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火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置

阅读：676发布：2020-05-11

专利汇可以提供火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，包括牵引滑车、配重滑车、滑轨和车载数据采集及处理系统，配重滑车和牵引滑车依次设置于滑轨上，配重滑车的前端与牵引滑车的后端连接，配重滑车的底部设有测试滑板，配重滑车与测试滑板的上端面之间设有竖向力传感器，配重滑车与测试滑板的后端面之间设有航向力传感器，滑轨的一侧的地面上设有地面磁铁，配重滑车的一侧沿长度方向等距分布有霍尔式速度传感器，车载数据采集及处理系统设置于配重滑车上，车载数据采集及处理系统分别与竖向力传感器、航向力传感器和霍尔式速度传感器。快速准确地测的火箭火箭橇滑块与滑轨之间滑动摩擦系数，本发明结构简单，操作方便、测量精度高，成本相对较低。，下面是火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，其特征在于，包括牵引滑车、配重滑车、滑轨和车载数据采集及处理系统，配重滑车和牵引滑车依次设置于滑轨上，配重滑车的前端与牵引滑车的后端连接，配重滑车的底部设有测试滑板，配重滑车通过测试滑板与滑轨接触，配重滑车与测试滑板的上端面之间设有竖向力传感器，配重滑车与测试滑板的后端面之间设有航向力传感器，滑轨的一侧的地面上设有地面磁铁，配重滑车的一侧沿长度方向等距分布有霍尔式速度传感器，配重滑车经过地面磁铁时，霍尔式速度传感器对应地面磁铁的上方，车载数据采集及处理系统设置于配重滑车上，车载数据采集及处理系统分别与竖向力传感器、航向力传感器和霍尔式速度传感器。
2.根据权利要求1所述的火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，其特征在于，配重滑车底部设有两个限位滑块，两个限位滑块分布于测试滑板的前后两侧。
3.根据权利要求2所述的火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，其特征在于，限位滑块通过铰接螺栓与配重滑车连接。
4.根据权利要求1所述的火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，其特征在于，牵引滑车的底部设有限位滑块，限位滑块通过铰接螺栓与牵引滑车连接。
5.根据权利要求1所述的火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，其特征在于，配重滑车的底部设有一对护板，一对护板设置于滑轨的两侧。
6.根据权利要求5所述的火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，其特征在于，护板的内侧设有滚轮，护板通过滚轮与滑轨接触。
7.根据权利要求1所述的火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，其特征在于，配重滑车上设有凹槽，车载数据采集及处理系统设置于凹槽内，凹槽的上端设有隔热减振板。

说明书全文

火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置

技术领域

[0001] 本发明涉及航空设备测量技术领域，具体涉及一种火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置。

背景技术

[0002] 目前国内摩擦系数测量技术在铁路、机场跑道、公路上有应用，但均属于滚动摩擦系数测量，具有工程应用能力的滑动摩擦系数测量设备几乎空白，其中火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量设备在国内属首次研制。

[0003] 经典摩擦理论公式μ＝f摩/Ν表明摩擦系数与摩擦副材料和接触面压力有关，近代理论研究表明摩擦系数还与相对滑动速度、润滑条件、表面温度等因素有关。工程实际中如何准确识别上述影响参数进而推算摩擦系数是摩擦系数测量设备研制的关键。

[0004] 火箭橇滑轨滑动摩擦系数对于火箭橇弹道计算尤为重要。在国内多次重要火箭橇试验中，试验件工作启动点必须选在火箭橇试验减速段，由于火箭橇减速段减速度受滑轨摩擦系数变化影响较大，火箭橇减速段实际滑行距离较弹道估算值相差数百米以上，从而造成试验件启动点速度指标超限、试验无效的情况发生。

[0005] 对于火箭橇滑轨而言，火箭橇滑块与滑轨间摩擦系数同样与摩擦副材料、滑动速度、表面压力、表面温度等因素有关。如何真实模拟火箭橇滑块与滑轨接触环境参数，快速、准确获得滑动摩擦系数是该装置发明难点之一，而该技术目前在国内还处于一片空白。

