CN108169047A - 一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机 - Google Patents
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- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion
Abstract
本发明公开了一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机，包括水平放置的工作台(11)，所述工作台(11)上安装有两个完全相同的装夹基准平台(5)；每个所述装夹基准平台(5)上分别固定放置有一个试验样品(13)；两个装夹基准平台(5)的正上方具有一个磨削机构(30)，该磨削机构(30)用于对所述试验样品(13)进行磨削操作。本发明公开的一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机，其可以可靠、精确地比较两种不同薄膜材料的摩擦学特性，满足用户对薄膜材料的摩擦性能精准对比检测需求，有利于广泛地推广应用，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦学试验设备技术领域，特别是涉及一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机。
背景技术
目前，在机械设备中，有相对运动的零部件之间都存在摩擦，由于润滑不当而造成的非正常摩擦磨损，严重影响着人们的生产活动，同时也造成了社会财富的巨大浪费。因此，对耐磨材料的摩擦学性能的研究至关重要。
摩擦学是一门实践性很强的应用科学，研究材料摩擦磨损行为一般需要借助摩擦磨损试验机来测量摩擦副的摩擦磨损特性等一系列参量，即摩擦磨损试验机是进行摩擦学试验研究必不可少的设备。通过摩擦磨损试验机，来获得的试研数据，不仅有助于对新型抗磨及润滑材料和技术研发，还可以广泛用于对工业产品的失效与可靠性评价，从而提高机械设备的可靠性及产品的质量，因此，被大量的应用于机械、材料与能源、航空航天、海洋开发等研究领域。
目前的摩擦磨损试验机，广泛使用的类型包括：滚子式磨损试验机、四球式摩擦磨损试验机、往复式摩擦磨损试验机、切入式摩擦磨损试验机、盘销式摩擦磨损试验机等。这些摩擦磨损试验机，并不适用于测试薄膜材料的摩擦磨损特性，不能精准比较两种不同薄膜材料的摩擦学特性。
因此，目前迫切需要开发出一种摩擦磨损试验机，其可以可靠、精确地比较两种不同薄膜材料的摩擦学特性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机，其可以可靠、精确地比较两种不同薄膜材料的摩擦学特性，满足用户对薄膜材料的摩擦性能精准对比检测需求，有利于广泛地推广应用，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机，包括水平放置的工作台，所述工作台上安装有两个完全相同的装夹基准平台；
每个所述装夹基准平台上分别固定放置有一个试验样品；
两个装夹基准平台的正上方具有一个磨削机构，该磨削机构用于对所述试验样品进行磨削操作。
其中，所述两个装夹基准平台在纵向上前后对称相向设置；
所述磨削机构具体结构包括支架，所述支架的正面左端设置有第三转轮，所述支架的正面右端设置有第一转轮；
所述支架的正面上部设置有第二转轮，所述第二转轮位于所述第三转轮和第一转轮之间的位置，并且高于所述第三转轮和第一转轮；
所述支架的背面右端设置有一个第二电动机，所述第二电动机的传动输出轴与所述第一转轮的中心位置相连接；
所述第一转轮、第二转轮和第三转轮的外壁缠绕有同一条带状磨具。
其中，所述第二电动机的底部左右两侧还分别固定设置有一个转盘；
两个转盘分别可转动地安装在一个磨削支座的顶部左右两侧；
每个所述转盘的后端顶部分别通过一个第一销钉与所述磨削支座的顶部相铰接；
