测试装置和测试方法与流程

1.本发明涉及测试设备技术领域，尤其设置用于测试摩擦系数、螺栓轴力衰减率的测试装置和测试方法。


背景技术：

2.目前大多摩擦系数测试装置的测试原理比较接近，测试装置的设计各不相同，但是多数测试装置主要是针对固定的两种材料或特定结构下间的摩擦系数，不便于普遍应用于多种材料间的测试。另外，其他测试装置不能同时进行螺栓轴力衰减率的测试。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种测试装置，可以测试样件中的螺栓轴力衰减率或不同样件之间的摩擦系数，可以提高测试装置的功能性和应用范围。
4.本发明的另一个目的在于提出一种测试方法，所述测试方法采用前述的测试装置。
5.根据本发明实施例的测试装置，用于测试待测样件中的螺栓轴力衰减率或第一样件和第二样件之间的摩擦系数，所述测试装置包括：基座、驱动件、第一工装、第二工装、拉力传感器，所述驱动件设于所述基座上；所述第一工装与所述驱动件相连；所述第二工装与所述基座相连，并与所述第一工装相对；所述拉力传感器用于获取第一工装和第二工装之间的拉力，其中，所述第一工装和所述第二工装用于连接待测样件，以通过所述驱动件对第一样件和第二样件分别施加反向拉力。
6.根据本发明实施例的测试装置，可以测试样件中的螺栓轴力衰减率或不同样件之间的摩擦系数，可以提高测试装置的功能性和应用范围。
7.另外，根据本发明上述实施例的测试装置还可以具有如下附加的技术特征：
8.一些实施例中，所述测试装置还包括：压力传感器，所述压力传感器被构造成用于检测第一样件和第二样件之间的压力。
9.一些实施例中，所述测试装置还包括：螺栓定位组件，所述螺栓定位组件用于连接第一样件和第二样件，所述压力传感器设于所述螺栓定位组件上，且所述压力传感器设于所述螺栓定位组件上可抵接第一样件或第二样件的位置。
10.一些实施例中，所述第一工装和所述第二工装上设有插槽以及销孔，所述第一工装上的插槽和所述第二工装上的插槽相对，且所述销孔贯穿对应的所述插槽的相对两侧壁。
11.一些实施例中，所述基座包括：底架、第一固定架、第二固定架，所述第一固定架与所述底架相连；所述第二固定架与所述底架相连，并与所述第一固定架相对布置，其中，所述驱动件与所述第一固定架相连，所述第二工装与所述第二固定架相连。
12.一些实施例中，所述拉力传感器连接于所述驱动件和所述第一工装之间。
13.一些实施例中，所述拉力传感器集成于所述驱动件。
14.一些实施例中，所述驱动件为液压驱动装置。
15.根据本发明实施例的摩擦系数的测试方法，所述测试方法采用前述的测试装置，所述测试方法包括：组装包括第一样件和第二样件的待测样件，并获取第一样件和第二样件之间的压力值；将组装好的待测样件安装于所述第一工装和所述第二工装上；控制所述驱动件对所述第一工装加载远离第二工装的方向的渐变拉力；在拉力突变或第一工件相对于第二工件相对移动时，控制所述驱动件停止加载拉力并获取拉力值；根据所述拉力值和所述压力值确定所述第一工件和所述第二工件之间的摩擦系数。
16.根据本发明实施例的摩擦系数的测试方法，。
17.一些实施例中，所述待测样件包括两个第一样件和两个第二样件，两个所述第一样件间隔开设置并夹持于两个所述第二样件之间，其中两个第一样件分别用于连接第一工装和第二工装。
18.一些实施例中，所述第一样件和所述第二样件分别表面处理后组装成所述待测样件。
19.一些实施例中，所述待测样件与所述第一工装之间由第一销轴连接，且所述第一销轴与所述待测样件与所述第一工装上的配合孔过渡配合；所述待测样件与所述第二工装之间由第二销轴连接，且所述第二销轴与所述待测样件与所述第二工装上的配合孔过渡配合。
附图说明
20.图1是本发明一些实施例中测试装置的结构示意图。
21.图2是本发明一些实施例中测试方法的流程图。
22.图3是仿真模拟被测量件不同连接面间的摩擦力的仿真分析结果。
23.附图标记：
24.100、测试装置；1、第一固定架；2、驱动件；3、拉力传感器；41、第一工装；42、第二工装；5、第一样件；6、压力传感器；7、第二样件；8、螺栓定位组件；9、第二固定架；10、底架。
具体实施方式
