CN102519868A - 一种滑-滚复合式软摩擦试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑-滚复合式软摩擦试验装置，包括：台架；加载机构能转动地支撑在台架上；上试样安装架设置在台架上，能在平面内进行直线移动，上试样固定在上试样安装架上；下试样设置在上试样的下部，通过加载机构能转动地顶抵于上试样；摩擦力检测机构设置在台架上，并与加载机构相连接；下试样为弹性试样，上试样的硬度大于下试样的硬度；通过加载机构使下试样抵接于所述上试样，工作时，下试样作旋转运动、上试样作滑动，构成滑-滚复合式软摩擦接触副。本发明的装置可用于模拟石油天然气管道内壁积蜡层在清管作业后的残余分布规律，为提高石油天然气行业的管道清洗效率及软摩擦研究提供依据。

Description

一种滑-滚复合式软摩擦试验装置

技术领域

本发明涉及一种试验装置，尤其是一种用于检测橡胶、聚氨酯等高分子聚合物和复合材料的软摩擦行为及摩擦系数和接触区图像的滑-滚复合式软摩擦试验装置。

背景技术

油气输送管道是国民经济的大动脉。保障油气管道安全运行，防止事故发生，是关系到国计民生的大事。截止2010年底，我国已建成的大口径长输油气管道逾8.5万千米，其中原油、天然气和成品油管道分别为2.2万千米、4.5万千米和1.8万千米，海底管线近4千米。

陆地管道在沼泽地、河流、冻土区、寒冷天气等低温环境时，尤其是海底管道处于海水低温状态下，由于管壁的散热，原油在管道内输送时温度逐步降低，原油会析出蜡晶而在管道内壁产生积蜡层的“蜡沉积现象”，其主要成分是石蜡、胶质、沥青质等，积蜡层颜色呈暗黑色、粘度较高，从而造成油气管道内摩阻系数增大，管道截面流通面积减小，降低管道输送能力，增加了管道的运行成本。

为防止管道内壁积蜡产生严重后果，一般采用聚氨酯材料的皮碗式清管器或清管球进行管道内壁清理，从摩擦学角度看，属于“管道内壁-积蜡层-聚氨酯弹性材料”三者构成的软摩擦。为了了解清管器对积蜡的清除情况，人们通过摩擦试验对实际作业情况进行模拟。目前，虽然有很多种类的摩擦学试验机，由于管道大多属于螺旋焊缝，所以清管器随着焊缝螺旋线有螺旋前进的现象，因此公知的摩擦学试验机均不能有效地在线模拟、测量油气输送管道中清除管道内壁积蜡时的摩擦力与采集接触区积蜡流动与残余分布规律图像。

有鉴于上述公知技术存在的缺陷，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本发明的滑-滚复合式软摩擦试验装置，能实时获得弹性材料清除积蜡时的摩擦力与采集接触区积蜡流动与残余分布规律图像，从而根据试验得到的参数和规律等，用于提高清管时清蜡的效率，选择合适的弹性材料弹性模量、表面粗糙度，采用合适的清管速度和清管周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种摩擦试验装置，尤其是一种可用于模拟石油天然气管道内壁积蜡层在清管作业后的残余分布规律的滑-滚复合式软摩擦试验装置。

为此，本发明提出一种滑-滚复合式软摩擦试验装置，其包括，台架；加载机构，所述加载机构能转动地支撑在所述台架上；上试样安装架，设置在所述台架上，并与驱动机构相连接，在所述驱动机构的带动下能在平面内进行直线移动，上试样固定在所述上试样安装架上；下试样，设置在所述上试样的下部，能转动地与所述加载机构相连接，并通过所述加载机构顶抵于所述上试样；摩擦力检测机构，设置在所述台架上，并与所述加载机构相连接；所述上试样与下试样的硬度不同，且所述下试样为弹性试样，所述上试样的硬度大于下试样的硬度；通过所述加载机构使所述下试样抵接于所述上试样，工作时，下试样作旋转运动、上试样作滑动，构成滑-滚复合式软摩擦接触副，并由所述摩擦力检测机构检测上、下试样之间的摩擦力。

