摩擦系數(shù)測(cè)試單元

“摩擦系數(shù)測(cè)試"是整套系統(tǒng)第2個(gè)核心功能。測(cè)試開(kāi)始前，底部帶有3個(gè)橡膠滑塊的摩擦測(cè)試單元啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)至100km/h，噴水裝置開(kāi)始向試件表面噴水，摩擦測(cè)試單元與驅(qū)動(dòng)裝置脫離，與試件表面接觸并在摩擦力的作用下直到停止轉(zhuǎn)動(dòng)。在此過(guò)程中，通過(guò)連續(xù)測(cè)量速度、壓力和扭矩，來(lái)計(jì)算得到試件表面的動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)，并繪制“摩擦系數(shù)-速度"曲線(xiàn)。

清洗單元

試件在加速磨光處理后，因?yàn)楸砻鎺в袣埩舻氖⒎?、瀝青、集料的殘?jiān)樾?，不能直接用于摩擦系?shù)測(cè)試。我們?yōu)榇颂貏e在兩個(gè)核心單元之間增加了一個(gè)清洗單元，能夠通過(guò)噴水來(lái)快速清洗試件表面的雜質(zhì)，做好試驗(yàn)準(zhǔn)備。

標(biāo)定單元

摩擦系數(shù)測(cè)試的介質(zhì) ——橡膠滑塊是一種隨著保存和使用都會(huì)發(fā)生老化和損耗的材料，為了保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，這種試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)了使用標(biāo)定板對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，以及對(duì)測(cè)試結(jié)果修正的程序。因此系統(tǒng)中標(biāo)配的標(biāo)定板是試驗(yàn)組成部分。

試件運(yùn)行軌道和4工位設(shè)計(jì)

考慮到整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，需要多次測(cè)試試件和標(biāo)準(zhǔn)板的摩擦系數(shù)，需要在磨光后清洗試件表面。如果是想繪制摩擦系數(shù)隨磨光次數(shù)的變化曲線(xiàn)，所需要的操作就會(huì)更多。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)這套系統(tǒng)時(shí)預(yù)留了4個(gè)工位。

從左至右（如圖1所示）分別是：磨光單元，清洗單元，摩擦系數(shù)測(cè)試單元和標(biāo)準(zhǔn)板，四個(gè)工位前具有一條滑動(dòng)軌道。安裝了試件的試模可以沿軌道在磨光、清洗和測(cè)試3個(gè)單元之間運(yùn)動(dòng)，另外一個(gè)安裝了標(biāo)準(zhǔn)件的試模也可以移動(dòng)到測(cè)試單元進(jìn)行標(biāo)定工作。這種設(shè)計(jì)避免了頻繁拆卸試件，大幅度減輕試驗(yàn)人員的工作量；同時(shí)，也降低了操作導(dǎo)致的誤差。

全自動(dòng)噴砂裝置

實(shí)驗(yàn)室成型的瀝青混合料車(chē)轍板試件或現(xiàn)場(chǎng)切割/取芯的新建瀝青路面試件的表面通常是帶有瀝青膜的，此時(shí)的試件直接測(cè)試會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏低。這也和我們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相同，現(xiàn)場(chǎng)瀝青路面在開(kāi)放交通一段時(shí)間后，摩擦系數(shù)實(shí)際是有一定程度增長(zhǎng)。這是因?yàn)殡S著路面的瀝青膜越來(lái)越少，路面變得更加粗糙，使得摩擦系數(shù)增加，抗滑性變強(qiáng)。隨著通行時(shí)間的繼續(xù)增加，裸漏在路面的粗集料發(fā)生磨損，變得越來(lái)越光滑，摩擦系數(shù)再次開(kāi)始衰減，抗滑性變差。

為了在試驗(yàn)前去掉瀝青混合料表面的油膜，我們特別開(kāi)發(fā)了一款專(zhuān)用的全自動(dòng)噴砂裝置，幫助用戶(hù)按照規(guī)范的要求快速完成試件準(zhǔn)備工作。

摩擦力測(cè)量方法改進(jìn)

ASTM E1911 DFT法的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量原理是在出廠(chǎng)前使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼測(cè)量彈簧的變形量來(lái)標(biāo)定彈簧系數(shù)k（胡克定律f=kx），在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中使用位移傳感器測(cè)量彈簧的變形量來(lái)計(jì)算摩擦力f。改良式的DFT則改用扭矩傳感器連續(xù)測(cè)量扭矩，再計(jì)算摩擦力（f=M/L）。相較于傳統(tǒng)測(cè)試方法，改進(jìn)的測(cè)試方法結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，減少了因測(cè)量系統(tǒng)變形，彈簧受潮、老化等問(wèn)題導(dǎo)致的誤差。

車(chē)轍板試件測(cè)量專(zhuān)用工具

ASTM E1911 DFT法規(guī)定的橡膠滑塊測(cè)試直徑為284mm，我國(guó)規(guī)范的車(chē)轍板試件標(biāo)準(zhǔn)尺寸為300mm×300mm。為了便于使用DFT測(cè)試中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)轍板試件，我們?cè)O(shè)計(jì)了專(zhuān)用的試驗(yàn)工具來(lái)進(jìn)行設(shè)備和試件的定位，幫助用戶(hù)可以更容易的在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成抗滑性試驗(yàn)。

這種設(shè)計(jì)如圖8所示，底座中心可安裝標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)轍板試件，四周帶有圓柱的支撐底座，動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)測(cè)試儀的四個(gè)支腿放在上面即可直接用于車(chē)轍板的摩擦系數(shù)測(cè)量工作。

系統(tǒng)集成和移動(dòng)便利性

改良式DFT將控制與測(cè)量系統(tǒng)集于一體，可以通過(guò)大尺寸的彩色觸屏計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)操作，無(wú)需外接筆記本電腦或數(shù)據(jù)采集儀。更加便于試驗(yàn)人員操作。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

這款便攜式動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)測(cè)試儀的另一個(gè)主要應(yīng)用是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試各種道面的速度-摩擦系數(shù)曲線(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，需要配備移動(dòng)電源，水箱等輔助設(shè)備。其適用的道面類(lèi)型不僅限于瀝青路面，水泥路面，也可以是地板、瓷磚等人行走的路面。

復(fù)雜工況路面材料加速磨光系統(tǒng)是我司近年來(lái)與國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行科研成果向標(biāo)準(zhǔn)商品轉(zhuǎn)換的嘗試。該設(shè)備是由哈爾濱工業(yè)大學(xué)發(fā)明并改進(jìn)的第4代產(chǎn)品。與新規(guī)程中的T 0760方法相比，該方法更加注重對(duì)實(shí)際工況的模擬，通過(guò)使用真實(shí)車(chē)輛輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)，試模的水平運(yùn)動(dòng)來(lái)模擬實(shí)際車(chē)輪運(yùn)行時(shí)對(duì)路面施加的滾動(dòng)作用和滑動(dòng)作用；輔以環(huán)境模擬裝置，滿(mǎn)足全國(guó)各地不同氣候區(qū)域的研究需求；磨光時(shí)的噴水和噴砂裝置可以模擬不同區(qū)域路面雜質(zhì)在路面磨光過(guò)程中起到的作用。總體而言，這套系統(tǒng)較新規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法更加適合科學(xué)研究。

該設(shè)備除了適用于瀝青路面、水泥路面的抗滑性和耐磨性研究。還可以用于諸如：道路標(biāo)線(xiàn)、粗集料等材料的耐磨耐久性能研究等。