一种橡胶动态摩擦力实验机的制作方法

1.本发明属于橡胶动态摩擦力实验设备技术领域，具体为一种橡胶动态摩擦力实验机。


背景技术：

2.轮胎的制动能力直接关系到车辆的刹车距离，与驾驶人及乘客的人身安全紧密相连，是轮胎性能中一个极其重要的指标，但目前测试橡胶(轮胎)摩擦力(摩擦系数)的方法很少，且都不能很好的模拟轮胎实际运行的状态。但是目前测试轮胎橡胶相关摩擦力的手段中：
3.1、实车测试测试刹车距离来表征轮胎的制动能力，反应轮胎的摩擦力。而实车测试又受温度、湿度、车况、车手的影响颇多，其次每次实车测试需要准备5条实验胎(4条测试，1条备用)，实验成本高，实验周期长；
4.2、实验室耐磨和防滑实验机lat100在锁轮条件下测试橡胶实验轮的摩擦力，但是在此条件下测试速度低，且只能够在实验开始前决定是否锁轮，无法做到在实验途中动态控制实验轮制动，不利于与实车测试结果相印证；
5.3、动态热机械分析仪dma测试橡胶的25℃tanδ值，预测橡胶的干地制动能力。但此数据仅为测试橡胶粘弹性来表征滞后摩擦分量，无法表征粘附摩擦分量，不能够完全表征橡胶的摩擦力。因此，需要设计一种橡胶动态摩擦力实验机。


技术实现要素：

6.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种橡胶动态摩擦力实验机，解决了上述背景技术中提到的问题。
7.为了解决上述问题，本发明提供了一种橡胶动态摩擦力实验机技术方案：
8.一种橡胶动态摩擦力实验机，包括外机壳，所述外机壳的内部设置有内部设备总成，所述外机壳上设置有安全门，所述安全门上设置有实验舱门，所述外机壳上设置有检修门，所述外机壳的内部设置有防尘板，所述外机壳上设置有安全门限位开关，所述防尘板上设置有红外测温装置，所述防尘板上设置有竖向滑动板，所述防尘板上开设有主动轮轴孔，所述防尘板上开设有除尘器管孔，所述防尘板上开设有除尘刷滚轮孔，所述防尘板上设置有横向滑动板，所述横向滑动板上开设有实验轮轴孔一，所述内部设备总成包括基座、主动轮系统、从动实验系统、除尘系统，所述外机壳的内部设置有基座，所述基座上设置有主动轮系统，所述基座上设置有从动实验系统，所述基座上设置有除尘系统，所述基座上设置有元器件支脚，所述基座上固定连接有滑杆，所述基座上设置有配电柜安装板，所述配电柜安装板上设置有高低压电路及实验程序控制系统总成，所述基座的内部设置有液压系统。
9.作为优选，所述安全门上设置有实验舱门限位开关，所述实验舱门限位开关与所述实验舱门接触，实验舱门限位开关可以对实验舱门进行限位。
10.作为优选，所述液压系统包括液压油箱、液压系统电机、液压油泵、液压油比例阀，
所述基座的内部设置有液压油箱，所述基座的内部设置有液压系统电机，所述液压系统电机上设置有液压油泵，所述液压油泵与所述液压油箱通过管路连接，所述配电柜安装板上设置有液压油比例阀，液压系统电机可以对液压油泵提供动力。
11.作为优选，所述主动轮系统包括主动轮伺服电机、减速器、离合器、主动轮速度扭矩传感器、主动轮轴、主动轮、模拟路面砂纸，所述基座上设置有主动轮伺服电机，所述主动轮伺服电机上设置有减速器，所述减速器的输出轴上设置有离合器，所述减速器的输出轴上设置有主动轮速度扭矩传感器，所述减速器的输出轴上设置有主动轮轴，所述主动轮轴的外侧设置有主动轮，所述主动轮的外侧设置有模拟路面砂纸，所述基座上设置有主动轮轴承，所述主动轮轴承的转动环与所述主动轮轴固定连接，模拟路面砂纸可以对路面的粗糙度进行模拟。
