CN106441666A - 一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量方法及其装置 - Google Patents

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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Abstract

本发明公开了一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量方法，利用滑轮压紧吊挂绳并带动吊挂绳一起移动，吊挂绳收到来自滑轮的压力，吊挂绳会与铅垂线形成夹角θ，吊挂绳受到来自滑轮的压力的水平分力的大小为Gsinθ；控制滑轮沿水平直线导轨方向一直运动，当达到一定数值时，滑块就会沿重块的偏移方向做跟随运动，记录下滑块开始滑移时的重块净偏移量，由此求出此时的吊挂绳会与铅垂线形成夹角θ′，从而计算出此时吊挂绳受到滑轮的压力的水平分力Gsinθ′，该力值与滑块的摩擦力值相当。本发明方法简单，能够快速测量出滑块与其接触面之间的摩擦力，测量结果精度高，测量效率快，适用于高精度吊挂领域中滑块的摩擦力测量。

Description

一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量方法及其装置
技术领域
本发明涉及摩擦力的测量领域，更具体的说，尤其涉及一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量方法及其装置。
背景技术
摩擦力指的是阻碍物体相对运动的力，摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)的方向相反；摩擦力分为静摩擦力、滚动摩擦和滑动摩擦三种，一个物体在另一个物体表面发生滑动时，接触面间产生阻碍它们相对运动的摩擦，称之为滑动摩擦。滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的大小和压力大小有关，压力越大，物体接触面越粗糙，产生的滑动摩擦力就越大。
在超精密吊挂领域，尤其是太阳翼板吊挂领域，摩擦力的大小对吊挂的影响非常之大，太阳翼板的吊挂通常是采用质心吊挂的方式，因此，在进行其展开运动时，其吊点的运动轨迹并非是直线运动的，而是呈四分之一的圆弧形轨迹来进行运动而，因此，我们必须采用二维吊挂装置对太阳翼板进行吊挂。目前的吊挂方式为直线导轨的滑块通过吊挂绳直接吊挂，但是在高精度的太阳翼板吊挂中，直线导轨与滑块之间的摩擦力会对太阳翼板的空间位置和运动产生附加作用力的影响。为了消除该影响，我们首先需要对滑块的摩擦力进行测量，只有测量出准确的摩擦力数值，将会很大程度上方便采用其他手段消除摩擦力的影响。
现有的摩擦力测量方法无外乎以下几种：
第一种，采用弹簧测力计拖动需要测定的物体做匀速直线运动，则测力计上显示的数值，即为摩擦力的大小，然而对于滑块来说，便不能方便的对滑块进行牵引测量，而且这样测量出来的摩擦力数值并不稳定。
第二种，用恒定重力的重物拖着需要测量的物体做匀加速直线运动，利用打点计时器测得加速度，可以求解得到摩擦力的大小，这样的过程需要测量非常精确，而且需要物体有着较大的行程，这种方法不适用于直线导轨上的滑块的摩擦力测量。
发明内容
本发明的目的在于解决现有摩擦力测量方法并不是适用于高精度的吊挂领域中滑块摩擦力的测量的问题，提供了一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量方法及其装置，用于测量水平直线导轨上滑块的摩擦力，且测量精度很高，适用于高精度吊挂领域中滑块的摩擦力测量。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量方法，包括如下步骤，首先将吊挂绳的顶部固定在能沿水平直线导轨滑动的滑块上，吊挂绳的底部连接已知载荷为G的重块，在水平直线导轨的下方设置滑轮，滑轮初始状态下与吊挂绳贴近但并不压紧吊挂绳，即初始状态下吊挂绳与铅垂线重合；再沿水平直线导轨方向推动滑轮一段距离，滑轮压紧吊挂绳并带动吊挂绳一起移动，吊挂绳收到来自滑轮的压力，吊挂绳会与铅垂线形成夹角θ，吊挂绳受到来自滑轮的压力的水平分力的大小为Gsinθ；控制滑轮沿水平直线导轨方向一直运动，当达到一定数值时，滑块就会沿重块的偏移方向做跟随运动，记录下滑块开始滑移时的重块净偏移量，由此求出此时的吊挂绳会与铅垂线形成夹角θ′，从而计算出此时吊挂绳受到滑轮的压力的水平分力Gsinθ′，该力值与滑块的摩擦力值相当，θ′的值通过吊挂绳的长度、滑轮的水平偏移量和滑轮的半径计算出。
进一步的，用于带动滑轮移动的滑轮驱动装置能够带动滑轮双向往复运动，在一个方向的测试完成后可以将滑轮移动到吊挂绳的另一侧，同时滑轮驱动装置反向移动，由此测出滑块再次移动时吊挂绳会与铅垂线形成夹角θ2′，从而计算出此时吊挂绳受到滑轮(5)的压力的水平分力Gsinθ2′，并综合Gsinθ′和Gsinθ2′计算出摩擦力的平均值。
一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量装置，包括水平直线导轨、滑块、吊挂绳、重块、滑轮、滑轮驱动装置，滑块设置在所述水平直线导轨上并能沿水平直线导轨滑动，吊挂绳的的上端固定在所述滑块上，吊挂绳的下端连接重块，所述滑轮设置在水平直线导轨的正下方且滑轮在初始位置时与吊挂绳贴合，所述滑轮驱动装置用于驱动滑轮沿水平直线导轨方向直线运动。
本发明的有益效果在于：本发明方法简单，能够快速测量出滑块与其接触面之间的摩擦力，测量结果精度高，测量效率快，适用于高精度吊挂领域中滑块的摩擦力测量。
附图说明
图1是本发明一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量装置的初始状态示意图。
图2是本发明一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量装置最终状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1～2所示，一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量装置，包括水平直线导轨1、滑块2、吊挂绳3、重块4、滑轮5、滑轮驱动装置，滑块2设置在所述水平直线导轨1上并能沿水平直线导轨1滑动，吊挂绳3的的上端固定在所述滑块2上，吊挂绳3的下端连接重块4，所述滑轮5设置在水平直线导轨1的正下方且滑轮5在初始位置时与吊挂绳3贴合，所述滑轮驱动装置用于驱动滑轮5沿水平直线导轨1方向直线运动。
利用该装置测量摩擦力的方法包括如下步骤，首先将吊挂绳3的顶部固定在能沿水平直线导轨1滑动的滑块2上，吊挂绳3的底部连接已知载荷为G的重块4，在水平直线导轨1的下方设置滑轮5，滑轮5初始状态下与吊挂绳3贴近但并不压紧吊挂绳3，即初始状态下吊挂绳3与铅垂线重合；再沿水平直线导轨1方向推动滑轮5一段距离，滑轮5压紧吊挂绳3并带动吊挂绳3一起移动，吊挂绳3收到来自滑轮5的压力，吊挂绳3会与铅垂线形成夹角θ，吊挂绳3受到来自滑轮5的压力的水平分力的大小为Gsinθ；控制滑轮5沿水平直线导轨1方向一直运动，当达到一定数值时，滑块2就会沿重块4的偏移方向做跟随运动，记录下滑块2开始滑移时的重块4净偏移量，由此求出此时的吊挂绳3会与铅垂线形成夹角θ′，从而计算出此时吊挂绳3受到滑轮5的压力的水平分力Gsinθ′，该力值与滑块2的摩擦力值相当，θ′的值可以通过吊挂绳3的长度、滑轮5的水平偏移量和滑轮5的半径计算出。
用于带动滑轮5移动的滑轮驱动装置能够带动滑轮5双向往复运动，在一个方向的测试完成后可以将滑轮5移动到吊挂绳3的另一侧，同时滑轮驱动装置反向移动，由此测出滑块2再次移动时吊挂绳3会与铅垂线形成夹角θ2′，从而计算出此时吊挂绳3受到滑轮5的压力的水平分力Gsinθ2′，并综合Gsinθ′和Gsinθ2′计算出摩擦力的平均值。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (3)