25.相关技术中，钢板和衬套摩擦系数测量装置的工装包含左支架与右支架，左右支架通过螺栓锁紧方式压紧工件，可以针对特定结构的衬套和钢板件的摩擦系数的测量。但是存在以下问题：一是仅针对衬套与钢板间摩擦系数进行测量，应用范围较窄；二是该技术方案除了需要液压缸和传感器外还需要特定工装，成本较高；三是上述技术方案中衬套芯轴拉力必须处在芯轴中间位置，才能保证芯轴两端摩擦力均匀，但上述技术方案中该位置实际操作中并不好保证，从而可能会导致测试摩擦系数误差；四是上述技术方案中并不能测量耐久工况下螺栓轴力衰减率，无法研究螺栓紧固部位摩擦力与螺栓衰减率的关系。
26.因此，为了解决相关技术中存在的缺点，本发明提出一种测试装置采用该测试装置的测量方法，可以测试样件中的螺栓轴力衰减率或不同样件之间的摩擦系数，可以提高测试装置的功能性和应用范围。
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.结合图1至图2，根据本发明实施例的测试装置100，用于测试待测样件中的螺栓轴力衰减率或第一样件和第二样件之间的摩擦系数，测试装置100包括：基座、驱动件2、第一工装41、第二工装42和拉力传感器3。具体地，驱动件2设于基座上，第一工装41与驱动件2相连，第二工装42与基座相连，并与第一工装41相对，拉力传感器3用于获取第一工装41和第二工装42之间的拉力，其中，第一工装41和第二工装42用于连接待测样件，以通过驱动件2对第一样件5和第二样件7分别施加反向拉力。也就是说，第一工装41和第二工装42可以分别连接两个不同的待测样件，驱动件2可以对第一样件5和第二样件7施加反向拉力，即在第一样件5和第二样件7上施加力。驱动件2工作时，通过拉力传感器3可以获取第一样件5和第二样件7之间的拉力，根据拉力值可以得到第一样件5和第二样件7之间的摩擦系数。也可以是，驱动件2工作时，若拉力突变或者第一工装41相对于第二工装42移动时，获取当前的拉力值可以用于判断样件的螺栓轴力衰减率。
29.根据本发明实施例的测试装置100，可以测试样件中的螺栓轴力衰减率或不同样件之间的摩擦系数，可以提高测试装置100的功能性和应用范围。
30.实际应用时，将第一样件5和第二样件7安装于第一工装41和第二工装42上，驱动件2驱动第一工装41，直到第一工装41相对于第二工装42相对移动或者拉力突变时，停止驱动，获取拉力值，根据拉力值确定待测样件中的螺栓轴力衰减率或第一样件5和第二样件7之间的摩擦系数。因此，本发明实施例的测试装置100可以实现不同材料的测试，可以提高装置的应用范围，且利于提高检测准确性。
31.为了实现对摩擦系数的检测，还需要获取第一样件5和第二样件7，可以将每次检测的过程中让第一样件5和第二样件7具有相同的压力，从而简化操作；也可以在测试装置100中设置压力传感器6，以对第一样件5和第二样件7之间的压力进行快速检测，从而提高精度。对第一样件5和第二样件7之间的压力检测可以具有多种不同的方式，例如利用弹性力平衡方法等进行第一样件5和第二样件7之间的压力，而且可以在压力检测后将测试待测样件安装到第一工装41和第二工装42上。在本发明的一些实施例中，所述测试装置100还包括：压力传感器6，压力传感器6被构造成用于检测第一样件5和第二样件7之间的压力，利于获取精确的摩擦系数及螺栓轴力衰减率。具体而言，压力传感器6可以采集第一样件5和第二样件7之间的压力，通过将压力传感器6采集的压力值和拉力传感器3采集的拉力值结合，可以提高测试结果的准确性。
32.可选地，测试装置100还包括：螺栓定位组件8，螺栓定位组件8用于连接第一样件5和第二样件7，可以便于安装和定位，提高装配稳定性，使得第一样件5和第二样件7固定后样件受拉的摩擦力较为均匀，利于提高测试准确性。压力传感器6设于螺栓定位组件8上，既可以使压力传感器6与被测样件之间具有一定压紧力，可以提高检测灵敏性和准确性，又利于简化装置结构。具体地，压力传感器6设于螺栓定位组件8上可抵接第一样件5或第二样件7的位置，可以直接检测第一样件5或第二样件7的压力值。更进一步地，压力传感器6设于螺栓定位组件8可抵接第一样件5或第二样件7的位置上，可以实现同步采集法向压力和切向拉力的效果，具有较高精度，有利于得到精确的摩擦系数及耐久加载后螺栓轴力衰减率。也就是说，压力传感器6抵接第一样件5或第二样件7可以检测样件的向心力和样件移动时切
线方向所受到的力。
33.可选地，第一工装41和第二工装42上设有插槽以及销孔，第一工装41上的插槽和第二工装42上的插槽相对，且销孔贯穿对应的插槽的相对两侧壁，可以提高连接的稳定性，还可以较大程度保证作动缸输出拉力沿着样件长度方向，并且可以提高受拉样件两个摩擦面摩擦力的一致性，从而提高摩擦系数测试的准确性，且结构简单易于制造和装配。
