[01164673]一种测量滚动摩擦系数的装置

1、 课题来源与背景 装载机铲装作业阻力是装载机设计的基本原始数据,是确定发动机功率、及其质量及质心位置等牵引性能参数的重要依据,但在传统设计中因缺乏工作对象散装物料特性的认知,设计大都依据经验公式,而公式中系数多,取值范围大,很难反映各种作业对象对铲斗作用的实际阻力。为研究“铲斗—物料”相互作用,计入作业对象获取精准的作业阻力,指导铲斗斗型设计,需要对物料滚动摩擦系数等物料接触特性进行获取。然而目前,对于碎石、煤矿等铲装物料的滚动摩擦系数还未见深入的方法分析及精准、细化测量装置的设计主流获取该系数的做法是通过虚拟测量,借助散体力学,离散元分析方法来进行滚动摩擦系数的虚拟标定,通过控制变量法来反推滚动摩擦系数,由于各个参数的不断变化,虚拟标定仍存在着较大的误差。鉴于此,本成果提供了一种精准测量铲装作业散体物料滚动摩擦系数的方法及设计了该测量装置。 2、技术原理及性能指标 滚动摩擦测量装置在力学原理的指导下,根据摩擦力公式 与滚动距离 ,求解出摩擦功 ,并对一定角度范围内的功积分可获得整个滚动摩擦所作的功 ,最终根据能量守恒原理求解滚动摩擦系数。将所需测定的物料制成质量为m的实验小球,压紧夹持装置的上夹板和下夹板的尾部,使得扭簧压缩,上夹板和下夹板的前部基于销轴相互转动张开。将下夹板的前端深入圆弧导轨内,并沿着圆弧导轨移动至所需高度,将实验小球对应上夹板的夹持槽放置在弧形斜台上,松开上夹板和下夹板的尾部,扭簧恢复伸张,上夹板和下夹板之间具备夹持力,上夹板的夹持槽将实验小球压紧在弧形斜台上。通过角度测量仪测量实验小球位于弧形斜台上的初始位置的θ角,通过游标卡尺测量初始位置到弧形斜台最低端的高度H。再次压紧夹持装置的上夹板和下夹板的尾部,使上夹板和下夹板张开,实验小球沿弧形斜台自由滚落至弧形斜台的低端,并在弧形斜台做水平抛出运动,最终落在铺于石板上的湿纸巾上,并在湿纸巾上留下圆形印记;通过游标卡尺测量实验小球水平抛出的高度h以及水平抛出距离S（湿巾上印记中心位置到水平抛出点的水平距离）。 3、技术创造性、适用范围和安全性 本成果已授权实用新型专利。滚动摩擦系数测量装置用于对散体物料如石块、煤炭、木薯、甘蔗、玉米、玻璃等物料的静摩擦系数。静摩擦系数测量装置测量的物料体积较小,操作简单,保证装置的安全性。 4、应用情况及存在的问题 本成果已成功应用于测量小碎石、大碎石、煤炭、甘蔗等散体物料的滚动摩擦系数,与其他的研究成果一起,精确描述了铲装作业对象的接触参数,结合散体力学分析,计入作业对象获取精准的作业阻力,将该研究成功应用于铲斗斗型设计。 5、历年获奖情况 本成果已报发明专利,目前暂未获得奖励。