专利名称：一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及滑动摩擦系数测量领域，特别一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置。
背景技术：
近代摩擦理论认为，产生干摩擦的主要物理原因是:接合面间的啮合作用和分子间的凝聚力作用。当接触面比较粗糙时，两物体表面上较大的凸凹不平互相交错啮合，形成对滑动的阻碍。啮合是弹塑性的，啮合的程度取决于接触面的压强。接触面的压强越大，啮合的越好，阻碍滑动的作用也就越大，对大多数工程来讲，这是产生摩擦的主要原因。因此，接触面的压强影响着滑动摩擦的大小，测定不同压强下材料的滑动摩擦系数具有重要实际工程意义。滑动摩擦分为静滑动摩擦力和动滑动摩擦力。物体处于将要滑动而尚未滑动的临界平衡状态，摩擦力达到最大值，称为最大静滑动摩擦力，最大静滑动摩擦力与接触物间正压力的比例系数为静滑动摩擦系数。物体滑动后，阻碍物体滑动的摩擦力称为动滑动摩擦力，动滑动摩擦力与接触物间正压力的比例系数为动滑动摩擦系数。动滑动摩擦系数跟相对滑动速度有关，当相对滑动速度不大时，可近似认为动滑动摩擦系数为常数。通常动滑动摩擦系数比静滑动摩擦系数略小。对静动滑动摩擦系数的测量通常做法是:将试样放置在某一斜面上，通过改变斜面角度找到滑动的临界角度来测定。但通常做法存在缺陷:在试块形状尺寸确定的情况下，很难测定不同压强下的静、动滑动摩擦系数，尤其是较大压强下的静、动滑动摩擦系数。
发明内容本实用新型的目的是:为解决上述现有技术中的技术问题，提供一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置，能够在不同压强下测定材料的静、动滑动摩擦系数。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:提供了一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置，包括:采用四立柱刚架结构的主架、竖向加载系统、水平加载系统、计算机控制采集系统I;所述主架包括:主架顶板3、主架立柱7、主架底座13、移动板8 ;主架立柱7通过滑动板8的预留孔一端与主架顶板3的下端刚性连接，另一端与主架底座13上端刚性连接，移动板8可以沿着主架立柱7在上下滑动；所述竖向加载系统包括:竖向加载螺杆4、电动加载模块I 2、竖向力传感器5、竖向加载杆6、竖向压头10 ；电动加载模块I 2固定在主架顶板3上端,竖向加载螺杆4与电动加载模块I 2、主架顶板3螺纹连接，竖向加载螺杆4与竖向力传感器5采用球形铰接，竖向力传感器5、竖向加载 杆6、移动板8依次固定连接,竖向压头10对应竖向加载杆6固定在移动板8的下方；电动加载模块I 2可以驱动竖向加载螺杆4旋转，从而推动竖向力传感器5、竖向加载杆6、移动板8和竖向压头10上下运动；所述水平加载系统包括:水平加载螺杆15、电动加载模块II 16、水平加载杆20、水平力传感器14、固定板19、活动夹板12、固定夹板11 ;固定夹板11设置于竖向压头10下方的主架底座13上；水平加载螺杆15与电动加载模块II 16、固定板19螺纹连接，水平加载螺杆15与水平力传感器14采用球形铰接，水平力传感器14、水平加载杆20、活动夹板12依次固定连接；连接后将固定板19固定于主架底座13上，活动夹板12与固定夹板11对应且下端不与主架底座13接触；电动加载模块II 16驱动水平加载螺杆15旋转，从而推动水平力传感器14、水平加载杆20、活动夹板12在水平方向运动；夹紧试样，可以对试样施加大小不同的压力，利用螺纹自锁保持压力。所述计算机采集控制系统I位于主架顶板3上端，可以通过第一数据线21、第四数据线23分别控制电动加载模块I 2、电动加载模块II 16运行，通过第二数据线22、第三数据通讯线14与竖向力传感器5、水平力传感器14连接；计算机采集控制系统I可以采集竖向力传感器5、水平力传感器14与时间的关系曲线、以及采集竖向力传感器5与水平力传感器14之间的关系曲线。其中，所述活动夹板12和固定夹板11均为L型，且对称放置。其中，所述测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置采用双接触面摩擦的方式，试验要求三块试样，滑动摩擦过程是两个接触面同时滑动。本实用新型的有益效果是:本实用新型采用双接触面滑移的方式，水平加载系统提供试样接触面法向压力，竖向加载系统施加滑移载荷，计算机控制采集系统控制加载和采集试验数据；通过记录滑移前的最大静荷载和滑动后的滑动荷载，接合施加的接触面法向压力，可以求得静滑动摩擦系数和动滑动摩擦系数。因接触面法向压力通过加载装置施力口，因此接触面法向压力的大小可以根据需要进行调节，从而实现不同压强下材料静滑动摩擦系数和动滑动摩擦系数的测量。本实用新型对滑移面的接触压强能够灵活调节，测量准确度高，可以按照实际工程的接触压强进行试验。
