本实用新型专利技术公开的一种研究轮胎与实际路面摩擦特性的试验装置，属于检测装置技术领域。通过加载套筒、加载套筒底座、转臂和机架等机械结构，较好地模拟了带载轮胎在不同路面上行驶时的实际工况，可用来测试轮胎与路面之间的摩擦系数，研究轮胎与路面之间的磨损情况，可根据需要通过加载螺杆调整加载弹簧的压紧量，进而调节试验载荷；同时通过传动系统调整轮胎行驶速度；还能通过调整测试轮与辅助轮之间的连接关系，对轮胎与路面之间的滑转率或滑移率进行变化，模拟轮胎在路面上的多种行驶状况，通过传感器实时检测出负载、转速和转矩等数据，进而通过公式计算得出测试轮胎与测试路面之间的摩擦系数。
An experimental device to study the friction characteristics between tire and actual road surface
【技术实现步骤摘要】
一种研究轮胎与实际路面摩擦特性的试验装置
本技术属于检测装置
，具体涉及一种研究轮胎与实际路面摩擦特性的试验装置。
技术介绍
当前各种机动车辆数量不断增加，车辆载荷对路面的作用频率也在加大。车辆载荷的重力作用会使路面变形并形成车辙，在车辆的启动、制动、变速、转向及克服各种阻力前进时会对路面施加水平剪切力，这个剪切力会使路面产生水平推移等剪切破坏，在上述复杂的交变载荷作用下，路面的使用寿命也大幅缩减。具体表现为，一方面随着轮胎表面和路面的磨损变光会使得轮胎与路面的摩擦系数降低，增加了制动距离，同时轮胎在路面行驶时的抗滑性能也会下降；另一方面路面材料本身的各种病变，包括龟裂、变形、脱落等会严重影响驾乘体验和行车安全。由此可见，如何通过试验手段来研究带载车辆轮胎在不同路面材料上行驶时两者之间的相对滑动与轮胎-路面间的作用力规律、路面材料的磨损情况以及轮胎和路面材料磨损所形成颗粒物的存在状态，评估轮胎和路面的使用寿命及其磨损后对环境的影响，已成为公路交通领域所面临的一个重要问题。中国专利公布第CN101532934A号，公开了“一种主驱动轮式路面材料加速加载测试方法及装置”，该装置将试验用的路面材料固定在一个旋转的圆筒外表面，试验路面材料在试验中做圆周运动，由于离心力对试验路面材料有破坏作用，试验圆筒不可能做高速转动，只能进行低速试验，因而所得结论与实际差别相对较大。另外，其技术方案采用给试验轮胎制动的方法进行滑差试验，存在如下问题：(1)制动器在工作过程中其摩擦片会产生大量的热量，温度升高导致试验无法持续进行；(2)制动过程消耗大量的能量，使设备功率增加；(3)在刹车时车轮的滑移率较难控制，这会导致数据分析困难。综上，现有的模拟试验装置的模拟结论普遍与实际情况有较大差别，不能准确地反应实际情况，不能满足摩擦过程研究的需要。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术的目的在于提供一种研究轮胎与实际路面摩擦特性的试验装置，通过模拟带载轮胎在不同路面上行驶时的实际工况，来测试轮胎与路面之间的摩擦系数，研究轮胎、路面的磨损，该装置结构设计合理、成本低廉、能够准确反应实际情况。本技术是通过以下技术方案来实现：本技术公开了一种研究轮胎与实际路面摩擦特性的试验装置，包括加载套筒、加载套筒底座、转臂和机架；加载套筒底座和机架固定在地基上，机架上固定有加载螺母和电动机，电动机通过传动系统与中心管轴连接，中心管轴与加载套筒连接，加载套筒可旋转地设置在加载套筒底座上，中心管轴与加载套筒内部穿设有加载螺杆；加载螺杆一端与加载螺母配合螺接，另一端连接有加载弹簧座，加载弹簧座活动套设在加载套筒内部，加载弹簧座连接有加载弹簧，加载弹簧另一端顶在加载套筒内部固定的上隔板上；加载套筒和转臂固定连接，转臂内部穿设有传动轴，传动轴上设有转速转矩传感器，传动轴一端与测试轮连接，另一端与动力传动箱的输入轴连接，动力传动箱的传动比为负值；动力传动箱的输出轴与辅助轮轴连接，辅助轮轴上固定连接有辅助轮；测试轮和辅助轮的半径相等，均放置在机架底部的地基上布设的测试环道上；转臂上布置有负载传感器，转速转矩传感器和负载传感器通过信号传输线与外部仪器相连；转臂上设有配重块。