CN116087091A - 一种测定薄板摩擦系数的试验装置及方法 - Google Patents

一种测定薄板摩擦系数的试验装置及方法 Download PDF

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CN116087091A CN202310116452.5A CN202310116452A CN116087091A CN 116087091 A CN116087091 A CN 116087091A CN 202310116452 A CN202310116452 A CN 202310116452A CN 116087091 A CN116087091 A CN 116087091A
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Abstract

本发明公开了一种测定薄板摩擦系数的试验装置，包括固定平台、作用力施加系统和工作平台，固定平台包括底座、固定工装和支架，作用力施加系统包括控制箱，与控制箱电连接的水平作动器、法向作动器和力传感器，工作平台包括安装平台、滑动平台和限位装置，还公开了一种测定薄板摩擦系数的试验方法，包括记录水平力f1、水平力f2和正压力p、计算每个时刻的滑动摩擦、测定最终的滑动摩擦系数等步骤，本发明能够解决薄板摩擦系数测定精度低的问题，尤其适用于试样在实际工况下承受较大正压力的情况。本发明同时具有可模拟实际工况、试样尺寸不受限制、成本低廉、安装简单、维护方便等优点。

Description

一种测定薄板摩擦系数的试验装置及方法
技术领域
本发明涉及摩擦系数测试技术领域，具体是一种测定薄板摩擦系数的试验装置及方法。
背景技术
摩擦系数是材料性能中的重要技术指标，与材料表面的粗糙度和正压力有关，而与材料之间的接触面积大小无关。在工程实践中，摩擦系数不但能够表征不同材料之间的发生相对运动难易程度，也可以作为机械能转换为热能的能量耗散指标。不同材料之间的摩擦系数可以通过提高机械加工精度来逐步降低，从而降低机械运行过程中出现摩擦生热等效应，主要体现在高速旋转部件(如轴承)和直线快速往返部件(如滑块导轨)。
当材料之间的表面越来越光滑时，摩擦系数测定精度的提高就要依赖于正压力能够由较大的调节范围，相应地也要能够输出较大水平力。而现有的摩擦系数测定仪的负载较小(一般为5N)，对于小摩擦情况下的摩擦系数测量误差会较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定薄板摩擦系数的试验装置及方法，以解决现有技术中的问题。
1、为实现上述目的，本发明提供了一种测定薄板摩擦系数的试验装置，包括固定平台、作用力施加系统和工作平台，
所述固定平台包括底座、固定工装和支架，
所述支架两支脚安装于底座任一相对边中点，所述固定工装安装于底座中心，
所述作用力施加系统包括控制箱，与控制箱电连接的水平作动器、法向作动器和力传感器，
所述控制箱安装于支架一侧，所述水平作动器安装于支架竖向内侧，所述法向作动器安装于支架横向内侧，所述力传感器安装于水平作动器和法向作动器的作动端；
所述工作平台包括安装平台、滑动平台和限位装置，
所述安装平台通过导轨和滑块与滑动平台连接，
滑动平台固定在4个滑块上，滑块与导轨滑动连接，滑动平台在导轨上横向运动，限位装置能够限制质量块伴随滑动平台运动，从而更准确的测出试样的摩擦力。
所述限位装置包括立杆和水平杆，所述立杆一端与安装平台两侧，所述水平杆安装于立杆间，所述立杆两安装端均设有长通孔，限位装置可以依据质量块的不同尺寸，通过长通孔调节限位装置的位置。
2、所述水平作动器和法向作动器的单个推力为700kg，行程≤150mm，额定速度≤83mm/s，重复定位精度为0.05mm，伺服电机功率为700W。
3、所述力传感器的量程为1吨，输出灵敏度为2.0mV/V±0.05，供电电压为5-12V。
4、所述滑动平台长度300mm，宽度为100mm，所述导轨长度300mm，宽度为15mm。
5、所述的滑块单个静载负荷为9.4kN。
6、一种测定薄板摩擦系数的试验方法，包括以下步骤：
S1：将试样一固定在滑动平台上；
S2：调节水平作动器按照100mm/min的速度推滑动平台运行6cm，记录期间的水平力f1；
S3：对底面已固定试样二的质量块进行称重，重量为q；
S4：将底面已固定试样二的质量块放在试样一的上表面，调节限位装置的立杆和水平杆的位置，以便限位装置能够使得质量块在测试过程中保持相对安装平台处于静止状态；
S5：调节水平作动器按照100mm/min的速度推滑动平台运行6cm，记录期间的水平力f2和正压力p；
S6：将f2-f1与p+q的数据填入表格，计算每个时刻的滑动摩擦uhi＝(f2i-f1i)/(pi+q)；
S7：对计算得到滑动摩擦取平均值作为最终测定的滑动摩擦系数
Figure BDA0004078757640000021
