一种道面摩擦系数测试车的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种道面摩擦系数测试车，包括轿车以及安装在所述轿车上的道面摩擦测试系统；道面摩擦测试系统包括触摸屏工控机、与触摸屏工控机连接的打印机、通过下位机连接触摸屏工控机的测量单元与向道面洒水以模拟雨天湿态道面的洒水单元；测量单元包括测量箱、测试轮、液压单元、数据采集传感器，测量箱的输出轴连接测试轮，测量箱的输入轴连接传动箱的输出轴，传动箱连接传动轴；数据采集传感器通过放大器连接数据采集卡，数据采集卡连接触摸屏工控机。本实用新型摩擦系数测试车对原轿车的底盘、车架、悬架系统、燃油系统及ABS刹车系统结构不做任何改动，保持了原轿车的性能。
【专利说明】
一种道面摩擦系数测试车
技术领域
[0001] 本实用新型属于道面摩擦系数测试设备技术领域，具体涉及一种道面摩擦系数测 试车。
【背景技术】
[0002] 摩擦系数是评价机场道面及高速公路道面质量的重要性能参数。摩擦系数过高就 会加速飞机或汽车轮胎的磨损;摩擦系数过低，尤其在雨雪天气下汽车在行驶中就会出现 侧滑，影响行驶的安全，而飞机会有可能在有限长的跑道上无法停下来，而冲出跑道发生危 险。所以足够的道面摩擦系数是机场及高速公路安全运行的重要保障。摩擦系数测试设备 是道面摩擦系数测量过程中不可或缺的关键设备。虽然目前出现了相应的摩擦系数测试设 备，但不能满足连续测试的要求，因此，需要进行改进，以提供一种新的摩擦系数测试设备。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的在于解决上述的技术问题而提供一种基于固定滑溜比连续测 量方式进行道面摩擦系数测试的道面摩擦系数测试车。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0005] -种道面摩擦系数测试车，包括轿车以及安装在所述轿车上的道面摩擦测试系 统;所述道面摩擦测试系统包括触摸屏工控机、与所述触摸屏工控机连接的打印机、通过下 位机连接所述触摸屏工控机的测量单元与用于向道面洒水以模拟雨天湿态道面的洒水单 元;所述测量单元包括测量箱、测试轮、实现所述测试轮升起或降下的液压单元、用于实时 检测测试车运行过程中测试轮在滑溜的条件下产生的水平摩擦力和测试轮对地面产生的 垂直正压力的变化的数据采集传感器，所述测量箱的输出轴连接所述测试轮，所述测量箱 的输入轴连接传动箱的输出轴，所述传动箱连接用于将所述轿车的后轮的转速和扭矩传送 到所述传动箱的传动轴;所述数据采集传感器通过放大器连接数据采集卡，所述数据采集 卡连接所述触摸屏工控机。
[0006] 所述数据采集传感器包括分别用于实时检测测试车运行过程中的测试轮在滑溜 的条件下产生的水平摩擦力和测试轮对地面产生的垂直正压力的变化的水平摩擦力传感 器、垂直压力传感器。
[0007] 所述液压单元通过控制回路连接所述下位机。
[0008] 所述液压单元包括液压栗、蓄能器、液压缸;所述液压缸连接所述测试轮并连接所 述液压栗，所述液压栗连接所述蓄能器。
[0009] 所述洒水单元包括水箱、水压调节机构、电磁离合器、水栗、水控阀门、水压计、水 栗嘴;所述水箱的出水口连接所述水栗的入水口，所述水栗的出水口通过洒水管路连接所 述水栗嘴，所述洒水管路上设所述水控阀门，所述水栗连接所述水压调节机构，所述水控阀 门连接所述电磁离合器，所述水栗嘴上安装所述水压计。
[0010] 本实用新型通过将道面摩擦测试系统整合安装在一轿车中，可以实现轿车在道面 上行驶来测量道面摩擦系数，相比相有测试车而言，不会对轿车进行大的改动，保留了轿车 的原有结构，改装方式简单，且能满足道面摩擦系数测试的要求。
