一种清雪滚刷力学性能测试实验台及测试方法

摘要

本发明涉及力学性能测试技术领域，具体是一种清雪滚刷力学性能测试实验台及测试方法，所述清雪滚刷力学性能测试实验台包括升降机构、调节机构、传动机构及测试模块，安装在升降机构上的调节机构设有可调节的装夹位用于装夹滚刷，滚刷与传动机构传动连接，测试模块设置在滚刷的底部，传动机构带动滚刷旋转，升降机构带动调节机构及滚刷升降以使滚刷接触测试模块产生压力和摩擦力，测试模块采集压力和摩擦力数据，获得滚刷的力学性能；本发明的有益效果是：该实验台能实现不同规格的滚刷不同速度状态下的性能测量；适用性广、操作方便；能够测试不同类型滚刷产生的力学性能参数，为使用提供依据，提升清雪工作的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及力学性能测试技术领域，具体是一种清雪滚刷力学性能测试实验台及测试方法。

背景技术

我国幅员辽阔，地域跨度非常大，冬季大约70％的地域都会降雪，尤其是东北、西北气候寒冷地区，每年降雪期有5个月以上，降雪过后如果不及时清理路面积雪，将会给人们的生活带来很大的不便，也会影响交通运输安全。雪后路面上的冰雪能否被及时、高效彻底的清除成为相关部门迫切需要解决的首要问题。

普通路面的降雪经过行人和车辆碾压之后，松软的积雪可能变成压实硬雪和冰雪混合物；在主干街路、交通节点、坡路、桥涵等重点部位，由于车流集中车轮反复碾轧摩擦，加上排气管的滴水和尾气热量，使得路面积雪反复冻融，导致道路出现结冰和冰包凸起现象。目前市面上的清雪效率较高的装备主要是滚刷式清雪车，利用悬挂在车辆前端或后端的滚刷对路面积雪进行清理。

但由于清雪滚刷结构单一，制作工艺相同，对地面产生的剪切破碎效果受限，因此清雪滚刷无法将粘附于路面上的不同类型的冰雪彻底清扫干净。

由于路面积雪种类多样，积雪的密度、湿度、导热系数、抗压强度、硬度、抗剪切强度及摩擦系数等参数都不同。清雪滚刷的刷丝材料、制作工艺、刷丝排列结构、工作转速等参数都会影响路面积雪的清扫效果，因此为了测试不同类别滚刷的清扫效果，需借助专业的试验装置来测试不同种类滚刷的性能，这样才能有针对性的对不同类别的积雪选择不同的清扫滚刷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种清雪滚刷力学性能测试实验台及测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种清雪滚刷力学性能测试实验台，所述清雪滚刷力学性能测试实验台包括升降机构、调节机构、传动机构及测试模块，安装在升降机构上的调节机构设有可调节的装夹位用于装夹滚刷，滚刷与传动机构传动连接，测试模块设置在滚刷的底部，传动机构带动滚刷旋转，升降机构带动调节机构及滚刷升降以使滚刷接触测试模块产生压力和摩擦力，测试模块采集压力和摩擦力数据，获得滚刷的力学性能。

作为本发明进一步的方案：所述升降机构包括底座和两个相对安装在底座上的升降支架，两个升降支架上分别设有传动连接的调节部件，调节机构的两端与调节部件连接，调节部件带动调节机构升降。

作为本发明进一步的方案：所述调节部件包括升降滑块和与升降滑块配合的升降导轨及升降丝杠，两个所述升降丝杠通过齿轮组传动连接。

作为本发明再进一步的方案：所述调节机构包括调节底座、一个固定安装在调节底座的轴承座及一个活动安装在调节底座的轴承座，两个轴承座之间形成可调节的装夹位。

作为本发明再进一步的方案：所述传动机构安装在调节机构上，所述传动机构的输出端与调节机构装夹的滚刷连接。

作为本发明再进一步的方案：所述传动机构包括依次传动连接的电机、联轴器及变速箱，变速箱的输出端与滚刷连接。

作为本发明再进一步的方案：所述测试模块包括摩擦力测试机构和压力测试机构，分别用于测试滚刷产生的摩擦力和压力。

作为本发明再进一步的方案：所述摩擦力测试机构包括摩擦板、摩擦台和传感器，摩擦台安装在升降机构上，摩擦板设置在摩擦台上，并与传感器的一端连接，传感器的另一端连接摩擦台。

作为本发明再进一步的方案：所述压力测试机构包括压力测试板、支架、连杆、连杆滑块、传感器，所述压力测试板安装在支架上；滚刷在升降机构的带动下和压力测试板接触，所述压力测试板通过转动副连接连杆，所述连杆与连杆滑块通过移动副连接，连杆滑块连接传感器。