优选地，加载螺杆上设有锁紧螺母。优选地，加载套筒和转臂穿套设置，通过若干驱动销轴连接。优选地，加载套筒底座为空心圆柱结构，加载套筒套设在加载套筒底座上，加载套筒底座内设有支撑弹簧，支撑弹簧一端顶在地基上，另一端顶在加载套筒内部固定的下隔板上。进一步优选地，加载螺杆与加载弹簧座之间设有推力轴承，支撑弹簧与地基之间设有推力轴承，转臂内设有用以支承传动轴和辅助轮轴的若干轴承。优选地，传动系统包括减速机，减速机一端与电动机连接，另一端通过皮带与固定在中心管轴上的从动皮带轮连接。优选地，中心管轴通过驱动联轴器与加载套筒连接。优选地，负载传感器包括R1、R2、R3和R4共4个电阻式应变片，按照全桥接法黏贴在转臂上：R1和R2位于转臂上侧，R1和R2的中心连线与转臂轴线平行；R3和R4位于转臂下侧，R3和R4的中心连线与转臂轴线平行。优选地，测试环道相邻布置有辅助环道，辅助环道与测试环道同心且材质不同。优选地，机架上设有密封罩，密封罩与地基形成封闭的空间，密封罩内设有室内环境检测仪。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术公开的一种研究轮胎与实际路面摩擦特性的试验装置，较真实地模拟了带载轮胎在不同路面上行驶时的实际工况，可根据需要通过加载螺杆调整加载弹簧的压紧量，进而调节载荷；同时通过电动机控制系统调整轮胎行驶速度；还能通过调整测试轮与辅助轮之间的连接关系，对轮胎与路面之间的滑转率或滑移率进行改变，模拟轮胎在路面上的多种行驶状况，通过传感器实时检测出负载、转速和转矩等数据，进而通过公式计算得出测试轮胎与测试路面之间的摩擦系数。轮胎与路面间的相对运动通过轮胎旋转运动实现，测试路面材料固定不动，消除了旋转使试验路面材料承受离心力等其他附加载荷影响，可较真实地模拟轮胎在路面上行驶时的打滑情况；通过设置配重块，保证装置工作时辅助轮有足够的载荷，不产生打滑；通过机械结构设计，利用传动比为负值的动力传动箱实现测试轮按照所需滑转率运转，无需增加制动器，消除了因制动而发热现象，降低了能耗，延长了传动系统使用寿命，不依赖自动控制系统。采用加载螺杆通过加载弹簧调整轮胎所承受载荷的方式，方便快捷，可减小劳动强度并缩短调节时间。进一步地，加载螺杆调整好装置所需的负载后，通过锁紧螺母对加载螺杆进行锁紧，防止装置转动使负载发生变化，影响测试结果。进一步地，转臂与加载套筒穿套设置，能够提高装置测试的稳定性；通过驱动销轴连接，和加载套筒底端设置的支撑弹簧共同作用，可使得转臂在水平方向减小因测试环道不平对测试数据的影响，降低了转臂的晃动和轮胎噪音，提高了测试数据的稳定性。进一步地，通过在加载套筒底座内设置支撑弹簧，当测试环道不平整、测试轮、辅助轮胎压发生变化，转臂出现高度变化或者水平倾斜现象时，此时在加载弹簧、支撑弹簧的作用下，加载套筒会在加载套筒支座内上下浮动，转臂会产生小幅度的摆动，以此来减小上述因素其对试验结果的影响，使装置在高速运动的情况下也能获得准确的数据。更进一步地，通过在装置的各轴系适当位置处设置合适数量的轴承，稳定轴系的转动，提高测试数据的准确性。进一步地，电动机通过减速机和带轮传动机构与中心管轴连接，结构简单，能够轻易对转臂的转速进行调节。进一步地，中心管轴通过驱动联轴器与加载套筒连接，使转矩传递过程中更加平稳，结构工艺简单。进一步地，4个电阻式应变片按照全桥接法黏贴在转臂上，这种电桥的输出仅与测试轮的负载成正比，使测得的数据准确。全桥贴片可以成倍提高测试灵敏度，并使输入和输出呈线性关系。利用全桥检测应变片的变化，还具有通过的电流极低，应变片自身发热低的优点。进一步地，测试环道同心布置有不同材质的辅助环道，可以根据实际需要更换不同材质的环道，实现测试轮在不同滑转率和滑移率下轮胎与路面间摩擦特性的研究，丰富了测试内容，也使得测试装置功能更加多样。