CN114459988A - 可测量冰刀设备与接触面摩擦系数的实验装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可测量冰刀等设备与接触面摩擦系数的实验装置及使用方法，属于摩擦力测量领域。旨在通过本装置测量冰刀或滑轮等与接触面在滑动或滚动过程中的摩擦系数。本发明由中心架模块、支撑架模块以及冰刀模块三大主要部分组成。本发明装置在工作时可通过高速气炮进行加载，针对大部分试验工况设计了以三个滑动点为支撑的稳定结构，同时采用砝码进行了配重设计，本装置具有可模拟人体质量，刀架导向可调节，重心可调，可更换冰刀或滑轮类型等优点，避免了真人实验的不确定性和危险系数。

Description

可测量冰刀设备与接触面摩擦系数的实验装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种可测量冰刀等设备与接触面摩擦系数的实验装置，属于摩擦力测量领域。

背景技术

滑冰或轮滑过程中的摩擦力是启动和滑动速度快慢的重要指标，同时冰刀或轮滑在滑动过程中受的摩擦也会造成刀刃的磨损，也是考察冰刀等设备优劣性的重要指标，但对于冰刀或轮滑在滑动过程中的摩擦力的大小的测量装置是目前研究领域的空白，因此对于冰刀等设备与接触面的摩擦系数的测量装置的设计是很有必要的。目前对于摩擦系数的测量装置多数是接触面较大的两个物体间的测量，并没有一个很好的装置可以对类似于冰刀等设备接触面较小的摩擦力测量装置。

发明内容

本发明的目的是针对类似于冰刀等接触面小的摩擦力测量装置的不足，提供一种可测量冰刀等设备与接触面摩擦系数的实验装置，能够实现不同质量、不同冰刀角度、不同冰刀方向、不同重心下的摩擦力测量的实验装置，对于测量小接触面下的摩擦力提供了一种有效装置。

本发明的目的是这样的实现的：

一种可测量冰刀设备与接触面摩擦系数的实验装置，其特征在于包括中心架部分、支撑架部分以及冰刀部分；所述的中心加部分包括加载模块、重心升降模块、配重模块以及制动模块四个模块；所述的加载模块包括，安装在中央台上的加载端；所述的重心升降模块包括安装在中央立柱内部的螺纹杆，安装在中央台内部的升降轴，安装在螺纹杆上的顶盖，安装在螺纹杆上、顶盖内部的手轮；所述的配重模块包括安装在中央台上的杠铃片安装轴，安装在杠铃安装轴上的杠铃片；所述的制动模块包括安装在中央台上的制动立柱，安装在制动立柱上的电磁铁安装盒。

进一步地，所述的支撑架部分包括中心固定件，安装在中心固定件上的三个斜梁，安装在斜梁末端的端点轴承座，连接三个端点轴承座的三根横梁；

所述的冰刀部分包括Z轴，安装在Z轴上的Z轴轴承座，连接Z轴和Z轴轴承座的2个轴承，与Z轴连接的X轴，安装在X轴上的X轴轴承座，连接X轴和X轴轴承座的2个轴承，与X轴连接的前连接端和后连接端，安装在连接端上的冰刀刀架。

如上所述可测量冰刀设备与接触面摩擦系数的实验装置的使用方法，其特征在于本发明装置在工作时，首先对整体装置进行实验前调节，调节过程包括：

1)中心架部分：根据实验工况中的质量要求，在配重模块中的杠铃片安装轴上添加配重杠铃，并通过杠铃片安装轴上的阻尼器对杠铃进行定位；根据实验对重心的要求，通过旋转重心升降模块上的手轮，调节合适的重心高度；

2)冰刀部分：根据实验要求，确定所用冰刀或滑轮型号、冰刀刀架与地面夹角度数、加载端两个冰刀的夹角度数，根据实验条件对冰刀部分中的冰刀刀架进行更换，随后调节X轴与Z轴角度，通过调节Z轴固定螺栓和X轴固定螺栓固定两者角度；