12.作为优选，所述从动实验系统包括负载压力油缸、实验台架、实验轮速度扭矩传感器、传感器支架、制动盘、制动卡钳、实验数据力传感器、负载压力传感器、实验轮轴、实验轮轴支撑环、实验轮试样、垫片、紧固螺母，所述滑杆的外侧滑动连接有实验台架，所述实验台架上设置有负载压力油缸，所述实验台架上设置有实验轮速度扭矩传感器，所述实验台架的内部设置有传感器支架，所述实验台架的内部设置有实验轮轴，所述实验轮轴的输入轴上设置有制动盘，所述实验台架的内部设置有实验数据力传感器，所述实验台架上设置有负载压力传感器，所述实验轮轴上设置有实验轮试样，所述实验轮轴上通过螺纹连接有紧固螺母，所述实验轮轴的外侧滑动连接有垫片，所述实验轮试样与所述垫片接触，所述紧固螺母与所述垫片接触，紧固螺母可以对实验轮试样进行限位。
13.作为优选，所述实验台架的内部设置有实验轮轴支撑环，所述实验台架的内部设置有制动卡钳，所述制动卡钳与所述制动盘接触，所述实验轮轴支撑环的内部固定连接有支撑环轴承，所述支撑环轴承与所述实验轮轴接触，支撑环轴承可以对实验轮轴进行支撑。
14.作为优选，所述实验台架的外侧固定连接有滑环，所述滑环与所述滑杆滑动连接，所述实验台架的内部设置有实验轮速度扭矩传感器滑道，所述实验台架上设置有支撑环滑道，所述支撑环滑道与所述实验轮轴支撑环滑动连接，所述实验台架上开设有实验轮轴孔二，所述实验轮速度扭矩传感器上固定连接有实验轮速度扭矩传感器滑轨，所述实验轮速度扭矩传感器滑道与所述实验轮速度扭矩传感器滑轨滑动连接，所述实验轮轴的外侧设置有制动盘法兰，所述制动盘法兰与所述制动盘固定连接，所述垫片上固定连接有试样紧固销钉，所述试样紧固销钉与所述实验轮试样滑动连接，所述传感器支架的内部设置有传感器支架轴承，所述传感器支架轴承的内部固定连接有实验轮轴，所述滑杆的外侧设置有从动实验系统位移上限位开关，所述滑杆的外侧设置有从动实验系统位移下限位开关，试样紧固销钉可以对实验轮试样进行限位。
15.作为优选，所述除尘系统包括电动除尘器、除尘刷滚轮、吸尘口、除尘桶紧固环、过滤网支架、除尘桶、除尘风扇、除尘电机减速器、除尘电机，所述基座上设置有电动除尘器，所述基座上转动连接有除尘刷滚轮，所述电动除尘器上设置有吸尘口，所述电动除尘器上设置有除尘桶，所述除尘桶的内部设置有过滤网支架，所述除尘桶上设置有除尘桶紧固环，所述除尘桶上设置有除尘风扇，所述除尘风扇上设置有除尘电机减速器，所述基座上安装有除尘电机，所述除尘电机的输出轴与所述除尘电机减速器的输入轴固定连接，除尘桶紧固环可以对除尘桶进行限位，过滤网支架设有孔径细密的过滤网。
16.本发明的有益效果是：本发明涉及一种橡胶动态摩擦力实验机，具有实验周期短与实验成本低的特点，在具体的使用中，与传统的橡胶动态摩擦力实验机相比较而言，本橡胶动态摩擦力实验机具有以下有益效果：
17.通过在外机壳的内部加设主动轮系统、从动实验系统与除尘系统等结构，使得该橡胶动态摩擦力实验机可在实验途中对实验轮试样进行制动，得到橡胶的动态摩擦力实验数据，从而模拟轮胎在真实路面上的(行驶
→
刹车)全过程中的摩擦力的变化，测试速度、压力范围广，实验成本低，测试周期短。
附图说明
18.为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
19.图1为本发明的整体结构立体图；
20.图2为本发明的图1的外机壳的内部结构示意图；
21.图3为本发明的图1的防尘板立体图；
22.图4为本发明的图1的内部设备总成示意图；
23.图5为本发明的图4的基座示意图；
24.图6为本发明的图5的液压系统结构示意图；
25.图7为本发明的图4的主动轮系统结构示意图；