如上所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其中，所述下试样由非金属材料制成，其硬度值为25-85HRC；所述上试样的硬度值至少比所述下试样的硬度值大10-15HRC。

如上所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其中，所述加载机构具有平衡梁，所述平衡梁的一端为支撑端，所述支撑端与平衡梁支架铰接连接，另一端为加载端，所述平衡梁支架的下部通过转轴能转动地设置在所述台架上。

如上所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其中，所述平衡梁具有两平行的延伸臂，两所述延伸臂的一端为加载端，分别与加载横梁相连接；两所述延伸臂的另一端连接为一体构成支撑端，所述支撑端具有贯通孔，以及凸伸有轴线与所述贯通孔轴线正交的转轴，所述转轴与所述平衡梁支架铰接连接；一安装支架固定在两延伸臂之间，驱动电机固定于所述安装支架，与穿过所述贯通孔的水平旋转轴的一端相连接，所述水平旋转轴的另一端部固定所述下试样。

如上所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其中，所述上试样安装架具有一倒L形的固定架，所述固定架的下部与滑动部相连接；所述固定架的顶部构成上试样固定框架，所述上试样固定在该固定框架内；所述滑动部形成底部具有至少一个凹槽的滑块，所述滑块与设置在所述台架上的至少一个导轨相配合。

如上所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其中，所述驱动机构为螺母丝杠、齿轮齿条、电动推杆或液压驱动任一种直线驱动机构，所述驱动机构与所述上试样安装架相连接。

如上所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其中，所述摩擦力检测机构包括拉压传感器和传感器连接杆，其中，所述拉压传感器的一个安装端面与所述加载机构的平衡梁相接触，所述拉压传感器另一个安装端面与所述传感器连接杆相固定，所述传感器连接杆固定在所述台架上。

如上所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其中，所述台架上还设有图像采集机构，所述图像采集机构具有设置在所述台架上的显微镜支架，固定在所述显微镜支架上的显微镜的物镜对准所述上试样和下试样的接触区，图像采集传感器安装在显微镜目镜上，图像采集卡将图像数据传输至计算机。

如上所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其中，一油池设置在所述下试样的下部，且所述下试样能与其内的液面相接触。

如上所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其中，所述油池内的润滑介质添加有荧光染色剂，所述上试样由透明材料制成，所述显微镜为荧光显微镜。

本发明的滑-滚复合式软摩擦试验装置，可进行不同外形和尺寸的试样、不同载荷、不同滑动速度和滚动速度、不同润滑介质与不同试样材料的软摩擦试验，实时采集软摩擦的摩擦力，直接观察软摩擦接触区的积蜡流动和残余分布图像。可用于模拟石油天然气管道内壁积蜡层在清管作业后的残余分布规律，为提高石油天然气行业的管道清洗效率及软摩擦研究提供依据。

管壁的积蜡都呈暗黑色，此外弹性材料的表面光学反射性较差，所以普通光学显微镜采集接触区的积蜡流动和残余分布图像时存在较大的误差。由此，在清管器弹性材料清理积蜡的模拟试验中，可以在软摩擦试验装置的润滑介质中添加荧光染色剂，并采用荧光显微镜采集接触区的积蜡流动与残余分布规律图像，从而能够有效的提高软摩擦试验采集的图像精度、减小误差。

采用本发明获得的滑-滚复合式软摩擦试验的结果，可用于石油天然气管道积蜡清理时选择合适的清管器软材料和表面特性，制订合理的清管周期，采取较佳的清管运行速度，保障原油输送管道的安全高效。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1是本发明的滑-滚复合式软摩擦试验装置的结构示意图；

