擺式儀

擺式儀是擺式磨擦係數測定儀的簡稱，是由英國原道路和運輸研究所（TRRL）發明的。BPN是British Pendulum Number的縮寫，即擺式儀的刻度值。

基本介紹

• 中文名：擺式儀
• 外文名：British Pendulum Number
• 全稱：擺式磨擦係數測定儀

用途

本儀器用來測定瀝青路面、標線或其他材料試件的抗滑值，用以評定路面或材料試件在潮濕狀態下的抗滑能力。此法是世界各國廣泛採用的抗滑性能測試法，在我國也已普遍使用。

儀器構成

1、 底座：由T型腿，調平螺絲和水準泡組成。對儀器起調平，支承作用。

2、 立柱：由立柱、升降機構，導向桿及儀器把手組成。用於升降和固定擺頭的位置。

3、 釋放開關：安裝於懸臂上的開關。用於保持擺桿水平位置和釋放擺落下的作用。

4、 擺頭：由緊固把手，擺軸，轉向節，軸承等組成，起聯結擺、固定位置，保證在擺動平面內自由擺動的作用。

5、 擺：由上、下部接頭、擺桿、彈簧、槓桿系、舉升柄、外殼、滑溜塊及橡膠片組成。它對擺動中心有規定力矩，對路面有規定壓力，本身前與後，左與右的力矩平衡，它是度量路面的摩擦係數的尺度。

6、 示數系統：由指針、毛氈圈、法蘭、緊固螺母及度盤組成，指針可直接指示出摩擦係數數值。

7、其他儀具：

①橡膠片，當用於測定路面抗滑值時，其尺寸為6.35mm*25.4mm*76.2mm；

②滑動長度尺，長126mm；

③噴水壺；

④硬毛刷；

⑤ 路面溫度計，分度不大於1℃；

⑥掃帚、記錄表格。

測定原理

擺式儀測定儀是一種動力擺衝擊型儀器， 它是根據“擺的位能等於安裝於擺臂末端橡膠片滑過路面過程中克服路面摩擦所做的功”這一原理研製而成的， 是一種用以測定瀝青路面、標線或其他材料試件抗滑值的儀器。其原理圖如圖所示，公式表示即：

式中：F 為擺值，路面摩擦係數擴大 100 倍；WH 為擺的標定力矩，615000 g /mm；W 為擺的重量，1500 ± 30 g， H 為擺的重心距擺動重心距離 410 ± 5 mm，Z 為在刻度盤零位以下邊部的豎向距離，當從水平位置釋放擺時， 零點在水平線以下10 mm 處；P 為橡膠片壓於路面上的正向靜壓力，2663 g；D為橡膠片在路面上的滑動長度 126 mm;；P 為度盤指針長度，300 mm。

擺式儀測定原理

操作方法

擺式儀測定路面摩擦係數操作步驟：

（1）儀器調平：轉動底座上的調平螺栓，使水準泡居中。

（2）調零：按下釋放開關，使擺向左帶動指針擺動。當擺達到最高位置後下落時，用手將擺桿接住，此時指針應指零。

（3)校核滑動長度： ①用掃帚掃淨路面表面，並用橡膠刮板清除擺動範圍內路面上的鬆散粒料。 ②讓擺自由懸掛，提起擺頭上的舉升柄，將底座上墊塊置於定位螺絲下面，使擺頭上的滑溜塊升高，放鬆緊固把手，轉動立柱上升降把手、使擺緩緩下降。當滑塊上的橡膠片剛剛接觸路面時,即將緊固把手旋緊，使擺頭固定。 ③提起舉升柄，取下墊塊，使擺向右運動。然後，手提舉升柄使擺慢慢向左運動，直至橡膠片的邊緣剛剛接觸路面。在橡膠片的外邊擺動方向設定標準尺，尺的一端正對準該點。再用手提起舉升柄，使滑溜塊向上抬起，並使擺繼續運動至左邊，使橡膠片返回落下再一次接觸地面，橡膠片兩次同路面接觸點的距離應在126mm（即滑動長度）左右。若滑動長度不符合標準時，則升高或降低儀器底正面的調平螺絲來校正，但需調平水準泡，重複此項校核直至滑動長度符合126mm的規定。

