度传感器14、设置于所述测试轮4内用于检测测试轮4的胎压和温度的胎压/温度传感器15。
本实施例中，所述承台6沿所述机架1移动方向延伸且上方铺设支承导轨6a与设置于所述机架1下方的支承滑块1a滑动配合，所述机架1的前侧(靠近牵引臂3的一侧)与所述横梁2固定连接，所述承台6的前侧(靠近牵引臂3的一侧)通过摩擦力传感器13与所述横梁2固定连接，所述摩擦力传感器13为刚性传感器。
本实施例中，所述轮轴包括连接段9a和摆动段9b，所述连接段9a和摆动段9b之间铰接并通过调节螺母11来调节连接段9a和摆动段9b之间的偏转角度，实现测试轮4处于不同偏转角的情况下的试验，所述竖向减震器7沿竖直方向设置且两端分别固定连接于所述承台6和所述连接段9a之间用于吸收承台6与轮轴之间竖直方向上的振动，所述轮轴连接杆5连接于所述连接段9a和所述承台6前端之间，所述横向减震器8连接于所述连接段9a和所述承台6后端之间用于吸收所述轮轴与所述承台6之间水平方向上的振动，所述轮轴连接杆5、横向减震器8和承台6连接之后形成稳定的三角形构型。
本实施例中，所述牵引臂3上设置一高度可调节的支撑腿3a用于保持所述机架1的平衡，所述支撑腿3a的下方设置一平衡轮3b用于在机架1运动过程中对机架1进行滚动支撑，牵引臂3的前端设置一连接件3c用于与牵引力施加端进行可拆卸连接，在实际试验操作过程中便于连接和拆卸，提高试验效率。
本实施例中，所述配重箱16内设置若干个配重块16a，通过调整配重块16a的数量实现施加荷载的调节，所述配重箱16端口上设置有形状与之相适应的防尘盖16b。
本实施例中，还包括刹车控制阀17，所述刹车控制阀17用于控制所述测试轮4处于抱死滑动状态或纯滚动状态。
该仪器在静置时可通过高度可调节的支撑腿3a来保持平衡。该仪器在使用时，通过连接件3c与牵引车辆(牵引力施加端)保持连接，牵引臂3与连接件3c的相对连接位置可以调节，该仪器的荷载通过改变配重箱16中的配重块16a的数量来调节。测试轮4运动状态分为抱死滑动和纯滚动，测试轮4运动状态的转换通过刹车控制阀17来实现，防尘盖16b用来保持配重箱16内部清洁，挡泥板10用来遮挡测试轮4卷起的尘土和泥水，摩擦测试测试轮4的偏转角通过轮调节螺母11来调节。竖向减震器7在将配重箱16的荷载传递给轮轴的同时，也起到减缓测试轮4竖向振动的作用，横向减震器8用来减缓测试轮4沿行进方向的振动，轮轴连接杆5起到稳定机架1和竖向减震器7的作用，支承导轨6a将配重箱16的荷载传递到承台6，同时只限制了承重台的竖向和横向(道路横截面方向)的自由度。牵引力传感器12用来测量牵引车辆提供给该仪器的牵引力，摩擦力传感器13用来测量行进过程中对应的而是轮的行驶阻力，胎压/温度传感器15测量行进过程中测试轮4的内部压强和内部温度。
在仪器匀速行驶过程中，牵引车辆提供的总牵引力与摩擦力总和保持平衡。此时，仪器前端的牵引力传感器12测得的数据即为路面的摩擦力。然而，由于路况差异，左侧和右侧测试轮4受到的路面摩擦力也各有不同。因此，有必要在测得路面的总摩擦力的同时，再测得各个测试轮4受到的路面摩擦力。基于此，该仪器的配重支承导轨6a仅限制了承重台的竖向和横向自由度，承重台沿着仪器行进方向的自由度由刚性的摩擦力传感器13限制。该仪器的左侧和右侧测试轮4采用独立悬挂的方式，左右两侧平行布置摩擦力传感器13。该方法可保证仪器行进过程中，配重模块的荷载均匀施加于左右两个测试轮4，且两测试轮4的摩擦力传感器13及其附件不会互相干扰，对应的摩擦力传感器13测得的力即为对应测试轮4受到的路面摩擦力。到此便完成了实时获取车辆多载重、轮胎不同偏转角、轮胎不同滚动速度、轮胎不同运动状态(抱死滑动/纯滚动)下的路面摩擦系数，并同时测得轮胎运动过程中的内部压力和内部温度的试验过程。
