[发明专利]一种消除速度影响的动静摩擦实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械及材料摩擦学研究领域，特别涉及一种消除速度影响的动静摩擦实验装置。

背景技术

材料工程领域中，往往需要对材料的诸多性能参数进行测量与研究，而在这些参数中，材料的动静摩擦系数总是关注的重点之一。材料间摩擦的参数测量是一个比较复杂的问题，影响测量结果的因素也比较多。为了能对各种条件下材料间的动静摩擦参数进行测量，就需要一种能够提供准确而又快速的测量装置。

针对上述测量需求，近年来出现了不少关于材料动静摩擦力测量的装置，比较典型的测力方式有两种：一种方式是力传感器与移动件直接刚性接触，测量移动件在匀速移动过程中所需的拉力或推力大小，并将所测得的力视为摩擦力，这种技术方案中因连接件的弹性变形、质量与摩擦等因素使得启动加速度难以控制且加速度大小不一致，从而使静摩擦力的测量结果不准确。另一种方式是是在力传感器与移动件中增加弹性元件进行渐变加载，这种技术方案较好的解决了静摩擦力测量的问题，但移动件在运动过程中会因弹性元件的存在而发生爬行现象，即循环的进行加速、减速运动，使得动摩擦力的测量不准确。

发明内容

本发明提供了一种消除速度影响的动静摩擦实验装置，该装置可以解决现有技术中因移动速度的波动性带来的测量误差。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案是：提供一种消除速度影响的动静摩擦实验装置，包括用于摩擦测试的摩擦测试单元、为摩擦测试中的相对移动运动提供动力源的驱动单元、集成了实验过程控制与结果显示的终端的人机交互端和基座板；所述摩擦测试单元、驱动单元和人机交互端分别安装在基座板上；

所述摩擦测试单元包括安放在基座板上表面的活动板、重叠固定安装在活动板上表面的摩擦片以及摩擦衬片、滑块、拉簧、传力块和力传感器；所述摩擦衬片安装在滑块的底面，滑块底面通过摩擦衬片放置在摩擦片的上表面；所述滑块的一侧面与拉簧的一端连接，拉簧的另一端与驱动单元的动力输出端连接；所述力传感器安装在基座板的底面；传力块安装在活动板的底面，所述传力块穿过基座板与力传感器抵接在一起。

进一步的，所述基座板上表面活动板的底面之间还均匀设有若干个钢珠支撑。

进一步的，所述传力块与力传感器相互抵接之间设有磁力吸附装置。

进一步的，所述驱动单元包括丝杆电机、直线导轨组件、丝杆螺母、丝杆和拨杆；所述丝杆电机固定在基座板中线以上部分；丝杆电机与丝杆连接，并且带动丝杆旋转；丝杆螺母套接在丝杆上；拨杆套接在丝杆上与丝杆螺母固定；所述直线导轨组件安装在基座板上，且位于丝杆的正下方与丝杆平行。

进一步的，所述人机交互端包括单板电脑和支架；单板电脑通过支架安装在基座板上。

进一步的，所述支架通过阻尼合页固定在基座板上。

进一步的，所述基座板包括用于安装各个模块的台面板、垫块、钢珠、衬片盒、吊环、水准泡和力传感器座；所述台面板上开有用于安装钢珠的槽，槽内放置有垫块；衬片盒设置在台面板上面，靠近丝杆电机的位置；吊环设置在衬片盒的一旁；水准泡设置在台面板上面；台面板的四底角还设有调整螺柱座；力传感器座设置在台面板的底部，用于安装力传感器。

进一步的，所述滑块的底部设有用于安装摩擦衬片的凹槽；所述凹槽内设有限位销钉。

进一步的，所述摩擦片包括相互重叠在一起的第一摩擦片和第二摩擦片，第二摩擦片与活动板的上表面贴合。

进一步的，所述活动板的底面靠近右边的一端设有限位螺栓。

本发明的有益效果：1、本发明中将被动摩擦件设计成浮动式，并使力传感器始终与被动摩擦件保持刚性接触，再直接测量被动摩擦件受力的大小，来得到动、静摩擦力的大小，因被动摩擦件的加速度始终为零，从而避免了移动件移动速度的波动性引入的误差；2、为了消除传力块与力传感器之间间隙对摩擦力测量的影响，传力块与力传感器之间采用磁力吸附方式进行连接，确保活动板的位移为零、惯性力为零，力传感器所测结果仅为摩擦力，消除滑块速度波动的影响。

附图说明

图1为本发明的总体装配图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明中驱动单元与人机交互端的结构视图；

图4为本发明中基座板结构视图；

图5为本发明的底部结构视图；

图6为本发明摩擦测试部分受力示意图；

图7为本发明移动滑块的受力示意图；

图8为本发明浮动摩擦件的受力示意图。