滑雪板摩擦力学性能测试装置

技术领域

本发明属于运动器材性能测试技术领域，具体涉及一种滑雪板摩擦力学性能测试装置。

背景技术

滑雪运动在人们日程生活中或在各类赛事上都是一项普遍存的运动，对于普通滑雪爱好者可以根据滑雪板的不能性能以及外观进行选择，但对于专业滑雪运动员来说，需要从专业角度选择合适的滑雪板；然而滑雪板的摩擦力学性能也是运动员选择滑雪板时要考虑的指标；在滑雪板生产以及质量检测时同样需要对滑雪板的摩擦力学性能进行测试。

现有技术中的针对滑雪板摩擦力学性能测试的专业装置没有，需要测试时，通过人工配合简易设备实现，存在测量准确性差、批量化测试能力差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种滑雪板摩擦力学性能测试装置，解决现有技术存在的测量准确性差、批量化测试能力差的问题。

为实现上述目的，本发明的滑雪板摩擦力学性能测试装置包括模拟雪道以及搭载在所述模拟雪道上的水平驱动装置及加载测试装置；

通过所述水平驱动装置带动所述加载测试装置在模拟雪道上沿长度方向上滑动；通过所述加载测试装置搭载滑雪板、对滑雪板施加竖直压力并采集力学参数；

所述加载测试装置至少包括一个和所述滑雪板连接的加载座、对加载座施加竖直压力的压力加载装置以及采集摩擦力的采集装置。

所述模拟雪道包括：

位于下方的储雪槽；

多个沿储雪槽长度方向均匀设置的U型的支架，所述支架下端和所述储雪槽固定连接；

以及和所述储雪槽平行设置的横梁，所述横梁上端和所述支架的的上框吊装配合。

所述水平驱动装置包括：

沿所述模拟雪道长度方向设置的牵引滑轨；

设置在所述模拟雪道上部一端的主动轮；

设置在所述模拟雪道上部另一端的从动轮，所述牵引滑轨位于所述主动轮和所述从动轮的中心连线上；

连接在所述主动轮和所述从动轮之间的牵引带；

固定在所述牵引带上的牵引滑座，所述牵引滑座位于下方的一段牵引带上，所述加载测试装置和所述牵引滑座连接；

以及通过电机座固定在所述模拟雪道上的电动机，所述电动机输出轴和所述主动轮通过同步带连接。

所述水平驱动装置还包括缓冲器；所述缓冲器位于滑雪板滑动运动方向前端，所述缓冲器固定在所述牵引滑轨的端部，和所述牵引滑座相对设置。

所述水平驱动装置还包括张紧轮，三个所述张紧轮设置在所述模拟雪道上对所述牵引带提供张紧力。

所述压力加载装置包括：

底部通过所述铰接座和所述水平驱动装置的牵引滑座连接的气缸；

测试端和所述气缸的缸杆端连接的压力传感器，所述压力传感器的固定端和所述加载座上端面连接；

以及竖直导向机构，所述加载座通过所述竖直导向机构提供导向。

所述压力加载装置还包括设置在所述气缸的进气口处的气孔保压阀。

所述竖直导向机构包括：

对称固定在所述水平驱动装置的牵引滑座上的滑轨座；

分别设置在两个滑轨座上的两个滑轨副；

分别和两个滑轨副的滑块固定连接的测试滑座；

以及连接在两个所述测试滑座之间的滑座固定板，所述滑座固定板底部通过一对柔性铰链和所述加载座连接。

所述采集装置包括测力座以及拉压传感器；所述拉压传感器的固定端固定在测试滑座的下部，所述拉压传感器的测试端和所述测力座连接，所述加载座沿滑雪板滑动运动方向后端的端面和所述测力座接触。