每个所述转盘的前端分别开有一个弧形分布的限位滑动槽，每个所述限位滑动槽上插入有一个第二销钉，所述第二销钉贯穿所述限位滑动槽后与所述磨削支座固定连接；
位于所述第二电动机底部左侧的转盘的左侧面上固定安装有一个镜头。
其中，每个所述装夹基准平台具体包括一个升降台底座，所述升降台底座顶部设置有一个支撑平台；
每个所述支撑平台的顶部内侧设置有一个卡具；
每个所述卡具上顶部固定设置有一个所述试验样品。
其中，每个所述卡具上安装有一个温度传感器，所述温度传感器的温度检测端与所述试验样品的底面相接触，用于检测所述试验样品的底面温度大小；
每个所述卡具的下方安装有一个第一测力传感器，所述第一测力传感器的压力检测端与所述试验样品的底面相接触，用于检测所述试验样品在垂直方向受到的摩擦力大小；
每个所述卡具上还设置有一个第二测力传感器，所述第二测力传感器的压力检测端与所述试验样品的侧壁相接触，用于检测所述试验样品在水平横向方向受到的摩擦力大小。
其中，所述卡具的顶部设置有一个压板，所述压板顶部贯穿设置有一个紧固螺钉，所述紧固螺钉底部顶住所述试验样品的顶面；
所述升降台底座位于所述工作台的顶部；
所述支撑平台的底部具有支柱，所述支柱插入到所述升降台底座中；
所述升降台底座的侧面插入有一个旋钮，所述旋钮插入到所述升降台底座内部的一端顶住所述支撑平台底部的支柱；
每个所述试验样品包括水平设置的基底，所述基底顶面覆盖有一层预设种类的薄膜材料。
其中，所述工作台底部与一个电动升降机构相连接；
所述电动升降机构具体包括第一连杆和第二连杆，所示第一连杆和第二连杆相互交叉，并且所述第一连杆和第二连杆的纵向中间位置通过一个铰接轴相互铰接；
所述第一连杆和第二连杆的顶端与所述工作台底部固定连接(例如螺纹连接)；
所述第一连杆的底端与一个平板固定连接(例如螺纹连接)；
所示第二连杆的底端与第一电动机的驱动输出轴通过连接架相联动连接；
所述平板位于一个底板的顶部，所述底板的正下方设置有一个主底座；
所述主底座的顶部具有一对纵向间隔分布且相互平行的导轨；
该对导轨的顶部与所述底板的底部固定连接。
其中，所述平板的顶部左端垂直设置有一个高度测量支架，所述高度测量支架的上部固定设置有一根水平方分布的传感器连接杆，所述传感器连接杆的外侧端固定设置有一个位移传感器。
其中，所述高度测量支架的底部通过一个水平放置的轴承与所述平板的顶部相连接；
所述高度测量支架的底部与所述轴承的内圈固定连接，所述轴承的底部与所述平板的顶部固定连接。
其中，还包括信号放大单元和数据采集显示单元，其中：
信号放大单元，分别通过信号线与每个所述装夹基准平台上的第一测力传感器、第二测力传感器和温度传感器相连接，用于将在试验样品被磨削过程中，每个所述第一测力传感器、第二测力传感器和温度传感器采集的所述试验样品受到的垂直方向压力大小、受到的切向摩擦力大小和温度变化信息，放大后发送给数据采集显示单元，以及与位移传感器相连接，将所述位移传感器检测的所述试验样品在磨削前和磨削后表面高度的变化信息放大后发送给数据采集显示单元；
数据采集显示单元，与信号放大单元相连接，用于实时存储并显示每个所述试验样品受到的垂直方向压力大小、受到的切向摩擦力大小和温度变化信息，以及所述位移传感器检测的所述试验样品在磨削前和磨削后表面高度的变化信息。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机，其可以可靠、精确地比较两种不同薄膜材料的摩擦学特性，满足用户对薄膜材料的摩擦性能精准对比检测需求，有利于广泛地推广应用，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机在对试验样品进行磨削时的立体结构示意图；
图2为本发明提供的一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机的一种安装状态立体结构示意图；