本发明提供的另一个技术方案：一种清雪滚刷力学性能测试方法，采用如上任一所述的清雪滚刷力学性能测试实验台，包括以下步骤：根据滚刷的尺寸调整调节机构以装夹滚刷；升降机构带动滚刷接触、挤压测试模块；启动传动机构并调整转速，记录转速稳定后测试模块的采集数值，获得滚刷的压力和摩檫力数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该实验台能实现不同规格的滚刷不同速度状态下的性能测量，能实现滚刷刷毛不同弯曲状态下的性能测量；适用性广、操作方便；能够测试不同类型滚刷产生的力学性能参数，判别不同类别清雪滚刷的工作效果，为环卫部门根据不同路面使用不同类型的滚刷提供使用依据，提升清雪工作的效率，节约人力和能耗，节能环保。

附图说明

图1为本发明实施例中清雪滚刷力学性能测试实验台的结构示意图。

图2为本发明实施例中传动机构的结构示意图。

图3为本发明实施例中调节机构的结构示意图。

图4为本发明实施例中升降机构的结构示意图。

图5为本发明实施例中摩擦力测试机构的结构示意图。

图6为本发明实施例中压力测试机构的结构示意图。

附图中：1、传动机构；2、升降机构；3、调节机构；4、摩擦力测试机构；5、压力测试机构；6、电机；7、联轴器；8、变速箱；9、滚刷；10、第一轴承座；11、第二轴承座；12、调节底座；13、导轨；14、调节丝杠；15、波纹手轮；16、滚刷支架；17、调节滑块；18、手轮；19、传动轴；20、锥齿轮；21、升降丝杠；22、升降支架；23、底座；24、升降滑块；25、升降导轨；26、摩擦板；27、拉压力传感器；28、摩擦台；29、压力传感器；30、连杆；31、支架；32、压力测试板；33、连杆滑块。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

请参阅图1、2，本发明实施例中，一种清雪滚刷力学性能测试实验台，所述清雪滚刷力学性能测试实验台包括升降机构2、调节机构3、传动机构1及测试模块，安装在升降机构2上的调节机构3设有可调节的装夹位用于装夹滚刷9，滚刷与传动机构1传动连接，测试模块设置在滚刷9的底部，传动机构1带动滚刷9旋转，升降机构2带动调节机构3及滚刷9升降以使滚刷接触测试模块产生压力和摩擦力，测试模块采集压力和摩擦力数据，获得滚刷9的力学性能。

具体的，所述测试模块包括摩擦力测试机构4和压力测试机构5，分别用于测试滚刷产生的摩擦力和压力，将滚刷9安装在调节机构3装夹位，调节装夹位的长度将滚刷9固定，通过升降机构的升降调节使得滚刷与其下方的摩擦力测试机构4和压力测试机构5接触并形成轻微挤压，之后，启动传动机构1，传动机构1带动滚刷9旋转，待转速稳定后，通过压力测试机构5和摩擦力测试机构4采集滚刷产生的压力和摩擦力数据，通过压力和摩擦力数据进行力学转换获得滚刷的力学性能。通过调节传动机构的转速来测试不同转速下滚刷产生的压力和摩擦力数据。因此，该实验台能实现不同规格的滚刷不同速度状态下的性能测量，能实现滚刷刷毛不同弯曲状态下的性能测量；适用性广、操作方便；能够测试不同类型滚刷产生的力学性能参数，判别不同类别清雪滚刷的工作效果，为环卫部门根据不同路面使用不同类型的滚刷提供使用依据，提升清雪工作的效率，节约人力和能耗，节能环保。

请参阅图1、4，本发明的另一个实施例中，所述升降机构2包括底座23和两个相对安装在底座23上的升降支架22，两个升降支架22上分别设有传动连接的调节部件，调节机构的两端与调节部件连接，调节部件带动调节机构升降。

所述调节部件包括升降滑块24和与升降滑块24配合的升降导轨25及升降丝杠21，两个所述升降丝杠21通过齿轮组传动连接。所述齿轮组包括两端轴承安装在升降支架22顶部的传动轴19、传动轴19两端安装的被动锥齿轮，及与被动锥齿轮啮合的锥齿轮20，锥齿轮20安装在两升降丝杠21上，其中一个所述升降丝杠21的顶端安装有手轮18；通过转动手轮18带动手轮18连接的升降丝杠21旋转，其带动与之配合的升降滑块24运动；同时手轮18连接的升降丝杠21的旋转通过锥齿轮20及传动轴19带动另一升降丝杠21旋转，进而带动其配合的升降滑块24运动；由于锥齿轮20与被动锥齿轮传动比为1:1，因此，调节机构被两升降滑块24在升降导轨25的导向下同步带动升降。

