一種路面摩擦系數(shù)測定儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種路面摩擦系數(shù)測定儀，裝置主要由電源部件、數(shù)據(jù)采集分析部件、測試部件、測速裝置、傳感器及框架等組成。電源為該裝置提供其工作時(shí)所需要的全部電能；數(shù)據(jù)采集部件包括：壓力測定和數(shù)據(jù)處理和顯示；測試部件為實(shí)際與地面接觸的橡膠塊和其安摩擦體；測速裝置主要測定裝置的前進(jìn)速度；壓力傳感器主要測定摩擦體的對路面的壓力和摩擦體受到的推力；框架主要支承及固定以上各組成部件，使之有機(jī)的組合并協(xié)同工作。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)不同溫度下任何路面的測量工作，并能確保精度，尤其對于新建的路面，其精度更高。
【專利說明】一種路面摩擦系數(shù)測定儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)新型屬于摩擦系數(shù)測試領(lǐng)域，涉及一種摩擦系數(shù)的測試裝置，具體涉及一種路面摩擦系數(shù)測定儀。
【背景技術(shù)】
[0002]通常用輪胎與路表面之間的摩阻系數(shù)f定義路面的抗滑性能。一些發(fā)達(dá)國家，例如英國早在1927年就開始了對路面滑溜現(xiàn)象的研究，并且研制出了用機(jī)器腳踏車改裝的橫向摩擦系數(shù)測定裝置。隨后又建立了路面滑溜及平整度技術(shù)委員會，專門進(jìn)行有關(guān)路面平整度的研究。1955年英國成功的研制出了擺式摩擦系數(shù)測定儀，為室內(nèi)外測定路面摩擦系數(shù)提供了一種有效的手段，使得該擺式摩擦系數(shù)測定儀在世界上得到了推廣。但是該方法只是在單點(diǎn)采樣條件下對路面的摩擦系數(shù)進(jìn)行測試，而且其適應(yīng)的條件是低速，測定精度較低，基本不具有代表性。同時(shí)，英國還舉行了多次路面抗滑性會議。I960年英國又提出用鋪沙法測定路面的宏觀構(gòu)造，該方法簡單易行，又在世界上得到了推廣。雖然其可操作性強(qiáng)，但是誤差太大，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的代表性差。美國、瑞士、日本等發(fā)達(dá)國家均制定了各自的有關(guān)抗滑標(biāo)準(zhǔn)及測試方法，但是各個測定值之間有較大的差異，不能達(dá)到科學(xué)的，全面合理的評價(jià)路面抗滑性能的目的。
[0003]目前，路面的抗滑性能是誘發(fā)交通事故的主要成因。受天氣、路面的干濕狀態(tài)和環(huán)境污染等因素的制約以及筑路技術(shù)的薄弱，造成路面抗滑性能不足，使得車輛在轉(zhuǎn)彎或高速運(yùn)行的條件下發(fā)生側(cè)滑、打滑以致行車失控等交通安全問題。常常造成慘重的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失。因此，監(jiān)測路面的抗滑性能就顯得尤為重要，但是目前我國抗滑性檢測在檢測設(shè)備、監(jiān)測手段以及評價(jià)方法上還存在很多不足，與國外先進(jìn)國家相比仍存在不小的差距。開展路面抗滑性能方面的研究以及尋求更為合適的監(jiān)測設(shè)備和評價(jià)方法，成為現(xiàn)階段亟待解決的重要任務(wù)。
[0004]現(xiàn)存國內(nèi)路面摩擦系數(shù)測定儀主要有:擺式摩擦敘述測定儀和SCRM (側(cè)向摩阻系數(shù)測試車)。對于第一種測定儀，其特點(diǎn)是只能定點(diǎn)測量，原理簡單，使內(nèi)室外均可進(jìn)行測量，但是主要缺點(diǎn)是試驗(yàn)結(jié)果受人為因素影響很大，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)性差，監(jiān)測數(shù)度較慢，因此其測量范圍有一定的局限性；對于SCRIM (側(cè)向摩阻系數(shù)測試車)是英國研制的一種測定路面?zhèn)认蚰Σ料禂?shù)的測試車，通過設(shè)置測試輪與行車方向策劃那個20°夾角，從而使得測試輪受到一個與測試論平面相互垂直的橫向力，利用該橫向力與測試輪和路面之間的垂直力的比值來判斷路面的抗滑性能。優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)路面的抗滑狀況。