图3为本发明提供的一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机中具有的磨削机构的立体结构示意图；
图4为本发明提供的一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机中具有的装夹机构的立体结构示意图；
图5本发明提供的一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机中具有的电动升降机构的立体结构示意图；
图中：1为主底座，2为导轨，3为轴承，5为装夹基准平台，6为高度测量支架，7为位移传感器，70为传感器连接杆，10为连杆；
11为工作台，13为试验样品，15为镜头；
16为带状磨具，17为支架，18为第一转轮，19为第二电动机，20为转盘；
23为第一电动机，24为平板，25为底板，26为第一销钉，27为第二销钉，270为限位滑动槽；
101为升降台底座，102为旋钮，103为第一测力传感器，104为支撑平台，105为温度传感器，107为压板，108为紧固螺钉，109为第二测力传感器，110为卡具。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图5，本发明提供了一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机，包括水平放置的工作台11，所述工作台11上安装有两个完全相同的装夹基准平台5；
每个所述装夹基准平台5上分别固定放置有一个试验样品13；
两个装夹基准平台5的正上方具有一个磨削机构30，该磨削机构30用于对所述试验样品13进行磨削操作。
在本发明中，具体实现上，所述两个装夹基准平台5在纵向上前后对称相向设置(即它们相邻的内侧结构相同，以及相远离的外侧结构相同)。
在本发明中，具体实现上，一并参见图3，对于所述磨削机构30，其具体结构为：包括支架17，所述支架17的正面左端设置有第三转轮29，所述支架17的正面右端设置有第一转轮18；
所述支架17的正面上部设置有第二转轮28，所述第二转轮28位于所述第三转轮29和第一转轮18之间的位置，并且高于所述第三转轮29和第一转轮18；
所述支架17的背面右端设置有一个第二电动机19，所述第二电动机19的传动输出轴与所述第一转轮18的中心位置相连接；
所述第一转轮18、第二转轮28和第三转轮29的外壁缠绕有同一条带状磨具16(例如可以为一条砂带，具体的材料可以根据被测薄膜材料的种类进行灵活、自由的选择)。
因此，对于本发明，在第二电动机19的驱动下，第一转轮18将通过带状磨具16带动第一转轮18、第二转轮28转动，具体可以进行360°角度的全方位转动。
需要说明的是，对于本发明，所述两个装夹基准平台5在纵向上前后对称相向设置，即它们相邻的内侧结构相同，以及相远离的外侧结构相同，从而这两个装夹基准平台5上安装有试验样品13的一侧均靠近所述磨削机构30中的带状磨具16，以让带状磨具可以同时与两个装夹基准平台5上安装的试验样品13具有的不同厚度的薄膜材料相接触摩擦。
还需要说明的是，在本发明中，所述两个试验样品13(尤其是其中的薄膜材料)是沿着带状磨具16运动的垂直方向进行放置。由于有时候，两个试验样品13上的薄膜材料厚度不一样，通过两个装夹基准平台5，可以独立调整每个所述试验样品13的高度，从而可以独立调整每个所述试验样品33与所述带状磨具16之间的距离，保证两个装夹基准平台5上固定的不同的薄膜材料的表面可以与带状磨具16具有相同的接触，具有相同的正压力(即垂直薄膜材料顶面的方向受到的摩擦力大小)。
具体实现上，为了方便转动控制所述磨削机构的磨削角度，所述第二电动机19的底部左右两侧还分别固定设置有一个转盘20；
两个转盘20分别可转动地安装在一个磨削支座31的顶部左右两侧。
具体实现上，每个所述转盘20的后端顶部分别通过一个第一销钉26(作为铰接轴使用)与所述磨削支座31的顶部相铰接；
