本发明专利技术公开了一种临界滚动摩擦系数测定装置及方法，属于测量仪器技术领域。本发明专利技术包括底座，底座上有铰支座和调节支架；铰支座上铰接有工作台，工作台的测试区域内嵌装有平板状的被测试样Ⅱ，被测试样Ⅱ上放置有被测试样Ⅰ，被测试样Ⅰ是圆柱形金属件；被测试样Ⅱ下方安装有电磁铁；调节支架上有升降调节螺钉，升降调节螺钉的上端有中心凹孔，中心凹孔上坐落有光滑球体，光滑球体与所述工作台相接触；还包括分置的百分表座，升降调节螺钉与铰接轴的轴线距离确定好定值y。本发明专利技术将摩擦系数的测定问题转换为距离测量问题，便捷直观；将负载施加变换为电磁力施加，操作简便，误差小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种摩擦系数测量装置，属于测量仪器
技术介绍
当测量两物体之间的滚动摩擦系数时，现有方法是将两物体同时放置于一倾角可以变化的斜面上，一物体置于另一物体之上。下面的物体固定于斜面上,上面的物体制作成圆柱状，可以在下面的物体表面上自由滚动。如图5所示。根据牛顿第二定律分析被测试样1开始运动时的情况。当倾斜角不大时,被测试样1相对于被测试样2处于静止状态。这时，有下式的力平衡：N–mgcosθ=0(1)mgsinθ-f=0(2)（1）式中，N为被测试样2施加在被测试样1上的支撑反力；（2）式中，f为摩擦力。逐渐增大θ角（可以通过改变距离x实现）到θ=θ0时，被测试样1恰好开始滚动，这时摩擦力记为fr，fr=u0N，此时的u0称为临界滚动摩擦系数，也是本专利技术要测量的物理量。将该式代入到（1）、（2）式中，可得u0=tanθ0=x0/y(3)不同材料、不同表面粗糙度、不同使用环境条件下，两物体间的u0不同，故需要仪器设备在具体条件下进行摩擦系数的测定；另正压力的大小理论上不会影响u0的大小，但在工程应用中，由于两摩擦材料接触表面的微观形貌不同（尤其是金属材料对非金属材料的摩擦），正压力变化会导致u0在一定范围内发生变动，故在不同正压力大小施加作用下的u0精确测定，也是工程应用中需要解决的问题。经文献查新和专利检索，现有用于测定滚动摩擦系数（如M-2000多功能摩擦-磨损实验机）的方法原理可归结为斜面小车法，即将被测试样1做成小车车轮，被测试样2做成平板，对小车施加不同重量以测定两材料间的滚动摩擦系数。该方法需要在待测试样上装配滚动轴承，欲使小车车轮滚动，必须先克服滚动轴承滚子与保持架间的摩擦力，故存在一定测量误差。此外，中国专利ZL99251092.9《摩擦系数测定仪》是通过观察得到θ0角来计算u0的，精度较低，且无法改变正压力，只涉及静摩擦系数测定，不涉及滚动摩擦系数测定范畴。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足之处，本专利技术提供一种临界滚动摩擦系数测定装置及方法，可任意改变正压力大小，精确测定滚动摩擦系数u0，将摩擦系数的测定问题转换为距离测量问题，便捷直观。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种临界滚动摩擦系数测定装置，它包括底座，底座上面的一端固定有铰支座，底座上面的另一端固定有调节支架；所述铰支座上通过铰接轴铰接有工作台，工作台在初始位置与所述底座平行，所述工作台的中部有测试区域，测试区域内嵌装有平板状的被测试样Ⅱ，被测试样Ⅱ上放置有被测试样Ⅰ，被测试样Ⅰ是圆柱形金属件；所述被测试样Ⅱ下方安装有给被测试样Ⅰ提供压力的电磁铁，电磁铁的绕组线圈电连接有可调直流电压源；所述调节支架位于所述工作台下方，所述调节支架上有升降调节螺钉，升降调节螺钉通过螺纹副安装在所述调节支架上，所述升降调节螺钉与所述底座相垂直，所述升降调节螺钉的下端为调整手柄，所述升降调节螺钉的上端制作有中心凹孔，中心凹孔上坐落有光滑球体，光滑球体的上方与所述工作台点相接触；还包括分置的百分表座，百分表座上装有用于测定所述工作台抬升高度的百分表，所述工作台上有定位凹点，百分表的测头嵌入所述定位凹点，所述定位凹点位于所述升降调节螺钉的轴线上，所述升降调节螺钉与铰接轴的轴线距离是定值y，定值y的精度为0.01mm。