一种轮式高速抗滑仪用恒速旋转及防抱死控制器的制作方法

1.本发明涉及高速抗滑仪技术领域，尤其是涉及一种轮式高速抗滑仪用恒速旋转及防抱死控制器。


背景技术：

2.为更好地研究多物理场耦合作用下的路面抗滑性能，工程师通常会使用由旋转的橡胶片(或)真实轮胎及相关部件组装成的抗滑仪对试件表面进行测试，并利用多种传感器对轮胎速度、刹车摩擦力、惯性力等数据进行采集，进而计算出胎
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路摩擦系数。然而，现有的高速抗滑测试仪多数使用橡胶片进行设计，可模拟的最高速度较慢，尤其是不能应对飞机轮胎刹车场景模拟。而现有使用真实轮胎的抗滑测试设备又几乎为从动结构，导致速度较低且速度控制存在延迟问题，使得实验数据与真实情况不相符合。
3.基于此，本发明使用主动旋转的真实轮胎来模拟多物理场耦合作用下的复杂工况(温度、荷载、速度和介质等)，进一步弥补了当前设备的技术短板。同时，本发明设备所进行的试验具有周期短、用料省、可重复度高和精度高等优良特点，其将具有广阔的应用前景。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
5.一种轮式高速抗滑仪用恒速旋转及防抱死控制器，包括u形轮架，轮架的两条支撑臂上设置有滑柱，轮架沿滑柱上下移动；轮架上端固定有荷载传感器组，荷载传感器组上端连接至液压组件，液压组件用于带动轮架升降；
6.支撑臂之间转动连接有横向部署的抗滑主轴，抗滑主轴上套设有花键套，花键套上设置有固定座，固定座用于固定轮胎；
7.抗滑主轴一端固定连接有传动轴，传动轴另一端固定连接在液压马达的输出轴上；传动轴上套设有扭力传感器、电磁制动器，扭力传感器用于测量传动轴的转速，电磁制动器用于对传动轴间歇式制动；电磁制动器内部设置有电磁线圈、刹车片和制动盘，传动轴带动制动盘运转；
8.液压马达连接至外部的变频油泵，变频油泵通过控制泵油流量及压力，从而实现液压马达的多档转速调节。
9.优选的，所述抗滑主轴两端通过轴承转动连接在轮架上，轮架对应轴承位置安装有抗滑轴承座，抗滑轴承座内设置凹槽，轴承固定于凹槽内，抗滑轴承座和轴承通过配合降低抗滑主轴转动受到的摩擦力。
10.优选的，所述荷载传感器组包括拉力传感器和压力传感器，压力传感器安装于轮架上端，拉力传感器连接至液压组件上，传感器数据用于测量刹车模拟中的滑移距离和摩擦因数的计算。
11.本发明采用上述结构的恒速旋转及防抱死控制器，能够实现最高150km/h的速度模拟，且速度控制精确；降低了噪声、震动对测试的影响，模拟效果更好，很好地解决了在小
尺寸试件上模拟刹车滑移的技术难题。
附图说明
12.图1为本发明实施例的结构示意图；
13.图2为本发明实施例的安装示意图。
14.附图标记
15.1、滑柱；2、轮架；3、轴承座；4、抗滑主轴；5、固定座；6、拉力传感器；7、压力传感器；8、扭力传感器；9、动力支架；10、液压马达；11、花键套；12、传动轴；13、电磁制动器；14、连接套；15、固定架；16、立柱；17、车辙板试件；18、液压组件；19、荷载传感器组；20、控制器本体；21、轮胎；22、移动小车。
具体实施方式
16.以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
17.如图所示的一种轮式高速抗滑仪用恒速旋转及防抱死控制器，包括u形轮架2，轮架2的两条支撑臂上设置有滑柱1，轮架2沿滑柱1上下移动。轮架2上端固定有荷载传感器组19，荷载传感器组19上端连接至液压组件18。通过驱动液压组件18，从而实现轮架2的上下移动。
18.荷载传感器组19包括拉力传感器6和压力传感器7，压力传感器7安装于轮架2上端，拉力传感器6连接至液压组件18上。
