一种雪面摩擦测试装置的制作方法

1.本实用新型属于摩擦检测领域，特别是涉及一种雪面摩擦测试装置。


背景技术：

2.滑雪板、雪服、雪蜡以及与雪面有接触的机械设备等在雪地上的摩擦受到包括速度、接触面积、积雪类型(温度、液态水含量、硬度、质地)和接触材料性能(刚度、导热系数、基础材料、基础粗糙度)在内的多种因素的影响。
3.传统的雪面摩擦测试都会针对滑雪者在真实滑道上进行大量的野外测试，以寻找快速的滑雪板或为比赛准备最佳雪蜡配比的滑雪板。虽然这些测试可以为研究雪面摩擦提供有价值的指示，但存在环境条件的变化和滑雪者动作的变化，有时为了通过现场测试确定雪摩擦，必须将空气阻力和滑行阻力分开。另外，进行户外测试既费时又麻烦，还要受到季节和地点的限制。
4.市面上现有的实验室用摩擦仪通常是一台小型设备，检测物体表面间的静摩擦，同样不适用于低温情况下模拟真实运动中物体表面的摩擦情况的分析。
5.目前，在实验室中进行的关于冰雪表面摩擦研究的系统主要可以分为线性摩擦系统及环形摩擦系统两大类。在线性摩擦系统中，测量探针在冰雪表面做往复的线性运动，运动速度可以达到0.5m/s，待测运动样本的最大接触面积为150mm*100mm。而在环形摩擦系统中，探针相对于一个旋转的转盘运动，在冰面的最大运动速度可以达到20m/s，运动样本的尺寸受到了一定的限制，分别为70mm*200mm,100mm*55mm,40mm*40mm以及10mm*10mm。现有的摩擦检测系统受制于它们的构造。在探针圆盘系统中，覆盖着冰或雪的圆盘以旋转的方式运动，通过在每次旋转时探头与雪或冰的重复接触检测摩擦水平。但是随着转盘速度的增加，离心力可能改变雪面和产生的水膜，从而导致摩擦测量的偏差。另外受制于运动样本的大小，使得在这种装置中无法对实际尺寸的雪板或其他物体进行真实状态下摩擦的检测。


