一种路面摩擦系数测定仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种路面摩擦系数测定仪，装置主要由电源部件、数据采集分析部件、测试部件、测速装置、传感器及框架等组成。电源为该装置提供其工作时所需要的全部电能；数据采集部件包括：压力测定和数据处理和显示；测试部件为实际与地面接触的橡胶块和其安摩擦体；测速装置主要测定装置的前进速度；压力传感器主要测定摩擦体的对路面的压力和摩擦体受到的推力；框架主要支承及固定以上各组成部件，使之有机的组合并协同工作。本实用新型可实现不同温度下任何路面的测量工作，并能确保精度，尤其对于新建的路面，其精度更高。
【专利说明】一种路面摩擦系数测定仪
【技术领域】
[0001]本实新型属于摩擦系数测试领域，涉及一种摩擦系数的测试装置，具体涉及一种路面摩擦系数测定仪。
【背景技术】
[0002]通常用轮胎与路表面之间的摩阻系数f定义路面的抗滑性能。一些发达国家，例如英国早在1927年就开始了对路面滑溜现象的研究，并且研制出了用机器脚踏车改装的横向摩擦系数测定装置。随后又建立了路面滑溜及平整度技术委员会，专门进行有关路面平整度的研究。1955年英国成功的研制出了摆式摩擦系数测定仪，为室内外测定路面摩擦系数提供了一种有效的手段，使得该摆式摩擦系数测定仪在世界上得到了推广。但是该方法只是在单点采样条件下对路面的摩擦系数进行测试，而且其适应的条件是低速，测定精度较低，基本不具有代表性。同时，英国还举行了多次路面抗滑性会议。I960年英国又提出用铺沙法测定路面的宏观构造，该方法简单易行，又在世界上得到了推广。虽然其可操作性强，但是误差太大，试验数据的代表性差。美国、瑞士、日本等发达国家均制定了各自的有关抗滑标准及测试方法，但是各个测定值之间有较大的差异，不能达到科学的，全面合理的评价路面抗滑性能的目的。
[0003]目前，路面的抗滑性能是诱发交通事故的主要成因。受天气、路面的干湿状态和环境污染等因素的制约以及筑路技术的薄弱，造成路面抗滑性能不足，使得车辆在转弯或高速运行的条件下发生侧滑、打滑以致行车失控等交通安全问题。常常造成惨重的人员伤亡和巨大的财产损失。因此，监测路面的抗滑性能就显得尤为重要，但是目前我国抗滑性检测在检测设备、监测手段以及评价方法上还存在很多不足，与国外先进国家相比仍存在不小的差距。开展路面抗滑性能方面的研究以及寻求更为合适的监测设备和评价方法，成为现阶段亟待解决的重要任务。
[0004]现存国内路面摩擦系数测定仪主要有:摆式摩擦叙述测定仪和SCRM (侧向摩阻系数测试车)。对于第一种测定仪，其特点是只能定点测量，原理简单，使内室外均可进行测量，但是主要缺点是试验结果受人为因素影响很大，试验数据的科学性差，监测数度较慢，因此其测量范围有一定的局限性；对于SCRIM (侧向摩阻系数测试车)是英国研制的一种测定路面侧向摩擦系数的测试车，通过设置测试轮与行车方向策划那个20°夹角，从而使得测试轮受到一个与测试论平面相互垂直的横向力，利用该横向力与测试轮和路面之间的垂直力的比值来判断路面的抗滑性能。优点是可以连续路面的抗滑状况。其缺点是，设备过于庞大，操作复杂，必须依靠专门的技术人员才能完成试验操作；由于其庞大的机体和复杂的使得该设备具有较高的成本，不能进行大范围推广使用。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种结构轻巧、方便操作、受外部因素影响小以及测量结果精确的路面摩擦系数测定仪，该测定仪克服了试验室现有常用测定装置的技术弊端和适应范围小等缺点。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:包括下部框架以及固定于下部框架上的上部框架；下部框架内安装有带压力传感器和速度传感器的测试部件，测试部件的底端面与测试路面相接触；上部框架内设置有用于计算摩擦系数的数据处理模块、显示器以及为整个测定仪提供电源的电源模块；所述的压力传感器的信号输出端和速度传感器的信号输出端通过数据接收模块与数据处理模块的输入端相连，数据处理模块的输出端与显示器相连。
[0007]所述的数据接收模块采用A/D转换器，A/D转换器的模拟信号输入端与压力传感器和速度传感器的信号输出端相连，A/D转换器的数字信号输出端与数据处理模块的输入端相连。
[0008]所述的下部框架为下部开口的方框型，上部框架固定于下部框架的顶面上，测试部件设置于下部框架的两侧面之间，下部框架的两侧面的底端均设置有车轮，车轮与测试路面相接触。
[0009]所述的速度传感器安装于车轮的轮轴上。
