[发明专利]一种动态冲击下环形表面动摩擦系数测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种动态冲击下环形表面动摩擦系数测试装置及方法，目的是获得准确的摩擦系数。本发明装置由撞击杆、第一摩擦副、上第二摩擦副、下第二摩擦副、左支板、右支板、动态力传感器组成，三个摩擦副左支板、右支板、动态力传感器同轴安装。测试方法是通过撞击杆撞击第一摩擦副的左端面，第一摩擦副与上第二摩擦副、下第二摩擦副产生相对运动产生摩擦力；摩擦力传递给左支板，再由动态力传感器转化为电压信号测得，结合上第二摩擦副、下第二摩擦副上的压力，计算得到摩擦系数。本发明装置结构简单、布设方便、可重复使用，测试方法简单，准确度高，解决了动态冲击下难以定量测试环形表面摩擦系数的技术难题。

技术领域

本发明属于测量检测领域，具体涉及一种动态冲击下环形表面动摩擦系数测试的装置和方法，是一种利用动态力传感器受动态冲击加载对动摩擦系数进行测试的装置和方法。

背景技术

接触行为中，物体之间总要有相对的移动，所以必然伴随有摩擦行为。摩擦是接触中的重要行为之一，摩擦力是接触中的重要外力之一，对接触过程影响显著。摩擦学是一个系统科学，摩擦磨损现象十分复杂，影响因素很多，比如摩擦副的接触面积，试验时的湿度、温度，荷载的大小，滑动速度的大小，加载方式以及加载时间。摩擦力作为一种外荷载，它不仅影响物体受力的大小和能量耗散，还对其它方面具有显著影响，例如零件的使用寿命、零件成形过程中的材料流动和成形极限等。因此研究摩擦和润滑有着重要的实用意义。

摩擦是一种普遍存在于生产实践的现象，在相当长时间里仅依赖经验而没有正确的解析式，后来在两个刚体的接触摩擦研究中产生了一些摩擦理论，如库仑定律、剪切摩擦理论等，但刚性体与塑性体的摩擦问题仍没有得到很好的解决，只是参照刚性摩擦理论进行近似求解，没有一个真正适合刚性体和塑性体边界的正确解析式。近些年来，很多科学研究中采用有限元法(FEM)和有限差分法(FDM)来展开分析(例如金属成形研究中)，由于物体在相互作用过程中界面问题比较复杂，这些方法的接触边界条件、摩擦边界条件的可知性是有限的，为此其计算的精度受到一定的限制。如果不能提供准确的摩擦信息，就失去了模拟的真实性，与实际过程不相符，因此得到的模拟结果也不能令人信服，这样就要求正确的测试变形过程中的摩擦系数。国内外一些专家学者开发了多种摩擦试验装置，模拟不同接触情况下不同区域的摩擦特点。已有的测试手段各有优缺点，有的甚至与实际成形过程中的应用应变状态存在差异。由此可见，对于摩擦系数的确定，仅靠简单的理论推测是不行的，必须进行大量的试验分析。经典摩擦学定律都是建立在试验的基础上的。为了探索和验证机械工程中摩擦磨损问题的机理以及有关影响因素，在摩擦学研究中开展摩擦磨损测试技术和数据分析研究具有非常重要的作用。