技术实现要素：

6.本实用新型为了解决现有技术中的问题，提出一种雪面摩擦测试装置。
7.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种雪面摩擦测试装置，它包括主框架、导轨、运动部件、驱动部件和雪槽，所述导轨固定连接在主框架上，所述导轨数量为两个，两个导轨沿主框架竖直方向设置，所述运动部件与导轨滑动连接，所述驱动部件与主框架和运动部件相连，所述驱动部件驱动运动部件沿导轨滑动，所述驱动部件下端与雪板相连，所述驱动部件上设置有测量部件，所述雪槽与主框架相连，所述雪槽位于雪板的下方。
8.更进一步的，所述主框架包括框架主体、轨道安装支架和驱动安装支架，所述框架主体为l形结构，所述框架主体的水平面与雪槽相连，所述框架主体书竖直平面上设置轨道安装支架和驱动安装支架，所述轨道安装支架与导轨相连，所述驱动安装支架与驱动部件
相连，所述框架主体包括多个分体框架，多个分体框架沿长度方向依次相连。
9.更进一步的，所述运动部件包括背板、弹簧、光轴、螺杆、绳索连接块、第一弹簧条、第一压力传感器、第二弹簧条、第二压力传感器和雪板固定块，所述背板与绳索连接块相连，所述绳索连接块与驱动部件相连，所述光轴通过直线轴承与背板相连，所述光轴沿竖直方向设置，光轴上端穿过第一弹簧条后与螺杆相连，光轴下端与第二弹簧条相连，所述背板下部两侧均分别连接有第一压力传感器，所述第一压力传感器上端通过弹簧座与弹簧下端相连，弹簧的上端与第一弹簧条相连，所述第二弹簧条通过第二压力传感器与雪板相连，所述第一压力传感器和第二压力传感器分别与测量部件信号相连。
10.更进一步的，所述第一压力传感器通过安装块与背板相连，所述第二压力传感器通过雪板固定块与雪板相连。
11.更进一步的，所述光轴数量为两个，两个光轴设置在背板两侧，每个光轴均通过三个直线轴承与背板相连。
12.更进一步的，所述驱动部件包括驱动箱、绳索、驱动端和从动端，所述驱动端和从动端分别设置在两个驱动箱内，所述两个驱动箱分别设置在主框架的两端，所述驱动端和从动端通过绳索相连。
13.更进一步的，所述驱动端包括驱动轮、驱动端安装板和驱动电机，所述驱动轮数量为两个，两个驱动轮转动连接在驱动端安装板上，所述驱动电机安装在驱动端安装板上，所述驱动电机的驱动端与驱动轮相连，所述从动端包括从动轮和从动端安装板，所述从动轮转动连接在从动端安装板上，所述绳索缠绕在驱动轮和从动轮上。
14.更进一步的，所述驱动端和从动端均设置有导向机构，所述导向机构包括导向轮安装板和导向轮，所述导向轮数量为多个，多个导向轮均转动连接在导向轮安装板上，所述绳索连接驱动轮、从动轮和导向轮。
15.更进一步的，所述雪槽沿横向设置有多条雪道，所述雪槽通过横向调节机构与主框架相连。
16.更进一步的，所述横向调节机构包括齿条、电机、齿轮、滑轨和u型滑轮，所述齿条沿雪槽宽度方向固定在雪槽底部，所述电机通过电机安装座与主框架相连，所述电机输出端与齿轮相连，所述齿轮与齿条啮合相连，所述滑轨与主框架相连，所述u型滑轮设置在雪槽底部，所述滑轨与u型滑轮配合相连。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型解决了现有雪面测试装置难以准确测量摩擦力的问题。本实用新型是利用运动样本和速度分析雪或冰上水平运动时摩擦的精确分析工具。不仅包含了在低温条件下可以进行模拟真实运动中高速运动情况的滑道及运动部件，同时还可以通过测量部件进行全面的系统分析。可以通过设定固定的环境和雪况下，在特定的滑雪板或其他与雪面接触材料的载荷和速度条件下测量整个材料与雪面之间的雪摩擦。可以通过在同一条跑道上进行多次滑动增加滑雪板及其他材料与雪之间的有效接触面积。通过横向调节机构可以控制雪道水平移动，达到相同条件下多次平行实验的方案，通过软件对收集数据的建模分析，最终评估运动样本在冰雪表面上的摩擦机制。其测量精度可以在特定测量实验中获取，通过已建立的高精度测量设备估算真实值。精确的精度足以区分由于不同的滑雪板，蜡质或雪况而引起的差异，并研究摩擦机理。
附图说明
18.图1为本实用新型所述的一种雪面摩擦测试装置立体结构示意图；
19.图2为本实用新型所述的主框架结构示意图；
20.图3为本实用新型所述的运动部件结构示意图；
21.图4为本实用新型所述的驱动部件立体结构示意图；
22.图5为本实用新型所述的驱动部件去掉箱体后结构示意图；
23.图6为本实用新型所述的驱动部件去掉箱体后平面结构示意图；
24.图7为本实用新型所述的横向调节机构结构示意图。
