擺式摩擦系數測定儀改進措施的研究

2014-08-01 09:17:38岳光華蘭云松

黑龍江交通科技 2014年8期

王飛，岳光華，蘭云松

(長安大學公路學院)

1 擺式測定儀原理

擺式儀測定儀是一種動力擺沖擊型儀器，它是根據“擺的位能等于安裝于擺臂末端橡膠片滑過路面過程中克服路面摩擦所做的功”這一原理研制而成的，是一種用以測定瀝青路面、標線或其他材料試件抗滑值的儀器。其原理圖如圖1 所示，公式表示即

式中:F 為擺值，路面摩擦系數擴大100 倍;WH 為擺的標定力矩，615 000 g/mm;W 為擺的重量，1 500 ±30 g，H 為擺的重心距擺動重心距離410 ±5 mm，Z 為在刻度盤零位以下邊部的豎向距離，當從水平位置釋放擺時，零點在水平線以下10 mm 處;P 為橡膠片壓于路面上的正向靜壓力，2 663 g;D為橡膠片在路面上的滑動長度126 mm;P 為度盤指針長度，300 mm。

2 影響擺式儀測定結果因素的分析

2.1 底座不穩定所造成的影響

目前，一般的擺式儀底座后支點角與底座是通過鉸鏈連接在一起，形成一個“T 型”形狀，從而保證儀器在測試過程中的穩定，底盤三支點處采用調平螺絲，互相配合用于儀器調平以及校核滑塊長度時進行微調。現實的情況是:用鉸鏈連接后支點角與底座，雖然形成的“T 型”底座有一定的穩定作用，但在整體上卻沒有形成一個三角固定，這就造成了在試驗過程中，當擺下落時，儀器整體會發生晃動，從而增加了試驗的誤差，不能準確的評價路面的抗滑指標。與此同時，底座三個支點的調平螺絲長度過短，在進行調平和微調時不方便，難以滿足路面檢測時的要求。因此，需要對現有的擺式儀進行改進，改善底部穩定性能，通過微調底座高度快速校核滑塊長度，從而方便試驗人員操作。

圖1 擺式測定儀原理

2.2 升降把手與緊固把手無法實現微調和粗調

如今，一般的擺式儀主軸上帶有一個升降把手，配合兩個緊固把手來實現擺的上下移動，用于調零及校核滑塊長度。現實的情況是通過升降把手可以實現儀器的上下移動，但是這種移動幅度較大，當在試驗過程中需要校核滑塊長度時，通常需要實現微小的移動，這時轉動升降把手已經不能滿足試驗要求，實際試驗過程中采用升高或降低儀器底正面的調平螺絲來校正滑塊長度，但同時保持水準泡居中卻很難同時做到，需要單獨再進行調節，耗費了時間，操作稍微復雜且儀器的穩定性難以滿足要求。因此，需要對現有的擺式儀進行改進，使得擺式儀能夠實現微調和粗調，通過微調裝置配合粗調裝置，實現儀器的微小上下移動，可快速校核滑塊長度，從而提高試驗的精度和工作效率。

2.3 擺頭下落過程中對儀器的碰撞

擺式儀一般用于測定瀝青路面、標線或其他材料試件的抗滑值，用以評定路面或路面材料試件在潮濕狀態下的抗滑能力，是公路路基路面現場測試中常用的試驗設備之一。目前，一般的擺式儀在擺臂上帶有一個有缺口的圓形卡槽，在右懸臂上安裝了一個帶有連桿的控制擺臂釋放的裝置，當需要擺處于水平釋放位置的時候，可以按下釋放開關，將圓形卡槽卡在釋放裝置的連桿上，則可實現擺的水平固定，擺在下落的時候，按下釋放開關，則可完成現場的測試工作。現實的情況是圓形卡槽卡在連桿上的時候，由于缺少前后方向上的約束，卡槽會在連桿上前后移動，而且擺頭與擺桿的連接處沒有固定裝置，擺頭在下落過程中會來回晃動，這樣就會造成擺在釋放過程中碰觸到擺式儀的底座，打破已經調平的狀態，從而增加了試驗的誤差，不能準確的評價路面的抗滑指標。因此，需要對現有的擺式儀進行改進，使得卡槽能夠穩定地卡在懸臂上以及使擺頭不再晃動，進而解決原擺式儀擺上卡槽在釋放開關處的連桿上前后滑動以及擺頭來回晃動的問題，提高試驗的準確性。

