一种微摩擦力测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种微摩擦力测量装置，包括玻璃盘、电机和钢球，钢球连接有测力臂，测力臂固定于升降架上，其另一端还连接有加载盘，在测力臂上连接有应变片，应变片通过导线与应变测量仪相连接。本实用新型专利技术测试精度高，可达到０．５ｍＮ，标定和实际测量结果具有线性度高和抗干扰性能强的特点，可用于机械中微摩擦力的测量和研究。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及摩擦力测量
，具体是指一种微摩擦力测量装置。
技术介绍
研究零件的摩擦和润滑性能，通常需要测量润滑膜厚度、摩擦系数、磨损量等，其中，摩擦力或摩擦系数是最受关注的一个参数。通常的测量设备有环块销盘摩擦力仪、SRV磨损测量仪、四球磨损测量仪等。这些仪器主要适用于典型零件试样的宏观摩擦研究，所加的载荷与所测量的力通常在几个到几百个牛顿大小。虽然目前的一些微观测量仪(如AFM、FFM等)可以测量纳米量级的摩擦力，但是由于它们只能测量局部几个分子的特性，不能反映零件工作时的整体特性，因此不能满足实际摩擦系数测量的需要。同时，上述测量仪器只能测量滑动磨损，不能测量滚动下的摩擦力。目前，摩擦学的研究不断向薄膜方向发展，虽然润滑膜厚度的测量已经达到了纳米量级，但是微摩擦力测量还不尽如任意。所以，发展微摩擦力测量机构是实际研究的需要。
技术实现思路
本技术就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种微摩擦力测量装置，该装置不仅可以测量实际摩擦系数和滚动摩擦，而且可以实现对薄膜润滑的微摩擦力测量。本技术所述的一种微摩擦力测量装置，包括玻璃盘、电机和钢球，其特征是，钢球连接有测力臂，测力臂固定于升降架上，其另一端还连接有加载盘，在测力臂上连接有应变片，应变片通过导线与应变测量仪相连接。为了更好地实现本技术，钢球可以通过支架与测力臂相连接，在支架上固定有油杯，钢球置于油杯内；测力臂可以采用互相平行的两个薄臂梁；在薄臂梁上分别贴有两个相同的应变片；升降架的上端固定有轴承座，底部固定在底座上，测力臂置于轴承座上；在测力臂的一端可以固定有螺钉，螺钉的较长部分裸露于测力臂外，在螺纹某一合适的部位悬挂加载盘，使用砝码加载。本技术工作时，电机通过皮带传动来驱动玻璃盘匀速旋转，以使玻璃盘与钢球之间产生连续的相对滑动(钢球可以在油杯内自由滚动)。由一维工作台改造的升降架可以使测力臂在垂直方向上移动，以控制钢球与试样的分离和接触，并可以用以加载。横向力由应变片通过应变测量仪测出相应的应变，再换算成对应的力。加载盘以杠杆的方式给钢球触点加载。本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1.本技术测试精度高，根据测试理论，采用全桥测量时应力应变关系为F=ϵE·bh26l0]]>由上式可知，当应变测量仪在灵敏度系数分别为k＝2和k＝0.5时，本技术测量的分辨率分别达到2mN和0.5mN。2.本技术的标定和实际测量结果具有线性度高和抗干扰性能强的特点。3.本技术可用于机械中微摩擦力的测量和研究。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术测力臂的结构示意图；图3是本技术应变片的连接示意图；图4和图5是本技术实施例的测量结果图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术作进一步地描述。如图1和2所示，直流电机5通过皮带与玻璃盘1的转轴相传动连接，升降架6的上端固定有轴承座，底部用套筒和螺钉固定在底座上，升降架相对于底座可以旋转和升降，为了保证测力臂10受到的水平横向力水平，升降架6与套筒应为间隙配合；测力臂10为互相平行的两个薄臂梁11，材料为冷轧钢带，固定于升降架6的轴承座上，其一端连接固定有油杯3的支架4，钢球2置于油杯3内，另一端固定有螺钉，螺钉的较长部分裸露于测力臂10外，在螺纹某一合适的部位悬挂加载盘7，使用砝码加载，这种杠杆方式的加载，由于是浮动加载，具有自适应性，即使被测表面有高低起伏，测力臂10也会随着起伏，而不改变载荷的大小，钢球2触点应与玻璃盘1的转轴轴心、加载盘7的加载点处于同一条直线，这样测量的摩擦力才是沿转盘切向方向的，由于摩擦力很小，为了保证薄臂梁11的刚度满足实验要求，薄臂梁11与钢球2的连接部分选用较轻的材料铝；在测力臂10的两个薄臂梁11上，分别各贴有两个相同的应变片9，正、反面各一片。