動態(tài)系數(shù)測定儀的相關性分析

動態(tài)系數(shù)測定儀的相關性分析

0動態(tài)摩擦系數(shù)測試方法目前，我國主要的車輛測量儀器主要包括橫斷面系數(shù)測試車輛（scrim）和擺式系數(shù)測試。橫向力系數(shù)測試車購買費用和維護費用較高,因而使用范圍受到限制;擺式摩擦系數(shù)測試儀也有測試樣本小,只代表低速下的摩擦系數(shù)和測試結果受到人為影響較大的缺點。為了解決上述兩種儀器在性價比和測試穩(wěn)定性方面的問題,本研究項目從日本引進了動態(tài)摩擦系數(shù)測試儀(DFT)并進行了試驗和試用。現(xiàn)將其原理、結構和與SCRIM及擺式摩擦系數(shù)測試儀之間的相關性介紹如下。1dft介紹1.1新一代dft測試系統(tǒng)和參數(shù)一定載荷W的輪胎和路面接觸并以一定速度V行進,輪胎會受到摩擦力F。測試這個力F,便可以從下式得到摩擦系數(shù)μ,DFT的測定也就是依據(jù)這個原理。μ=F/W(1)當W為定值時μ=F×k(2)μ和F成正比例(k為比例常數(shù))。DFT的測試裝置包括測試儀和X?Y記錄儀及操縱儀3部分(見圖1),新一代的DFT已可以用便攜式電腦代替X?Y記錄儀自動顯示數(shù)值。圖中測試儀底部有兩個圓盤,一個圓盤在發(fā)動機作用下旋轉,旋轉盤下安裝了繞圓盤的軸自由旋轉的小圓盤,這個圓盤安裝了3個橡膠滑溜塊。旋轉圓盤使橡膠滑溜塊的線速度達到100km/h后將圓盤從懸空位置釋放到路面上,圓盤在路面摩擦力的作用下逐漸減速至靜止,在此過程中X?Y記錄儀連續(xù)記錄橡膠滑溜塊和路面之間的摩擦力F,若橡膠滑溜塊上施加正壓力W,動態(tài)摩擦系數(shù)DF=F/W。這時X?Y記錄儀還同時記錄了圓盤上橡膠滑溜塊的旋轉速度。由于是連續(xù)測量,所以可得出如圖2所示的速度和摩擦系數(shù)的關系曲線,由此反映摩擦系數(shù)和速度的關系(速度依存性)。習慣上取60km/h時的摩擦系數(shù)作為測試值。DFT儀器小巧輕便只需要使用一般車輛便可在任何路段進行測試,并且測試裝置只需使用車輛蓄電池作為電源。圖3所示是用DFT在高速公路上進行測試的情況。1.2同一種試驗結果,dft的測值隨比有2.用DFT測試時,在同一地點要重復測3次,取其平均值作為這一點的代表值,因此DFT的穩(wěn)定性主要看3次測值之間的差異。通過約200個點的試驗我們發(fā)現(xiàn)同一點的3次測值之間一般只相差0.03～0.05,因此可說明DFT的穩(wěn)定性滿足要求。DFT的重復性試驗是在交通部公路交通綜合試驗場不同摩擦系數(shù)試驗段進行的3次試驗。均勻的同種結構的路面上不同測點的測值差異被視為重復性,重復性試驗結果見表1。由表1可見DFT的重復性能滿足要求。2比較dft和scrim和擺式系數(shù)的試驗方法2.1同不同速度下df和sfc50的關系以路段為單位,對不同速度下的DF值與SFC50測值之間的相關關系做了回歸計算,結果見表2。從表中可以看出任何速度下的DF值與SFC50之間都有很好的相關性(以DF60和SFC50之間的相關性為最好),24個路段DF60和SFC50的數(shù)據(jù)散點圖及回歸曲線見圖4。以測點為單位,對不同速度下的DF值與SFC50測值之間的相關關系做了回歸計算。結果表明不同速度下的DF值與SFC50之間都有很好的相關性,DF60與SFC50的相關關系為SFC50=81.713DF60+6.3,R=0.9098,n=113(3)由圖5可以看出不同速度下DF和SFC的關系曲線基本平行,等同速度下DF與SFC有良好的相關性,這說明DFT測值在20～80km/h的測速范圍內有著系統(tǒng)意義上的穩(wěn)定性,不同速度下的DF與SFC也有良好的相關性。這說明可以用已知速度條件下的DF值去推算相同或不同速度下的SFC值?？紤]到以路段為分析單位時屏蔽了單個測值的波動,因此,在所有的關系式中推薦優(yōu)先采用(4)式。SFC50=85.882DF60+4.6121(4)2.2新測試的對比利用在高速公路上停車帶、行車道和超車道上的測試數(shù)據(jù)對DF和BPN的相關性進行分析,具體數(shù)據(jù)不再羅列。需要指出的是,BPN的測試均采用改進后的新型擺式摩擦系數(shù)測試儀進行,結果如圖6所示。DF與BPN的相關關系沒有DF與SFC的相關關系那么好,這是由于擺式儀測值不太穩(wěn)定所致。因為BPN代表的是低速下的摩擦系數(shù),它與DF20的相關系數(shù)相對較高。一般不推薦進行DF與BPN之間的關系換算。如果需要換算,建議采用(5)式。BPN=62.903DF20+23.493(5)3dft和橫向力系數(shù)測試車輛的比較DFT與橫向力系數(shù)測試車和擺式摩擦系數(shù)測試儀相比具有以下優(yōu)點:(1)DFT具有性價比優(yōu)越、使用面廣、操作簡單等優(yōu)點。DFT與橫向力系數(shù)測試車相比購買費用和維護費用均較低,DFT儀器小巧輕便只需要使用一般車輛便可在任何路段進行測試,一人便可操作。(2)DFT有著測試結果穩(wěn)定,人為影響小的優(yōu)點。DFT測值在20～80km/h的測速范圍內有著系統(tǒng)意義上的穩(wěn)定性,并與橫向力系數(shù)測試車有著很好的相關關系。(3)DFT最突出的特點是能夠反映摩擦系數(shù)對速度的依賴關系。因此,DFT作為簡便的自動化的測試裝置是目前路面摩擦系數(shù)測試系統(tǒng)中有益的