25.1-主框架，2-导轨，3-运动部件，4-测量部件，5-驱动部件，6-雪槽，7-雪板，8-横向调节机构，101-框架主体，102-轨道安装支架，103-驱动安装支架，301-背板，302-弹簧，303-弹簧座，304-直线轴承，305-光轴，306-螺杆，307-绳索连接块，308-第一弹簧条，309-安装块，310-第一压力传感器，311-第二弹簧条，312-第二压力传感器，313-雪板固定块，501-驱动箱，502-绳索，503-驱动端，504-从动端，505-驱动轮，506-驱动端安装板，507-驱动电机，508-从动轮，509-从动端安装板，510-导向轮安装板，511-导向轮，801-齿条，802-电机，803-电机安装座，804-齿轮，805-滑轨，806-u型滑轮。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
27.参见图1-7说明本实施方式，一种雪面摩擦测试装置，它包括主框架1、导轨2、运动部件3、驱动部件5和雪槽6，导轨2固定连接在主框架1上，导轨2数量为两个，两个导轨2沿主框架1竖直方向设置，运动部件3与导轨2滑动连接，驱动部件5与主框架1和运动部件3相连，驱动部件5驱动运动部件3沿导轨2滑动，驱动部件5下端与雪板7相连，驱动部件5上设置有测量部件4，雪槽6与主框架1相连，雪槽6位于雪板7的下方。
28.本实施例通过驱动部件5的驱动实现运动部件3沿雪槽6直线滑动，运动部件3对雪板7滑行时的参数进行采集，并通过测量部件4进行系统的分析。两个导轨2沿主框架1竖直方向设置。保证运动部件3连接及运动时的稳定。
29.主框架1包括框架主体101、轨道安装支架102和驱动安装支架103，框架主体101为l形结构，框架主体101的水平面与雪槽6相连，框架主体101书竖直平面上设置轨道安装支架102和驱动安装支架103，轨道安装支架102与导轨2相连，驱动安装支架103与驱动部件5相连，框架主体101包括多个分体框架，多个分体框架沿长度方向依次相连。主框架1用于各部件的安装固定，分体式的结构可根据实际测试需求进行调整。
30.运动部件3包括背板301、弹簧302、光轴305、螺杆306、绳索连接块307、第一弹簧条308、第一压力传感器310、第二弹簧条311、第二压力传感器312和雪板固定块313，背板301与绳索连接块307相连，绳索连接块307与驱动部件5相连，光轴305通过直线轴承304与背板301相连，光轴305沿竖直方向设置，光轴305上端穿过第一弹簧条308后与螺杆306相连，光轴305下端与第二弹簧条311相连，背板301下部两侧均分别连接有第一压力传感器310，第一压力传感器310上端通过弹簧座303与弹簧302下端相连，弹簧302的上端与第一弹簧条308相连，第二弹簧条311通过第二压力传感器312与雪板7相连，第一压力传感器310和第二
压力传感器312分别与测量部件4信号相连。通过第一压力传感器310和第二压力传感器312对压力进行采集并反馈给测量。第一压力传感器310通过安装块309与背板301相连，第二压力传感器312通过雪板固定块313与雪板7相连。光轴305数量为两个，两个光轴305设置在背板301两侧，每个光轴305均通过三个直线轴承304与背板301相连。
31.驱动部件5包括驱动箱501、绳索502、驱动端503和从动端504，驱动端503和从动端504分别设置在两个驱动箱501内，两个驱动箱501分别设置在主框架1的两端，驱动端503和从动端504通过绳索502相连。驱动端503包括驱动轮505、驱动端安装板506和驱动电机507，驱动轮505数量为两个，两个驱动轮505转动连接在驱动端安装板506上，驱动电机507安装在驱动端安装板506上，驱动电机507的驱动端与驱动轮505相连，从动端504包括从动轮508和从动端安装板509，从动轮508转动连接在从动端安装板509上，绳索502缠绕在驱动轮505和从动轮508上。驱动端503和从动端504均设置有导向机构，导向机构包括导向轮安装板510和导向轮511，导向轮511数量为多个，多个导向轮511均转动连接在导向轮安装板510上，绳索502连接驱动轮505、从动轮508和导向轮511。通过绳索牵引的形式实现运动部件3的运动。
32.雪槽6沿横向设置有多条雪道，雪槽6通过横向调节机构8与主框架1相连。通过横向调节机构8可实现不同雪道之间的切换。横向调节机构8包括齿条801、电机802、齿轮804、滑轨805和u型滑轮806，齿条801沿雪槽6宽度方向固定在雪槽6底部，电机802通过电机安装座803与主框架1相连，电机802输出端与齿轮804相连，齿轮804与齿条801啮合相连，滑轨805与主框架1相连，u型滑轮806设置在雪槽6底部，滑轨805与u型滑轮806配合相连。
33.以上对本实用新型所提供的一种雪面摩擦测试装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。