其缺點(diǎn)是，設(shè)備過于龐大，操作復(fù)雜，必須依靠專門的技術(shù)人員才能完成試驗(yàn)操作；由于其龐大的機(jī)體和復(fù)雜的使得該設(shè)備具有較高的成本，不能進(jìn)行大范圍推廣使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)輕巧、方便操作、受外部因素影響小以及測量結(jié)果精確的路面摩擦系數(shù)測定儀，該測定儀克服了試驗(yàn)室現(xiàn)有常用測定裝置的技術(shù)弊端和適應(yīng)范圍小等缺點(diǎn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:包括下部框架以及固定于下部框架上的上部框架；下部框架內(nèi)安裝有帶壓力傳感器和速度傳感器的測試部件，測試部件的底端面與測試路面相接觸；上部框架內(nèi)設(shè)置有用于計(jì)算摩擦系數(shù)的數(shù)據(jù)處理模塊、顯示器以及為整個測定儀提供電源的電源模塊；所述的壓力傳感器的信號輸出端和速度傳感器的信號輸出端通過數(shù)據(jù)接收模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端相連，數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端與顯示器相連。
[0007]所述的數(shù)據(jù)接收模塊采用A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入端與壓力傳感器和速度傳感器的信號輸出端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端相連。
[0008]所述的下部框架為下部開口的方框型，上部框架固定于下部框架的頂面上，測試部件設(shè)置于下部框架的兩側(cè)面之間，下部框架的兩側(cè)面的底端均設(shè)置有車輪，車輪與測試路面相接觸。
[0009]所述的速度傳感器安裝于車輪的輪軸上。
[0010]所述的測試部件包括摩擦體，摩擦體的上部設(shè)置有用于在豎直方向固定摩擦體的懸掛橫軸，懸掛橫軸的兩端穿過下部框架側(cè)面豎直開設(shè)的條形通孔，并通過調(diào)節(jié)螺母固定；摩擦體的底面上設(shè)置有與測試路面相接觸的輪胎橡膠摩擦片，且摩擦體的后端設(shè)置有用于在水平方向固定摩擦體的水平固定橫桿；所述壓力傳感器包括設(shè)置于懸掛橫軸下部并與摩擦體相接觸的豎直壓力傳感器，以及安裝于水平固定橫桿上并與摩擦體相接觸的水平壓力傳感器。
[0011]所述的水平壓力傳感器為可拆卸的壓力傳感器。
[0012]所述的摩擦體的頂部還設(shè)置有增壓螺母。
[0013]所述的顯示器的側(cè)面設(shè)置有用于切換顯示內(nèi)容的顯示屏幕轉(zhuǎn)換按鈕、豎直壓力傳感器開關(guān)、水平壓力傳感器開關(guān)、速度傳感器開關(guān)以及電源開關(guān)；豎直壓力傳感器開關(guān)、水平壓力傳感器開關(guān)、速度傳感器開關(guān)以及電源開關(guān)均通過導(dǎo)線與相對應(yīng)的豎直壓力傳感器、水平壓力傳感器、速度傳感器以及電源模塊相連。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0015]本實(shí)用新型通過設(shè)置帶有顯示器以及數(shù)據(jù)處理模塊的上部框架和帶有測試部件的下部框架，通過數(shù)據(jù)處理模塊將測試部件壓力傳感器和速度傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理計(jì)算，進(jìn)而得到當(dāng)前實(shí)驗(yàn)條件下測試路面的摩擦系數(shù)，本實(shí)用新型能夠合理的模擬在不同溫度，不同速度條件下實(shí)際車輛在行駛或制動時(shí)輪胎與路面的摩擦狀態(tài)，不論在試驗(yàn)室條件或者實(shí)際路況條件下均可進(jìn)行試驗(yàn)操作，而且能適應(yīng)的測試路面范圍更廣，更切合實(shí)際條件，能更客觀的評價(jià)路面的抗滑性能。同時(shí)本實(shí)用新型測試儀裝置輕便、原理簡單、操作簡潔、穩(wěn)定性好、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并且具有可重復(fù)操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的主視圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的左視剖面圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型水平固定橫桿與水平壓力傳感器的安裝位置示意圖；[0019]圖4為本實(shí)用新型的立體圖。