[0006] 火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置能够测试摩擦系数随速度、压力、润滑、温度等因素变化规律，具有重载、高速试验测试能力，其PV值(压强与速度乘积)可达到60MPa·m/s以上。可满足不同摩擦副、不同润滑条件、不同温度条件下滑动摩擦系数测试能力，具有采样率高、处理速度快、精度高等诸多优点。

发明内容

[0007] 本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，快速准确地测的火箭火箭橇滑块与滑轨之间滑动摩擦系数，本发明结构简单，操作方便、测量精度高，成本相对较低。

[0008] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

[0009] 一种火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，包括牵引滑车、配重滑车、滑轨和车载数据采集及处理系统，配重滑车和牵引滑车依次设置于滑轨上，配重滑车的前端与牵引滑车的后端连接，配重滑车的底部设有测试滑板，配重滑车通过测试滑板与滑轨接触，配重滑车与测试滑板的上端面之间设有竖向力传感器，配重滑车与测试滑板的后端面之间设有航向力传感器，滑轨的一侧的地面上设有地面磁铁，配重滑车的一侧沿长度方向等距分布有霍尔式速度传感器，配重滑车经过地面磁铁时，霍尔式速度传感器经过地面磁铁的上方，车载数据采集及处理系统设置于配重滑车上，车载数据采集及处理系统分别与竖向力传感器、航向力传感器和霍尔式速度传感器。

[0010] 按照上述技术方案，配重滑车底部设有两个限位滑块，两个限位滑块分布于测试滑板的前后两侧。

[0011] 按照上述技术方案，限位滑块通过铰接螺栓与配重滑车连接。

[0012] 按照上述技术方案，牵引滑车的底部设有限位滑块，限位滑块通过铰接螺栓与牵引滑车连接。

[0013] 按照上述技术方案，配重滑车的底部设有一对护板，一对护板设置于滑轨的两侧。

[0014] 按照上述技术方案，护板的内侧设有滚轮，护板通过滚轮与滑轨接触。

[0015] 按照上述技术方案，配重滑车上设有凹槽，车载数据采集及处理系统设置于凹槽内，凹槽的上端设有隔热减振板。

[0016] 本发明具有以下有益效果：

[0017] 通过测试滑板模拟火箭火箭橇滑块与滑轨接触环境参数，环境参数为摩擦副材料、滑动速度、表面压力和表面温度等因素，车载数据采集及处理系统通过航向力传感器检测测试滑板的惯性力和摩擦力；当配重滑车通过地面安装的地面磁铁时，通过霍尔式速度传感器感受磁场变化产生电压信号完成速度测试，经数据处理和分析，快速准确地获得火箭火箭橇滑块与滑轨之间滑动摩擦系数，本发明结构简单，操作方便、测量精度高，成本相对较低，而且充分考虑了高速滑行测量精度问题，较好的解决了气动力对测量参数的干扰问题，设计新颖，实用性较好，技术推广使用前景广阔，将在火箭橇试验中发挥重要作用；可以满足最高300m/s速度内火箭橇滑轨摩擦系数测试，适用范围广。附图说明

[0018] 图1是本发明实施例中火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置的正视图；

[0019] 图2是图1的A-A剖视图；

[0020] 图中，1-限位滑块，2-配重滑车，3-航向力传感器，4-竖向力传感器，5-隔热减振板，6-车载数据采集及处理系统，7-测试滑板，8-铰接螺栓，9-牵引滑车，10-霍尔式速度传感器，11-地面磁铁，12-滑轨。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

