重力及小球体滚滑摩擦系数测试仪制造技术

一种测试仪，主要用于工程和教学中对重力加速度及小球体滚滑混合摩擦系数的测定。其结构是用一个小球体在一个圆弧形导轨的内圈内运动并通过光电门传感器和数字计时器测出其一个摆动周期的时间Ｔ，然后使用两个简单的数学公式计算出其重力加速度值和滚滑摩擦系数μ值。ｇ的精度可达１×１０＋［－５］伽，μ的精度可达１×１０＋［－３］～１×１０＋［－４］。它结构简单，测试方便，完全可以满足工程界和教学中的测试要求。（*该技术在1999年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种计量测试仪器，特别适用于工程与数学试验室中对重力加速度的测定和在机械工程、计量测试工程中滚滑摩擦系数的测试仪器。公知的在数学试验室中重力加速度的测量，是使用摆类仪器，包括单摆、复摆、卡特摆，设计精度低，测试结果达不到要求。而在机械工程、计量测试工程中尚未实现球体在圆弧轨道上连滚带滑这一混合摩擦系数的测定，常常采用滚动摩擦系数近似地代替连滚带滑混合摩擦系数，影响着工程设计中计算的精确性。本技术的任务，是设计一种精度高达1×10－6，测试结果比较理想的重力加速度测试仪取代现代工程与教学试验室中各种摆类仪器，同时满足工程界对滚滑摩擦系数精确值的需求，实现对“连滚带滑”混合摩擦系数的直接测定。为解决这一任务，可采用下述无摆线、无摆杆的特殊“摆”的技术方案小球沿着带有角度刻度的圆弧形导轨做滚滑运动，当小球运动到导轨最低点(平衡位置)时，挡住从导轨底部矩形细缝透过的由光电门传感器中聚光灯发出的光线，小球两次挡光的时间间隔，正是球体周期运动的半周期，由与光电门传感器通过软线插头相连接的数字计时计测出。根据测出的全周期T，可计算出滚滑摩擦系数。计算公式为(1)〔推导从略〕μ=3g2-68π25T2(1)]]>上式中T为小球运动周期；g可以从计量手册中查出，滚滑摩擦系数即可确定。为了减化计算，上式可用下述的公式近似代替μ=85·πT(2)]]>用于教学中测量重力加速度可以通过下列公式(3)计算(推导从略)g＝ (4π2L)/(T2) (1＋ 2/15 ＋ 1/6 Sin (2θ)/2 ＋ (1·T2)/(12·π2) ·μ2) (3)上式中L＝ 1/2 (d－Dm)d为导轨直径；Dm为小球直径；θ为小球起始位置偏离导轨中心的角度；T为小球运动周期；μ利用公式(1)或(2)求出。这样重力加速度g可以精确到1×10－6伽。如图描述了本技术的一个实施例附图说明图1本技术的主视图，图2本技术的侧视图。如图所示，内径为d的圆弧形导轨1用螺栓2通过导轨架3固定在仪器支座4上。在圆弧形导轨1上打印出角度刻度，在导轨底部中心位置制出一个钻有2×20mm的缝隙孔11。仪器支座4上同时固定有光电门支架5，光电门支架上装有光电门传感器6，包括光电二级管7及聚光灯泡8等，通过软线插头12，光电门传感器与数字计时计9相连。直径为Dm(1＜Dm≤30，Dm最佳尺寸为5mm)的小球从θ≤5°的起始位置沿着环形导轨运动，小球运动到导轨最低点的平衡位置，既挡住了从光电门传感器聚光灯泡发出来的光束，并由数字计时计记录下小球接连两次挡光的时间间隔，正是1／2周期值，换算成周期T。那么则可通过已论证推导出的公式(1)或(2)求出滚滑摩擦系数μ的值，从公式(3)计算出重力加速度g值。为了保证测试精度，其关键零部件的尺寸、形位公差及测量精度应达到小球体0.001毫米；圆弧形导轨0.01毫米；数字计时器0.0001秒。这样，通过本技术这样一台设计新颖、结构简单的测试仪器，可实现精度达到1×10－6的重力加速度值和“连滚带滑”混合摩擦系数的测定。权利要求1.一种用于教学和工程的重力加速度及滚滑摩擦系数测试仪，其特征在于A.在一个圆弧形导轨1的内圈上有一个小球体10做滚滑运动，B.圆弧形导轨1通过导轨架3固定在支座4上，C.光电门支架5固定在支座4上，并且在光电门支架5上装有一个光电门传感器6，光电门传感器6中的聚光灯8发出的光束恰好通过圆弧形导轨1底部的矩形细缝11，D.光电门传感器6通过软线插头12与数字计时器9相连接。2.根据权利要求1所述的重力及小球体滚滑摩擦系数测试仪，其特征在于所述的小球体10的直径Dm应在1～30毫米之间，以Dm＝5为最佳。3.根据权利要求1或2所述的重力及小球体滚滑摩擦系数测试仪，其特征在于A.小球体10的尺寸，形状公差应≤0.001毫米，B.圆弧形导轨1之形状公差应≤0.01毫米，C.数字计时器9之测量精度误差应≤0.0001秒。专利摘要一种测试仪，主要用于工程和教学中对重力加速度及小球体滚滑混合摩擦系数的测定。其结构是用一个小球体在一个圆弧形导轨的内圈内运动并通过光电门传感器和数字计时器测出其一个摆动周期的时间T，然后使用两个简单的数学公式计算出其重力加速度值和滚滑摩擦系数μ值。g的精度可达1×10文档编号G01N19/02GK2046216SQ8920377公开日1989年10月18日 申请日期1989年3月29日 优先权日1989年3月29日专利技术者张凤纪 申请人:张凤纪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于教学和工程的重力加速度及滚滑摩擦系数测试仪，其特征在于：Ａ．在一个圆弧形导轨１的内圈上有一个小球体１０做滚滑运动，Ｂ．圆弧形导轨１通过导轨架３固定在支座４上，Ｃ．光电门支架５固定在支座４上，并且在光电门支架５上装有一个光 电门传感器６，光电门传感器６中的聚光灯８发出的光束恰好通过圆弧形导轨１底部的矩形细缝１１，Ｄ．光电门传感器６通过软线插头１２与数字计时器９相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张凤纪，
申请(专利权)人：张凤纪，
类型：实用新型
国别省市：62[中国|甘肃]