3 改進措施

3.1 增加新型底座

通過給原有擺式儀增加新型底座，借助三角底座，固定連接桿，加長螺絲，利用三角穩定原理，解決擺式儀底座與后支點角由于鉸接而造成不易形成三角固定的問題，從而更好的改善擺砣在下落過程中所造成的儀器整體晃動，減少試驗誤差，增加數據的可靠性。采用加長螺絲，在校核滑塊長度時能夠使微調更方便。

具體實施方式如下:將三腳底座置于原擺式儀底座下方，三個支撐腳與原擺式儀一一對應，用加長螺絲從上之下將每個角上連接起來，加長螺絲底部通過三角底座中的圓管底座內部與地面接觸，用于連接原擺式儀和新型三角底座，同時也用于調平儀器和校正滑塊長度時的微調;固定連接桿連接后支點角和主軸，位于主軸上的一端距離主軸下端10 cm 處，保證在不影響主軸上調節擺高度的前提下，增加儀器的整體穩定性。改進原理圖如圖2 所示。

圖2 增加新型底座改進原理圖

3.2 增加微調和粗調裝置

通過給原有擺式儀增加粗調和微調裝置，借助微調裝置，粗調裝置，連接主軸與裝置的卡槽，解決擺式儀只能借助升降把手粗調的問題，在矯正滑塊長度時，可不用調節底座的三角螺絲，直接采用微調裝置來實現儀器的上下微小移動，從而保證了試驗過程中儀器的穩定性，在校核滑塊長度時能夠更加方便、快捷，滿足了路面檢測時的要求，提高效率的同時節省了人力。

具體實施方式如下:將粗調微調裝置的托板端與卡槽的一端相連接，卡槽通過螺絲固定在主軸上，當需要調節擺式儀的儀表盤及擺整體裝置做上下運動時，可通過粗調配合微調來實現上下運動。改進原理圖如圖3 所示。

3.3 改變原有卡槽結構，增加固定擺臂裝置

通過改變原有卡槽結構，增加固定擺臂裝置，借助凸型卡槽，凹型卡槽，帶有連接桿的釋放裝置固定擺頭的裝置，解決原擺式儀擺上卡槽在釋放開關處的連桿上前后滑動以及擺頭下落過程中來回搖擺的問題，避免了釋放擺下落過程中對儀器底座的碰撞，減少了試驗的誤差，增加了測量結果的可靠性。

具體實施方式如下:按下帶有連桿釋放裝置的釋放按鈕，連桿向著釋放裝置內部運動，此時將凸型卡槽和凹型卡槽相連接，其內部的圓孔相互重合，然后松開釋放按鈕，連桿通過兩個卡槽之間的圓孔，將擺固定在右懸臂上。由于連桿的作用，可使兩個卡槽在三個方向上均能保持穩定，沒有太大的運動。當需要使擺下落時，按下釋放按鈕，凸型卡槽和凹型卡槽相互分離，則可實現擺的下降。

固定擺頭的裝置由兩個一半裝置組合而成，中間為空心半圓孔，用螺絲將兩個半圓孔裝置固定卡在擺桿上，底部兩個螺絲將裝置固定在擺頭之上，這樣就能使擺頭和擺桿之間不產生相互轉動，避免了擺頭下降過程中的搖擺而造成的對底座的碰撞，實用性強。改進原理圖如圖4 所示。