[0010]所述的测试部件包括摩擦体，摩擦体的上部设置有用于在竖直方向固定摩擦体的悬挂横轴，悬挂横轴的两端穿过下部框架侧面竖直开设的条形通孔，并通过调节螺母固定；摩擦体的底面上设置有与测试路面相接触的轮胎橡胶摩擦片，且摩擦体的后端设置有用于在水平方向固定摩擦体的水平固定横杆；所述压力传感器包括设置于悬挂横轴下部并与摩擦体相接触的竖直压力传感器，以及安装于水平固定横杆上并与摩擦体相接触的水平压力传感器。
[0011]所述的水平压力传感器为可拆卸的压力传感器。
[0012]所述的摩擦体的顶部还设置有增压螺母。
[0013]所述的显示器的侧面设置有用于切换显示内容的显示屏幕转换按钮、竖直压力传感器开关、水平压力传感器开关、速度传感器开关以及电源开关；竖直压力传感器开关、水平压力传感器开关、速度传感器开关以及电源开关均通过导线与相对应的竖直压力传感器、水平压力传感器、速度传感器以及电源模块相连。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0015]本实用新型通过设置带有显示器以及数据处理模块的上部框架和带有测试部件的下部框架，通过数据处理模块将测试部件压力传感器和速度传感器采集到的数据传送给数据处理模块进行处理计算，进而得到当前实验条件下测试路面的摩擦系数，本实用新型能够合理的模拟在不同温度，不同速度条件下实际车辆在行驶或制动时轮胎与路面的摩擦状态，不论在试验室条件或者实际路况条件下均可进行试验操作，而且能适应的测试路面范围更广，更切合实际条件，能更客观的评价路面的抗滑性能。同时本实用新型测试仪装置轻便、原理简单、操作简洁、稳定性好、经济实用，并且具有可重复操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的主视图；
[0017]图2为本实用新型的左视剖面图；
[0018]图3为本实用新型水平固定横杆与水平压力传感器的安装位置示意图；[0019]图4为本实用新型的立体图。
[0020]其中，I为上部框架I ;2为计算显示屏；3为电源开关；4为下部框架；5为调节螺母；6为悬挂横轴；7为竖直压力传感器；8为增压螺母；9为速度传感器；10车轮；11为测试路面；12为水平固定横杆；13为摩擦体；14为轮胎橡胶摩擦片；15为显示屏幕转换按钮；16为竖直压力传感器开关；17为水平压力传感器开关；18为速度传感器开关；19为水平压力传感器。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明:
[0022]参见图1至图4，本实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内安装有带压力传感器和速度传感器9的测试部件，测试部件的底端面与测试路面11相接触；上部框架I内安装有上海飓亚电子科技有限公司出售的NKS/ZT60压力传感器以及为整个测定仪提供电源的电源模块，该NKS/ZT60压力传感器内设置有用于计算摩擦系数的数据处理模块以及显示器2 ;数据接收模块采用A/D转换器，A/D转换器的模拟信号输入端与压力传感器的信号输出端和速度传感器9的信号输出端相连，A/D转换器的数字信号输出端与数据处理模块的输入端相连。数据处理模块的输出端与显示器2相连。显示器2的侧面设置有用于切换显示内容的显示屏幕转换按钮15、竖直压力传感器开关16、水平压力传感器开关17、速度传感器开关18以及电源开关3 ;竖直压力传感器开关16、水平压力传感器开关17、速度传感器开关18以及电源开关3均通过导线与相对应的竖直压力传感器7、水平压力传感器19、速度传感器9以及电源模块相连。
[0023]下部框架4为下部开口的方框型，上部框架I固定于下部框架4的顶面上，测试部件设置于下部框架4的两侧面之间，下部框架4的两侧面的底端均设置有车轮10，车轮10与测试路面11相接触。速度传感器9安装于车轮10的轮轴上。测试部件包括摩擦体13，摩擦体13的顶部设置有增压螺母8。摩擦体13的上部设置有用于在竖直方向固定摩擦体13的悬挂横轴6，悬挂横轴6的两端穿过下部框架4侧面竖直开设的条形通孔，并通过调节螺母5固定；摩擦体13的底面上设置有与测试路面11相接触的轮胎橡胶摩擦片14，且摩擦体13的后端设置有用于在水平方向固定摩擦体13的水平固定横杆12 ;所述压力传感器包括设置于悬挂横轴6下部并与摩擦体13相接触的竖直压力传感器7，以及安装于水平固定横杆12上并与摩擦体13相接触的水平压力传感器19，水平压力传感器19为可拆卸的压力传感器。