每个所述转盘20的前端分别开有一个弧形分布的限位滑动槽270，每个所述限位滑动槽270上插入有一个第二销钉27，所述第二销钉27贯穿所述限位滑动槽270后与所述磨削支座31固定连接。
因此，对于本发明，该磨削机构30在第二电动机19的驱动下转动所述带状磨具，并且可以以第一销钉26为旋转中心，在第二销钉27和限位滑动槽270的限制下进行90度角的自由转动。图1所示为本发明提供的新型摩擦磨损试验机在对试验样品进行磨削时的立体结构示意图；图2所示为本发明提供的新型摩擦磨损试验机的一种安装状态立体结构示意图；通过磨削机构30的上述结构设计，可以实现本发明在图1和图2两种状态下的自由、灵活切换。
具体实现上，位于所述第二电动机19底部左侧的转盘20的左侧面上固定安装有一个镜头15。该镜头15与位移传感器7相配合，用于实现原位测量薄膜表面的磨损量。
一并参见图4，图4为图2中位于前侧的所述装夹基准平台5在转动一定角度时的结构示意图。在本发明中，具体实现上，对于每个所述装夹基准平台5，其具体结构为：包括一个升降台底座101，所述升降台底座101顶部设置有一个支撑平台104；
每个所述支撑平台104的顶部内侧(即朝向另外一个所述装夹基准平台5具有的支撑平台的一侧，图1所示支撑平台104的顶部右侧)设置有一个卡具110；
每个所述卡具110顶部固定设置有一个所述试验样品13。
具体实现上，每个所述卡具110顶部可以通过磁铁吸住所述试验样品13。
具体实现上，每个所述卡具110上安装有一个温度传感器105，所述温度传感器105的温度检测端与所述试验样品13的底面相接触，用于检测所述试验样品13的底面温度(即基底温度)大小，即为检测试验样品在磨擦过程中的瞬时温度大小；
每个所述卡具110的下方安装有一个第一测力传感器103，所述第一测力传感器103的压力检测端与所述试验样品13的底面(具体为所述试验样品13中的基底)相接触，用于检测所述试验样品13在垂直方向受到的摩擦力大小(即受到的正压力，也叫受到的垂直方向压力)；
每个所述卡具110上还设置有一个第二测力传感器109，所述第二测力传感器109的压力检测端与所述试验样品13的侧壁(如图4所示的试验样品13左侧壁)相接触，用于检测所述试验样品13在水平横向方向受到的摩擦力大小(即受到的切向摩擦力)。
具体实现上，所述卡具110的顶部设置有一个压板107，所述压板107顶部贯穿设置有一个紧固螺钉8，所述紧固螺钉8底部顶住所述试验样品13的顶面。
具体实现上，所述升降台底座101位于所述工作台11的顶部。
具体实现上，所述支撑平台104的底部具有支柱，所述支柱插入到所述升降台底座101中；
所述升降台底座101的侧面插入有一个旋钮102，所述旋钮102插入到所述升降台底座101内部的一端顶住所述支撑平台104底部的支柱，从而使得通过微调旋钮102，可以实现固定支撑平台104，并调整支撑平台104的垂直高度，实现高度可调，即可以调整放置在装夹基准平台5顶部的试验样品13的高度。
需要说明的是，对于本发明的工作台11上具有的两个装夹基准平台5，其主体结构相同，对称相向放置，只是旋钮在升降台底座101上的插入位置相反。
在本发明中，具体实现上，每个所述试验样品13包括水平设置的基底(例如铜板或铝板)，所述基底顶面覆盖有一层预设种类的薄膜材料。所述薄膜材料可以为任意一种薄膜材料，具体的种类，可以根据实际的测试需要进行选择，例如，可以为塑料薄膜、橡胶薄膜和金属薄膜。
需要说明的是，对于本发明，其适用于测试硬基底上(例如铜板或铝板表面)用任何方法制备的薄膜材料(例如塑料薄膜、橡胶薄膜和金属薄膜)，薄膜材料的厚度优选为大于1微米，选择的基底材料越薄、导热性能越好，测试精度更高，因为温度传感器105与所述试验样品13的基底直接接触，通过测试所述试验样品13中基底的温度变化，可以间接反映薄膜材料的温度变化情况。
因此，对于本发明，通过所述第一压力传感器103、第二压力传感器109和温度传感器105，可以实时检测获得所述试验样品13在试验过程中的横向压力(该压力表现为切向摩擦力)、垂直方向压力(该压力表现为垂直方向摩擦力)和温度的变化。
