[发明专利]雪地摩擦系数测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种雪地摩擦系数测量装置，其特征在于，包括：飞轮机构、动力启动机构及支撑下落机构；

所述飞轮机构包括飞轮、支撑轴、轴承座和转速传感器，所述支撑轴穿过所述飞轮，使所述飞轮能够以所述支撑轴为转动轴旋转；所述支撑轴水平设置，且所述支撑轴的两端分别通过所述轴承座搭载于所述支撑下落机构上；所述转速传感器设置于所述支撑轴的一端，用于检测所述飞轮的转速；

所述动力启动机构与所述支撑轴可拆卸连接，用于驱动所述飞轮旋转；

所述支撑下落机构能够升降，用于带动所述飞轮机构与雪地相接触或脱离；

所述动力启动机构包括电机、电机支撑滑台和传动销；

所述电机位于所述电机支撑滑台上，所述电机的输出轴能够通过所述传动销与所述支撑轴相连接，用于驱动所述飞轮旋转；

所述电机支撑滑台下设置有滑道，所述电机支撑滑台能够沿所述滑道带动所述电机靠近或远离所述飞轮机构，使所述传动销与所述支撑轴连接或分离。

2.根据权利要求1所述的雪地摩擦系数测量装置，其特征在于，所述支撑下落机构包括飞轮支撑滑台、飞轮支撑架和驱动装置；

所述飞轮支撑架位于所述飞轮支撑滑台上，所述驱动装置能够驱动所述飞轮支撑架在所述飞轮支撑滑台上沿竖直方向上下移动；

所述飞轮机构的所述轴承座搭载在所述飞轮支撑架上，所述飞轮支撑架能够带动所述飞轮机构上下运动。

3.根据权利要求1所述的雪地摩擦系数测量装置，其特征在于，所述飞轮机构还包括直线导轨和滑块；

所述直线导轨沿竖直方向延伸，所述滑块能够在所述直线导轨上滑动；所述轴承座与所述滑块固定连接，用于对所述飞轮的上下运动进行导向。

4.根据权利要求3所述的雪地摩擦系数测量装置，其特征在于，还包括机架；

所述直线导轨和所述动力启动机构均设置于所述机架。

5.根据权利要求1所述的雪地摩擦系数测量装置，其特征在于，还包括控制器；

所述转速传感器将采集的所述飞轮转动过程中的角速度和角加速度信号传输给所述控制器，所述控制器对角速度和角加速度信号进行处理并将测量值传输到计算机端。

6.根据权利要求5所述的雪地摩擦系数测量装置，其特征在于，所述控制器还分别与所述动力启动机构和所述支撑下落机构相连接，用于控制所述动力启动机构和所述支撑下落机构的启停。

7.根据权利要求1所述的雪地摩擦系数测量装置，其特征在于，所述轴承为陶瓷轴承。

8.一种雪地摩擦系数测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、将雪地摩擦系数测量装置置于被测雪面上，调整飞轮支撑架位置使飞轮脱离地面一定距离，调整电机支撑滑台位置使电机输出轴端的传动销与所述飞轮的支撑轴相啮合，准备启动；

步骤200、接通电源，启动所述电机，所述电机加速并带动所述飞轮旋转，转速传感器检测所述飞轮转速，并将信号通过控制器上传到计算机端；

步骤300、当所述电机加速到一定值时，调整所述电机支撑滑台位置使所述电机输出轴端的传动销与所述飞轮的所述支撑轴相脱离；

步骤400、向下调整所述飞轮支撑架位置，带动所述飞轮沿直线导轨下落，直至飞轮与被测雪面相接触，采集此过程中所述飞轮的转速值，计算得出此时间段的所述飞轮的角加速度为α₁；

步骤500、所述飞轮与被测雪面接触后，所述飞轮支撑架继续下落直至与所述飞轮的轴承座相脱离，使飞轮机构的重力完全作用于被测雪面，接触摩擦之后，采集此过程中所述飞轮的转速值，计算此时间段的所述飞轮的角加速度为α₂；得到飞轮的角加速度为α＝α₁-α₂；

步骤600、测量所述飞轮机构的质量m，飞轮转动惯量J，飞轮直径d，则由公式得出被测雪面的摩擦系数。

9.根据权利要求8所述的雪地摩擦系数测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤300中，当所述电机与所述飞轮相脱离后，使所述飞轮运转一定时间使飞轮稳定后再进行下一步骤。