图2是本发明滑-滚复合式软摩擦试验装置的立体示意图；

图3是本发明滑-滚复合式软摩擦试验装置的主视示意图；

图4是本发明滑-滚复合式软摩擦试验装置的平衡梁立体示意图；

图5是本发明滑-滚复合式软摩擦试验装置俯视剖面示意图；

图6是本发明滑-滚复合式软摩擦试验装置的检测系统示意图。

附图标号说明：

1、台架          2、加载机构            211、砝码          212、砝码挂钩

213、加载横梁    221、平衡梁            2210、加载端       2211、延伸臂

2212、安装支架   2213、轴承座           2214、转轴         2215、支撑端

2216、贯通孔     222、平衡梁滚动轴承    223、平衡梁支架    224、旋转底座

3、下试样组件    31、驱动电机           32、联轴器         33、水平旋转轴

34、水平旋转轴滚动轴承                  35、下试样         36、油池

4、上试样组件    40、驱动机构           41、电动推杆       42、滑动部

43、导轨         44、上试样安装架       441、固定架        442、固定框架

45、上试样       5、摩擦力检测机构      51、拉压传感器     52、传感器连接杆

6、图像采集机构  61、显微镜             62、显微镜支架     63、图像采集传感器

具体实施方式

本发明提出的滑-滚复合式软摩擦试验装置包括：台架；加载机构，所述加载机构能转动地支撑在所述台架上；上试样安装架，设置在所述台架上，并与驱动机构相连接，在所述驱动机构的带动下能在平面内进行直线移动，上试样固定在所述上试样安装架上；下试样，设置在所述上试样的下部，能转动地与所述加载机构相连接，并通过所述加载机构顶抵于所述上试样；摩擦力检测机构，设置在所述台架上，并与所述加载机构相连接；所述上试样与下试样的硬度不同，且所述下试样为弹性试样，所述上试样的硬度大于下试样的硬度；通过所述加载机构使所述下试样抵接于所述上试样，工作时，下试样作旋转运动、上试样作滑动，构成滑-滚复合式软摩擦接触副，并由所述摩擦力检测机构检测上、下试样之间的摩擦力。

本发明提出的滑-滚复合式软摩擦试验装置，可利用不同外形和尺寸的试样、施加不同载荷、不同滑动速度和滚动速度、不同润滑介质与不同试样材料进行软摩擦试验，实时采集软摩擦的摩擦力，最接近地模拟石油天然气管道内壁的积蜡层清理作业情况，根据通过本发明的装置采集的参数可用于选择合适的弹性材料弹性模量、表面粗糙度，采用合适的清管速度和清管周期，为提高石油天然气行业的管道清洗效率及软摩擦研究提供依据。

进一步地，所述下试样通常由非金属材料制成，其硬度值为25-85HRC；所述上试样的硬度值至少比所述下试样的硬度值大10-15HRC。

一个可行的方案是，所述加载机构具有平衡梁，所述平衡梁的一端为支撑端，所述支撑端与平衡梁支架铰接连接，另一端为加载端，所述平衡梁支架的下部通过转轴能转动地设置在所述台架上。

其中，所述平衡梁具有两平行的延伸臂，两所述延伸臂的一端为加载端，分别与加载横梁相连接；两所述延伸臂的另一端连接为一体构成支撑端，所述支撑端具有贯通孔，以及凸伸有轴线与所述贯通孔轴线正交的转轴，所述转轴与所述平衡梁支架铰接连接；一安装支架固定在两延伸臂之间，驱动电机固定于所述安装支架，与穿过所述贯通孔的水平旋转轴的一端相连接，所述水平旋转轴的另一端部固定所述下试样。

此外，所述上试样安装架具有一倒L形的固定架，所述固定架的下部与滑动部相连接；所述固定架的顶部构成上试样固定框架，所述上试样固定在该固定框架内；所述滑动部形成底部具有至少一个凹槽的滑块，所述滑块与设置在所述台架上的至少一个导轨相配合。

