(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210542174.5 (22)申请日 2022.05.17 (71)申请人 山东省交通科 学研究院 地址 250000 山东省济南市天桥区无影山 中路38号 (72)发明人 马士杰　张正超　段叔瑜　闫翔鹏　 韩烨　徐钦升　张晓萌　季正军　 陈婷婷　王光勇　徐希忠　李夏　 (74)专利代理 机构 济南竹森知识产权代理事务 所(普通合伙) 37270 专利代理师 王臣超 (51)Int.Cl. G01N 19/02(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种道面全环境摩擦系数测试装置及其使 用方法 (57)摘要 本发明涉及摩 擦系数测试技术领域， 具体为 一种道面全环境摩擦系数测试装置及其使用方 法， 包括箱 体、 滑块、 环境控制装置和摩擦系数测 量装置， 箱体底部的四个角端可 以调节高度， 摩 擦系数测量装置包括滑轨和连接件， 滑轨带动连 接件运动， 连接件带动滑块运动， 力传感器获取 滑块与待测道面或标定板的静摩擦力和动摩擦 力， 位移传感器获取滑块的移动距离； 环境控制 装置控制箱 体内环境状况； 第一倾角传感器和第 二倾角传感器用于测定摩擦系数测量装置的滑 轨及滑块的纵向倾斜角度， 分别调整箱体四个角 端的高度以调整滑轨纵向倾斜角度， 能够全环境 模拟且满足大纵坡道面测试精度要求的摩擦系 数测试。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115078248 A 2022.09.20 CN 115078248 A 1.一种道面全环境摩擦系数测试装置， 其特征在于： 包括箱体、 滑块(16)、 环境控制装 置(14)和摩 擦系数测量装置(4)， 所述的箱体为底 面开口的密闭箱体， 箱体的底 面设有可拆 卸的标定板(17)， 所述的箱体底部的四个角端 可以调节高度， 所述的摩 擦系数测量装置(4) 包括滑轨(6)和连接件(12)， 所述的箱体内部纵向设置有滑轨(6)， 所述连接件(12)可滑动 的安装在滑轨(6)上， 连接件(12)与滑块(16)连接， 所述的滑块(16)与连接件(12)的连接处 设置有力传感器(5)， 所述力传感器(5)用于获取滑块(16)与待测道 面或标定板(17)的静摩 擦力和滑动摩擦力， 所述的滑块(16 )上还设置有位移传感器， 位移传感器用于获取滑块 (16)的移动距离； 所述的环境控制装置(14)用于控制箱体内环境状况， 包括温度、 湿度、 降 水或结冰； 所述的滑块(16)上设置有第一倾角传感器(7)， 所述的滑轨(6)上设置有第二倾 角传感器(8)， 第一倾角传感器(7)和第二倾角传感器(8)用于测定摩 擦系数测量装置(4)的 滑轨(6)及滑 块(16)的纵向倾斜角度， 分别调整箱体四个角端的高度以调整滑轨(6)纵向倾 斜角度。 2.根据权利要求1所述的一种道面全环境摩擦系数测试装置， 其特征在于： 所述的箱体 包括主体框架(1)和钢化玻璃(2)， 钢化玻璃(2)将主体框架(1)除底面外的其 余面密封。 3.根据权利要求2所述的一种道面全环境摩擦系数测试装置， 其特征在于： 所述的箱体 的外部还设置有控制模块(15)， 所述的控制模块(15)包括 微型打印机和控制电脑。 4.根据权利要求3所述的一种道面全环境摩擦系数测试装置， 其特征在于： 所述的滑块 (16)为方形钢制材料， 滑块(16)底部设置有橡胶垫， 所述的标定板(17)为方形平板。 优选 的， 还包括能够与滑块(16 螺栓连接的配重块。 5.