在本发明中，具体实现上，所述第一压力传感器103和第二压力传感器109优选为称重传感器；所述温度传感器105优选为热电偶传感器，或者直接采用红外测温仪。
在本发明中，具体实现上，所述工作台11底部与一个电动升降机构40相连接，该电动升降机构40用于在垂直方向实现升降。
对于所述电动升降机构40，参见图5所示，其具体结构为：包括第一连杆1001和第二连杆1002，所示第一连杆1001和第二连杆1002相互交叉，并且所述第一连杆1001和第二连杆1002的纵向中间位置通过一个铰接轴相互铰接；
所述第一连杆1001和第二连杆1002的顶端与所述工作台11底部固定连接(例如螺纹连接)；
所述第一连杆1001的底端与一个平板24固定连接(例如螺纹连接)；
所示第二连杆1002的底端与第一电动机23的驱动输出轴通过连接架1003相联动连接。
因此，对于本发明，可以通过第一电动机23驱动连杆机构10，实现快速升降所述装夹基准平台5上设置的试验样品13，方便对被测的试验样品13的测试及安装。
在本发明中，具体实现上，所述平板24位于一个底板25的顶部，所述底板25的正下方设置有一个主底座1；
所述主底座1的顶部具有一对纵向间隔分布且相互平行的导轨2；
该对导轨2的顶部与所述底板25的底部固定连接。
因此，所述底板25可以通过导轨2，可以在所述主底座1上进行前后纵向移动，可以方便地调整所述装夹基准平台5上设置的试验样品13的纵向位置，使得试验样品13可以远离或者靠近磨削机构30。
在本发明中，具体实现上，所述平板25的顶部左端垂直设置有一个高度测量支架6，所述高度测量支架6的上部固定设置有一根水平方分布的传感器连接杆70，所述传感器连接杆70的外侧端固定设置有一个位移传感器7。
具体实现上，所述高度测量支架6的底部通过一个水平放置的轴承3与所述平板25的顶部相连接，即具体为：所述高度测量支架6的底部与所述轴承3的内圈固定连接，所述轴承3的底部与所述平板25的顶部固定连接。
因此，对于本发明，通过高精密的轴承3的设置，可以保证高度测量支架6带动上方的位移传感器7的转动精度，并且与磨削机构30中的镜头15配合，将位移传感器7下方的薄膜的厚度变化信息传递给试验用主机，实现原位测量磨损量。
需要说明的是，对于本发明，其通过采用高精度的位移传感器7，用于监测被测的试验样品13的高度变化，也就是磨削前和磨削后试验样品13的表面高度的变化，实现原位测量磨损量。位移传感器7优选为采用电感式的位移传感器，其测量的分辨力可达到纳米级。
参见图1、图2所示，对于本发明，所述位移传感器7具有的可伸缩的测头，可以气动控制其伸缩，使得位图传感器在定位时，测头不会与试验样品发生接触，到达测量工位后，测头伸出，接触被测的试验样品。
对于本发明提供的用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机，还包括信号放大单元和数据采集显示单元，其中：
信号放大单元，分别通过信号线与每个所述装夹基准平台5上的第一测力传感器103、第二测力传感器109和温度传感器105相连接，用于将在试验样品13被磨削过程中，每个所述第一测力传感器103、第二测力传感器109和温度传感器105采集的所述试验样品13受到的垂直方向压力大小、受到的切向摩擦力大小和温度变化信息，放大后发送给数据采集显示单元，以及与位移传感器相连接，将所述位移传感器7检测的所述试验样品13在磨削前和磨削后表面高度的变化信息放大后发送给数据采集显示单元；
数据采集显示单元，与信号放大单元相连接，用于实时存储并显示每个所述试验样品13受到的垂直方向压力大小、受到的切向摩擦力大小和温度变化信息，以及所述位移传感器7检测的所述试验样品13在磨削前和磨削后表面高度的变化信息。
具体实现上，所述信号放大单元例如可以包括多个信号放大器。
具体实现上，所述数据采集显示单元可以为计算机。