本发明的所述驱动机构可以为螺母丝杠、齿轮齿条、电动推杆或液压驱动任一种直线驱动机构，所述驱动机构与所述上试样安装架相连接。

在一个具体实施例中，所述摩擦力检测机构包括拉压传感器和传感器连接杆，其中，所述拉压传感器的一个安装端面与所述加载机构的平衡梁相接触，所述拉压传感器另一个安装端面与所述传感器连接杆相固定，所述传感器连接杆固定在所述台架上。

另外，在所述下试样的下部还设有油池，且所述下试样能与其内的液面相接触。

在一个可行的技术方案中，所述台架上还设有图像采集机构，所述图像采集机构具有设置在所述台架上的显微镜支架，固定在所述显微镜支架上的显微镜的物镜对准所述上试样和下试样的接触区，图像采集传感器安装在显微镜目镜上，图像采集卡将图像数据传输至计算机。

进一步，优选在所述油池内的润滑介质添加有荧光染色剂，所述上试样由透明材料制成，所述显微镜为荧光显微镜。

在清管器弹性材料清理积蜡的模拟试验中，软摩擦试验装置的润滑介质中添加了荧光染色剂，利用荧光显微镜技术采集接触区的积蜡流动与残余分布规律图像。此时，荧光显微镜技术可采集接触区润滑介质的局部光强大小。光强越大，说明残余的积蜡越多；光强越微弱时，说明残余的积蜡很少，即积蜡层的清管效果较好。

通过显微镜能够直接观察上试样和下试样之间润滑介质的流动图像与分布状态图像，从而获得与实际清管作业时石油天然气管道内清除内壁积蜡层最为接近的积蜡流动和残余分布图像，从而准确地评价不同硬度的试样在摩擦磨损中的软摩擦行为和作用规律，可提高石油天然气领域管道清管维护的效率。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的滑-滚复合式软摩擦试验装置的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

图1是本发明的滑-滚复合式软摩擦试验装置的结构示意图；图2是本发明滑-滚复合式软摩擦试验装置的立体示意图；图3是本发明滑-滚复合式软摩擦试验装置的主视示意图；图4是本发明滑-滚复合式软摩擦试验装置的平衡梁立体示意图；图5是本发明滑-滚复合式软摩擦试验装置俯视剖面示意图；图6是本发明滑-滚复合式软摩擦试验装置的检测系统示意图。

如图所示，本发明的滑-滚复合式软摩擦试验装置，包括：台架1；加载机构2，所述加载机构2能转动地支撑在所述台架1上。上试样组件4，其具有上试样安装架44，设置在所述台架1上，并与驱动机构40相连接，在所述驱动机构40的带动下能在平面内进行直线移动，上试样45固定在所述上试样安装架44上。下试样35，设置在所述上试样的下部，能转动地与所述加载机构2相连接，并通过所述加载机构2施加向上的压力而顶抵于所述上试样的下表面。摩擦力检测机构5，设置在所述台架1上，并与所述加载机构2相连接；所述上试样与下试样35的硬度不同，且所述下试样35为弹性试样，所述上试样的硬度大于下试样的硬度。通过所述加载机构2使所述下试样35抵接于所述上试样，工作时，下试样35作旋转运动、上试样作滑动，构成滑-滚复合式软摩擦接触副，并由所述摩擦力检测机构5检测上、下试样之间的摩擦力。