34.结合图1，可选地，基座包括：底架10、第一固定架1和第二固定架9，其中，底架10可以提供支撑作用，装置的各部件可以布置于底架10上，以利于空间布置，第一固定架1和第二固定架9在底架10上相对布置，可以提高结构的稳定性和平衡性。具体地，第一固定架1与底架10相连；第二固定架9与底架10相连，并与第一固定架1相对布置，其中，驱动件2与第一固定架1相连，第二工装42与第二固定架9相连。结合前述可知，第一固定架1与驱动件2相连，驱动件2与第一工装41相连，且第一工装41与第二工装42相对，第二工装42与第二固定架9相连，由此，在底架10上构造出较为对称的结构，以提高检测准确性。
35.可选地，拉力传感器3连接于驱动件2和第一工装41之间，这样在驱动件2驱动第一工装41时，拉力传感器3可以直接检测到拉力值，利于提高检测的准确性。
36.可选地，拉力传感器3集成于驱动件2，可以简化结构，且利于反馈驱动件2产生的拉力大小。
37.可选地，驱动件2为液压驱动装置。具体地，在相同功率的小件下，液压驱动装置的体积较小，重量轻，结构紧凑，利于空间布置和节能。此外，液压驱动装置的耐用性好，易于获取，可以提高测试装置100的实用性和经济性。
38.结合图1至图2，根据本发明实施例的摩擦系数的测试方法，测试方法采用前述的测试装置100，测试方法包括以下步骤：s10，组装包括第一样件5和第二样件7的待测样件，并获取第一样件5和第二样件7之间的压力值。s20，将组装好的待测样件安装于第一工装41和第二工装42上。s30，控制驱动件2对第一工装41加载远离第二工装42的方向的渐变拉力。s40，在拉力突变或第一工件相对于第二工件相对移动时，控制驱动件2停止加载拉力并获取拉力值。s50，根据拉力值和压力值确定第一工件和第二工件之间的摩擦系数。
39.根据本发明实施例的摩擦系数的测试方法，可以测试样件中的螺栓轴力衰减率或不同样件之间的摩擦系数，可以提高测试装置100的应用范围，且操作简单，准确性高。
40.实际应用时，先组装测试样件，并安装好压力传感器6，将组装好的测试样件安装至底架10上的工装上；调试拉力传感器3信号、位移信号以及压力传感器6信号，保证测试信号正常；加载并采集驱动件2拉力、位移以及样件间的压力信号，以保证测试准确性；加载至驱动件2载荷突变、位移变化较大时停止加载；根据采集的拉力、压力信号，计算被测样件间的摩擦系数；按照耐久工况载荷加载，记录耐久循环次数与轴力衰减的关系。
41.进一步地，本发明将被测量件加工成标准样件，标准样件表面按照实际零件表面处理，更符合底盘螺栓连接部位实际零件表面状态，具有较好通用性。另外，本发明中样件与工装按照销孔配合方式连接，可以较大程度保证作动缸输出拉力沿着样件长度方向，并且按照本发明中样件组装方式可以提高受拉样件两个摩擦面摩擦力的一致性，从而提高摩擦系数测试的准确性。同时，本发明采用螺栓紧固方式压紧被测量样件，并测量了螺栓轴向力，因而可以测量耐久工况外力作用下螺栓轴力的衰减率。
42.也就是说，本发明的测试装置100及方法既能高效准确测量螺栓被连接部件间摩
擦系数，又能准确测量螺栓紧固部位螺栓轴力的衰减率，具有较好的通用性，在螺栓紧固件开发前期快速测量被连接件的摩擦系数以及螺栓轴力的抗衰减性，有利于提升螺栓定位组件8连接可靠性设计。相较于相关技术中底盘螺栓连接件间摩擦系数的测量方式，本发明的测试装置100既提高了测试效率、降低测试成本，又可以提高测试精确度。而且本发明实施例的测试装置100可以方便应用于研究螺栓压紧力、被测样件间表面粗糙度、表面处理方式、表面漆膜厚度等因素对摩擦系数的影响，为底盘螺栓连接件间摩擦系数精细化设计提供强有力的支持，提高了装置的应用范围，利于节约资源，降低检测成本。
43.结合图1，可选地，待测样件包括两个第一样件5和两个第二样件7，两个第一样件5间隔开设置并夹持于两个第二样件7之间，其中两个第一样件5分别用于连接第一工装41和第二工装42，可以提高检测的准确性。具体地，第一工装41和第二工装42横向相对，第一样件5具有第一端和第二端，两个第一样件5的第一端分别连接于第一工装41上，两个第一样件5的第二端之间具有一定间隔。两个第二样件7分别位于第一样件5的上表面和下表面，且两个第二样件7夹持两个第一样件5第二端的一侧，形成层叠的结构。这样第二样件7可以与第一样件5上表面和下表面，可以提高摩擦系数检测的精准性。
