CN101587058A - 高精度摆式摩擦系数测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高精度摆式摩擦系数测量仪，在支架的摆轴上安装有一个摆杆，摆杆末端安装一个摆锤，摆锤的底部带有磨擦片，摆轴的垂直下方设置磨擦试块，其特征在于：在摆轴的位置处设置一个角度编码器与摆轴联动，在磨擦试块的下方设置力传感器，角度编码器和力传感器的测量数据传输到数据采集与处理装置。本发明装置利用力传感器与角度编码器的信号对摩擦试块的摩擦系数进行测量与校准，可以解决摩擦系数计量溯源问题，具有结构简单、准确度高以及稳定性好等优点。

Description

高精度摆式摩擦系数测量仪

技术领域

本发明是一种高精度摆式摩擦系数测量仪，属于计量技术领域。

背景技术

在公路路面等级评价，车辆或飞机轮胎表面性能测试以及运动场所等专用材料表面的质量评价中，摩擦系数经常是一个重要的评价指标，因此摩擦系数测量仪对提高加工水平、控制产品质量具有重要意义。原有摆式摩擦系数测量仪已经被广泛应用于公路路面施工等级评价，在保障公路施工质量的工作中发挥了重要的作用，但是由于测量稳定性与测量精度相对低，现有测量仪在实际应用中会出现测量结果不稳定或者不同测量仪的测量结果存在差异等问题，因此其应用受到一定限制，需要进一步提高测量精度与稳定性，以及解决统一溯源的问题。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术装备上存在的不足而设计提供了一种高精度摆式摩擦系数测量仪，其目的是可以对各种摩擦材料试样的摩擦系数进行测量，也可以对摩擦标准试块的摩擦系数值进行标定。使摩擦系数的测量直接溯源到长度量与力学量，解决摩擦系数测量的计量溯源问题，提高摩擦系数测量水平，为产品质量检查提供可靠保障。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种高精度摆式摩擦系数测量仪，在支架的摆轴上安装有一个摆杆，摆杆末端安装一个摆锤，摆锤的底部带有磨擦片，摆轴的垂直下方设置磨擦试块，其特征在于：在摆轴的位置处设置一个角度编码器与摆轴联动，在磨擦试块的下方设置力传感器，角度编码器和力传感器的测量数据传输到数据采集与处理装置。

本发明选用角度编码器与力传感器对以往机械指针式的摆式摩擦系数测量仪进行改造，编制相应的程序对力传感器与编码器的信号进行采集和处理，直接得到摩擦系数，实现了对摩擦系数的数字化测量和高精度。本发明以角度编码器的分辨率与力传感器的灵敏度指标为基础，满足了测量仪的高精度要求；利用编码器与传感器对摩擦过程的全程监测，保证了测量结果的稳定性；通过数据采集与处理程序实现测量结果数字化显示，避免了读数误差。另外，本发明可以实现摩擦系数测量仪直接向长度量与力学量的溯源，解决测量仪的校准问题。同时具有准确度高、结构简单等特点

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

参见附图1所示，该种高精度摆式摩擦系数测量仪，在支架的摆轴10上安装有一个摆杆9，摆杆末端安装一个摆锤2，摆锤2的底部带有磨擦片3，摆轴10的垂直下方设置磨擦试块6，其特征在于：在摆轴10的位置处设置一个角度编码器1与摆轴10联动，在磨擦试块6的下方设置力传感器5，角度编码器1和力传感器5的测量数据传输到数据采集与处理装置4。为了提高显示的直观性，该测量仪还配有刻度盘7和安装在摆轴10上的机械式指针8。

其工作过程是：摆锤2从水平位置无初速度下落，同时促发数据采集与处理系统4采集角度编码器1的信号，摆锤2摆至最下端时，摩擦片3与摩擦试块6发生摩擦，同时促发数据采集与处理系统4采集定制力传感器5的信号，摩擦过程结束后摆锤2继续向上摆至最高，通过角度编码器1同时记录下摆锤2摩擦后最大偏摆角度θ，数据采集与处理系统4根据公式(1)计算得到摩擦系数并以数字形式显示输出。

根据摩擦力做功与摆锤势能损失相等的能量转换关系，可以得到摩擦系数计算公式，从而直接获得摩擦系数测量值：

$\mathrm{\μ}=\frac{\mathrm{NS}}{\mathrm{MgL}(1-\cos \mathrm{\θ})}---\left(1\right)$

式中：N，摩擦正压力；

S，摩擦行程长度；

M，摆锤质量；

g，当地重力加速度；

L，摆锤重心到摆轴距离；

θ，摆锤摩擦后最大偏摆角度。

高精度摆式摩擦系数测量仪，通过角度编码器与力传感器可以做到对摩擦瞬间波形的全程记录以检验测量的重复性。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.角度编码器代替传统机械指针，使摆锤的偏摆角度测量数字化且精度高；

2.用力传感器代替传统弹簧标定的手段，可以做到对摩擦过程正压力的实时测量。

Claims (1)

1.一种高精度摆式摩擦系数测量仪，在支架的摆轴(10)上安装有一个摆杆(9)，摆杆末端安装一个摆锤(2)，摆锤(2)的底部带有磨擦片(3)，摆轴(10)的垂直下方设置磨擦试块(6)，其特征在于：在摆轴(10)的位置处设置一个角度编码器(1)与摆轴(10)联动，在磨擦试块(6)的下方设置力传感器(5)，角度编码器(1)和力传感器(5)的测量数据传输到数据采集与处理装置(4)。

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