所述加载机构2，以砝码211加载作用于下试样35，包括砝码211、平衡梁221、平衡梁滚动轴承222、平衡梁支架223。其中，所述平衡梁221的一端为支撑端2215，该平衡梁支架223为平衡梁221的支点位置安装有平衡梁滚动轴承222，所述支撑端2215通过平衡梁滚动轴承222能转动地支撑在平衡梁支架223上，构成铰接连接，所述平衡梁221的另一端为加载端2210，所述砝码211能设置在所述加载端2210，该载荷经平衡梁221的支撑端2215以杠杆效应作用于下试样35。而所述平衡梁支架223的下部通过转轴能转动地设置在所述台架1上。在一个具体实施例中，所述平衡梁支架223可以形成为C形，其下部与旋转底座224固定连接，并通过旋转底座224能转动地设置在所述台架1上。

下试样组件3至少具有驱动电机31、水平旋转轴33、水平旋转轴滚动轴承34、下试样35。

另外，所述平衡梁221具有两平行的延伸臂2211，两所述延伸臂2211的一端为加载端2210，分别与加载横梁213相连接。两所述延伸臂2211的另一端连接为一体构成支撑端2215，所述支撑端2215形成为一轴承座2213，所述轴承座2213上具有沿延伸臂2211轴线方向设置的贯通孔2216，以及支撑端2215两侧凸伸有轴线与所述贯通孔轴线正交的转轴2214，所述转轴2214与所述平衡梁支架223铰接连接；一安装支架2212固定在两延伸臂2211之间，驱动电机31固定于所述安装支架2212，与穿过所述贯通孔2216的水平旋转轴33的一端相连接，所述水平旋转轴33的另一端部固定所述下试样35，且该下试样35和所述平衡梁221的加载端2210分别位于所述平衡梁支撑端2215的两侧。控制驱动电机31的转速实现下试样35以不同的旋转速度进行摩擦试验。

具体的是，安装支架2212可以能够焊接固定连接在轴承座2213的一侧，而两延伸臂2211例如可以用螺钉或螺栓或焊接方式，固定在安装支架2212的外部。

请配合参见图2、图3和图4，在一个具体实施例中，砝码211置于两延伸臂2211的最左端方，图中表示了砝码211为通过砝码挂钩212钩挂于连接两延伸臂2211加载端2210的加载横梁213上，以施加较大的负载。在砝码211的右侧，依次布置了安装支架2212及设置在其上的驱动电机31、联轴器32、轴承座2213、设置在该轴承座内部与驱动电机31相连接的水平旋转轴33、设置在水平旋转轴33一端的下试样35、位于所述下试样35下部的油池36。所述平衡梁221支撑端2215通过转轴2214，与设置在平衡梁支架223内的平衡梁滚动轴承222的内圈过盈配合，所述砝码211的加载作用经平衡梁221的转轴2214处，以杠杆效应作用于下试样35。

如图5所示，在本实施例中，下试样35为圆环状，其内部有圆柱孔可配合套置于水平旋转轴33，下试样35的一端面与轴承套筒接触，另一端面与锁紧螺母接触。从而保证下试样35的稳定性，安装和更换方便，试样的加工制作简便。根据试验要求可以选择曲率半径不同的下试样35，通过改变下试样的曲率半径大小，可获得一系列摩擦试验数据，从而得到摩擦规律。

进一步地，所述上试样安装架44具有一倒L形的固定架441，所述固定架441的下部与滑动部42相连接；所述固定架441的顶部构成上试样固定框架442，所述上试样固定在该固定框架442内；所述滑动部42形成底部具有至少一个凹槽的滑块，所述滑块与设置在所述台架上的至少一个导轨43相配合。

所述驱动机构40可以为螺母丝杠、齿轮齿条、电动推杆41或液压驱动任一种直线驱动机构，所述驱动机构40与所述上试样安装架44相连接。

在一个具体实施例中，如图2、3所示，在台架1上设置两个导轨43，所述导轨43与固定在上试样安装架44底部的两个滑块相配合，形成滑动接触副。所述滑块和导轨43可以采用燕尾槽形状、光轴形状或燕尾槽、光轴复合式结构，以保证上试样安装架44的平衡移动。