3)确定实验所需距离，在足够距离处安放磁性缓冲装置；

调整好设备后开始进行实验，通过加载装置对中心架部分的加载模块上的加载端进行加载，由于加载端和重心端始终在同一水平线可保证该装置滑行开始时不会出现振动情况；

最后在实验结束后，由于中心架部分的制动模块上的常开式电磁铁会吸附到磁性缓冲装置上，此时将常开式电磁铁开关关闭即可回收装置。

本发明装置在工作时可通过高速气炮进行加载，针对大部分试验工况设计了以三个滑动点为支撑的稳定结构，同时采用砝码进行了配重设计，本装置具有可模拟人体质量，刀架导向可调节，重心可调，可更换冰刀或滑轮类型等优点，避免了真人实验的不确定性和危险系数。

本发明还包括这样一些功能：

1.所述的中心架部分中的重心升降模块可根据具体实验要求通过顶部手轮进行重心调节；

2.所述的中心架部分中的制动模块中的电磁铁可通过磁力控制的方式使整体装置固定在实验锁定的距离，达到制动方式可靠的目的；

3.所述的支撑架部分采用三棱锥形，并通过三根斜梁及三根横梁进行支撑部分设计，使得整体的重量变轻，达到可模拟轻质量目的；

4.所述的冰刀部分中的冰刀Z轴采用的轴承，可以对冰刀进行绕Y轴的旋转，可研究两个冰刀之间的夹角对实验结果的影响；同时通过Z轴上的螺丝可对旋转大小进行调节和固定；

5.所述的冰刀部分中的冰刀X轴采用的轴承，可对冰刀进行绕X轴的旋转，可研究冰刀与冰面的夹角对实验结果的影响；

6.所述的冰刀部分中的冰刀刀架可拆卸，可根据实验工况进行多种型号的冰刀实验，同时还可以将冰刀改为滑轮等类似设备进行相关实验。

附图说明

图1为发明专利的总体结构示意图；

图2a为中心架部分加载模块和制动模块示意图，图2b为中心架部分重心升降模块示意图，图2c为配重模块示意图；

图3为支撑架部分示意图；

图4a为冰刀部分示意图，图4b为冰刀部分Z轴内部示意图，图4c为冰刀部分X轴内部示意图。

附图标记包括：

1、中心架部分，2、支撑架部分，3、冰刀部分(含3个)；

1-1、中央台，1-2、电磁铁安装盒，1-3、常开式电磁铁，1-4、加载端，1-5、制动立柱，1-6、顶盖，1-7、螺纹杆，1-8、升降轴，1-9、手轮，1-10、杠铃片安装轴，1-11、杠铃片，1-12阻尼器；

2-1、中心固定件，2-2、斜梁，2-3、端点轴承座，2-4、横梁；

3-1、Z轴轴承座，3-2、前连接端，3-3、冰刀，3-4、冰刀刀架，3-5、X轴轴承座，3-6、后连接端，3-7、Z轴，3-8、Z轴轴承(两个)，3-9、螺栓，3-10、X轴，3-11、X轴轴承(两个)，3-12、Z轴固定螺栓，3-13、X轴固定螺栓。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参见图1至图4，一种包括中心架部分1、支撑架部分2以及冰刀部分3。所述的中心架部分1包括加载模块、重心升降模块、配重模块以及制动模块四个模块，所述的加载模块包括，安装在中央台1-1上的加载端1-4，所述的重心升降模块包括安装在中央立柱内部的螺纹杆1-7，安装在中央台1-1内部的升降轴1-8，安装在螺纹杆1-7上的顶盖1-6，安装在螺纹杆1-7上、顶盖1-6内部的手轮1-9，所述的配重模块包括安装在中央台1-1上的杠铃片安装轴1-10，安装在杠铃安装轴上的杠铃片1-11，所述的制动模块包括安装在中央台1-1上的制动立柱1-5，安装在制动立柱1-5上的电磁铁安装盒1-2，安装在电磁铁安装盒1-2内部的常开式电磁铁1-3；

所述的支撑架部分2包括中心固定件2-1，安装在中心固定件2-1上的3个斜梁2-2，安装在斜梁2-2末端的端点轴承座2-3，连接三个端点轴承座2-3的三根横梁2-4；

所述的冰刀部分3包括Z轴3-7，安装在Z轴3-7上的Z轴轴承座3-1，连接Z轴3-7和Z轴轴承座3-1的2个Z轴轴承3-8，与Z轴3-7连接的X轴3-10，安装在X轴3-10上的X轴轴承座3-5，连接X轴3-10和X轴轴承座3-5的2个X轴轴承3-11，与X轴连接的前连接端3-2和后连接端3-6，安装在前连接端3-2和后连接端3-6上的冰刀刀架3-4，安装在冰刀刀架3-4上的冰刀3-3，Z轴轴承座3-1与X轴轴承座3-5通过螺栓3-9连接。

