CN111707399A - 一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置，包括摩擦杆装置、砝码、弹簧、螺母、空心螺管、力传感器、支撑板、侧臂装置、支撑架装置和摩擦盘；所述摩擦杆装置通过圆法兰直线轴承固定在支撑板上，所述支撑板的一端与力传感器相连，所述支撑板承受载重后发生弯曲变形，将弯矩传递给力传感器；所述力传感器安装在支撑架装置上，所述侧臂装置固定在支撑架装置上；本发明采用弹簧消除摩擦杆自身重力的影响，测出不同载荷条件下摩擦力的大小，本发明设计结构简单，降低了设备生产成本，具有简单、可靠和易操作的特点。

Description

一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置

技术领域

本发明属于测量设备技术领域，具体涉及一种具有载荷自平衡的摩擦力 检测装置。

背景技术

目前测量摩擦力的装置，一般采用应变式传感器测量恒定载荷条件下的 摩擦力的大小，但此过程中无法消除摩擦杆自身的重量，从而导致测量结果 有误差，而且调节载荷大小的方式比较困难。针对目前的发展状况，为了研 究变载荷条件下摩擦力的大小，本发明设计了一种具有载荷自平衡的摩擦力 检测装置，其特点是当摩擦盘静止时，可根据力传感器示数的变化，利用弹 簧消除摩擦杆自身重力的影响；当摩擦盘转动时，利用力传感器测出不同载 荷条件下摩擦力的大小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置，以解决 上述背景技术中提出的问题，本发明采取如下技术方案：

一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置，包括摩擦杆装置、砝码、弹簧、 螺母、空心螺管、力传感器、支撑板、侧臂装置、支撑架装置和摩擦盘；

所述摩擦杆装置通过圆法兰直线轴承固定在支撑板上，所述支撑板的一 端与力传感器相连，所述支撑板承受载重后发生弯曲变形，将弯矩传递给力 传感器；所述力传感器安装在支撑架装置上，所述侧臂装置固定在支撑架装 置上；

所述摩擦杆装置包括螺杆、砝码盘、直柄延长杆、圆法兰直线轴承、刀 柄和刀片；直柄延长杆从圆法兰直线轴承的中心孔穿过后，与刀柄连接，上 端与砝码盘连接，砝码盘的大圆盘中心孔与实心螺杆连接；所述摩擦杆装置 通过圆法兰直线轴承固定在支撑板上；

所述空心螺管的顶部为带螺纹的空心螺杆轴，其底部为螺管底座，弹簧 套在螺杆轴上，螺母固定在螺杆轴上并托住弹簧，空心螺管底部套入圆法兰 直线轴承并通过螺管底座固定在支撑板的上端面；

所述砝码置于摩擦杆装置的砝码盘上。

进一步地，所述侧臂装置包括第一连接块、光杆、T型连接板、星型手柄 螺丝、夹持块、第二连接块、防撞挡板、轴承、电子倍增器和第三连接块， 轴承连接支撑架中间板与第一连接块，T型连接板包括螺丝安装孔821和光杆 安装孔，光杆安装孔用于连接固定光杆；螺丝安装孔用于安装星型手柄螺丝， 所述电子倍增器通过第三连接块固定在侧臂装置上。

进一步地，所述防撞挡板包括护板和固定板，所述固定板通过紧定螺钉 固定在支撑架中间板上。

进一步地，所述支撑架装置包括支撑架中间板和支撑架底座，支撑架中 间板底部通过螺栓固定在支撑架底座上，支撑架中间板顶部设有两个孔，用 于安装力传感器

本发明提供的一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置的工作原理是转动 螺母，使螺母向下运动，为保持弹簧压缩量不变，此时砝码盘带动直柄延长 杆向下运动，力传感器示数保持初始值不变。当刀片恰好接触到试样时，继 续转动螺母，弹簧伸长，弹簧对支撑板的作用力减小，力传感器示数减小。 在力与弹簧形变量关系图像中找出零界点，从而确定螺母的零界位置。此后， 通过加减砝码的方式来改变载荷即改变摩擦正压力，从而测出变载荷条件下 的摩擦力大小。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.利用力传感器示数的变化，采用弹簧消除摩擦杆自身重力的影响，测 出不同载荷条件下摩擦力的大小。