1.一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量方法，其特征在于：包括如下步骤，首先将吊挂绳(3)的顶部固定在能沿水平直线导轨(1)滑动的滑块(2)上，吊挂绳(3)的底部连接已知载荷为G的重块(4)，在水平直线导轨(1)的下方设置滑轮(5)，滑轮(5)初始状态下与吊挂绳(3)贴近但并不压紧吊挂绳(3)，即初始状态下吊挂绳(3)与铅垂线重合；再沿水平直线导轨(1)方向推动滑轮(5)一段距离，滑轮(5)压紧吊挂绳(3)并带动吊挂绳(3)一起移动，吊挂绳(3)收到来自滑轮(5)的压力，吊挂绳(3)会与铅垂线形成夹角θ，吊挂绳(3)受到来自滑轮(5)的压力的水平分力的大小为Gsinθ；控制滑轮(5)沿水平直线导轨(1)方向一直运动，当达到一定数值时，滑块(2)就会沿重块(4)的偏移方向做跟随运动，记录下滑块(2)开始滑移时的重块(4)净偏移量，由此求出此时的吊挂绳(3)会与铅垂线形成夹角θ′，从而计算出此时吊挂绳(3)受到滑轮(5)的压力的水平分力Gsinθ′，该力值与滑块(2)的摩擦力值相当，θ′的值通过吊挂绳(3)的长度、滑轮(5)的水平偏移量和滑轮(5)的半径计算出。
2.根据权利要求1所述的一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量方法，其特征在于：用于带动滑轮(5)移动的滑轮驱动装置能够带动滑轮(5)双向往复运动，在一个方向的测试完成后可以将滑轮(5)移动到吊挂绳(3)的另一侧，同时滑轮驱动装置反向移动，由此测出滑块(2)再次移动时吊挂绳(3)会与铅垂线形成夹角θ2′，从而计算出此时吊挂绳(3)受到滑轮(5)的压力的水平分力Gsinθ2′，并综合Gsinθ′和Gsinθ2′计算出摩擦力的平均值。
3.一种水平直线导轨上滑块的摩擦力测量装置，其特征在于：包括水平直线导轨(1)、滑块(2)、吊挂绳(3)、重块(4)、滑轮(5)、滑轮驱动装置，滑块(2)设置在所述水平直线导轨(1)上并能沿水平直线导轨(1)滑动，吊挂绳(3)的的上端固定在所述滑块(2)上，吊挂绳(3)的下端连接重块(4)，所述滑轮(5)设置在水平直线导轨(1)的正下方且滑轮(5)在初始位置时与吊挂绳(3)贴合，所述滑轮驱动装置用于驱动滑轮(5)沿水平直线导轨(1)方向直线运动。
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