如图3所示，应变片9以全桥方式连接(使用全桥回路可以提高电桥灵敏度，并进行温度补偿)，并通过导线与应变测量仪8相连接；应变测量仪8采用YJD-27静动态电阻应变测量仪。使用本技术时，首先标定应变测量仪，按照YJD-27静动态电阻应变测量仪的使用说明书，选择灵敏度系数K为2和0.5，衰变为200με档进行标定，判断其衰变率；每种载荷分别取10点，取其平均值观察其线性关系。应变标定的方法为将测力臂翻转90°，在受力点处用砝码加力，使测力臂发生变形，读取此应变读数；然后将测力臂再翻转180°，同样测一次读取反向应变读数；对测力臂施加10组载荷，每组载荷测10次数据，取平均值，得到与应变测量仪读数的关系。然后连接好辅助仪器(光电测速传感器、转速调节器)，先选择较慢的转速，在空载状态下观察应变测量仪的读数变化，调零；依次增加载荷，每个载荷状态取10个点，取平均值后，根据标定获得微摩擦力值。值得注意的是，每次加载前，要观察应变测量仪的读数是否已调零，允许适当范围的零漂；同时由辅助仪器得到转盘的转速。两组不同工况的实验数据如图4和图5所示。从实验所得的数据可以看出，无论灵敏度系数如何，转速为40档时，触点处的实际载荷与应变的读数线性度较好。因为低转速情况下，由于钢求表面精度的影响，以及载荷较小的原因，钢球通常处于非滚动状态。在这一润滑状态下，得到的是滑动摩擦力与微应变的关系。随着速度的提高，钢球表面精度对微摩擦力的影响越来越大，导致明显的波动。以转速为40档，K＝0.5为例，根据标定可以得到实际载荷为740mN时，测量到的微摩擦力为F＝2.7478×55＝151mN。因此，得微摩擦系数μ＝151/740＝0.2。同理，转速为60档时的摩擦系数为μ＝2.7478×39.5/740＝0.15。权利要求1.一种微摩擦力测量装置，包括玻璃盘(1)、电机(5)和钢球(2)，其特征是，钢球(2)与测力臂(10)相连接，测力臂(10)固定于升降架(6)上，其另一端还连接有加载盘(7)，在测力臂(10)上连接有应变片(9)，应变片(9)通过导线与应变测量仪(8)相连接。2.根据权利要求1所述的一种微摩擦力测量装置，其特征是，钢球(2)可以通过支架(4)与测力臂(10)相连接，在支架(4)上固定有油杯(3)，钢球(2)置于油杯(3)内。3.根据权利要求1所述的一种微摩擦力测量装置，其特征是，测力臂(10)可以采用互相平行的两个薄臂梁(11)，在薄臂梁(11)上分别各贴有两个相同的应变片(9)。4.根据权利要求1所述的一种微摩擦力测量装置，其特征是，升降架(6)的上端固定有轴承座，底部固定在底座上，测力臂(10)置于轴承座上。5.根据权利要求1所述的一种微摩擦力测量装置，其特征是，在测力臂(10)的一端可以固定有螺钉，螺钉的较长部分裸露于测力臂(10)外，在螺纹某一合适的部位悬挂加载盘(7)，使用砝码加载。专利摘要本技术是一种微摩擦力测量装置，包括玻璃盘、电机和钢球，钢球连接有测力臂，测力臂固定于升降架上，其另一端还连接有加载盘，在测力臂上连接有应变片，应变片通过导线与应变测量仪相连接。本技术测试精度高，可达到0.5mN，标定和实际测量结果具有线性度高和抗干扰性能强的特点，可用于机械中微摩擦力的测量和研究。文档本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微摩擦力测量装置，包括玻璃盘（１）、电机（５）和钢球（２），其特征是，钢球（２）与测力臂（１０）相连接，测力臂（１０）固定于升降架（６）上，其另一端还连接有加载盘（７），在测力臂（１０）上连接有应变片（９），应变片（９）通过导线与应变测量仪（８）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄平，白少先，黎智恒，任珺，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]