26.图8为本发明的图7的主动轮系统与基座的安装示意图；
27.图9为本发明的图4的从动轮系统结构示意图；
28.图10为本发明的图9的实验台架示意图；
29.图11为本发明的图9的实验轮速度扭矩传感器结构示意图；
30.图12为本发明的图9的实验轮轴爆炸图；
31.图13为本发明的图9的传感器支架示意图；
32.图14为本发明的图9的从动实验系统装配图；
33.图15为本发明的图9的从动实验系统与基座的装配示意图；
34.图16为本发明的图4的除尘系统结构图；
35.图17为本发明的图16的电动除尘器爆炸图；
36.图18为本发明的图16的除尘系统装配图。
37.图中：1、外机壳；2、内部设备总成；3、安全门；4、实验舱门；5、检修门；6、防尘板；7、安全门限位开关；8、实验舱门限位开关；9、红外测温装置；10、竖向滑动板；11、主动轮轴孔；12、除尘器管孔；13、除尘刷滚轮孔；14、横向滑动板；15、实验轮轴孔一；16、基座；17、主动轮系统；18、从动实验系统；19、除尘系统；20、元器件支脚；21、滑杆；22、配电柜安装板；23、高低压电路及实验程序控制系统总成；24、液压系统；25、液压油箱；26、液压系统电机；27、液压油泵；28、液压油比例阀；29、主动轮伺服电机；30、减速器；31、离合器；32、主动轮速度扭矩传感器；33、主动轮轴；34、主动轮；35、模拟路面砂纸；36、主动轮轴承；37、负载压力油缸；38、实验台架；39、实验轮速度扭矩传感器；40、传感器支架；41、制动盘；42、制动卡钳；43、实验数据力传感器；44、负载压力传感器；45、实验轮轴；46、实验轮轴支撑环；47、实验轮试样；48、垫片；49、紧固螺母；50、滑环；51、实验轮速度扭矩传感器滑道；52、支撑环滑道；53、实验轮轴孔二；54、实验轮速度扭矩传感器滑轨；55、制动盘法兰；56、支撑环轴承；57、试样紧固
销钉；58、传感器支架轴承；59、从动实验系统位移上限位开关；60、从动实验系统位移下限位开关；61、电动除尘器；62、除尘刷滚轮；63、吸尘口；64、除尘桶紧固环；65、过滤网支架；66、除尘桶；67、除尘风扇；68、除尘电机减速器；69、除尘电机。
具体实施方式
38.如图1-18所示，本具体实施方式采用以下技术方案：
39.实施例：
40.一种橡胶动态摩擦力实验机，包括外机壳1，所述外机壳1的内部设置有内部设备总成2，所述外机壳1上设置有安全门3，所述安全门3上设置有实验舱门4，所述外机壳1上设置有检修门5，所述外机壳1的内部设置有防尘板6，所述外机壳1上设置有安全门限位开关7，所述防尘板6上设置有红外测温装置9，所述防尘板6上设置有竖向滑动板10，所述防尘板6上开设有主动轮轴孔11，所述防尘板6上开设有除尘器管孔12，所述防尘板6上开设有除尘刷滚轮孔13，所述防尘板6上设置有横向滑动板14，所述横向滑动板14上开设有实验轮轴孔一15，所述内部设备总成2包括基座16、主动轮系统17、从动实验系统18、除尘系统19，所述外机壳1的内部设置有基座16，所述基座16上设置有主动轮系统17，所述基座16上设置有从动实验系统18，所述基座16上设置有除尘系统19，所述基座16上设置有元器件支脚20，所述基座16上固定连接有滑杆21，所述基座16上设置有配电柜安装板22，所述配电柜安装板22上设置有高低压电路及实验程序控制系统总成23，所述基座16的内部设置有液压系统24。
41.其中，所述安全门3上设置有实验舱门限位开关8，所述实验舱门限位开关8与所述实验舱门4接触，实验舱门限位开关8可以对实验舱门4进行限位。