19.支撑臂之间转动连接有横向部署的抗滑主轴4。具体地，抗滑主轴4两端通过轴承转动连接在轮架2上，轮架2对应轴承位置安装有抗滑轴承座3，抗滑轴承座3内设置凹槽，轴承固定于凹槽内。
20.抗滑主轴4上套设有花键套11，通过切换花键套11，保证了多工况自由切换且互不影响。花键套11上设置有固定座5，固定座5用于固定轮胎21。
21.抗滑主轴4一端固定连接有传动轴12，传动轴12另一端固定连接在液压马达10的输出轴上。抗滑主轴4与传动轴12之间、传动轴12与输出轴之间均通过连接套14连接并加固。
22.传动轴12上套设有扭力传感器8、电磁制动器13，电磁制动器13、液压马达10还固定在动力支架9上，动力支架9固定在轮架2上。扭力传感器8用于感知抗滑主轴4的扭转力矩，并转换为精确的电信号输出，最终实现对轮胎21速度的精准感知。
23.电磁制动器13用于对高速旋转的轮胎21进行间歇式制动，从而实现轮胎的刹车模拟。电磁制动器13内部设置有电磁线圈、刹车片和制动盘，传动轴12带动制动盘运转。刹车模拟实验中，当切断电磁制动器13的电流时，刹车片脱离制动盘，制动盘与刹车片之间产生摩擦力矩，从而驱使与制动盘相连的传动轴12快速停止转动。
24.液压马达10采用分位连接方式与外部变频油泵，分位连接方式能够显著降低液压马达10的噪声和震动对试验的干扰。速度模拟实验中，通过对变频油泵内部的变频器信号的精准控制，从而改变油泵的转速，以来调节泵油的流量和压力，从而控制液压马达10的起动转矩，最终实现液压马达10的多档位速度稳定输出。
25.组装时，将滑柱1上下端通过固定架15固定在立柱16上，将荷载传感器上端连接至
液压组件18，将轮胎21安装在固定座5上。同时，将移动小车22固定在轮胎21正下方，移动小车22上安装有车辙板试件17，移动小车22对应车辙板试件17位置设置有惯性传感器。
26.本发明控制器可实现0
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150km/h多档高速旋转测试、恒速轮胎21
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车辙板试件17动摩擦系数测试和小尺寸车辙板试件17刹车滑移模拟三个主要功能，具体实施方式如下：
27.1、多档高速旋转测试：控制器可以实现测试轮线速度在0
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150km/h间进行多档控制。当需要进行固定速度测试时，设置速度值，并开启变频油泵；液压马达10收到固定转速指令，固定转速需要的旋转动力被依次通过连接套14、传动轴12、抗滑主轴4和花键套11传递至轮胎21，进而实现固定转速控制。同时，扭力传感器8将实时转速进行传输，并在显示器和电脑终端上进行实时读取。
28.2、恒速轮胎
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车辙板试件动摩擦系数测试：轮胎21达到指定速度后，驱动液压组件18，使控制器本体20、轮胎21同步向下滑动。当携带恒速的轮胎21与车辙板试件17接触时，扭力传感器8和荷载传感器组19进行实时传输，在电脑和显示器上将测试值进行记录，并进行摩擦系数计算。
29.3、小尺寸车辙板试件刹车滑移模拟及抗滑表征测试：输入旋转速度和施加荷载值，液压组件18驱动控制器本体20和轮胎21整体向下滑移。当轮胎21与车辙板试件17接触时，电磁制动器13开启，并通过连接套14、花键套11和抗滑主轴4传递至轮胎21。轮胎21在车辙板试件17上进行防抱死刹车模拟，电磁制动器13进行间歇式刹车制动，同时在电脑和显示器上进行压力荷载力、试件惯性接触力、扭矩和转速等信号传输。通过传输的信号进行滑移距离和摩擦系数计算，并对测试试件进行抗滑表征。
30.以上是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。