本发明公开的一种路面摩擦性能连续式检测仪，能够实时获取车辆多载重、轮胎不同偏转角、轮胎不同滚动速度、轮胎不同运动状态(抱死滑动/纯滚动)下的路面摩擦系数，并同时提供轮胎运动过程中的内部压力和内部温度；该仪器采用的摩擦测试轮4胎符合GB/T2978-2014标准，轮胎可根据检测要求进行替换，且轮胎橡胶材质、轮胎构造均可通过轮胎力学性能标准测试设备检测获得；因此，该仪器可测试不同型号、不同材质、不同构造轮胎对应的路面摩擦力，具备灵活性和通用性，可弥补现有的连续式摩擦测试设备的不足，为道路管理部门和科研院所提供了一种路面摩擦测试替代方案。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种路面摩擦性能连续式检测仪，其特征在于：包括机架、横梁、牵引臂、车轮组件、配重箱及检测组件；所述机架通过横梁与所述牵引臂固定连接，所述车轮组件包括两组设置于所述机架下方且运动状态互不干涉的测试轮系，所述配重箱设置于所述机架上用于为所述车轮组件施加荷载；所述牵引臂用于连接外部牵引部件对所述横梁施加牵引力；所述检测组件用于检测路面摩擦性能试验中的各项参数。
2.根据权利要求1所述的路面摩擦性能连续式检测仪，其特征在于：所述测试轮系包括测试轮、轮轴、轮轴连接杆及承台，所述测试轮设置于所述轮轴上并与所述轮轴转动配合，所述轮轴连接杆连接于所述轮轴与所述承台之间，所述轮轴与所述承台之间还设置有竖向减震器和横向减震器用于吸收轮轴与承台之间的振动。
3.根据权利要求2所述的路面摩擦性能连续式检测仪，其特征在于：所述检测组件包括设置于所述牵引臂与所述横梁之间用于检测总牵引力的牵引力传感器、设置于所述横梁及测试轮系之间用于检测测试轮系受到摩擦力的摩擦力传感器、设置于所述轮轴上用于检测轮轴在竖直方向上运动情况的竖向加速度传感器、设置于所述测试轮内用于检测测试轮的胎压和温度的胎压/温度传感器。
4.根据权利要求3所述的路面摩擦性能连续式检测仪，其特征在于：所述承台沿所述机架移动方向延伸且上方铺设支承导轨与设置于所述机架下方的支承滑块滑动配合，所述机架的前侧与所述横梁固定连接，所述承台的前侧通过摩擦力传感器与所述横梁固定连接，所述摩擦力传感器为刚性传感器。
5.根据权利要求2所述的路面摩擦性能连续式检测仪，其特征在于：所述轮轴包括连接段和摆动段，所述连接段和摆动段之间铰接并通过调节螺母来调节连接段和摆动段之间的偏转角度，所述竖向减震器沿竖直方向设置且两端分别固定连接于所述承台和所述连接段之间用于吸收承台与轮轴之间竖直方向上的振动，所述轮轴连接杆连接于所述连接段和所述承台前端之间，所述横向减震器连接于所述连接段和所述承台后端之间用于吸收所述轮轴与所述承台之间水平方向上的振动，所述轮轴连接杆、横向减震器和承台连接之后形成稳定的三角形构型。
6.根据权利要求1所述的路面摩擦性能连续式检测仪，其特征在于：所述牵引臂上设置一高度可调节的支撑腿用于保持所述机架的平衡，所述支撑腿的下方设置一平衡轮用于在机架运动过程中对机架进行滚动支撑。
7.根据权利要求1所述的路面摩擦性能连续式检测仪，其特征在于：所述配重箱内设置若干个配重块，通过调整配重块的数量实现施加荷载的调节，所述配重箱端口上设置有形状与之相适应的防尘盖。
8.根据权利要求2所述的路面摩擦性能连续式检测仪，其特征在于：还包括刹车控制阀，所述刹车控制阀用于控制所述测试轮处于抱死滑动状态或纯滚动状态。
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