因此，对于本发明，其通过为每个被测的试验样品都配套安装两个压力传感器(即第一测力传感器103和第二测力传感器109)，一个热电偶式的温度传感器，可以实时采集试验样品在被磨削过程中的垂直方向压力、切向摩擦力以及磨削过程中的温度变化。在通过信号变送器进行放大后，由数据采集显示单元实时记录下来，并以曲线的方式显示输出。
在本发明中，需要说明的是，为了比较两种不同的薄膜材料的摩擦性能差异性，测试条件相同是很重要的前提条件，所以，在本发明中，设置有两套完全相同的装夹基准平台5，使用相同的带状磨具，施以相同的正压力、在相同时间下进行磨削试验，同时采集在磨削过程中两种不同薄膜材料的温度、摩擦过程中的切向力(摩擦力)。
衡量材料摩擦磨损性能的常用参数是摩擦力、摩擦系数、磨损量等。本发明中，对于两个试验样品13分别具有的两种不同的薄膜材料，具有的摩擦磨损性能及薄膜与基底的结合能力，可以通过所受到的垂直方向压力、切向摩擦力以及表面温度大小及变化情况来定性、或者定量衡量。开始测试时施加相同的垂直方向压力，对于其中的一种薄膜材料，如果其所受到的切向摩擦力大，温度低，说明该薄膜材料摩擦性能较好，同时结合观察施加的垂直方向压力的变化情况，数值变化越小，说明耐磨性能越好。如果施加的垂直方向压力数值变小，说明薄膜材料不耐磨。当垂直方向压力和切向摩擦力有突变(例如前后检测到的垂直方向压力或者切向摩擦力的差值超过预设值)，表明薄膜已经从基底脱落，因为不同材料的摩擦系数不同，摩擦力不同，不同材料的热膨胀系数不同，同样条件下摩擦时的材料温度也不同。
此外，通过位移传感器7，分别检测两个试验样品13在磨削前和磨削后试验样品的表面高度变化情况，可以原位精准测量磨损量，以此比较两种薄膜材料的耐磨性。其中，高度变化越大，说明摩擦磨损性能(即耐磨性能)越差，高度变化越小，说明摩擦磨损性能(即耐磨性能)越好。
还需要强调的是，在本发明中，相同条件可以是指相同的环境温度、使用同一磨具、磨削中施以相同的正压力，所有试验数据都是在相同的时间内获得的，因此，本发明所得到的测试数据在精准比较两种不同薄膜材料时，准确性高，数据精确可靠，很具有说服力。
对于本发明，通过同时安装两个试验样品的装夹基准平台以及通过带状磨具，可以保证在同等条件下，对两个试验样品装卡机构上的试验样品进行摩擦性能对比测可定量测试薄膜材料的磨损量、摩擦力、摩擦系数，特别适用于比较摩擦性能差异微小的两种不同两种薄膜材料的摩擦性能，可以可靠地研究薄膜材料的摩擦学性能。
对于本发明，其主要用于对工作运转变量进行监测并获取参量数值。根据摩擦试验的测试要求，本发明主要对磨损量、摩擦力、正压力、摩擦过程中薄膜材料温度等参量进行测量，所使用的传感器包括压力传感器、位移传感器和红外测温仪等。
需要说明的是，对于本发明，通过所述第一测力传感器103和第二测力传感器109，可以实时检测获得在磨削过程中，两个装夹基准平台上固定设置的两个试验样品13在试验过程中的切向摩擦力和垂直方向压力的数值大小。因此，根据试验样品13在磨削过程中受到的切向摩擦力和垂直方向压力，根据现有的库伦摩擦定律，可以计算获得薄膜材料的摩擦系数，具体计算方法与现有技术类似，在此不展开描述。
对于本发明，需要说明的是，需要说明的是，磨损量的测量与常见的磨损量测量方法不同。现有的试验机在测量磨损量时大多采用称重法，在不同时刻测量试验样品的质量，以此求得磨损质量损失。而本发明提供的摩擦磨损试验机，能够利用位移传感器测量的方式及测量薄膜厚度变化的方法这两种方法，来测量薄膜材料的磨损量，即一种方法是动态测量，通过测量砂带与位移传感器相对距离的变化，来获得作为试验样品的薄膜试件的径向磨损量，这样可以实现对磨损量的实时监控，得到磨损量随时间变化的连续数据；
此外，对于本发明，摩擦力和载荷的测量是通过压力传感器实现的。温度的测量是由温度传感器或者红外测温仪来实现的，在对试验样品的所测摩擦面边界的温度进行修正后，可近似得到摩擦面的温度。
基于上述技术方案可知，对于本发明，其可以实现对被测试件的磨削实验及高度检测，原位测量磨损量，减少测量误差，测量精度高。