图1为本实用新型一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置的结构图。图2为本实用新型工作时的试样安装示意图。附图标识:1-计算机采集控制系统，2-电动加载模块I，3_主架顶板，4-竖向加载螺杆，5-竖向力传感器,6-竖向加载杆,7-主架立柱,8-移动板,9-第三数据线，10-竖向压头，11-固定夹板，12-活动夹板，13-主架底座，14-水平力传感器，15-水平加载螺杆，16-电动加载模块II，17-试样A, 18-试样B, 19-固定板,20-水平加载杆,21-第一数据线，22-第二数据线，23-第四数据线。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。参照图1，本实用新型一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置，包括:采用四立柱刚架结构的主架、竖向加载系统、水平加载系统、计算机控制采集系统I;所述主架包括:主架顶板3、主架立柱7、主架底座13、移动板8 ;主架立柱7通过滑动板8的预留孔一端与主架顶板3的下端刚性连接，另一端与主架底座13上端刚性连接，移动板8可以沿着主架立柱7在上下滑动；所述竖向加载系统包括:竖向加载螺杆4、电动加载模块I 2、竖向传感器5、竖向加载杆6、竖向压头10 ；电动加载模块I 2固定在主架顶板3上端,竖向加载螺杆4与电动加载模块I 2、主架顶板3螺纹连接，竖向加载螺杆4与竖向力传感器5采用球形铰接，竖向力传感器5、竖向加载杆6、移动板8依次固定连接,竖向压头10对应竖向加载杆6固定在移动板8的下方；电动加载模块I 2可以驱动竖向加载螺杆4旋转，从而推动竖向力传感器
5、竖向加载杆6、移动板8和竖向压头10上下运动；所述水平加载系统包括:水平加载螺杆15、电动加载模块II 16、水平加载杆20、水平力传感器14、固定板19、活动夹板12、固定夹板11 ;固定夹板11设置于竖向压头10下方的主架底座13上；水平加载螺杆15与电动加载模块II 16、固定板19螺纹连接，水平加载螺杆15与水平力传感器14采用球形铰接，水平力传感器14、水平加载杆20、活动夹板12依次固定连接；连接后将固定板19固定于主架底座13上，活动夹板12与固定夹板11对应且下端不与主架底座13接触；电动加载模块II 16驱动水平加载螺杆15旋转，从而推动水平力传感器14、水平加载杆20、活动夹板12在水平方向运动；夹紧试样，可以对试样施加大小不同的压力，利用螺纹自锁保持压力。所述计算机采集控制系统I位于主架顶板3上端，可以通过第一数据线21、第四数据线23分别控制电动加载模块I 2、电动加载模块II 16运行，通过第二数据线22、第三数据通讯线14与竖向力传感器5、水平力传感器14连接；计算机采集控制系统I可以采集竖向力传感器5、水平力传感器14与时间的关系曲线、以及采集竖向力传感器5与水平力传感器14之间的关系曲线。其中，所述活动夹板12和固定夹板11均为L型，且对称放置。其中，所述测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置采用双接触面摩擦的方式，试验要求三块试样，滑动摩擦过程是两个接触面同时滑动。参照图2，采用了双接触面滑动摩擦方式，进行试验时需要三块试样。试样B18为两块，尺寸相同，分别紧靠在固定夹板11和活动夹板12上。试样A17为一块，其上下两端要探出试样B18 —定距离，这样可以确保整个试验滑移过程两接触面的接触面积保持恒定。试验过程，竖向压头10给试样A17上端面一个向下的作用，推动试样A17与试样B18在两接触面位置滑动。水平力传感器14显示试样A17与试样B18接触面的法向压力N,当竖向力传感器5的值增大到某一值A时，试样A17与试样B18的接触面开始滑动，通过计算机采集控制系统I记录最大静止载荷和滑动载荷，就可以计算出静滑动摩擦系数和动滑动摩擦系数。本实用新型的具体实施过程如下:具体实施流程。第一步:打开仪器电源开关，启动计算机采集控制系统1，对竖向力传感器5和水平力传感器14调零。第二步:安装试样。试样安装时，要注意试样A17的上下两端探出试样B18—定距离。同时要确保试样A17上端面与竖向压头10下端面平行。第三步:施加接触面法向压力。