（4）用噴壺的水澆灑試測路面，並用橡膠刮板刮除表面泥漿。

（5）再次灑水,並按下釋放開關，使擺在路面滑過，指針即可指示出路面的擺值。但第一次測定，不做記錄。當擺桿回落時，用左手接住擺，右手提起舉長柄使滑溜塊升高，將擺向右運動，並使擺桿和指針重新置於水平釋放位置。

（6）重複（5）的操作測定5次，並讀記每次測定的擺值，即BPN，5次數值中最大值與最小值的差值不得大於3，如差值大於3時，應檢查產生的原因，並再次重複上述各項操作，至符合規定為止。取5次測定的平均值作為每個測點路面的抗滑值（即擺值BPN），取整數，以BPN表示。

（7）在測點位置上用路表溫度計測記潮濕路面的溫度，精確至1℃。

（8）按以上方法，同一處平行測定不少於3次，3個測點均位於輪跡帶上，測點問距3~5m。該處的測定位置以中間測點的位置表示。每一處均取3次測定結果的平均值作為試驗結果，精確至1BPN。

影響擺式儀測定結果因素的分析

底座不穩定所造成的影響

一般的擺式儀底座後支點角與底座是通過鉸鏈連線在一起，形成一個“T 型”形狀， 從而保證儀器在測試過程中的穩定，底盤三支點處採用調平螺絲， 互相配合用於儀器調平以及校核滑塊長度時進行微調。現實的情況是：用鉸鏈連線後支點角與底座，雖然形成的“T 型”底座有一定的穩定作用，但在整體上卻沒有形成一個三角固定， 這就造成了在試驗過程中，當擺下落時，儀器整體會發生晃動，從而增加了試驗的誤差，不能準確的評價路面的抗滑指標。與此同時，底座三個支點的調平螺絲長度過短，在進行調平和微調時不方便，難以滿足路面檢測時的要求。因此， 需要對現有的擺式儀進行改進，改善底部穩定性能， 通過微調底座高度快速校核滑塊長度，從而方便試驗人員操作。

升降把手與緊固把手無法實現微調和粗調

一般的擺式儀主軸上帶有一個升降把手， 配合兩個緊固把手來實現擺的上下移動， 用於調零及校核滑塊長
度。現實的情況是通過升降把手可以實現儀器的上下移動，但是這種移動幅度較大，當在試驗過程中需要校核滑塊長度時，通常需要實現微小的移動， 這時轉動升降把手已經不能滿足試驗要求，實際試驗過程中採用升高或降低儀器底正面的調平螺絲來校正滑塊長度，但同時保持水準泡居中卻很難同時做到，需要單獨再進行調節，耗費了時間，操作稍微複雜且儀器的穩定性難以滿足要求。因此，需要對現有的擺式儀進行改進，使得擺式儀能夠實現微調和粗調， 通過微調裝置配合粗調裝置，實現儀器的微小上下移動， 可快速校核滑塊長度，從而提高試驗的精度和工作效率。

擺頭下落過程中對儀器的碰撞

擺式儀一般用於測定瀝青路面、標線或其他材料試件的抗滑值，用以評定路面或路面材料試件在潮濕狀態下的抗滑能力，是公路路基路面現場測試中常用的試驗設備之一。一般的擺式儀在擺臂上帶有一個有缺口的圓形卡槽， 在右懸臂上安裝了一個帶有連桿的控制擺臂釋放的裝置， 當需要擺處於水平釋放位置的時候， 可以按下釋放開關， 將圓形卡槽卡在釋放裝置的連桿上， 則可實現擺的水平固定， 擺在下落的時候，按下釋放開關， 則可完成現場的測試工作。現實的情況是圓形卡槽卡在連桿上的時候，由於缺少前後方向上的約束，卡槽會在連桿上前後移動， 而且擺頭與擺桿的連線處沒有固定裝置，擺頭在下落過程中會來回晃動， 這樣就會造成擺在釋放過程中碰觸到擺式儀的底座，打破已經調平的狀態，從而增加了試驗的誤差， 不能準確的評價路面的抗滑指標。因此，需要對現有的擺式儀進行改進， 使得卡槽能夠穩定地卡在懸臂上以及使擺頭不再晃動，進而解決原擺式儀擺上卡槽在釋放開關處的連桿上前後滑動以及擺頭來回晃動的問題，提高試驗的準確性。