本发明装置在工作时，首先对整体装置进行实验前调节，调节过程包括：

1)中心架部分1：根据实验工况中的质量要求，在配重模块中的杠铃片安装轴1-10上添加配重杠铃，并通过杠铃片安装轴1-10上的阻尼器1-12对杠铃进行定位；根据实验对重心的要求，通过旋转重心升降模块上的手轮1-9，调节合适的重心高度。

2)冰刀部分3：根据实验要求，确定所用冰刀3-3或滑轮型号、冰刀刀架3-4与地面夹角度数、加载端1-4两个冰刀3-3的夹角度数，根据实验条件对冰刀部分3中的冰刀刀架3-4进行更换，随后调节X轴3-10与Z轴3-7角度，通过调节Z轴固定螺栓3-12和X轴固定螺栓3-13固定两者角度。

3)确定实验所需距离，在足够距离处安放磁性缓冲装置。

调整好设备后开始进行实验，通过加载装置对中心架部分1的加载模块上的加载端1-4进行加载，由于加载端1-4和重心端始终在同一水平线可保证该装置滑行开始时不会出现振动情况。

最后在实验结束后，由于中心架部分1的制动模块上的常开式电磁铁1-3会吸附到磁性缓冲装置上，此时将常开式电磁铁1-3开关关闭即可回收装置。

Claims (3)

1.一种可测量冰刀设备与接触面摩擦系数的实验装置，其特征在于包括中心架部分、支撑架部分以及冰刀部分；所述的中心加部分包括加载模块、重心升降模块、配重模块以及制动模块四个模块；所述的加载模块包括，安装在中央台上的加载端；所述的重心升降模块包括安装在中央立柱内部的螺纹杆，安装在中央台内部的升降轴，安装在螺纹杆上的顶盖，安装在螺纹杆上、顶盖内部的手轮；所述的配重模块包括安装在中央台上的杠铃片安装轴，安装在杠铃安装轴上的杠铃片；所述的制动模块包括安装在中央台上的制动立柱，安装在制动立柱上的电磁铁安装盒。

2.一种可测量冰刀设备与接触面摩擦系数的实验装置，其特征在于所述的支撑架部分包括中心固定件，安装在中心固定件上的三个斜梁，安装在斜梁末端的端点轴承座，连接三个端点轴承座的三根横梁；

所述的冰刀部分包括Z轴，安装在Z轴上的Z轴轴承座，连接Z轴和Z轴轴承座的2个轴承，与Z轴连接的X轴，安装在X轴上的X轴轴承座，连接X轴和X轴轴承座的2个轴承，与X轴连接的连接端A和连接端B，安装在连接端上的冰刀刀架。

3.如权利要求1或权利要求2所述可测量冰刀设备与接触面摩擦系数的实验装置的使用方法，其特征在于本发明装置在工作时，首先对整体装置进行实验前调节，调节过程包括：

1)中心架部分：根据实验工况中的质量要求，在配重模块中的杠铃片安装轴上添加配重杠铃，并通过杠铃片安装轴上的阻尼器对杠铃进行定位；根据实验对重心的要求，通过旋转重心升降模块上的手轮，调节合适的重心高度；

2)冰刀部分：根据实验要求，确定所用冰刀或滑轮型号、冰刀刀架与地面夹角度数、加载端两个冰刀的夹角度数，根据实验条件对冰刀部分中的冰刀刀架进行更换，随后调节X轴与Z轴角度，通过调节Z轴固定螺栓和X轴固定螺栓固定两者角度；

3)确定实验所需距离，在足够距离处安放磁性缓冲装置；

调整好设备后开始进行实验，通过加载装置对中心架部分的加载模块上的加载端进行加载，由于加载端和重心端始终在同一水平线可保证该装置滑行开始时不会出现振动情况；

最后在实验结束后，由于中心架部分的制动模块上的常开式电磁铁会吸附到磁性缓冲装置上，此时将常开式电磁铁开关关闭即可回收装置。

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