启动电动加载模块1116，驱动水平加载螺杆15旋转，对试样施加接触面法向压力。当接触面法向压力施加到预定值#时，停止旋转。由于螺纹的自锁，#将保持一恒定值。第四步:启动电动加载模块I 2，开始加载，同时利用计算机采集控制系统I开始采集数据。记录接触面法向压力#与时间 关系曲线、竖向力/^'对时间 关系曲线、法向接触力#与竖向力/^'关系曲线。试样的两接触面滑动一定距离后停止试验。保存试验数据。第五步:分析试验数据，将接触面法向压力#与时间 关系曲线、竖向力A对时间 关系曲线、水平力#与竖向力/^'关系曲线进行分析，得到最大静摩擦力Amax、动滑动摩擦力'和接触面法向压力见计算得出静滑动摩擦系数/；和动滑动摩擦系数计算公式如下:
权利要求1.一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置，其特征在于，所述一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置包括:采用四立柱刚架结构的主架、竖向加载系统、水平加载系统、计算机控制采集系统(1); 所述主架包括:主架顶板(3)、主架立柱(7)、主架底座(13)、移动板(8);主架立柱(7)通过滑动板(8)的预留孔一端与主架顶板(3)的下端刚性连接，另一端与主架底座(13)上端刚性连接，移动板(8 )沿着主架立柱(7 )在上下滑动； 所述竖向加载系统包括:竖向加载螺杆(4)、电动加载模块1 (2)、竖向传感器(5)、竖向加载杆(6)、竖向压头(10);电动加载模块1 (2)固定在主架顶板(3)上端，竖向加载螺杆(4)与电动加载模块1 (2)、主架顶板(3)螺纹连接，竖向加载螺杆(4)与竖向力传感器(5)采用球形铰接，竖向力传感器(5)、竖向加载杆(6)、移动板(8)依次固定连接，竖向压头(10)对应竖向加载杆(6)固定在移动板(8)的下方；电动加载模块I (2)驱动竖向加载螺杆(4)旋转，从而推动竖向力传感器(5)、竖向加载杆(6)、移动板(8)和竖向压头(10)上下运动； 所述水平加载系统包括:水平加载螺杆(15)、电动加载模块II (16)、水平加载杆(20)、水平力传感器(14)、固定板(19)、活动夹板(12)、固定夹板(11);固定夹板(11)设置于竖向压头(10)下方的主架底座(13)上；水平加载螺杆(15)与电动加载模块II (16)、固定板(19)螺纹连接，水平加载螺杆(15)与水平力传感器(14)采用球形铰接，水平力传感器(14)、水平加载杆(20)、活动夹板(12)依次固定连接；连接后将固定板(19)固定于主架底座(13 )上，活动夹板(12 )与固定夹板(11)对应且下端不与主架底座(13 )接触；电动加载模块II (16)驱动水平加载螺杆(15)旋转，从而推动水平力传感器(14)、水平加载杆(20)、活动夹板(12)在水 平方向运动； 所述计算机采集控制系统(I)位于主架顶板(3)上端，通过第一数据线(21)、第四数据线(23 )分别控制电动加载模块1(2)、电动加载模块II (16 )运行，通过第二数据线(22 )、第三数据通讯线(14)与竖向力传感器(5)、水平力传感器(14)连接。
2.根据权利要求1所述的一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置，其特征在于，所述活动夹板(12)和固定夹板(11)均为L型，且对称放置。
3.根据权利要求1所述的一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置，其特征在于，采用双接触面摩擦的方式，试验要求三块试样，滑动摩擦过程是两个接触面同时滑动。
专利摘要本实用新型涉及滑动摩擦系数测量领域，公开了一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置，包括采用四立柱刚架结构的主架、竖向加载系统、水平加载系统、计算机控制采集系统。本实用新型采用双接触面滑移的方式，水平加载系统提供试样接触面法向压力，竖向加载系统施加滑移载荷，计算机控制采集系统控制加载和采集试验数据；通过记录滑移前的最大静荷载和滑动后的滑动荷载，接合施加的接触面法向压力，可以求得静滑动摩擦系数和动滑动摩擦系数。因接触面法向压力通过加载装置施加，因此接触面法向压力的大小可以根据需要进行调节，从而实现不同压强下材料静滑动摩擦系数和动滑动摩擦系数的测量。
文档编号G01N19/02GK203083912SQ201320074809
公开日2013年7月24日 申请日期2013年2月18日 优先权日2013年2月18日
发明者邢怀念, 张小鹏, 刘增利, 金立强 申请人:大连理工大学