[0024]本实用新型的具体操作方法是:将测试仪放置待检测的路面上，调整摩擦体13使之处于下部框架4的中央；松开调节螺母5，使摩擦体13处于一定合适的位置，紧固调节螺母5 ;安装水平固定衡量12 ;该过程完毕后，打开电源开关3，并分别打开竖直压力传感器开关16、水平压力传感器开关17以及速度传感器开关18 ;接下来推动测试仪或用车辆牵引使之在测试路面11上水平前进。此时，传感器将记录该过程中摩擦体的力学特性随时间的变化曲线以及速率随时间的变化曲线；旋转显示屏幕转换按钮15，切换各个记录曲线，并算得该测试段上的瞬时压力、牵引力、速度及其平均值。进而可求得轮胎橡胶摩擦片14和测试路面11之间的摩擦力。再根据整个摩擦体的质量和得到的摩擦力可计算得到测试路面的摩擦系数。具体包含的计算公式有:[0025]μ =F/P
[0026]式中:μ 摩擦系数；
[0027]F-—摩阻力(对于该仪器，指的是水平压力传感器19的读数值)；
[0028]P—垂直于路表面的作用荷载(对于该仪器，指的是竖直压力传感器7的读数值与摩擦体13的重力之和)；
[0029]本实用新型完成对不同路况，不同路面类型的路面进行摩擦系数的测定工作，而且可以模拟车辆在不同行驶速度的情况下所受到的摩擦系数。同时，该实用新型有很强的环境适应能力和模拟实际行车条件下的试验测试。因此本实用新型所测得的数据精度高，科学性强，从而可以为有关道路抗滑性等科研工作提供可靠的数据，同时也可为新建和改建公路路面设计提供可靠依据。因此本实用新型是一种理想的路面摩擦系数测定设备。
[0030]以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种路面摩擦系数测定仪，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)内安装有带压力传感器和速度传感器(9)的测试部件，测试部件的底端面与测试路面(11)相接触；上部框架(I)内设置有用于计算摩擦系数的数据处理模块、显示器(2)以及为整个测定仪提供电源的电源模块；所述的压力传感器的信号输出端和速度传感器(9)的信号输出端通过数据接收模块与数据处理模块的输入端相连，数据处理模块的输出端与显示器(2)相连。
2.根据权利要求1所述的路面摩擦系数测定仪，其特征在于:所述的数据接收模块采用A/D转换器,A/D转换器的模拟信号输入端与压力传感器和速度传感器(9)的信号输出端相连，A/D转换器的数字信号输出端与数据处理模块的输入端相连。
3.根据权利要求1所述的路面摩擦系数测定仪，其特征在于:所述的下部框架(4)为下部开口的方框型，上部框架(I)固定于下部框架(4)的顶面上，测试部件设置于下部框架(4)的两侧面之间，下部框架(4)的两侧面的底端均设置有车轮(10)，车轮(10)与测试路面(11)相接触。
4.根据权利要求3所述的路面摩擦系数测定仪，其特征在于:所述的速度传感器(9)安装于车轮(10)的轮轴上。
5.根据权利要求1所述的路面摩擦系数测定仪，其特征在于:所述的测试部件包括摩擦体(13),摩擦体(13)的上部设置有用于在竖直方向固定摩擦体(13)的悬挂横轴(6),悬挂横轴(6)的两端穿过下部框架(4)侧面竖直开设的条形通孔，并通过调节螺母(5)固定；摩擦体(13)的底面上设置有与测试路面(11)相接触的轮胎橡胶摩擦片(14)，且摩擦体(13)的后端设置有用于在水平方向固定摩擦体(13)的水平固定横杆(12);所述压力传感器包括设置于悬挂横轴(6)下部并与摩擦体(13)相接触的竖直压力传感器(7)，以及安装于水平固定横杆(12)上并与摩擦体(13)相接触的水平压力传感器(19)。
6.根据权利要求5所述的路面摩擦系数测定仪，其特征在于:所述的水平压力传感器(19)为可拆卸的压力传感器。
7.根据权利要求5所述的路面摩擦系数测定仪，其特征在于:所述的摩擦体(13)的顶部还设置有增压螺母(8)。
8.根据权利要求5所述的路面摩擦系数测定仪，其特征在于:所述的显示器(2)的侧面设置有用于切换显示内容的显示屏幕转换按钮(15)、竖直压力传感器开关(16)、水平压力传感器开关(17)、速度传感器开关(18)以及电源开关(3);竖直压力传感器开关(16)、水平压力传感器开关(17)、速度传感器开关(18)以及电源开关(3)均通过导线与相对应的竖直压力传感器(7)、水平压力传感器(19)、速度传感器(9)以及电源模块相连。
【文档编号】G01N19/02GK203720064SQ201420066885
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】刘帆, 顾金亮, 李瑾 申请人:长安大学