进一步地，机架上设有与地基形成封闭空间的密封罩，密封罩内设有室内环境检测仪，可以避免试验时产生的粉尘污染环境，同时可以监测测试过程中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种研究轮胎与实际路面摩擦特性的试验装置，其特征在于，包括加载套筒(12)、加载套筒底座(20)、转臂(24)和机架(29)；加载套筒底座(20)和机架(29)固定在地基上，机架(29)上固定有加载螺母(6)和电动机(1)，电动机(1)通过传动系统与中心管轴(5)连接，中心管轴(5)与加载套筒(12)连接，加载套筒(12)可旋转地设置在加载套筒底座(20)上，中心管轴(5)与加载套筒(12)内部穿设有加载螺杆(7)；加载螺杆(7)一端与加载螺母(6)配合螺接，另一端连接有加载弹簧座(10)，加载弹簧座(10)活动套设在加载套筒(12)内部，加载弹簧座(10)连接有加载弹簧(11)，加载弹簧(11)另一端顶在加载套筒(12)内部固定的上隔板上；加载套筒(12)和转臂(24)固定连接，转臂(24)内部穿设有传动轴(23)，传动轴(23)上设有转速转矩传感器(22)，传动轴(23)一端与测试轮(27)连接，另一端与动力传动箱(13)的输入轴连接，动力传动箱(13)的传动比为负值；动力传动箱(13)的输出轴与辅助轮轴(16)连接，辅助轮轴(16)上固定连接有辅助轮(15)；测试轮(27)和辅助轮(15)的半径相等，均放置在机架(29)底部的地基上布设的测试环道(17)上；转臂(24)上布置有负载传感器(28)，转速转矩传感器(22)和负载传感器(28)通过信号传输线与外部仪器相连；转臂(24)上设有配重块(14)。...
【技术特征摘要】
1.一种研究轮胎与实际路面摩擦特性的试验装置，其特征在于，包括加载套筒(12)、加载套筒底座(20)、转臂(24)和机架(29)；加载套筒底座(20)和机架(29)固定在地基上，机架(29)上固定有加载螺母(6)和电动机(1)，电动机(1)通过传动系统与中心管轴(5)连接，中心管轴(5)与加载套筒(12)连接，加载套筒(12)可旋转地设置在加载套筒底座(20)上，中心管轴(5)与加载套筒(12)内部穿设有加载螺杆(7)；加载螺杆(7)一端与加载螺母(6)配合螺接，另一端连接有加载弹簧座(10)，加载弹簧座(10)活动套设在加载套筒(12)内部，加载弹簧座(10)连接有加载弹簧(11)，加载弹簧(11)另一端顶在加载套筒(12)内部固定的上隔板上；加载套筒(12)和转臂(24)固定连接，转臂(24)内部穿设有传动轴(23)，传动轴(23)上设有转速转矩传感器(22)，传动轴(23)一端与测试轮(27)连接，另一端与动力传动箱(13)的输入轴连接，动力传动箱(13)的传动比为负值；动力传动箱(13)的输出轴与辅助轮轴(16)连接，辅助轮轴(16)上固定连接有辅助轮(15)；测试轮(27)和辅助轮(15)的半径相等，均放置在机架(29)底部的地基上布设的测试环道(17)上；转臂(24)上布置有负载传感器(28)，转速转矩传感器(22)和负载传感器(28)通过信号传输线与外部仪器相连；转臂(24)上设有配重块(14)。2.根据权利要求1所述的研究轮胎与实际路面摩擦特性的试验装置，其特征在于，加载螺杆(7)上设有锁紧螺母(8)。3.根据权利要求1所述的研究轮胎与实际路面摩擦特性的试验装置，其特征在于，加载套筒(12)和转臂(24)穿套设置，通过若干驱动销轴(32)连接。4.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高彦军，高军，姚柯飞，郁录平，胡松刚，王科瑶，张焱男，闫冬冬，田江勇，张红梅，
申请(专利权)人：西安凯德液压机电有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61
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