【附图说明】
[0011] 图1为本实用新型实施例提供的道面摩擦系数测试车测试车的侧视透视示意图；
[0012] 图2为图1中局部放大示意图；
[0013] 图3为本实用新型实施例提供的道面摩擦系数测试车的俯视透视示意图；
[0014] 图4所示为图3中局部放大示意图；
[0015] 图5所示为本实用新型的传动箱与测量箱内部件的连接示意图；
[0016] 图6所示为本实用新型的洒水单元的结构原理图；
[0017]图7所示为本实用新型的原理框图。
【具体实施方式】
[0018] 下面，结合实例对本实用新型的实质性特点和优势作进一步的说明，但本实用新 型并不局限于所列的实施例。
[0019] 参见图1-7所示，一种道面摩擦系数测试车，包括轿车10以及安装在所述轿车上的 道面摩擦测试系统;所述道面摩擦测试系统包括触摸屏工控机20、与所述触摸屏工控机连 接的打印机30、通过下位机连接所述触摸屏工控机的测量单元以及用于向道面洒水以模拟 雨天湿态道面的洒水单元;所述测量单元包括测量箱5、测试轮51、实现所述测试轮升起或 降下的液压单元203、用于实时检测测试车运行过程中测试轮在滑溜的条件下产生的水平 摩擦力和测试轮对地面产生的垂直正压力的变化的数据采集传感器，所述测量箱的输出轴 连接所述测试轮51，所述测量箱的输入轴连接传动箱3的输出轴，所述传动箱连接用于将所 述轿车的后轮的转速和扭矩传送到所述传动箱的汽车后轮传动轴60;所述数据采集传感器 通过放大器连接数据采集卡，所述数据采集卡连接所述触摸屏工控机。
[0020] 所述触摸屏工控计算机可安装在轿车的主驾驶的右前侧，打印机可以安装在轿车 的主驾驶的右后侧，可以将轿车的后排座椅去掉，将所述道面摩擦测试系统的其它部分，如 传动箱、测量单元、液压单元整体做在轿车的行李箱位置，即后备箱上箱体90下，并对行李 箱内凹下处进行加固处理，使得车辆比原来更加坚固，并在后备箱内设有电气箱80以及电 气系统用电瓶70,用于向测试车内的用电器件提供电力供应。
[0021] 具体的，本实用新型中，其中，所述数据采集传感器包括分别用于实时检测测试车 运行过程中的测试轮在滑溜的条件下产生的水平摩擦力和测试轮对地面产生的垂直正压 力的变化的水平摩擦力传感器201、垂直压力传感器202。
[0022]所述水平摩擦力传感器、垂直压力传感器分别通过放大器与所述数据采集卡相连 接，将两路传感器数据放大处理后送入所述数据采集卡，再送到所述触摸屏工控机进行数 据处理，并在所述触摸屏工控机上输出显示实时摩擦系数曲线图，可实时观看，精确显示出 检测车途经道面情况，检测车测量道面摩擦系数结束后可通过触摸屏选择保存、不保存或 无线发送数据给远程控制服务器或装置进行计算，选择保存后可通过历史记录打印本次测 量结果。
[0023] 所述液压单元是用来使测试轮对道面产生正压力的施力单元，当进行摩擦系数测 试时，测试轮通过所述液压单元保持与被测道面紧密接触，并且不会因车辆的颠簸及负载 的变化而变化。
[0024] 其中，具体实现上，所述液压单元通过控制回路连接所述下位机，所述下位机通过 所述控制回路向所述液压单元发出信号，可实现所述测试轮的升起或降下动作。
[0025] 具体实现上，所述液压单元可以是包括液压阀组100、液压栗110、液压缸，用于液 压缸保压的蓄能器120;所述液压缸连接所述测试轮并通过液压管路连接所述液压栗，所述 液压缸连接所述蓄能器，所述液压管路上设有所述液压阀组。