2.该装置设计结构简单，降低了设备生产成本，具有简单、可靠和易操 作的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置的整体结构示意 图；

图2是图1中摩擦杆装置1的结构示意图；

图3是图2中直柄延长杆13的具体零件示意图；

图4是图1中空心螺管5的具体零件示意图；

图5是图1中支撑板7的具体零件示意图；

图6是图1中侧臂装置8的结构示意图；

图7是图6中T型连接板82的具体零件示意图；

图8是图6中星型手柄螺丝83的具体零件示意图；

图9是图6中夹持块84的具体零件示意图；

图10是图6中支撑架中间板91、支撑架底座92的结构示意图；

图11是图6中防撞挡板86的具体零件示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-摩擦杆装置，2-砝码，3-弹簧，4-螺母，5-空心螺管，6-力传感器， 7-支撑板，8-侧臂装置，9-支撑架装置，10-摩擦盘，11-螺杆，12-砝码盘， 13-直柄延长杆，14-圆法兰直线轴承，15-刀柄，16-刀片，51-螺杆轴，52- 螺管底座，71-安装孔，72-定位孔，73-固定孔，80-第一连接块，81-光杆， 82-T型连接板，83-星型手柄螺丝，84-夹持块，85-第二连接块，86-防撞挡 板，87-轴承，88-电子倍增器，821-螺丝安装孔，822-光杆安装孔，89-第三 连接块，861-护板，862-固定板，91-支撑架中间板，92-支撑架底座，891- 探头夹持孔，892-光杆安装孔。

具体的实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作 出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置的整体结构示意图， 其结构由摩擦杆装置1，砝码2，弹簧3，螺母4，空心螺管5，力传感器6， 支撑板7，侧臂装置8，支撑架装置9，摩擦盘10组成。其特点是当摩擦盘 10静止时，可根据力传感器6示数的变化，利用弹簧3消除摩擦杆自身重力 的影响；当摩擦盘10转动时，利用力传感器测出不同载荷条件下摩擦力的大 小。

载荷自平衡实现原理，转动螺母4，使螺母4向下运动，为保持弹簧3压 缩量不变，此时砝码盘12带动直柄延长杆13向下运动，力传感器6示数保 持初始值不变。当刀片16刚好接触到摩擦盘10时，继续转动螺母4，弹簧3 伸长，弹簧3对支撑板7的作用力减小，力传感器6示数减小。在力-弹簧形 变量图像中找出零界点，从而确定螺母4的零界位置。此时即为刀片16恰好 接触到摩擦盘10时的临界位置，即载荷为零。此后，通过加减砝码2的方式 来改变载荷，即改变摩擦正压力，从而测出变载荷条件下的摩擦力大小。

如图2-图3所示，摩擦杆装置1整体结构由螺杆11、砝码盘12、直柄延 长杆13、圆法兰直线轴承14、刀柄15、刀片16组成。所述直柄延长杆13从 圆法兰直线轴承14底部中心孔穿过，采用间隙配合，其顶端与砝码盘12采 用过盈配合的方式固定连接，其底端与刀柄15通过螺纹连接。所述刀片16 固定在刀柄15上；所述砝码盘12的大圆盘底部中心孔与螺杆11采用螺纹连 接，其上部与直柄延长杆13采用过盈配合。

如图4所示，空心螺管5的顶部为带螺纹的空心螺杆轴51，其底部为螺 管底座52。弹簧3套在螺杆轴51上，螺母4固定在螺杆轴51上并托住弹簧 3。空心螺管5底部套入圆法兰直线轴承14并通过螺管底座52固定在支撑板 7上端面。