请参阅图1、3，本发明的另一个实施例中，所述调节机构3包括调节底座12、一个固定安装在调节底座12的轴承座及一个活动安装在调节底座的轴承座，两个轴承座之间形成可调节的装夹位。

具体的，两个轴承座分别为第一轴承座10和第二轴承座11，所述第一轴承座10通过滚刷支架16安装在导轨组件上，所述导轨组件设置在调节底座12上，所述第二轴承座11通过滚刷支架16安装在调节底座12上；所述调节底座12的两端连接升降机构的升降滑块。所述导轨组件包括调节丝杠14、安装在调节底座12上的导轨13和与导轨13配合的调节滑块17，所述调节滑块17还与调节丝杠14螺纹配合，所述调节丝杠14的端部设有波纹手轮15；通过转动波纹手轮15带动调节丝杠14旋转，进而带动调节滑块17运动，调节滑块17的运动带动其上安装的滚刷支架16及第二轴承座11运动，实现第一轴承座10和第二轴承座11之间距离的调节，进而实现装夹位的长度调节，满足对不同类型的滚刷的装夹。

进一步的，所述传动机构1安装在调节机构上，所述传动机构的输出端与调节机构装夹的滚刷连接。

请参阅图2，本发明实施例中，所述传动机构1包括依次传动连接的电机6、联轴器7及变速箱8，变速箱的输出端与滚刷9连接。

测试时，启动电机6，调节变速箱8的转速，通过手轮18调节逐渐降低待测的滚刷的位置，与压力测试机构和摩擦力测试机构逐渐接触，测量滚刷的变形量，记录并采集的相关数据；调整滚刷转速，重复上述工作，得到不同转速情况下滚刷的力学性能测试结果。

请参阅图5、6，本发明实施例中，所述摩擦力测试机构包括摩擦板26、摩擦台28和传感器，摩擦台28安装在升降机构2上，摩擦板26设置在摩擦台28上，并与传感器的一端连接，传感器的另一端连接摩擦台28；所述传感器采用拉压力传感器27。

所述压力测试机构包括压力测试板32、支架31、连杆30、连杆滑块33、传感器，所述压力测试板32安装在支架31上；滚刷9在升降机构2的带动下和压力测试板32接触，所述压力测试板32通过转动副连接连杆30，所述连杆30与连杆滑块33通过移动副连接，连杆滑块33连接传感器；所述传感器采用压力传感器29。

请参阅图1、2，本发明提供的另一个实施例中，一种清雪滚刷力学性能测试方法，采用如上任一所述的清雪滚刷力学性能测试实验台，包括以下步骤：根据滚刷的尺寸调整调节机构以装夹滚刷；升降机构带动滚刷接触、挤压测试模块；启动传动机构并调整转速，记录转速稳定后测试模块的采集数值，获得滚刷的压力和摩檫力数据。

所述测试模块包括摩擦力测试机构4和压力测试机构5，分别用于测试滚刷产生的摩擦力和压力，具体步骤如下：将滚刷9安装在调节机构3装夹位，调节装夹位的长度将滚刷9固定，通过升降机构的升降调节使得滚刷与其下方的摩擦力测试机构4和压力测试机构5接触并形成轻微挤压，之后，启动传动机构1，传动机构1带动滚刷9旋转，待转速稳定后，通过压力测试机构5和摩擦力测试机构4采集滚刷产生的压力和摩擦力数据，通过压力和摩擦力数据进行力学转换获得滚刷的力学性能。通过调节传动机构的转速来测试不同转速下滚刷产生的压力和摩擦力数据。根据测量采集的压力和摩擦力数据，求出滚刷对冰雪路面产生的冲击力、破碎力，以及相应应力的分布场。

本发明的工作原理：所述测试模块包括摩擦力测试机构4和压力测试机构5，分别用于测试滚刷产生的摩擦力和压力，将滚刷9安装在调节机构3装夹位，调节装夹位的长度将滚刷9固定，通过升降机构的升降调节使得滚刷与其下方的摩擦力测试机构4和压力测试机构5接触并形成轻微挤压，之后，启动传动机构1，传动机构1带动滚刷9旋转，待转速稳定后，通过压力测试机构5和摩擦力测试机构4采集滚刷产生的压力和摩擦力数据，通过压力和摩擦力数据进行力学转换获得滚刷的力学性能。通过调节传动机构的转速来测试不同转速下滚刷产生的压力和摩擦力数据。

需要说明的是，本发明所采用的电机、压力传感器及拉压力传感器均为现有技术的应用，本专业技术人员能够根据相关的描述实现所要达到的功能，或通过相似的技术实现所需完成的技术特性，在这里就不再详细描述。

本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。