[0020]其中，I為上部框架I ;2為計(jì)算顯示屏；3為電源開關(guān)；4為下部框架；5為調(diào)節(jié)螺母；6為懸掛橫軸；7為豎直壓力傳感器；8為增壓螺母；9為速度傳感器；10車輪；11為測試路面；12為水平固定橫桿；13為摩擦體；14為輪胎橡膠摩擦片；15為顯示屏幕轉(zhuǎn)換按鈕；16為豎直壓力傳感器開關(guān)；17為水平壓力傳感器開關(guān)；18為速度傳感器開關(guān)；19為水平壓力傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0022]參見圖1至圖4，本實(shí)用新型包括下部框架4以及固定于下部框架4上的上部框架I ;下部框架4內(nèi)安裝有帶壓力傳感器和速度傳感器9的測試部件，測試部件的底端面與測試路面11相接觸；上部框架I內(nèi)安裝有上海颶亞電子科技有限公司出售的NKS/ZT60壓力傳感器以及為整個測定儀提供電源的電源模塊，該NKS/ZT60壓力傳感器內(nèi)設(shè)置有用于計(jì)算摩擦系數(shù)的數(shù)據(jù)處理模塊以及顯示器2 ;數(shù)據(jù)接收模塊采用A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入端與壓力傳感器的信號輸出端和速度傳感器9的信號輸出端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端相連。數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端與顯示器2相連。顯示器2的側(cè)面設(shè)置有用于切換顯示內(nèi)容的顯示屏幕轉(zhuǎn)換按鈕15、豎直壓力傳感器開關(guān)16、水平壓力傳感器開關(guān)17、速度傳感器開關(guān)18以及電源開關(guān)3 ;豎直壓力傳感器開關(guān)16、水平壓力傳感器開關(guān)17、速度傳感器開關(guān)18以及電源開關(guān)3均通過導(dǎo)線與相對應(yīng)的豎直壓力傳感器7、水平壓力傳感器19、速度傳感器9以及電源模塊相連。
[0023]下部框架4為下部開口的方框型，上部框架I固定于下部框架4的頂面上，測試部件設(shè)置于下部框架4的兩側(cè)面之間，下部框架4的兩側(cè)面的底端均設(shè)置有車輪10，車輪10與測試路面11相接觸。速度傳感器9安裝于車輪10的輪軸上。測試部件包括摩擦體13，摩擦體13的頂部設(shè)置有增壓螺母8。摩擦體13的上部設(shè)置有用于在豎直方向固定摩擦體13的懸掛橫軸6，懸掛橫軸6的兩端穿過下部框架4側(cè)面豎直開設(shè)的條形通孔，并通過調(diào)節(jié)螺母5固定；摩擦體13的底面上設(shè)置有與測試路面11相接觸的輪胎橡膠摩擦片14，且摩擦體13的后端設(shè)置有用于在水平方向固定摩擦體13的水平固定橫桿12 ;所述壓力傳感器包括設(shè)置于懸掛橫軸6下部并與摩擦體13相接觸的豎直壓力傳感器7，以及安裝于水平固定橫桿12上并與摩擦體13相接觸的水平壓力傳感器19，水平壓力傳感器19為可拆卸的壓力傳感器。
[0024]本實(shí)用新型的具體操作方法是:將測試儀放置待檢測的路面上，調(diào)整摩擦體13使之處于下部框架4的中央；松開調(diào)節(jié)螺母5，使摩擦體13處于一定合適的位置，緊固調(diào)節(jié)螺母5 ;安裝水平固定衡量12 ;該過程完畢后，打開電源開關(guān)3，并分別打開豎直壓力傳感器開關(guān)16、水平壓力傳感器開關(guān)17以及速度傳感器開關(guān)18 ;接下來推動測試儀或用車輛牽引使之在測試路面11上水平前進(jìn)。此時(shí)，傳感器將記錄該過程中摩擦體的力學(xué)特性隨時(shí)間的變化曲線以及速率隨時(shí)間的變化曲線；旋轉(zhuǎn)顯示屏幕轉(zhuǎn)換按鈕15，切換各個記錄曲線，并算得該測試段上的瞬時(shí)壓力、牽引力、速度及其平均值。進(jìn)而可求得輪胎橡膠摩擦片14和測試路面11之間的摩擦力。再根據(jù)整個摩擦體的質(zhì)量和得到的摩擦力可計(jì)算得到測試路面的摩擦系數(shù)。具體包含的計(jì)算公式有:[0025]μ =F/P
[0026]式中:μ 摩擦系數(shù)；
[0027]F-—摩阻力(對于該儀器，指的是水平壓力傳感器19的讀數(shù)值)；
[0028]P—垂直于路表面的作用荷載(對于該儀器，指的是豎直壓力傳感器7的讀數(shù)值與摩擦體13的重力之和)；
[0029]本實(shí)用新型完成對不同路況，不同路面類型的路面進(jìn)行摩擦系數(shù)的測定工作，而且可以模擬車輛在不同行駛速度的情況下所受到的摩擦系數(shù)。同時(shí)，該實(shí)用新型有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力和模擬實(shí)際行車條件下的試驗(yàn)測試。因此本實(shí)用新型所測得的數(shù)據(jù)精度高，科學(xué)性強(qiáng)，從而可以為有關(guān)道路抗滑性等科研工作提供可靠的數(shù)據(jù)，同時(shí)也可為新建和改建公路路面設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。因此本實(shí)用新型是一種理想的路面摩擦系數(shù)測定設(shè)備。