所述被测试样Ⅰ制作成中间粗两端细的台阶圆轴形，被测试样Ⅰ在静止和滚动时均与所述电磁铁构成封闭磁路。所述工作台的测试区域的两端极限位置均设置有挡块。所述底座的下端面上设置有多个调整螺钉。所述电磁铁的铁芯是“U”形，所述电磁铁通过卡箍和螺栓组件固定在所述工作台下面。所述被测试样Ⅱ的上平面与所述工作台的上平面齐平或低于所述工作台的上平面。所述工作台靠近铰接轴的一端具有筋板，所述铰支座的两侧与底座之间有加强肋板。所述调节支架是直角形支架，直角形支架的竖直段固定在所述底座上，直角形支架的水平段安装所述的升降调节螺钉。一种采用所述装置的滚动摩擦系数测定方法，包括如下步骤：第一步、将底座和工作台水平找正，百分表调零，百分表的测头嵌入定位凹点，升降调节螺钉与铰接轴的轴线距离在制作时就确定好定值y，定值y的精度为0.01mm；第二步、将被测试样Ⅰ置于被测试样Ⅱ上静置，被测试样Ⅰ的滚动方向朝向所述铰支座；第三步、缓慢旋转升降调节螺钉，通过光滑球体抬起工作台，抬起的距离由百分表直接读出；第四步、当被测试样Ⅰ恰好在被测试样Ⅱ上发生滚动时，实验结束，记录此时抬起距离读数x0，根据u0=tanθ0=x0/y，得到滚动摩擦系数u0的值；第五步、调节可调直流电压源，改变直流电流I的大小，施加不同大小的吸力，重复上述试验，测定不同大小正压力时，滚动摩擦系数值的变化。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术将摩擦系数的测定问题转换为距离测量问题，便捷直观；将负载施加变换为电磁力施加，操作简便，误差小。2、本专利技术较现行测量方法测量精度准确。距离x的测定通过百分表测定读取，精度可达到0.01mm,精度较高；距离y通过制造保证，精度亦可达到0.01mm，精度较高。3、本专利技术正压力施加通过电磁吸力装置实现，可通过改变直流电流的大小改变正压力大小，测量不同正压力下两材料间的滚动摩擦系数；4、本专利技术测量结构简单、操作便利，易于实施推广。附图说明下面根据附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术主视图；图2是图1的俯视图；图3是图1的左视图；图4是图2的A-A视图；图5是本专利技术原理图。图中，1、工作台，1-1、筋板，1-2、定位凹点，2、挡块，3、被测试样Ⅰ，4、被测试样Ⅱ，5、电磁铁，5-1、绕组线圈，5-2、可调直流电压源，6、卡箍，7、百分表座，8、光滑球体，9、升降调节螺钉，9-1、中心凹孔，10、调节支架，11、调整螺钉，12、底座，13、铰支座，13-1、加强肋板，14、铰接轴。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步说明。如附图图1-图4所示的一种临界滚动摩擦系数测定装置，它包括底座12，底座12上面的一端固定有铰支座13，底座12上面的另一端固定有调节支架10；所述铰支座13上通过铰接轴14铰接有工作台1，工作台1在初始位置与所述底座12平行，所述工作台1的中部有测试区域，测试区域内嵌装有平板状的被测试样Ⅱ4，被测试样Ⅱ4上放置有被测试样Ⅰ3，被测试样Ⅰ3是圆柱形金属件；所述被测试样Ⅱ4下方安装有给被测试样Ⅰ3提供压力的电磁铁5，电磁铁5的绕组线圈5-1电连接有可调直流电压源5-2；所述调节支架10位于所述工作台1下方，所述调节支架10上有升降调节螺钉9，升降调节螺钉9通过螺纹副安装在所述调节支架10上，所述升降调节螺钉9与所述底座12相垂直，所述升降调节螺钉9的下端为调整手柄，所述升降调节螺钉9的上端制作有中心凹孔9-1，中心凹孔9-1上坐落有光滑球体8，光滑球体8的上方与所述工作台1点相接触；还包括分置的百分表座7，百分表座7上装有用于测定所述工作台1抬升高度的百分表，所述工作台1上有定位凹点1-2，百分表的测头嵌入所述定位凹点1-2，所述定位凹点1-2位于所述升降调节螺钉9的轴线上，所述升降调节螺钉9与铰接轴14的轴线距离是定值y，定值y的精度为0.01mm。