临界滚动摩擦系数精密测定装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种临界滚动摩擦系数精密测定装置和方法，用于临界滚动摩擦系数的测定。它包括底座，底座一端固定有铰支座，底座另一端装有可调支撑架，铰支座上有工作台，工作台测试区域内嵌装有平板状的被测试样Ⅱ，被测试样Ⅱ上放置圆柱形金属件的被测试样Ⅰ；工作台上装有可调支撑套，可调支撑架上有升降调节螺钉和与可调支撑套接触的光滑球体；通过电磁铁和直流电源可任意改变正压力大小，并通过百分表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，同时，通过调节可调支撑套和可调支撑架，可适应较大范围的临界滑动摩擦系数变化。

【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
现有的当测量两物体之间的滚动摩擦系数时，可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1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精密测定装置及方法，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，同时，可适应较大范围的临界滑动摩擦系数变化。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精密测定装置，它包括底座，底座上面的一端固定有铰支座，底座上面的另一端装有可调支撑架；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；所述工作台的两侧对称设置有两排长度定位孔，长度定位孔布置在工作台远离铰支座的部分，每个长度定位孔的圆心与铰接轴的轴线距离是定值，定值的精度为0.01mm；所述工作台上套装有可调支撑套，可调支撑套的两侧装有能将可调支撑套锁定在任一长度定位孔位置的自定心锁紧装置；所述可调支撑架位于所述可调支撑套下方，可调支撑架是横跨在底座上的槽形支架，可调支撑架上安装有升降调节螺钉，升降调节螺钉通过螺纹副安装在所述可调支撑架的横梁中部，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可调支撑套点接触，所述底座的两侧制作有供所述可调支撑架滑动的“T”型通槽，可调支撑架的两侧支撑板的下端通过螺栓组件锁定在底座上，螺栓组件的螺栓头卡装在所述“T”型通槽内；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，所述可调支撑套上有定位凹点，可调支撑套锁定后，定位凹点的中心与锁定位置的长度定位孔的圆心在同一垂线上，百分表的测头嵌入所述定位凹点。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。每一侧的所述自定心锁紧装置包括固定在所述可调支撑套侧壁上的销轴套筒，销轴套筒内滑配合安装有销轴，销轴横向穿过可调支撑套的侧壁，销轴的前端制作成自定心圆锥头，所述销轴套筒内有弹簧槽，弹簧槽内的销轴上装有弹簧，弹簧的一端抵在自定心圆锥头后端的台阶上，常态下弹簧使自定心圆锥头插入所述长度定位孔内；所述销轴的后端伸出销轴套筒并固定有销轴后母，所述销轴套筒的外端面上制作有“一”字形插槽，所述销轴后母的前端制作有“一”字形插头，常态下“一”字形插头嵌入所述“一”字形插槽内。所述工作台的测试区域靠近所述铰支座的极限位置设置有挡块。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。一种采用所述装置的临界滚动摩擦系数精密测定方法，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，每个长度定位孔的圆心与铰接轴的轴线距离在制作时就确定好定值，定值的精度为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x由百分表直接读出；如果被测试样Ⅰ与被测试样Ⅱ间的临界滚动摩擦系数较小时，出现无显著距离x读取时被测试样Ⅰ就在被测试样Ⅱ上发生滚动的情形，首先松开可调支撑套两侧的自定心锁紧装置，使可调支撑套沿工作台滑动，将可调支撑套滑动至离铰接轴更远的长度定位孔位置，使自定心锁紧装置卡入新的长度定位孔内，重新自定心定位，可调支撑套与工作台卡紧；然后，将可调支撑架两侧的螺栓组件松开，此时可调支撑架与底座松联接，可调支撑架能在底座两侧的“T”型通槽中滑动，将可调支撑架调整至可调支撑套的下方，使光滑球体与可调支撑套下平面接触，再拧紧螺栓组件，此时可调支撑架与底座紧联接，实现重新定位，如此水平距离y被加长，抬起的距离x会有显著读数，可适应较大范围的临界滑动摩擦系数变化；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。