需要说明的是，对于本发明提供的用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机，该薄膜摩擦磨损试验机专用于对薄膜材料摩擦性能的测试，尤其适用于对比研究摩擦性能有微小差异的两种不同薄膜材料。该设备采用带状磨削方式，工作台上有两个完全相同的可调高度的精密的装夹基准平台，两个被测的试验样品分别装在各自的装夹基准平台中，装夹基准平台的高度可以微调，从而保证试验样品被测表面处于同一水平面内。装卡被测试验样品的装夹基准平台上安装有热电偶，可以随时采集被测试验样品因磨削发热的温度变化。在被测样品的下面、侧面均有高精度测力传感器，随时感知被测试验样品受到的向下的压力及侧面的摩擦力。这些温度和力的变化数据将在磨削过程中被实时记录下来，由数据采集显示单元进行数据采集，以曲线的方式显示在数据采集显示单元的显示界面上，并可即时采集任意时刻的温度、摩擦力、压力值。
对于本发明，其作为一款新型的摩擦磨损试验机，是专用于测试薄膜材料的摩擦学特性，适合于测试硬基底表面上金属材料、陶瓷材料及复合材料等耐磨涂层材料的摩擦学特性。该设备通过膜厚的变化可以原位测量磨损量，可以实现多个测试数据的即时显示与同步记录，对薄膜材料摩擦磨损现象及其本质进行试验研究。通过摩擦过程中实时记录的温度、摩擦力的变化情况，判断出薄膜与基底的脱落条件，对耐磨薄膜材料的摩擦磨损性能做出正确的判断，同时，可以精准测试两种不同薄膜材料摩擦磨损性能的微小差异性。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机，其可以可靠、精确地比较两种不同薄膜材料的摩擦学特性，满足用户对薄膜材料的摩擦性能精准对比检测需求，有利于广泛地推广应用，具有广泛的市场应用前景，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于测试薄膜材料的新型摩擦磨损试验机，其特征在于，包括水平放置的工作台(11)，所述工作台(11)上安装有两个完全相同的装夹基准平台(5)；
每个所述装夹基准平台(5)上分别固定放置有一个试验样品(13)；
两个装夹基准平台(5)的正上方具有一个磨削机构(30)，该磨削机构(30)用于对所述试验样品(13)进行磨削操作。
2.如权利要求1所述的新型摩擦磨损试验机，其特征在于，所述两个装夹基准平台(5)在纵向上前后对称相向设置；
所述磨削机构(30)具体结构包括支架(17)，所述支架(17)的正面左端设置有第三转轮(29)，所述支架(17)的正面右端设置有第一转轮(18)；
所述支架(17)的正面上部设置有第二转轮(28)，所述第二转轮(28)位于所述第三转轮(29)和第一转轮(18)之间的位置，并且高于所述第三转轮(29)和第一转轮(18)；
所述支架(17)的背面右端设置有一个第二电动机(19)，所述第二电动机(19)的传动输出轴与所述第一转轮(18)的中心位置相连接；
所述第一转轮(18)、第二转轮(28)和第三转轮(29)的外壁缠绕有同一条带状磨具(16)。
3.如权利要求2所述的新型摩擦磨损试验机，其特征在于，所述第二电动机(19)的底部左右两侧还分别固定设置有一个转盘(20)；
两个转盘(20)分别可转动地安装在一个磨削支座(31)的顶部左右两侧；
每个所述转盘(20)的后端顶部分别通过一个第一销钉(26)与所述磨削支座(31)的顶部相铰接；
每个所述转盘(20)的前端分别开有一个弧形分布的限位滑动槽(270)，每个所述限位滑动槽(270)上插入有一个第二销钉(27)，所述第二销钉(27)贯穿所述限位滑动槽(270)后与所述磨削支座(31)固定连接；
位于所述第二电动机(19)底部左侧的转盘(20)的左侧面上固定安装有一个镜头(15)。
4.如权利要求1所述的新型摩擦磨损试验机，其特征在于，每个所述装夹基准平台(5)具体包括一个升降台底座(101)，所述升降台底座(101)顶部设置有一个支撑平台(104)；
每个所述支撑平台(104)的顶部内侧设置有一个卡具(110)；