[0030]以上內(nèi)容僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種路面摩擦系數(shù)測定儀，其特征在于:包括下部框架(4)以及固定于下部框架(4)上的上部框架(I);下部框架(4)內(nèi)安裝有帶壓力傳感器和速度傳感器(9)的測試部件，測試部件的底端面與測試路面(11)相接觸；上部框架(I)內(nèi)設(shè)置有用于計(jì)算摩擦系數(shù)的數(shù)據(jù)處理模塊、顯示器(2)以及為整個測定儀提供電源的電源模塊；所述的壓力傳感器的信號輸出端和速度傳感器(9)的信號輸出端通過數(shù)據(jù)接收模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端相連，數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端與顯示器(2)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面摩擦系數(shù)測定儀，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)接收模塊采用A/D轉(zhuǎn)換器,A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號輸入端與壓力傳感器和速度傳感器(9)的信號輸出端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面摩擦系數(shù)測定儀，其特征在于:所述的下部框架(4)為下部開口的方框型，上部框架(I)固定于下部框架(4)的頂面上，測試部件設(shè)置于下部框架(4)的兩側(cè)面之間，下部框架(4)的兩側(cè)面的底端均設(shè)置有車輪(10)，車輪(10)與測試路面(11)相接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的路面摩擦系數(shù)測定儀，其特征在于:所述的速度傳感器(9)安裝于車輪(10)的輪軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面摩擦系數(shù)測定儀，其特征在于:所述的測試部件包括摩擦體(13),摩擦體(13)的上部設(shè)置有用于在豎直方向固定摩擦體(13)的懸掛橫軸(6),懸掛橫軸(6)的兩端穿過下部框架(4)側(cè)面豎直開設(shè)的條形通孔，并通過調(diào)節(jié)螺母(5)固定；摩擦體(13)的底面上設(shè)置有與測試路面(11)相接觸的輪胎橡膠摩擦片(14)，且摩擦體(13)的后端設(shè)置有用于在水平方向固定摩擦體(13)的水平固定橫桿(12);所述壓力傳感器包括設(shè)置于懸掛橫軸(6)下部并與摩擦體(13)相接觸的豎直壓力傳感器(7)，以及安裝于水平固定橫桿(12)上并與摩擦體(13)相接觸的水平壓力傳感器(19)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的路面摩擦系數(shù)測定儀，其特征在于:所述的水平壓力傳感器(19)為可拆卸的壓力傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的路面摩擦系數(shù)測定儀，其特征在于:所述的摩擦體(13)的頂部還設(shè)置有增壓螺母(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的路面摩擦系數(shù)測定儀，其特征在于:所述的顯示器(2)的側(cè)面設(shè)置有用于切換顯示內(nèi)容的顯示屏幕轉(zhuǎn)換按鈕(15)、豎直壓力傳感器開關(guān)(16)、水平壓力傳感器開關(guān)(17)、速度傳感器開關(guān)(18)以及電源開關(guān)(3);豎直壓力傳感器開關(guān)(16)、水平壓力傳感器開關(guān)(17)、速度傳感器開關(guān)(18)以及電源開關(guān)(3)均通過導(dǎo)線與相對應(yīng)的豎直壓力傳感器(7)、水平壓力傳感器(19)、速度傳感器(9)以及電源模塊相連。
【文檔編號】G01N19/02GK203720064SQ201420066885
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】劉帆, 顧金亮, 李瑾 申請人:長安大學(xué)