本发明的有益效果为：本发明的滑雪板摩擦力学性能测试装置由模拟雪道、水平驱动装置、加载测试装三部分构成。模拟雪道是测试装置的本体装置，可搭载其余两部分装置，实现水平移动及加载测试；水平牵引装置的作用是对加载测试装置产生水平牵引力，从而实现加载测试装置及被测滑雪板以一定的速度/加速度水平移动；加载测试装置的作用有两个，其一是对被测滑雪板产生一定的正压力，来模拟滑雪者作用于雪板的重力载荷，其二是完成雪面与滑雪板之间摩擦力的测试。本发明可实现不同速度、不同加速度、不同重力载荷情况下的试验测试。通过本测试装置可使滑雪板以一定的速度在雪面上滑行，从而检测滑雪板与雪面之间的摩擦力。为了提高测试精度，加载测试装置中采用了柔性铰链机构，解决了竖直载荷与水平载荷在传递中的干涉问题；同时采用了气控保压阀保持气缸加载，摆脱了气动管路对移动速度的限制，极大提高了装置测试时滑雪板的滑行速度。

附图说明

图1为本发明的滑雪板摩擦力学性能测试装置整体结构示意图；

图2为本发明的滑雪板摩擦力学性能测试装置中模拟雪道结构示意图；

图3为本发明的滑雪板摩擦力学性能测试装置中水平驱动装置结构示意图；

图4为本发明的滑雪板摩擦力学性能测试装置中加载测试装置结构示意图；

其中：1、模拟雪道，101、储雪槽，102、支架，103、横梁，2、水平驱动装置，201、电机座，202、电动机，203、同步带，204、主动轮，205、缓冲器，206、张紧轮，207、牵引带，208、牵引滑座，209、牵引滑轨，210、从动轮，3、加载测试装置，301、铰接座，302、气孔保压阀，303、气缸，304、滑轨座，305、滑轨副，306、柔性铰链，307、压力传感器，308、加载座，309、测力座，310、拉压传感器，311、滑座固定板，312、测试滑座，4、滑雪板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1，本发明的滑雪板4摩擦力学性能测试装置包括模拟雪道1以及搭载在所述模拟雪道1上的水平驱动装置2及加载测试装置3；

通过所述水平驱动装置2带动所述加载测试装置3在模拟雪道1上沿长度方向上滑动；通过所述加载测试装置3搭载滑雪板4、对滑雪板4施加竖直压力并采集力学参数；

所述加载测试装置3至少包括一个和所述滑雪板4连接的加载座308、对加载座308施加竖直压力的压力加载装置以及采集摩擦力的采集装置。

参见附图2，所述模拟雪道1包括：

位于下方的储雪槽101；

多个沿储雪槽101长度方向均匀设置的U型的支架102，所述支架102下端和所述储雪槽101固定连接；

以及和所述储雪槽101平行设置的横梁103，所述横梁103上端和所述支架102的的上框吊装配合。

模拟雪道1的作用是为被测滑雪板4提供模拟雪道1，同时为水平驱动装置2提供导向及牵引的安装面，该装置水平安装于地面上，底部为盛装积雪的储雪槽101，试验测试时，被测的滑雪板4在加载测试装置3的作用下，形成滑雪板4与储雪槽101内积雪接触的正压力，横梁103底部安装牵引滑轨209，通过水平驱动装置2的牵引作用，使滑雪板4以一定速度沿雪道滑行。

参见附图3，所述水平驱动装置2包括：

沿所述模拟雪道1长度方向设置的牵引滑轨209；

设置在所述模拟雪道1上部一端的主动轮204；

设置在所述模拟雪道1上部另一端的从动轮210，所述牵引滑轨209位于所述主动轮204和所述从动轮210的中心连线上；

连接在所述主动轮204和所述从动轮210之间的牵引带207；

固定在所述牵引带207上的牵引滑座208，所述牵引滑座208位于下方的一段牵引带207上，所述加载测试装置3和所述牵引滑座208连接；

以及通过电机座201固定在所述模拟雪道1上的电动机202，所述电动机202输出轴和所述主动轮204通过同步带203连接。

所述水平驱动装置2还包括缓冲器205；所述缓冲器205位于滑雪板4滑动运动方向前端，所述缓冲器205固定在所述牵引滑轨209的端部，和所述牵引滑座208相对设置。缓冲器205是标准采购件，型号是AC2580v。