倒L形的上试样安装架44的顶部形成一个四边形的中部为楼空的框体，为了便于固定上试样45，该框体的侧边具有内凹的凹槽，上试样45能配合嵌入该凹槽，通过若干螺纹钉将上试样牢固、可靠地稳定在该上试样安装架44上。

本发明中，所述上试样45固定在上试样安装架44上，上试样45的下方，就是作旋转运动的下试样35。所述上试样45与上试样安装架44，一起作滑动式运动。当所述上试样45，被电动推杆41驱动而滑动时，与前述下试样35接触形成了滑-滚式软摩擦接触副。

进一步地，所述摩擦力检测机构5包括拉压传感器51和传感器连接杆52，其中，所述拉压传感器51的一个安装端面与所述平衡梁221相接触，所述拉压传感器52的另一个安装端面与所述传感器连接杆52相固定，所述传感器连接杆52固定在所述台架1上。

其中，所述拉压传感器51的作用方法是，当前述下试样35和前述上试样45接触并作滑-滚式相对运动时，前述砝码式加载机构2可得到确定的接触正压力，因为接触处摩擦阻力的存在，拉压传感器51的信号可实时记录下试样35和上试样45之间摩擦力与摩擦系数。

本发明中，优选所述下试样35由非金属材料制成，其硬度值为25-85HRC；所述上试样45的硬度值至少比所述下试样的硬度值大10-15HRC。

本发明的下试样35与上试样45之间形成线接触，仅当下试样35属于外圆柱面，所以下试样35的外圆柱面与上试样45下表面可形成线接触，软质下试样的材料为硬度值25-85HRC(洛氏硬度值)的非金属材料，硬质的上试样一般为硬度值至少比软试样的硬度值大10-15HRC(洛氏硬度值)，能够更接近一模拟管道的实际清蜡作业。

本发明的下试样35与上试样45之间还可以模拟点接触，仅当下试样35属于圆球面，所以下试样35的圆球面与上试样45下表面可形成点接触。

所述台架1上还设有图像采集机构6，所述图像采集机构6具有设置在所述台架1上的显微镜支架62，固定在所述显微镜支架62上的显微镜61的物镜对准所述上试样45和下试样35的接触区，图像采集传感器63安装在显微镜目镜上，图像采集卡将图像数据传输至计算机。为了便于图像采集，所述上试样45可以采用透明玻璃、透明有机玻璃等硬度大于下试样35的透明材料制成。

此外，在该油池36内可容置若干润滑介质，如粘度不同的原油、酸碱度不同的水溶液等，所述下试样35能与设置在其下部的油池36内的润滑介质相接触。

为了便于实时研究上试样45和下试样35之间的摩擦规律，可以向所述油池36内的润滑介质添加有荧光染色剂，通过透明材料制成的上试样45，并采用荧光显微镜，可以清楚看到两试样之间的摩擦轨迹。

具体的是，荧光显微镜61固定在显微镜支架62上，向润滑介质添加荧光染色剂之后，相对运动的上试样45和下试样35将使接触间隙的润滑介质发生相对流动，荧光显微镜61用于实时捕捉上试样45和下试样35的接触区润滑介质流动的图像和残余润滑介质的分布图像，图像采集传感器63安装在荧光显微镜61的目镜上，图像采集卡将上述润滑介质流动的图像和残余润滑介质的分布图像数据传输至计算机，由计算机进行接触区图像的处理和保存。

本发明提出的滑-滚复合式软摩擦试验装置，通过控制装置完成驱动下试样35旋转的驱动电机31转速等控制参数设置，以及使上试样45滑动的驱动机构40的移动速度等控制参数设置，可实时进行摩擦力检测、软摩擦接触区图像采集。采用透明材料制成的上试样45，从而能够通过显微镜61直接观察上试样45和下试样35之间润滑介质的流动图像和残余分布图像。

