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可调式临界滚动摩擦系数测定装置

阅读：1027发布：2020-07-05

IPRDB可以提供可调式临界滚动摩擦系数测定装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种可调式临界滚动摩擦系数测定装置，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；工作台下面制作有矩形槽，可调支撑架上有升降调节螺钉和与矩形槽接触的光滑球体；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，通过调节可调支撑架，使光滑球体沿矩形槽滑动，可适应较大范围的临界滑动摩擦系数变化。，下面是可调式临界滚动摩擦系数测定装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种可调式临界滚动摩擦系数测定装置，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），底座（12）上表面制作有测量可调支撑架（15）移动距离的标尺（16）；

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）远离铰支座（13）的半段下面制作有矩形槽（1-2），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，百分表的测头与所述工作台（1）远离铰支座（13）的半段上面接触；

所述可调支撑架（15）位于所述矩形槽（1-2）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）的上端刚性连接有球体支撑座（10），球体支撑座（10）上端的球窝上坐落有光滑球体（8），光滑球体（8）的上部与所述矩形槽（1-2）接触，矩形槽（1-2）的槽宽小于光滑球体（8）直径；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。

2.根据权利要求1所述的可调式临界滚动摩擦系数测定装置，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所述的可调式临界滚动摩擦系数测定装置，其特征在于：所述升降调节螺钉（9）的上端通过球座连接件（9-1）刚性连接所述球体支撑座（10），球座连接件（9-1）上端为板件与球体支撑座（10）用多个螺钉固定，球座连接件（9-1）下端中部为螺柱与升降调节螺钉（9）的上端通过螺纹副固定。

4.根据权利要求1所述的可调式临界滚动摩擦系数测定装置，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所述的可调式临界滚动摩擦系数测定装置，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所述的可调式临界滚动摩擦系数测定装置，其特征在于：所述被测试样Ⅱ（4）的上平面与所述工作台（1）的上平面齐平或低于所述工作台（1）的上平面。

7.根据权利要求1所述的可调式临界滚动摩擦系数测定装置，其特征在于：所述工作台（1）靠近铰接轴的一端具有筋板（1-1），所述铰支座（13）的两侧与底座（12）之间有加强肋板（13-1）。

说明书全文

可调式临界滚动摩擦系数测定装置

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种摩擦系数测量装置，属于测量仪器技术领域。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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：

[0004] N –mgcosθ =0 (1)

[0005] mgsinθ -f = 0 (2)

[0006] （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称为滚动摩擦系数，也是本实用新型要测量的物理量。将该式代入到（1）、（2）式中，可得

[0007] u0 = tan θ0 =x0/y (3)

[0008] 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态不同（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。

[0009] 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。

发明内容

[0010] 为了克服上述现有技术的不足之处，本实用新型提供一种可调式临界滚动摩擦系数测定装置，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。

[0011] 本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种可调式临界滚动摩擦系数测定装置，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，底座上表面制作有测量可调支撑架移动距离的标尺；

[0012] 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；

[0013] 所述工作台远离铰支座的半段下面制作有矩形槽，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，百分表的测头与所述工作台远离铰支座的半段上面接触；

[0014] 所述可调支撑架位于所述矩形槽下方，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刚性连接有球体支撑座，球体支撑座上端的球窝上坐落有光滑球体，光滑球体的上部与所述矩形槽接触，矩形槽的槽宽小于光滑球体直径；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。

[0015] 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。

[0016] 所述升降调节螺钉的上端通过球座连接件刚性连接所述球体支撑座，球座连接件上端为板件与球体支撑座用多个螺钉固定，球座连接件下端中部为螺柱与升降调节螺钉的上端通过螺纹副固定。

[0017] 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。

[0018] 所述底座的下端面上设置有多个调整螺钉。

[0019] 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。

[0020] 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。

[0021] 本实用新型的有益效果是：

[0022] 1、本实用新型将摩擦系数的测定问题转换为距离测量问题，便捷直观；将负载施加变换为电磁力施加，操作简便，误差小。

[0023] 2、本实用新型精度高：距离x的测定通过百分表测定读取，精度可达到0.01mm,精度较高；测量距离y的标尺精度亦可达到0.01mm，精度较高。另外，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，本实用新型很好的解决了这个问题。在松开可调支撑架两侧的螺栓组件联接副后，可调支撑架可沿底板滑动，即改变y值，至理想距离后，拧紧螺栓组件，将可调支撑架与底板重新紧固。此时，新y值可由固连在工作台底板上的标尺读数读取。可调支撑架在移动时，由于刚性连接，可带动光滑球体沿工作台下方的矩形槽一同移动；在重新固定后，可通过升降调节螺钉改变x值；在升起工作台的时候，光滑球体会自适应工作变化而在矩形槽中移动。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。