所述水平驱动装置2还包括张紧轮206，三个所述张紧轮206设置在所述模拟雪道1上对所述牵引带207提供张紧力。

水平驱动装置2作用是控制被测滑雪板4的滑行速度/加速度，驱动装置的动力源为电动机202，通过电机座201安装于模拟雪道1的一端，通过同步带203将动力传递至主动轮204，主动轮204安装于横梁103端部，在横梁103的另一端安装了从动轮210，在主动轮204与从动轮210之间装有牵引带207，牵引带207与牵引滑座208连接，牵引滑座208在牵引带207的牵引下，通过安装在横梁103底部的牵引滑轨209的导向作用，实现水平方向的移动。测试过程中，通过调整电动机202的转速，可改变主动轮204的转速，进而通过牵引带207的传动控制牵引滑座208的平移速度，最终实现安装在牵引滑座208上的加载测试装置3的平移速度。

参见附图4，所述压力加载装置包括：

底部通过所述铰接座301和所述水平驱动装置2的牵引滑座208连接的气缸303；

测试端和所述气缸303的缸杆端连接的压力传感器307，所述压力传感器307的固定端和所述加载座308上端面连接；

以及竖直导向机构，所述加载座308通过所述竖直导向机构提供导向。

所述压力加载装置还包括设置在所述气缸303的进气口处的气孔保压阀302。

所述竖直导向机构包括：

对称固定在所述水平驱动装置2的牵引滑座208上的滑轨座304；

分别设置在两个滑轨座304上的两个滑轨副305；

分别和两个滑轨副305的滑块固定连接的测试滑座312；

以及连接在两个所述测试滑座312之间的滑座固定板311，所述滑座固定板311底部通过一对柔性铰链306和所述加载座308连接。

所述采集装置包括测力座309以及拉压传感器310；所述拉压传感器310的固定端固定在测试滑座312的下部，所述拉压传感器310的测试端和所述测力座309连接，所述加载座308沿滑雪板4滑动运动方向后端的端面和所述测力座309接触。

加载测试装置3具有两个作用，其一是完成对被测滑雪板4的竖直加载，使雪板在一定正压力下与模拟雪道1接触；其二是完成雪道对滑雪板4摩擦力值的测试。加载测试装置3整体安装在牵引滑座208上，竖直加载的动力源为气缸303，气缸303底部通过铰接座301与牵引滑座208连接，气缸303的缸杆端与压力传感器307的测试端连接，压力传感器307的固定端与加载座308连接，加载座308与被测滑雪板4连接。通过气缸303的动作可实现对滑雪板4在竖直方向载荷的加载与卸载。另外气缸303的进气口处安装了气控保压阀，标准件，型号为AC2580-1，通过手动方式可控制气缸303的保压与排气，即实现了气缸303的加载保持与卸载动作。为了保证竖直加载的稳定性，竖直加载设置了导轨，在牵引滑座208两端通过滑轨座304安装了滑轨副305，又通过测试滑座312与滑座固定板311连接，通过导轨的导向作用使滑座固定板311稳定的上下移动。滑座固定板311底部通过一对儿柔性铰链306与加载座308连接。在竖直方向上，气缸303的缸杆向伸缩时，通过压力传感器307及加载座308作用于滑雪板4，使滑雪板4压紧或抬离雪面。此时柔性铰链306主要起到牵引作用，其牵引着滑座固定板311及测试滑座312，通过滑轨副305的导向，实现竖直方向上下移动。当滑雪板4以一定正压力与模拟雪道1内的积雪接触时，积雪会对滑雪板4产生一个与运动方向向反的摩擦力，该摩擦力通过滑雪板4作用于加载座308，即迫使加载座308向后平移，此时加载座308通过测力座309与拉压传感器310的测试端连接，该传感器另一端固定于只能竖直移动的测试滑座312上，滑雪板4所受到的摩擦力通过加载座308及测力座309作用于拉压传感器310，则通过拉压传感器310即可获得该状态下被测雪板的摩擦力。此时柔性铰链306在水平方向上会产生微变形，不会形成阻止加载座308移动的反力，也就不会影响摩擦力测试。