本发明的装置可通过不同外形和尺寸试样、不同载荷、不同滑动滚动速度、不同润滑介质及不同试样材料的软摩擦试验，模拟石油天然气管道内壁积蜡层在清管作业后的清理效率，从而可以选择合适的清管器弹性材料弹性模量、表面粗糙度，采用合适的清管速度和清管周期，为提高石油天然气行业的管道清洗效率及软摩擦研究提供依据。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种滑-滚复合式软摩擦试验装置，其特征在于，所述滑-滚复合式软摩擦试验装置包括：

台架；

加载机构，所述加载机构能转动地支撑在所述台架上；

上试样安装架，设置在所述台架上，并与驱动机构相连接，在所述驱动机构的带动下能在平面内进行直线移动，上试样固定在所述上试样安装架上；

下试样，设置在所述上试样的下部，能转动地与所述加载机构相连接，并通过所述加载机构顶抵于所述上试样；

摩擦力检测机构，设置在所述台架上，并与所述加载机构相连接；

所述上试样与下试样的硬度不同，且所述下试样为弹性试样，所述上试样的硬度大于下试样的硬度；通过所述加载机构使所述下试样抵接于所述上试样，工作时，下试样作旋转运动、上试样作滑动，构成滑-滚复合式软摩擦接触副，并由所述摩擦力检测机构检测上、下试样之间的摩擦力。

2.如权利要求1所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其特征在于，所述下试样由非金属材料制成，其硬度值为25-85HRC；所述上试样的硬度值至少比所述下试样的硬度值大10-15HRC。

3.如权利要求1所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其特征在于，所述加载机构具有平衡梁，所述平衡梁的一端为支撑端，所述支撑端与平衡梁支架铰接连接，另一端为加载端，所述平衡梁支架的下部通过转轴能转动地设置在所述台架上。

4.如权利要求3所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其特征在于，所述平衡梁具有两平行的延伸臂，两所述延伸臂的一端为加载端，分别与加载横梁相连接；两所述延伸臂的另一端连接为一体构成支撑端，所述支撑端具有贯通孔，以及凸伸有轴线与所述贯通孔轴线正交的转轴，所述转轴与所述平衡梁支架铰接连接；一安装支架固定在两延伸臂之间，驱动电机固定于所述安装支架，与穿过所述贯通孔的水平旋转轴的一端相连接，所述水平旋转轴的另一端部用于固定所述下试样。

5.如权利要求1所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其特征在于，所述上试样安装架具有一倒L形的固定架，所述固定架的下部与滑动部相连接；所述固定架的顶部构成上试样固定框架，所述上试样固定在该固定框架内；所述滑动部形成底部具有至少一个凹槽的滑块，所述滑块与设置在所述台架上的至少一个导轨相配合。

6.如权利要求5所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其特征在于，所述驱动机构为螺母丝杠、齿轮齿条、电动推杆或液压驱动任一种直线驱动机构，所述驱动机构与所述上试样安装架相连接。

7.如权利要求1所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其特征在于，所述摩擦力检测机构包括拉压传感器和传感器连接杆，其中，所述拉压传感器的一个安装端面与所述加载机构的平衡梁相接触，所述拉压传感器另一个安装端面与所述传感器连接杆相固定，所述传感器连接杆固定在所述台架上。

8.如权利要求1所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其特征在于，所述台架上还设有图像采集机构，所述图像采集机构具有设置在所述台架上的显微镜支架，固定在所述显微镜支架上的显微镜的物镜对准所述上试样和下试样的接触区，图像采集传感器安装在显微镜目镜上，图像采集卡将图像数据传输至计算机。

9.如权利要求1或8所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其特征在于，一油池设置在所述下试样的下部，且所述下试样能与其内的液面相接触。

10.如权利要求9所述的滑-滚复合式软摩擦试验装置，其特征在于，所述油池内的润滑介质添加有荧光染色剂，所述上试样由透明材料制成，所述显微镜为荧光显微镜。

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