[发明专利]一种原位测量人工岩壁斜面摩擦系数的装置及方法

说明书

本发明公布了一种原位测量人工岩壁斜面摩擦系数的装置及方法，将设有导轨槽的板材平行于倾斜的岩壁固定，导轨槽朝向岩壁，板材与倾斜的岩壁隔开一定的距离，制作一个测量组件，测量组件包括可伸缩的丝杆组件，安装在丝杆组件一端与导轨槽适配的滑轮，安装在丝杆组件另一端的压力传感器，安装在丝杆组件侧面的拉力传感器，连接拉力传感器并与丝杆组件垂直的拉杆；将测量组件的滑轮插入导轨槽后，通过伸长丝杆组件，使压力传感对岩壁施加压力，并测出压力，拉动拉杆便可测出拉力，再通过拉力除以压力得到岩壁的摩擦系数。本发明解决了人工岩壁表面难以在一定的移动路径上均匀施加压力的难题，能准确测量了滑靴与人工岩壁的静摩擦力和动摩擦力。

技术领域

本发明属于摩擦系数测量领域，属于适用于测量攀岩壁上的摩擦系数的测量装置。

背景技术

摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。它和接触面材料及表面的粗糙度有关。摩擦系数的大小是物体间抗滑性的直观体现形式。其可分为动摩擦系数和静摩擦系数。

目前工程上应用比较普遍的方法有单轮式横向力系数测试系统、双轮式横向力系数测试系统、摆式摩擦系数测定仪及动态旋转式摩擦系数测定仪法等，单轮式横向力系数测试系统、双轮式横向力系数测试系统主要用于高速公路一级公路横向力系数检测；动态旋转式摩擦系数测定仪法我国目前部分单位在使用该设备，但未普及；目前我国普遍使用的摆式仪法用于测试路面、标线或其他材料试件摩擦系数。

据调查市面上仅有水平面摩擦系数测试仪，尚无测量斜面摩擦系数的装置。

攀岩运动属于登山运动，其主要是利用攀岩鞋底橡胶以及涂覆在手上的镁粉与岩壁间产生的摩擦力在岩石峭壁或人造岩墙上进行行进。2020年攀岩项目入选东京奥运会，国际上攀岩比赛项目主要有速度攀岩、难度攀岩和攀石。在速度攀岩中，岩壁赛道全长15米，如图1人工岩壁Y与竖直墙S之间成5°夹角。人工岩壁外表由带有攀岩支点安装通孔，攀岩支点安装通孔的标准孔径为M10，通孔间间隔为125mm。一般人工岩壁Y外表应采用树脂和石英砂（0.1/0.4粒度）合成完成。

比赛前期测量倾斜岩壁与鞋底橡胶之间的摩擦系数有利于运动员对岩壁的光滑程度，对使用的攀岩鞋（橡胶）以及自身需使用爆发力、体重，和攀岩壁的倾斜度进行相应的评估和做出相应的预判，以便获得优异的成绩。

另者，在攀岩板使用一段时间之后需要检修与保养，目前尚未有任何仪器能够满足原位测量斜面摩擦系数来评估岩壁的维修与保养情况。且各赛事场所的人工岩壁的摩擦系数信息不参赛队伍公布，也不允许现场在赛前拆卸岩壁，参数队伍欲了解比赛时的人工岩壁与不同鞋底的摩擦系数只能自己测量。

但是在几乎垂直的岩壁上如何施加压力，如何测量压力，现有技术未给出解决办法。

发明内容

基于目前尚无岩壁摩擦系数的测量仪器，依据攀岩岩壁自带通孔的特点，此本发明设计一种在攀岩壁上原位测量斜面摩擦系数的装置。

本发明的技术方案为：一种原位测量人工岩壁斜面摩擦系数的装置，包括设有导轨槽的面板、可伸缩的丝杆组件、压力传感器、拉力传感器、滑块组件、拉杆，所述面板的四周与人工岩壁的攀岩支点安装通孔通过螺杆紧固连接，使所述面板平行于人工岩壁，并且导轨槽朝向人工岩壁，所述滑块组件包括滑块和对称安装在滑块两侧的多组滑轮，滑块与丝杆组件的一端连接固定，滑轮嵌于导轨槽内，能沿导轨槽滑行，所述丝杆组件的另一端与压力传感器一个受力端连接，压力传感器背向丝杆组件的另一受力端连接滑靴模块，拉力传感器的一个受力端与拉杆连接，而另一受力端与丝杆组件的侧面连接，使压力传感器、拉力传感器的测量轴分别与丝杆组件、拉杆同轴，且拉杆垂直于丝杆组件且平行于导轨槽，组成L型的测量组件，所述丝杆组件包括螺纹连接的丝套和丝杆，所述丝杆通过旋拧使丝杆伸出分别将滑靴模块压靠在人工岩壁表面和将滑轮压靠在导轨槽内，滑靴模块面向人工岩壁的一面依附有待测依附物。