每个所述卡具(110)上顶部固定设置有一个所述试验样品(13)。
5.如权利要求4所述的新型摩擦磨损试验机，其特征在于，每个所述卡具(110)上安装有一个温度传感器(105)，所述温度传感器(105)的温度检测端与所述试验样品(13)的底面相接触，用于检测所述试验样品(13)的底面温度大小；
每个所述卡具(110)的下方安装有一个第一测力传感器(103)，所述第一测力传感器(103)的压力检测端与所述试验样品(13)的底面相接触，用于检测所述试验样品(13)受到的垂直方向压力大小；
每个所述卡具(110)上还设置有一个第二测力传感器(109)，所述第二测力传感器(109)的压力检测端与所述试验样品(13)的侧壁相接触，用于检测所述试验样品(13)受到的切向摩擦力大小。
6.如权利要求4所述的新型摩擦磨损试验机，其特征在于，所述卡具(110)的顶部设置有一个压板(107)，所述压板(107)顶部贯穿设置有一个紧固螺钉(8)，所述紧固螺钉(8)底部顶住所述试验样品(13)的顶面；
所述升降台底座(101)位于所述工作台(11)的顶部；
所述支撑平台(104)的底部具有支柱，所述支柱插入到所述升降台底座(101)中；
所述升降台底座(101)的侧面插入有一个旋钮(102)，所述旋钮(102)插入到所述升降台底座(101)内部的一端顶住所述支撑平台(104)底部的支柱；
每个所述试验样品(13)包括水平设置的基底，所述基底顶面覆盖有一层预设种类的薄膜材料。
7.如权利要求5所述的新型摩擦磨损试验机，其特征在于，所述工作台(11)底部与一个电动升降机构(40)相连接；
所述电动升降机构(40)具体包括两根连杆(10)，所述两根连杆(10)相互交叉，并且所述两根连杆(10)的中间位置通过一个铰接轴相互铰接；
所述两根连杆(10)的顶端与所述工作台(11)底部固定连接；
所述两根连杆(10)的底端与一个平板(24)固定连接；
所述铰接轴的前后两端与第一电动机(23)的驱动输出轴相联动连接；
所述平板(24)位于一个底板(25)的顶部，所述底板(25)的正下方设置有一个主底座(1)；
所述主底座(1)的顶部具有一对纵向间隔分布且相互平行的导轨(2)；
该对导轨(2)的顶部与所述底板(25)的底部固定连接。
8.如权利要求7所述的新型摩擦磨损试验机，其特征在于，所述平板(25)的顶部左端垂直设置有一个高度测量支架(6)，所述高度测量支架(6)的上部固定设置有一根水平方分布的传感器连接杆(70)，所述传感器连接杆(70)的外侧端固定设置有一个位移传感器(7)。
9.如权利要求8所述的新型摩擦磨损试验机，其特征在于，所述高度测量支架(6)的底部通过一个水平放置的轴承(3)与所述平板(25)的顶部相连接；
所述高度测量支架(6)的底部与所述轴承(3)的内圈固定连接，所述轴承(3)的底部与所述平板(25)的顶部固定连接。
10.如权利要求8或9所述的新型摩擦磨损试验机，其特征在于，还包括信号放大单元和数据采集显示单元，其中：
信号放大单元，分别通过信号线与每个所述装夹基准平台(5)上的第一测力传感器(103)、第二测力传感器(109)和温度传感器(105)相连接，用于将在试验样品(13)被磨削过程中，每个所述第一测力传感器(103)、第二测力传感器(109)和温度传感器(105)采集的所述试验样品(13)受到的垂直方向压力大小、受到的切向摩擦力大小和温度变化信息，放大后发送给数据采集显示单元，以及与位移传感器相连接，将所述位移传感器(7)检测的所述试验样品(13)在磨削前和磨削后表面高度的变化信息放大后发送给数据采集显示单元；
数据采集显示单元，与信号放大单元相连接，用于实时存储并显示每个所述试验样品(13)受到的垂直方向压力大小、受到的切向摩擦力大小和温度变化信息，以及所述位移传感器(7)检测的所述试验样品(13)在磨削前和磨削后表面高度的变化信息。
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