44.进一步地，第一样件5和第二样件7形成的层叠结构可以通过螺栓定位组件8固定，螺栓定位组件8可以设置两组，两个螺栓定位组件8分别穿过两个第一样件5与第二样件7重叠的部分，可以提高结构的稳定性。此外，压力传感器6可以连接于第二样件7与螺栓定位之间，以测量第一样件5和第二样件7之间的压力值，且利于布置，简化装置结构。其中，螺栓定位组件8可以是由螺杆和螺母构成的形式。
45.可选地，第一样件5和第二样件7分别表面处理后组装成待测样件，具体地，可以将被测量件加工成标准样件，标准样件表面按照实际零件表面处理，既避免实际零件不易测量的问题，又符合实际零件表面状态，具有较好通用性。
46.可选地，待测样件与第一工装41之间由第一销轴连接，且第一销轴与待测样件与第一工装41上的配合孔过渡配合；待测样件与第二工装42之间由第二销轴连接，且第二销轴与待测样件与第二工装42上的配合孔过渡配合。
47.举例而言，图3示出了仿真模拟被测量件不同连接面间的摩擦力的仿真分析结果。本发明中样件与工装可以按照销孔配合方式连接，以保证作动缸输出拉力沿着样件长度方向，并且按照本发明中样件组装方式，可以保证受拉样件两个摩擦面摩擦力相同，如图3的仿真分析结果所示，从而提高摩擦系数测试的准确性及螺栓轴力衰减率的准确性。换言之，本发明的技术方案既能测量摩擦系数也能测量螺栓紧固部位轴力在耐久工况下的衰减率，这位螺栓紧固连接设计开发提供了试验方法。
48.下面参照附图描述本发明一个具体实施例的测试装置100。
49.结合图1至图2，根据本发明实施例的测试装置100，包括：基座、驱动件2、拉力传感器3、第一工装41、第二工装42、两个第一样件5、压力传感器6、两个第二样件7和螺栓定位组件8，其中，基座包括底架10、第一固定架1和第二固定架9。具体地，第一固定架1和第二固定架9相对设于底架10的左右两端，在左右方向或横向上，第一固定架1、驱动件2、拉力传感器3和第一工装41依次连接，第二固定架9朝向第一固定架1的方向上连接有第二工装42，第二工装42与第一工装41相对。使用时，两个第一样件5分别安装于第一工装41和第二工装42上，且两个第一样件5之间具有间隔，两个第二样件7分别位于第一样件5的上方和下方，并
与两个第一样件5的上表面和下表面抵接。其中，压力传感器6与位于上面的第二样件7抵接，且压力传感器6、第一样件5和第二样件7可以通过螺栓定位组件8在上下方向上固定连接。
50.优选地，驱动件2可以为液压作动缸，则第一固定架1为液压缸的固定架；第二固定架9可以为反力架，以提供反向拉力；底架10可以为铁底板，可以提高结构强度。具体而言，液压作动缸的控制精度可以决定试验载荷增加精度，进而影响摩擦系数测量结果的精度；拉力传感器3及压力传感器6的测量精度影响后续摩擦系数计算的精度及螺栓轴力衰减率精度；样件工装销孔配合设计能够保证试验中加载的拉力沿着测试样件长度方向，使得被拉样件仅受到单向拉伸载荷，不会受到其他方向力或者附加力矩的作用，从而保证测试得到的摩擦力方向比较单一稳定，能提高摩擦系数测试的精度和稳定性。
51.实际应用时，以驱动件2为液压驱动装置，如液压作动缸为例，液压作动缸及第一固定架1可根据试验室中现有设备进行选型，形状和结构不做具体要求。拉力传感器3为液压作动缸自带，不做形状结构要求。样件工装与样件之间采用销孔配合方式，公差控制要求间隙配合。被测样件形状为长方体，例如，尺寸可以按照180*40*10进行设计。被测样件间按照图1所示方式进行组装，通过两颗螺栓进行预紧，使得被测试样件间有一定的压紧力。夹在中间的样件外端与工装之间采用销孔配合方式，液压缸侧工装固定连接在液压缸推力杆上，侧工装固定连接于第二固定架9(反力架)上。液压缸通过螺栓连接在第一固定架1上，第一固定架1与第二固定架9则通过导轨和螺栓连接在底架10上。
52.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“长度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“底”“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
53.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
54.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
56.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。