CN103245607A - 一种精确测量摩擦力的装置 - Google Patents

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孙建辉
周海清
单晓杭
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Abstract

一种精确测量摩擦力的装置，包括永磁铁、电磁铁、测力计、安装支架墙和移动探测仪，所述被测件为两个，所述第二被测件可移动地位于在第一被测件上，所述安装支架墙与所述第一被测件固定，所述安装支架墙上安装测力计，所述电磁铁与所述测力计刚性连接，所述永磁铁安装在第二被测件上，所述电磁铁与永磁铁之间位置相对且有设定的距离，所述移动探测仪安装在第二被测件上，所述移动探测仪的探针与第一被测件相接触。本发明提供一种测试精确度较高的测量摩擦力的装置。

Description

一种精确测量摩擦力的装置
技术领域
本发明涉及一种两物体表面间最大静摩擦力测试装置，尤其是一种高精度的摩擦力测量装置。
背景技术
两物体间最大静摩擦力即为被测件在移动瞬间所测得的摩擦力,通常可使测力计接触被测件后慢慢增加推力或拉力直至被测件移动，在移动过程中记录测力计测试数值，或者使用具有峰值记录的测力计，记录测试过程中力的峰值；但是在测试过程中，由于测力计的刚度高，微小的位移变化就会导致作用到被测件的力值变化较大，很难做到力值的缓慢递增，因此测力计记录的数值并不精确，并且当测力计接触被测件瞬间会产生冲击，这个冲击使得摩擦力基础上额外地增加了一个力，导致所测数据不稳定；另外，测力计增加推力直至推动被测件的过程中，被测件产生运动并形成加速度，该加速度值导致惯性力的产生，因此测试数据除包含摩擦力外还包含了惯性力的影响；此外，对于微小摩擦力的测试上述方法所产生的测量误差更大，由于测力计本身无法做到绝对的水平，并且在运动过程中，还在发生变化，因此测力计本身的重力分量对测试结果也会产生影响。
为了避免测力计与被测件接触瞬间产生冲击力的影响，可以在被测件侧面装一个合适刚度的弹簧，测力计接触弹簧后慢慢推动压缩弹簧直至被测件移动，在被测件移动的瞬间测力计所测得力即为所测最大静摩擦的力值，也就是测力计绘得曲线图的峰值。虽然此种方式可以有效地缓冲测力计与被测件接触时冲击力的影响，通过弹簧缓慢增加推力，但是在测试过程中，弹簧的弹力F=kx，若测力计存在移动不匀速不平稳的问题，会很大的影响测量结果，并且弹簧在被压缩的过程中存在振荡影响弹性模量k微小变化，导致所测得值不精确。为了避免冲击力的影响，还可以在被测件和测力计上各装一块小磁铁，利用它们之间的互斥力可以有效的避免撞击而产生的额外力，但是随着位移的变化推力会不均匀的突变，并且推动测力计过程中存在移动不匀速、不平稳的问题，会导致所测得值不精确。
发明内容
为了克服常规摩擦力测试方式的测试精确度低的不足，本发明提供一种测试精确度较高的测量摩擦力的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种精确测量摩擦力的装置，包括永磁铁、电磁铁、测力计、安装支架墙和移动探测仪，所述被测件为两个，所述第二被测件可移动地位于在第一被测件上，所述安装支架墙与所述第一被测件固定，所述安装支架墙上安装测力计，所述电磁铁与所述测力计刚性连接，所述永磁铁安装在第二被测件上，所述电磁铁与永磁铁之间位置相对且有设定的距离，所述移动探测仪安装在第二被测件上，所述移动探测仪的探针与第一被测件相接触。
进一步，所述测力计为图形显示测力计。当然，也可以选用其他测力计。
本发明的有益效果主要表现在：
1、利用磁铁同性互斥原理有效的避免了测力计与被测件的撞击接触，不会产生额外力，所测值更加稳定精确；
2、调节电流的大小来控制电磁铁磁力的慢慢增加直至推动被测件，调节范围广，精度高；
3、电磁铁对图形显示测力计有反作用力，测量过程中图形显示测力计一直保持静止状态，便不会有图形显示测力计运动不平稳时所造成的误差，极大地提高了所测值的精确度；
4、移动探测仪装置可以精确地探测被测件移动的瞬间并传递信号锁存此时测力计数据，同时电磁铁断电，测得精确数值。
附图说明
图1是弹簧压缩测摩擦力装置的示意图。
图2是磁力互斥测摩擦力装置的示意图。
图3是电磁控制测摩擦力装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图3，一种精确测量摩擦力的装置，包括测力计5、安装支架墙6、移动探测仪7。所述被测件为两个，所述第二被测件2可在第一被测件1上移动，所述安装支架墙6与第一被测件1固定，所述安装支架墙6上安装图形显示测力计5，所述电磁铁4与图形显示测力计5刚性连接，所述永磁铁3安装在第二被测件2上，所述电磁铁4与永磁铁3之间位置相对且有一定的距离，所述移动探测仪7安装在第二被测件2上，所述移动探测仪7的探针与第一被测件1相接触。
给电磁铁4通电使其产生磁场，所述电磁铁4与永磁铁3之间的磁场相互作用产生互斥力，调节电流大小使电磁铁4的磁力慢慢的增加直至第二被测件2被推动，在第二被测件2移动的瞬间，移动探测仪7的探针与第一被测件1脱离接触，移动探测仪7传递信号将此时测力计的数据锁存并使电磁铁4断电，此时图形显示测力计5的数据即为我们所要测得摩擦力值。
一种精确测量摩擦力的装置，适用于两物体间的摩擦，可以是平面与一个物体间的摩擦，亦可测量轴承与轴之间的摩擦等。

Claims (2)

1.一种精确测量摩擦力的装置，其特征在于：包括永磁铁、电磁铁、测力计、安装支架墙和移动探测仪，所述被测件为两个，所述第二被测件可移动地位于在第一被测件上，所述安装支架墙与所述第一被测件固定，所述安装支架墙上安装测力计，所述电磁铁与所述测力计刚性连接，所述永磁铁安装在第二被测件上，所述电磁铁与永磁铁之间位置相对且有设定的距离，所述移动探测仪安装在第二被测件上，所述移动探测仪的探针与第一被测件相接触。
2.如权利要求1所述的精确测量摩擦力的装置，其特征在于：所述测力计为图形显示测力计。
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