42.其中，所述液压系统24包括液压油箱25、液压系统电机26、液压油泵27、液压油比例阀28，所述基座16的内部设置有液压油箱25，所述基座16的内部设置有液压系统电机26，所述液压系统电机26上设置有液压油泵27，所述液压油泵27与所述液压油箱25通过管路连接，所述配电柜安装板22上设置有液压油比例阀28，液压系统电机26可以对液压油泵27提供动力。
43.其中，所述主动轮系统17包括主动轮伺服电机29、减速器30、离合器31、主动轮速度扭矩传感器32、主动轮轴33、主动轮34、模拟路面砂纸35，所述基座16上设置有主动轮伺服电机29，所述主动轮伺服电机29上设置有减速器30，所述减速器30的输出轴上设置有离合器31，所述减速器30的输出轴上设置有主动轮速度扭矩传感器32，所述减速器30的输出轴上设置有主动轮轴33，所述主动轮轴33的外侧设置有主动轮34，所述主动轮34的外侧设置有模拟路面砂纸35，所述基座16上设置有主动轮轴承36，所述主动轮轴承36的转动环与所述主动轮轴33固定连接，模拟路面砂纸35可以对路面的粗糙度进行模拟。
44.其中，所述从动实验系统18包括负载压力油缸37、实验台架38、实验轮速度扭矩传感器39、传感器支架40、制动盘41、制动卡钳42、实验数据力传感器43、负载压力传感器44、实验轮轴45、实验轮轴支撑环46、实验轮试样47、垫片48、紧固螺母49，所述滑杆21的外侧滑动连接有实验台架38，所述实验台架38上设置有负载压力油缸37，所述实验台架38上设置有实验轮速度扭矩传感器39，所述实验台架38的内部设置有传感器支架40，所述实验台架38的内部设置有实验轮轴45，所述实验轮轴45的输入轴上设置有制动盘41，所述实验台架38的内部设置有实验数据力传感器43，所述实验台架38上设置有负载压力传感器44，所述
实验轮轴45上设置有实验轮试样47，所述实验轮轴45上通过螺纹连接有紧固螺母49，所述实验轮轴45的外侧滑动连接有垫片48，所述实验轮试样47与所述垫片48接触，所述紧固螺母49与所述垫片48接触，紧固螺母49可以对实验轮试样47进行限位。
45.其中，所述实验台架38的内部设置有实验轮轴支撑环46，所述实验台架38的内部设置有制动卡钳42，所述制动卡钳42与所述制动盘41接触，所述实验轮轴支撑环46的内部固定连接有支撑环轴承56，所述支撑环轴承56与所述实验轮轴45接触，支撑环轴承56可以对实验轮轴45进行支撑。
46.其中，所述实验台架38的外侧固定连接有滑环50，所述滑环50与所述滑杆21滑动连接，所述实验台架38的内部设置有实验轮速度扭矩传感器滑道51，所述实验台架38上设置有支撑环滑道52，所述支撑环滑道52与所述实验轮轴支撑环46滑动连接，所述实验台架38上开设有实验轮轴孔二53，所述实验轮速度扭矩传感器39上固定连接有实验轮速度扭矩传感器滑轨54，所述实验轮速度扭矩传感器滑道51与所述实验轮速度扭矩传感器滑轨54滑动连接，所述实验轮轴45的外侧设置有制动盘法兰55，所述制动盘法兰55与所述制动盘41固定连接，所述垫片48上固定连接有试样紧固销钉57，所述试样紧固销钉57与所述实验轮试样47滑动连接，所述传感器支架40的内部设置有传感器支架轴承58，所述传感器支架轴承58的内部固定连接有实验轮轴45，所述滑杆21的外侧设置有从动实验系统位移上限位开关59，所述滑杆21的外侧设置有从动实验系统位移下限位开关60，试样紧固销钉57可以对实验轮试样47进行限位。