[0026]测量时，测试轮在液压缸的作用下对地面可以产生140kgf的压力，并通过蓄能器 实现压力保持，此压力由垂直压力传感器进行测量。在滑溜的条件下产生的摩擦力经水平 摩擦力传感器测得。水平摩擦力除以正压力，即为摩擦系数。
[0027] 进一步的，本实用新型中，所述所述液压单元的各个部分都固定在所述轿车的车 体上，防止液压单元因轿车行使而产生振动。
[0028] 具体的，本实用新型中，所述传动箱内设有差速器31连接的后轴链轮32(差速器31 安装在轿车后轮200的传动轴上），所述后轴链轮通过前传动链33连接所述第一链轮34,所 述第一链轮通过传动轴连接第二链轮35,所述第二链轮通过后传动链36连接第三链轮52， 所述第三链轮连接至所述测试轮51的输出轴，所述第二链轮与所述第三链轮之间设有第四 链轮37，所述第四链轮与所述后传动链相接。
[0029] 由于道面摩擦系数与诸多因数有关，如道面表面条件、轮胎参数及表面状况、测试 系统正压力、滑溜比等。道路表面条件包括道面材料(水泥和沥青），是否具有冰、雪和积水， 机场跑道胶层厚度等。轮胎参数包括胎压、胎宽、花纹等，摩擦系数μ由下式求得：
[0030] μ = ?7Ν，式中μ为摩擦系数，Ν为施加于测试轮的正压力，f为特定滑溜比下的摩擦 力。
[0032] -般为了测得道面的最大摩擦力，所选的滑溜比δ为15%。通常选择链传动，以保 证测试设备在不同速度下滑溜比不变。
[0033] 测试时，通过操作所述触摸屏工控机控制所述液压单元将所述测试轮放下，与地 面接触，对地面产生一个垂直正压力，同时，测试轮在滑溜的条件下产生水平摩擦力，该垂 直正压力、水平摩擦力由所述数据采集传感器测量后，通过所述放大器放大调理后传送至 所述接数据采集卡，由所述接数据采集卡采集后送入所述触摸屏工控机，可显示数据采集 传感器读出的实时数值，由所述触摸屏工控机根据测量的数据按预设的计算程序计算后， 即可获得所测试道面的摩擦系统大小，并可通过所述触摸屏工控机的触摸显示屏进行显 示，显示道路测量的摩擦系数值，并绘制成曲线便于观看，如需要打印，可以通过操作所述 触摸屏工控机输出打印摩擦系数曲线图。
[0034]优选的，本实用新型中，所述下位机采用PLC控制器。
[0035]本实用新型采用触摸屏工控机直接读取传感器检测值并精确计算，显示直观，操 作方便，比传统采集方法小效率更高，显示更加直观生动，操作更加简洁方便，使得操作者 更容易操作，并且测量值更加精确。
[0036]本实用新型中，所述触摸屏工控机可以设置机场名称、跑道号、测量距离、测量速 度、起始距离、跑道状态(分为干态、水态、干雪、湿雪和薄冰5种状态)等参数;选择是否开始 测量;调试测试轮升降是否正常;标定传感器，使传感器数值更加精确;及查询历史记录，每 次保存的测试结果均可查询。需要说明的是，测量之前，所述水平摩擦力传感器、垂直压力 传感器要先由外部标定，将比例系数及自重等影响包含于标定中，在标定中可以采用两点 标定法，即仅需传感器输出的线性精度及标定装置的精度保证。
[0037] 需要说明的是，如果需要向测试的道面洒水以模拟雨天湿态道面后进行测试，可 以通过所述触摸屏工控机控制所述洒水单元向道面进行洒水作业，然后再进行测试。
[0038] 所述洒水单元主要是用来模拟雨天湿态道面，以接近雨天道面状况。根据国际民 航组织的相关要求，在测量时，测试轮和地面接触处，必须形成〇. 5-1毫米厚的水膜。在洒水 过程中，洒水单元能可以提供最大260L/mi η的流量，以使道面产生0.5-1毫米深的水膜，以 满足测试的要求。