所述被测试样Ⅰ3制作成中间粗两端细的台阶圆轴形，被测试样Ⅰ3在静止和滚动时均与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种临界滚动摩擦系数测定装置，其特征在于：它包括底座（12），底座（12）上面的一端固定有铰支座（13），底座（12）上面的另一端固定有调节支架（10）；所述铰支座（13）上通过铰接轴（14）铰接有工作台（1），工作台（1）在初始位置与所述底座（12）平行，所述工作台（1）的中部有测试区域，测试区域内嵌装有平板状的被测试样Ⅱ（4），被测试样Ⅱ（4）上放置有被测试样Ⅰ（3），被测试样Ⅰ（3）是圆柱形金属件；所述被测试样Ⅱ（4）下方安装有给被测试样Ⅰ（3）提供压力的电磁铁（5），电磁铁（5）的绕组线圈（5‑1）电连接有可调直流电压源（5‑2）；所述调节支架（10）位于所述工作台（1）下方，所述调节支架（10）上有升降调节螺钉（9），升降调节螺钉（9）通过螺纹副安装在所述调节支架（10）上，所述升降调节螺钉（9）与所述底座（12）相垂直，所述升降调节螺钉（9）的下端为调整手柄，所述升降调节螺钉（9）的上端制作有中心凹孔（9‑1），中心凹孔（9‑1）上坐落有光滑球体（8），光滑球体（8）的上方与所述工作台（1）点接触；还包括分置的百分表座（7），百分表座（7）上装有用于测定所述工作台（1）抬升高度的百分表，所述工作台（1）上有定位凹点（1‑2），百分表的测头嵌入所述定位凹点（1‑2），所述定位凹点（1‑2）位于所述升降调节螺钉（9）的轴线上，所述升降调节螺钉（9）与铰接轴（14）的轴线距离是定值y，定值y的精度为0.01mm。...
【技术特征摘要】
1.一种临界滚动摩擦系数测定装置，其特征在于：它包括底座（12），底座（12）上面的一端固定有铰支座（13），底座（12）上面的另一端固定有调节支架（10）；所述铰支座（13）上通过铰接轴（14）铰接有工作台（1），工作台（1）在初始位置与所述底座（12）平行，所述工作台（1）的中部有测试区域，测试区域内嵌装有平板状的被测试样Ⅱ（4），被测试样Ⅱ（4）上放置有被测试样Ⅰ（3），被测试样Ⅰ（3）是圆柱形金属件；所述被测试样Ⅱ（4）下方安装有给被测试样Ⅰ（3）提供压力的电磁铁（5），电磁铁（5）的绕组线圈（5-1）电连接有可调直流电压源（5-2）；所述调节支架（10）位于所述工作台（1）下方，所述调节支架（10）上有升降调节螺钉（9），升降调节螺钉（9）通过螺纹副安装在所述调节支架（10）上，所述升降调节螺钉（9）与所述底座（12）相垂直，所述升降调节螺钉（9）的下端为调整手柄，所述升降调节螺钉（9）的上端制作有中心凹孔（9-1），中心凹孔（9-1）上坐落有光滑球体（8），光滑球体（8）的上方与所述工作台（1）点接触；还包括分置的百分表座（7），百分表座（7）上装有用于测定所述工作台（1）抬升高度的百分表，所述工作台（1）上有定位凹点（1-2），百分表的测头嵌入所述定位凹点（1-2），所述定位凹点（1-2）位于所述升降调节螺钉（9）的轴线上，所述升降调节螺钉（9）与铰接轴（14）的轴线距离是定值y，定值y的精度为0.01mm。2.根据权利要求1所述的临界滚动摩擦系数测定装置，其特征在于：所述被测试样Ⅰ（3）制作成中间粗两端细的台阶圆轴形，被测试样Ⅰ（3）在静止和滚动时均与所述电磁铁（5）构成封闭磁路。3.根据权利要求1所述的临界滚动摩擦系数测定装置，其特征在于：所述工作台（1）的测试区域的两端极限位置均设置有挡块（2）。4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄传辉，张磊，陆兴华，孙健，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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