如图5所示，支撑板7结构包括安装孔71、定位孔72、固定孔73。其中 安装孔71通过螺钉将支撑板7整体固定在力传感器6上；定位孔72用来安 装定位摩擦杆装置1；固定孔73通过紧定螺钉与螺管底座52固定相连。支撑 板7的作用是承受载重后发生弯曲变形，并将弯矩传递给力传感器6，从而测 出载荷以及摩擦力的大小。

如图6-图9所示，侧臂装置8的整体结构由第一连接块80、光杆81、T 型连接板82、星型手柄螺丝83、夹持块84、第二连接块85、防撞挡板86、 轴承87、电子倍增器88以及第三连接块89组成。轴承87用来连接支撑架中 间板91与第一连接块80，并通过螺钉锁紧；T型连接板82结构包括螺丝安 装孔821、光杆安装孔822。其中光杆安装孔822是用来连接固定光杆81；螺 丝安装孔821用来安装星型手柄螺丝83，作用是调节光杆81连接的松紧程度。 夹持块84用来固定静电计(R2362)并夹持在第二连接块85上，而第二连接 块85可以通过与光杆81以及紧定螺钉来调节角度。

如图11所示，防撞挡板86结构包括护板861、固定板862，其中护板861 是为了防止侧臂装置8零件脱落碰撞试验台；固定板862通过紧定螺钉固定 安装在支撑架中间板91上。电子倍增器88通过第三连接块89固定安装在侧 臂装置8上。

如图10所示，支撑架中间板91底部设有两个孔，并通过螺栓与支撑架 底座92固定相连；其顶部设有两个小孔，作用是通过紧定螺钉将力传感器6 固定在上面；其两侧顶部设有轴承孔，用来固定安装轴承87；其两侧中部设 有内凹缺口，作用是防止左右侧臂装置8在转动调节过程中产生相互干涉。 支撑架底座92设有四个安装孔，作用是将支撑架底座92通过螺栓固定在试 验台上。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实 现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且 是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨 在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实 施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起 见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也 可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置，其特征在于，包括摩擦杆装置、砝码、弹簧、螺母、空心螺管、力传感器、支撑板、侧臂装置、支撑架装置和摩擦盘；

所述摩擦杆装置通过圆法兰直线轴承固定在支撑板上，所述支撑板的一端与力传感器相连，所述支撑板承受载重后发生弯曲变形，将弯矩传递给力传感器；所述力传感器安装在支撑架装置上，所述侧臂装置固定在支撑架装置上；

所述摩擦杆装置包括螺杆、砝码盘、直柄延长杆、圆法兰直线轴承、刀柄和刀片；直柄延长杆从圆法兰直线轴承的中心孔穿过后，与刀柄连接，上端与砝码盘连接，砝码盘的大圆盘中心孔与实心螺杆连接；所述摩擦杆装置通过圆法兰直线轴承固定在支撑板上；

所述空心螺管的顶部为带螺纹的空心螺杆轴，其底部为螺管底座，弹簧套在螺杆轴上，螺母固定在螺杆轴上并托住弹簧，空心螺管底部套入圆法兰直线轴承并通过螺管底座固定在支撑板的上端面；

所述砝码置于摩擦杆装置的砝码盘上。

2.根据权利要求1所述的一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置，其特征在于，所述侧臂装置包括第一连接块、光杆、T型连接板、星型手柄螺丝、夹持块、第二连接块、防撞挡板、轴承、电子倍增器和第三连接块，轴承连接支撑架中间板与第一连接块，T型连接板包括螺丝安装孔和光杆安装孔，光杆安装孔用于连接固定光杆；螺丝安装孔用于安装星型手柄螺丝，所述电子倍增器通过第三连接块固定在侧臂装置上。

3.根据权利要求2所述的一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置，所述防撞挡板包括护板和固定板，所述固定板通过紧定螺钉固定在支撑架中间板上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种具有载荷自平衡的摩擦力检测装置，所述支撑架装置包括支撑架中间板和支撑架底座，支撑架中间板底部通过螺栓固定在支撑架底座上，支撑架中间板顶部设有两个孔，用于安装力传感器。

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