47.其中，所述除尘系统19包括电动除尘器61、除尘刷滚轮62、吸尘口63、除尘桶紧固环64、过滤网支架65、除尘桶66、除尘风扇67、除尘电机减速器68、除尘电机69，所述基座16上设置有电动除尘器61，所述基座16上转动连接有除尘刷滚轮62，所述电动除尘器61上设置有吸尘口63，所述电动除尘器61上设置有除尘桶66，所述除尘桶66的内部设置有过滤网支架65，所述除尘桶66上设置有除尘桶紧固环64，所述除尘桶66上设置有除尘风扇67，所述除尘风扇67上设置有除尘电机减速器68，所述基座16上安装有除尘电机69，所述除尘电机69的输出轴与所述除尘电机减速器68的输入轴固定连接，除尘桶紧固环64可以对除尘桶66进行限位，过滤网支架65设有孔径细密的过滤网。
48.本发明的使用状态为：步骤一、实验初始化，从动实验系统18在负载压力油缸37作用下整体处于最上位，从动实验系统位移上限位开关59与滑环50相接触而闭合，制动卡钳42与制动盘41相作用，实验轮轴45锁止，离合器31处于断开状态，保证实验者安全及更换试样的方便；
49.步骤二、装配试样时，通过旋紧紧固螺母49及试样紧固销钉57的共同作用使实验轮试样47与实验轮轴45及垫片48紧密咬合，不产生相对位移，防止实验轮试样47在实验途中脱落滑动飞出，保证实验者安全、实验正常进行及实验数据的准确性；
50.步骤三、实验开始前，需保证安全门3及实验舱门4完全闭合，即安全门限位开关7及实验舱门限位开关8处于闭合状态，否则主动轮伺服电机29不通电、离合器31不闭合、制动卡钳42不松脱，保证实验者安全；
51.步骤四、实验途中，从动实验系统18在负载压力油缸37作用下整体下移，使实验轮试样47与主动轮34之间紧密接触，由负载压力传感器44反馈实验压力；
52.步骤五、实验途中，由主动轮伺服电机29带动主动轮34转动达到实验所需的速度，
由主动轮34带动实验轮试样47转动，由主动轮速度扭矩传感器32与实验轮速度扭矩传感器39之间相互完成速度匹配；
53.步骤六、实验途中，在实验程序设定的时间点，制动卡钳42与制动盘41相作用，实验轮试样47停止转动，与主动轮34之间由相对滚动变化为相对滑动，此时实验轮试样47、实验轮轴45及传感器支架40会有水平方向的运动趋势，模拟轮胎刹车过程；
54.步骤七、防尘板6上的竖向滑动板10、横向滑动板14保证从动实验系统18的竖直移动及水平移动趋势；实验轮轴支撑环46与支撑环滑道52之间的水平滑动、实验轮速度扭矩传感器滑道51与实验轮速度扭矩传感器滑轨54之间的水平滑动、长圆形的实验轮轴孔二53均为保证实验轮试样47、实验轮轴45及传感器支架40拥有水平移动的能力；
55.步骤八、实验途中，若从动实验系统位移下限位开关60与滑环50相接触而闭合，实验立即停止，记录保存数据，仪器回归实验初始化状态，保护机器不受损伤；
56.步骤九、实验途中，负载压力传感器44监测整个实验过程中实验轮试样47的负载压力情况并实时反馈负载压力油缸37做出调整，保证实验负载压力实时对等设置压力；实验数据力传感器43监测整个实验过程中实验轮试样47的水平受力变化并记录实验数据；红外测温装置9监测整个实验过程中实验轮试样47的温度变化并记录实验数据；除尘系统19在整个实验过程中收集实验产生的胶屑，其胶屑可供磨屑方面的研究；
57.步骤十、负载压力油缸37及制动卡钳42的压力来源由液压油泵27提供，由液压油比例阀28分配调控；
58.步骤十一、通过更换不同目数的模拟路面砂纸35可以模拟不同路面情况下的测试环境。
59.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。