根据权利要求4所述的一种道面全环境摩擦系数测试装置， 其特征在于： 所述的连接 件(12)通过驱动电机驱动其在滑轨(6)上运动， 所述的连接件(12)的一端与滑块(16)通过 销轴连接， 所述的力传感器(5)的触点(51)与滑块(16)前进方向的销轴侧壁接触。 6.根据权利要求1所述的一种道面全环境摩擦系数测试装置， 其特征在于： 所述的环境 控制装置(14)包括第一温湿度传感器(9)、 第二温湿度传感器(10)、 第三温湿度传感器 (11)、 温度控制系统和降水喷淋装置(13)， 所述的第一 温湿度传感器(9)设置于滑 块(16)内 部， 所述的第二温湿度传感器(10)设置于箱体内部悬空， 所述的第三温湿度传感器(11)设 置于待测道面， 所述的降水喷淋装置(13)设置 于滑块(16)前 方并随连接件(12)运动。 7.根据权利要求6所述的一种道面全环境摩擦系数测试装置， 其特征在于： 所述的温度 控制系统包括制冷机和导管， 所述的降水喷淋装置(13)包括压力泵、 水管、 喷嘴和流量计， 所述的制冷机通过导管向箱体内吹拂冷热、 潮湿空气， 所述的压力泵经水管通过喷嘴向待 测定路面喷洒水雾 。 8.根据权利要求7所述的一种道面全环境摩擦系数测试装置， 其特征在于： 所述的主体 框架(1)的四个角可伸缩支腿(3)， 用于调节主体框架(1)的整体高度和倾斜角度， 所述的可 伸缩支腿(3)包括底座、 螺杆、 小锥齿轮、 大锥齿轮和动力装置， 动力装置采用手摇杆或电 机， 动力装置驱动小锥齿轮转动， 小锥齿轮驱动大锥齿轮转动， 大锥齿轮带动螺杆在底座上 转动， 螺杆的升降推动顶部的箱体升降， 所述的可伸缩支腿(3)的底部设置有橡胶垫 。 9.根据权利要求8所述的一种道面全环境摩擦系数测试装置， 其特征在于： 所述的驱动 电机、 第一温湿度传感器(9)、 第二温湿度传感器(10)、 第三温湿度传感器(11)、 位移传感 器、 制冷机、 压力泵、 流量计、 第一倾角传感器(7)和第二倾角传感器(8)都与控制电脑电连权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115078248 A 2接， 控制电脑采集各传感器测定的数据并控制驱动电机、 制冷机及压力泵的运行， 微型打印 机将各数据打印。 10.根据权利要求9所述的一种道面全环境摩擦系数测试装置的使用方法， 其特征在 于： 包括以下步骤： S1.将道面全环境摩擦系数测试装置放于待测道面之上， 将标定板(17)放于箱体内的 待测道面之上， 将已知重量 W的滑块(16)放于标定 板(17)之上并与连接件(12)连接； S2.启动电机及控制电脑， 读取第一倾角传感器显示值θ1及第二倾角传感器显示值θ2， 调节框架 支腿使 θ2等于θ1； S3.通过控制电脑设置温度、 湿度、 滑块(16)行进时间、 行进速度、 行进距离等参数， 控 制电脑向环境控制装置发出指令， 环 境控制装置向箱体内部吹拂冷或热和/或潮湿空气， 当 环境参数达到 设定值时摩 擦系数测量装置(4)启动， 按照设定的行进时间、 行进距离控制连 接件(12)牵引滑块(16)沿滑轨(6)方向移动； S4.分别测得最大静摩擦力F1和滑动摩擦力F2， 则滑块(16)与标定板(17)接触面之间的 静摩擦系数 μ1＝F1/Wcos( θ1)， 滑动摩擦系数 μ2＝F2/Wcos( θ1)， 将标定板(17)取走， 再次重复 上述步骤， 分别测得最 大静摩擦力F1’和滑动摩擦力F2’， 则滑块(16)与待测道面接触 面之间 静摩擦系数 μ1’＝F1’/Wcos( θ1’)， 滑动摩擦系数 μ2’＝F2’/Wcos( θ1’)， 则就有待测道面相对 静摩擦系数 μ相 对 静＝ μ1/ μ’1， 相对滑动摩擦系数 μ相 对动＝ μ2/ μ’2。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115078248 A 3