[0039] 具体实现上，所述洒水单元包括通过水箱固定架1固定在轿车后座上的水箱2、水 压调节机构42、电磁离合器43、水栗40、水控阀门50、水压计41、连接水嘴4的水栗嘴44;所述 水箱的出水口连接所述水栗的入水口，所述水栗的出水口通过洒水管路连接所述水栗嘴， 所述洒水管路上设所述水控阀门，所述水栗连接所述水压调节机构，所述水控阀门连接所 述电磁离合器，所述水栗嘴上安装所述水压计。所述水箱可以是装在后排座椅的位置。
[0040] 进一步的，本实用新型中，所述测试轮的上方设有用于检测测试轮是处于升起或 降下状态或测试轮当前的位置的测试轮位置传感器，所述测试轮位置传感器通过放大器及 信号调理电路连接所述数据采集卡，将测得的测试轮的位置信息数据传送到所述触摸屏工 控机进行处理，以便了解测试轮的当前状态，或对测试轮进行校正，调整位置。
[0041] 常规摩擦车的改装方式是把传动系统和测量臂系统都做在一个自制的后桥上，把 原轿车的后桥部分整体换掉。这样做不仅对改装轿车的改动较多，容易破坏原轿车的整体 性能，而且工作量也比较大。
[0042] 本实用新型摩擦系数测试车对原轿车的底盘、车架、悬架系统、燃油系统及ABS刹 车系统结构不做任何改动，保持了原轿车的性能。
[0043] 本实用新型通过将道面摩擦测试系统整合安装在一轿车中，可以实现轿车在道面 上行驶来测量道面摩擦系数，相比相有测试车而言，不会对轿车进行大的改动，保留了轿车 的原有结构，改装方式简单，且能满足道面摩擦系数测试的要求。
[0044] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种道面摩擦系数测试车，其特征在于，包括轿车以及安装在所述轿车上的道面摩 擦测试系统;所述道面摩擦测试系统包括触摸屏工控机、与所述触摸屏工控机连接的打印 机、通过下位机连接所述触摸屏工控机的测量单元与用于向道面洒水以模拟雨天湿态道面 的洒水单元;所述测量单元包括测量箱、测试轮、实现所述测试轮升起或降下的液压单元、 用于实时检测测试车运行过程中测试轮在滑溜的条件下产生的水平摩擦力和测试轮对地 面产生的垂直正压力的变化的数据采集传感器，所述测量箱的输出轴连接所述测试轮，所 述测量箱的输入轴连接传动箱的输出轴，所述传动箱连接用于将所述轿车的后轮的转速和 扭矩传送到所述传动箱的传动轴;所述数据采集传感器通过放大器连接数据采集卡，所述 数据采集卡连接所述触摸屏工控机。2. 根据权利要求1所述道面摩擦系数测试车，其特征在于，所述数据采集传感器包括分 别用于实时检测测试车运行过程中的测试轮在滑溜的条件下产生的水平摩擦力和测试轮 对地面产生的垂直正压力的变化的水平摩擦力传感器、垂直压力传感器。3. 根据权利要求1或2所述道面摩擦系数测试车，其特征在于，所述液压单元通过控制 回路连接所述下位机。4. 根据权利要求3所述道面摩擦系数测试车，其特征在于，所述液压单元包括液压栗、 蓄能器、液压缸;所述液压缸连接所述测试轮并连接所述液压栗，所述液压栗连接所述蓄能 器。5. 根据权利要求1或4所述道面摩擦系数测试车，其特征在于，所述洒水单元包括水箱、 水压调节机构、电磁离合器、水栗、水控阀门、水压计、水栗嘴;所述水箱的出水口连接所述 水栗的入水口，所述水栗的出水口通过洒水管路连接所述水栗嘴，所述洒水管路上设所述 水控阀门，所述水栗连接所述水压调节机构，所述水控阀门连接所述电磁离合器，所述水栗 嘴上安装所述水压计。
【文档编号】G01N19/02GK205643128SQ201620323119
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】王宇, 徐建民, 王刚, 杨敏山
【申请人】天津鑫隆空港科技有限公司