所述的临界滚动摩擦系数精密测定方法的进一步改进在于，每一侧的所述自定心锁紧装置包括固定在所述可调支撑套侧壁上的销轴套筒，销轴套筒内滑配合安装有销轴，销轴横向穿过可调支撑套的侧壁，销轴的前端制作成自定心圆锥头，所述销轴套筒内有弹簧槽，弹簧槽内的销轴上装有弹簧，弹簧的一端抵在自定心圆锥头后端的台阶上，常态下弹簧使自定心圆锥头插入所述长度定位孔内；所述销轴的后端伸出销轴套筒并固定有销轴后母，所述销轴套筒的外端面上制作有“一”字形插槽，所述销轴后母的前端制作有“一”字形插头，常态下“一”字形插头嵌入所述“一”字形插槽内；进行所述第三步时，操作自定心锁紧装置时需要：首先将两侧自定心锁紧装置的销轴后母拔起，使其离开销轴套筒的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种临界滚动摩擦系数精密测定装置，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）上面的另一端装有可调支撑架（15）；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）；所述电磁铁（5）的铁芯是“U”形，所述电磁铁（5）通过卡箍（6）和螺栓组件固定在所述工作台（1）下面；所述工作台（1）的两侧对称设置有两排长度定位孔（1‑2），长度定位孔（1‑2）布置在工作台（1）远离铰支座（13）的部分，每个长度定位孔（1‑2）的圆心与铰接轴（14）的轴线距离是定值，定值的精度为0.01mm；所述工作台（1）上套装有可调支撑套（10），可调支撑套（10）的两侧装有能将可调支撑套（10）锁定在任一长度定位孔（1‑2）位置的自定心锁紧装置（16）；所述可调支撑架（15）位于所述可调支撑套（10）下方，可调支撑架（15）是横跨在底座（12）上的槽形支架，可调支撑架（15）上安装有升降调节螺钉（9），升降调节螺钉（9）通过螺纹副安装在所述可调支撑架（15）的横梁中部，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）的上方与所述可调支撑套（10）点接触，所述底座（12）的两侧制作有供所述可调支撑架（15）滑动的“T”型通槽（12‑1），可调支撑架（15）的两侧支撑板的下端通过螺栓组件（17）锁定在底座（12）上，螺栓组件（17）的螺栓头卡装在所述“T”型通槽（12‑1）内；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，所述可调支撑套（10）上有定位凹点（10‑1），可调支撑套（10）锁定后，定位凹点（10‑1）的中心与锁定位置的长度定位孔（1‑2）的圆心在同一垂线上，百分表的测头嵌入所述定位凹点（10‑1）。...

【技术特征摘要】
1.一种临界滚动摩擦系数精密测定装置，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）上面的另一端装有可调支撑架（15）；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）；所述电磁铁（5）的铁芯是“U”形，所述电磁铁（5）通过卡箍（6）和螺栓组件固定在所述工作台（1）下面；所述工作台（1）的两侧对称设置有两排长度定位孔（1-2），长度定位孔（1-2）布置在工作台（1）远离铰支座（13）的部分，每个长度定位孔（1-2）的圆心与铰接轴（14）的轴线距离是定值，定值的精度为0.01mm；所述工作台（1）上套装有可调支撑套（10），可调支撑套（10）的两侧装有能将可调支撑套（10）锁定在任一长度定位孔（1-2）位置的自定心锁紧装置（16）；所述可调支撑架（15）位于所述可调支撑套（10）下方，可调支撑架（15）是横跨在底座（12）上的槽形支架，可调支撑架（15）上安装有升降调节螺钉（9），升降调节螺钉（9）通过螺纹副安装在所述可调支撑架（15）的横梁中部，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）的上方与所述可调支撑套（10）点接触，所述底座（12）的两侧制作有供所述可调支撑架（15）滑动的“T”型通槽（12-1），可调支撑架（15）的两侧支撑板的下端通过螺栓组件（17）锁定在底座（12）上，螺栓组件（17）的螺栓头卡装在所述“T”型通槽（12-1）内；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，所述可调支撑套（10）上有定位凹点（10-1），可调支撑套（10）锁定后，定位凹点（10-1）的中心与锁定位置的长度定位孔（1-2）的圆心在同一垂线上，百分表的测头嵌入所述定位凹点（10-1）。2.根据权利要求1所述的临界滚动摩擦系数精密测定装置，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精密测定装置，其特征在于：每一侧的所述自定心锁紧装置（16）包括固定在所述可调支撑套（10）侧壁上的销轴套筒（19），销轴套筒（19）内滑配合安装有销轴（18），销轴（18）横向穿过可调支撑套（10）的侧壁，销轴（18）的前端制作成自定心圆锥头，所述销轴套筒（19）内有弹簧槽，弹簧槽内的销轴（18）上装有弹簧（21），弹簧（21）的一端抵在自定心圆锥头后端的台阶上，常态下弹簧使自定心圆锥头插入所述长度定位孔（1-2）内；所述销轴（18）的后端伸出销轴套筒（19）并固定有销轴后母（20），所述销轴套筒（19）的外端面上制作有“一”字形插槽（19-2），所述销轴后母（20）的前端制作有“一”字形插头（20-1），常态下“一”字形插头（20-1）嵌入所述“一”字形插槽（19-2）内。4.根据权利要求1所述的临界滚动摩擦系数精密测定装置，其特征在于：所述工作台（1）的测试区域靠近所述铰支座（13）的极限位置设置有挡块（2）。5.根据权利要求1所述的临界滚动摩擦系数精密测定装置，其特征在于：所述底座（12）的下端面上设置有多个调整螺钉（11）。6.根据权利要求1所述的临界滚动摩擦系数精密测定装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，黄传辉，程玉省，陆兴华，孙健，
申请(专利权)人：徐州工程学院，徐州兴旗机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32