[0022] 参照图1～图2所示，本发明提供的一个实施例中的火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量装置，包括牵引滑车9、配重滑车2、滑轨12和车载数据采集及处理系统6，配重滑车2和牵引滑车9依次设置于滑轨12上，配重滑车2的前端与牵引滑车9的后端连接，配重滑车2的底部设有测试滑板7，配重滑车2通过测试滑板7与滑轨12接触，配重滑车2与测试滑板7的上端面之间设有竖向力传感器4，配重滑车2与测试滑板7的后端面之间设有航向力传感器3，滑轨12的一侧的地面上设有地面磁铁11，配重滑车2的一侧沿长度方向等距分布有霍尔式速度传感器10，配重滑车2经过地面磁铁11时，霍尔式速度传感器10经过地面磁铁11的正上方，霍尔式速度传感器10与地面磁铁11相对设置，车载数据采集及处理系统6设置于配重滑车2上，车载数据采集及处理系统6分别与竖向力传感器4、航向力传感器3和霍尔式速度传感器
10；通过测试滑板7模拟火箭火箭橇滑块与滑轨12接触环境参数，环境参数为摩擦副材料、滑动速度、表面压力和表面温度等因素，车载数据采集及处理系统6通过航向力传感器3检测测试滑板7的惯性力和摩擦力；当配重滑车2通过地面安装的地面磁铁11时，霍尔式速度传感器10感受磁场变化产生电压信号，并传递给车载数据采集及处理系统6完成速度测试，车载数据采集及处理系统6综合以上数据后经数据处理和分析可以获得测试滑板7与滑轨
12间滑动摩擦系数。

[0023] 进一步地，滑轨12铺设于地面。

[0024] 进一步地，配重滑车2底部设有两个限位滑块1，两个限位滑块1分布于测试滑板7的前后两侧。

[0025] 进一步地，限位滑块1通过铰接螺栓8与配重滑车2连接。

[0026] 进一步地，牵引滑车9的底部设有限位滑块1，限位滑块1通过铰接螺栓8与牵引滑车9连接。

[0027] 进一步地，配重滑车2的底部设有一对护板，一对护板设置于滑轨12的两侧。

[0028] 进一步地，护板的内侧设有滚轮，护板通过滚轮与滑轨12接触。

[0029] 进一步地，配重滑车2上设有凹槽，车载数据采集及处理系统6设置于凹槽内，凹槽的上端设有隔热减振板5。

[0030] 本发明的工作原理：

[0031] 通过加载不同质量的配重块模拟不同正压力工况，并通过高采样率传感器对接触面正压力进行测试，为消除加载过程中形成的附加摩擦力，在加载区域设计滚珠机构以消除测量误差；测试面摩擦力通过航向压力传感器实时测量；相对运动速度通过测量设备搭载的电磁感应传感器进行实时测量；表面润滑通过接触面涂敷润滑剂解决；上述实时测量数据以统一时间原点传输至测量设备专用数据采集及处理系统进行后期摩擦系数分析。

[0032] 根据前期研究成果，对于火箭橇滑轨12而言，摩擦系数实际最主要与滑块压强与速度乘积、摩擦副间润滑情况相关，箭橇滑轨摩擦系数计算公式为：

[0033] a)干摩擦条件下的滑动摩擦系数计算为：

[0034] μ(Pv)＝0.2379*(Pv)-0.2413

[0035] b)润滑条件下的动摩擦系数计算理论模型为：

[0036]

[0037] 因此火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量设备主要通过对摩擦副(即滑板与轨道)间压强及相对滑移速度测试，以获得不同载荷及速度工况下摩擦系数变化趋势。

[0038] 本发明火箭橇滑轨滑动摩擦系数测量设备通过牵引滑车9与火箭橇(或汽车)连接，在火箭橇(或汽车)牵引下沿火箭橇滑轨高速滑行。配重滑车2和牵引滑车9通过铰接螺栓8与限位滑块1相连安装在滑轨上，配重滑车2结构重量由其中两个限位滑块1和测试滑板7共同承担，给测试滑板7施加竖向力，其竖向力大小由竖向力传感器4测得；测试滑板7安装在配重滑车2下部，后端面与配重滑车2上安装的航向力传感器3接触，航向力传感器3测得的载荷包括测试滑板7惯性力及摩擦力；配重滑车2车体侧面等距安装多个霍尔式速度传感器10，当配重滑车2通过地面安装的地面磁铁11时，霍尔式速度传感器10感受磁场变化产生电压信号完成速度测试；航向力传感器3、竖向力传感器4以及霍尔式速度传感器10测试数据同时传输至车载数据采集及处理系统6，经数据处理和分析可以获得测试滑板7与滑轨间滑动摩擦系数。

[0039] 以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

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