[0024] 3、本实用新型正压力施加通过电磁吸力装置实现，可通过改变直流电流的大小改变正压力大小，测量不同正压力下两材料间的滚动摩擦系数。

[0025] 4、本实用新型测量结构简单、操作便利，易于实施推广。

附图说明

[0026] 下面根据附图和实施例对本实用新型进一步说明。

[0027] 图1是本实用新型主视图；

[0028] 图2是图1的俯视图；

[0029] 图3是图1的C向视图；

[0030] 图4是图1的B-B剖面图；

[0031] 图5是图2的A-A剖面图；

[0032] 图6是本实用新型原理图；

[0033] 图7是本实用新型测定调整原理图。

[0034] 图中，1、工作台，1-1、筋板，1-2、矩形槽，2、挡块，3、被测试样Ⅰ，4、被测试样Ⅱ，5、电磁铁，5-1、绕组线圈，5-2、可调直流电压源，6、卡箍，7、百分表座，8、光滑球体，9、升降调节螺钉，9-1、球座连接件，10、球体支撑座，11、调整螺钉，12、底座，12-1、“T”型通槽，13、铰支座，13-1、加强肋板，14、铰接轴，15、可调支撑架，16、标尺，17、螺栓组件。

具体实施方式

[0035] 下面结合实施例对本实用新型进一步说明。

[0036] 如附图图1-图5所示的一种可调式临界滚动摩擦系数测定装置，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，底座12上表面制作有测量可调支撑架15移动距离的标尺16；

[0037] 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Ⅱ4，被测试样Ⅱ4上放置有被测试样Ⅰ3，被测试样Ⅰ3是圆柱形金属件；所述被测试样Ⅱ4下方安装有给被测试样Ⅰ3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；

[0038] 所述工作台1远离铰支座13的半段下面制作有矩形槽1-2，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，百分表的测头与所述工作台
1远离铰支座13的半段上面接触；

[0039] 所述可调支撑架15位于所述矩形槽1-2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的上端刚性连接有球体支撑座10，球体支撑座10上端的球窝上坐落有光滑球体8，光滑球体8的上部与所述矩形槽1-2接触，矩形槽1-2的槽宽小于光滑球体8直径，这样能保证光滑球体8与矩形槽1-2接触稳定。光滑球体8可沿矩形槽滑动，由于球体支撑座10的限制，在光滑球体8滑动时，光滑球体8不会脱离升降调节螺钉9。

[0040] 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。

[0041] 所述被测试样Ⅰ3制作成中间粗两端细的台阶圆轴形，被测试样Ⅰ3在静止和滚动时均与所述电磁铁5构成封闭磁路。

[0042] 所述升降调节螺钉9的上端通过球座连接件9-1刚性连接所述球体支撑座10，球座连接件9-1上端为板件与球体支撑座10用多个螺钉固定，球座连接件9-1下端中部为螺柱与升降调节螺钉9的上端通过螺纹副固定。

[0043] 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。

[0044] 所述底座12的下端面上设置有多个调整螺钉11。

[0045] 所述被测试样Ⅱ4的上平面与所述工作台1的上平面齐平或低于所述工作台1的上平面。

[0046] 所述工作台1靠近铰接轴的一端具有筋板1-1，所述铰支座13的两侧与底座12之间有加强肋板13-1。

[0047] 采用本实用新型用于临界滚动摩擦系数的精密测定方法为：工作原理参照图6、图7，包括如下步骤：

[0048] 第一步、将底座12和工作台1水平找正，百分表调零。

[0049] 第二步、将被测试样Ⅰ3置于被测试样Ⅱ4上静置，被测试样Ⅰ3的滚动方向朝向所述铰支座13。

[0050] 第三步、缓慢旋转升降调节螺钉9，通过光滑球体8抬起工作台1，抬起的距离x由百分表直接读出；如果被测试样Ⅰ3与被测试样Ⅱ4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Ⅰ3就在被测试样Ⅱ4上发生滚动的情形，本实用新型很好的解决了这个问题。在松开可调支撑架15两侧的螺栓组件17联接副后，可调支撑架可沿底板12滑动，即改变y值，至理想距离后，拧紧螺栓组件17，将可调支撑架与底板重新紧固。此时，新y值可由固连在工作台底板上的标尺读数读取。可调支撑架在移动时，由于刚性连接，可带动光滑球体8沿工作台下方的矩形槽1-2一同移动；在重新固定后，可通过升降调节螺钉9改变x值；在升起工作台的时候，光滑球体8会自适应工作变化而在矩形槽中移动。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。该方案依靠固连在工作台底板上的标尺读取y值，有一定读数误差，但读数误差远远小于y值，可忽略不计，也可通过在可调支撑架15安装小标尺或开窗等来弥补，操作简洁。

[0051] 第四步、当被测试样Ⅰ3恰好在被测试样Ⅱ4上发生滚动时，实验结束，记录此时抬起距离读数x0，并参照上步的y值，根据u0 = tan θ0 =x0/y，得到滚动摩擦系数u0的值。

[0052] 第五步、调节可调直流电压源5-2，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。

[0053] 本实用新型测量结构简单、操作便利，易于实施推广。

标题	发布/更新时间	阅读量
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