S8:对测得的滑动摩擦系数计算标准差
Figure BDA0004078757640000022
S9:可得置信概率95％的置信区间为
Figure BDA0004078757640000023
滑动摩擦系数计算实例
Figure BDA0004078757640000024
Figure BDA0004078757640000031
Figure BDA0004078757640000041
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明能够解决薄板摩擦系数测定精度低的问题，尤其适用于试样在实际工况下承受较大正压力的情况。本发明同时具有可模拟实际工况、试样尺寸不受限制、成本低廉、安装简单、维护方便等优点。
附图说明
图1为本发明一种测定薄板摩擦系数的试验装置的整体结构示意图；
图2为本发明一种测定薄板摩擦系数的试验装置的安装平台示意图。
图中：1、水平作动器，2、法向作动器，3、固定工装，4、安装平台，5、力传感器，6、导轨，7、滑块，8、滑动平台，9、限位装置，9-1、立杆，9-2、水平杆，10、试样一，11、质量块，12、支架，13、底座，14、控制箱。
具体实施方式
下为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
1、实施例1：如图1和图2所示，一种测定薄板摩擦系数的试验装置，包括固定平台、作用力施加系统和工作平台，
固定平台包括底座13、固定工装3和支架12，
支架12两支脚安装于底座13任一相对边中点，固定工装3安装于底座13中心，
作用力施加系统包括与电源电性连接的控制箱14，与控制箱14电连接的水平作动器1、法向作动器2和力传感器5，
控制箱14安装于支架12一侧，水平作动器1安装于支架12竖向内侧，法向作动器2安装于支架12横向内侧，力传感器5安装于水平作动器1和法向作动器2的作动端；
工作平台包括安装平台4、滑动平台8和限位装置9，
安装平台4通过导轨6和滑块7与滑动平台8连接，
限位装置9包括立杆9-1和水平杆9-2，立杆9-1一端与安装平台4两侧，水平杆9-2安装于立杆9-1间，立杆9-1两安装端均设有长通孔。
2、水平作动器1和法向作动器2的单个推力为700kg，行程≤150mm，额定速度≤83mm/s，重复定位精度为0.05mm，伺服电机功率为700W。
3、力传感器5的量程为1吨，输出灵敏度为2.0mV/V±0.05，供电电压为5-12V。
4、滑动平台8长度300mm，宽度为100mm，导轨6长度300mm，宽度为15mm。
5、的滑块7单个静载负荷为9.4kN。
6、一种测定薄板摩擦系数的试验方法，包括以下步骤：
S1：将试样一通过双面胶固定在滑动平台8上；
S2：调节水平作动器1按照100mm/min的速度推滑动平台8运行6cm，通过力传感器5记录期间的水平力f1；
S3：对底面已胶粘固定试样二的质量块11进行称重，重量为q；
S4：将底面已胶粘固定试样二的质量块11放在试样一10的上表面，调节限位装置9的立杆9-1和水平杆9-2的位置，以便限位装置能够使得质量块11在测试过程中保持相对安装平台4处于静止状态；
S5：调节水平作动器1按照100mm/min的速度推滑动平台8运行6cm，通过力传感器5记录期间的水平力f2和正压力p；
S6：将f2-f1与p+q的数据填入表格，计算每个时刻的滑动摩擦uhi＝(f2i-f1i)/(pi+q)；
S7：对计算得到滑动摩擦取平均值作为最终测定的滑动摩擦系数
Figure BDA0004078757640000051
S8:对测得的滑动摩擦系数计算标准差
Figure BDA0004078757640000052
S9:可得置信概率95％的置信区间为
Figure BDA0004078757640000053
滑动摩擦系数计算实例
Figure BDA0004078757640000061
Figure BDA0004078757640000071
以上数据表明，在置信概率95％时，采用本方法能够减小滑动摩擦系数的计算误差。
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和基本特征的情况下，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 (6)

1.一种测定薄板摩擦系数的试验装置，其特征在于，包括固定平台、作用力施加系统和工作平台，
所述固定平台包括底座(13)、固定工装(3)和支架(12)，
所述支架(12)两支脚安装于底座(13)任一相对边中点，所述固定工装(3)安装于底座(13)中心，
所述作用力施加系统包括控制箱(14)，与控制箱(14)电连接的水平作动器(1)、法向作动器(2)和力传感器(5)，
所述控制箱(14)安装于支架(12)一侧，所述水平作动器(1)安装于支架(12)竖向内侧，所述法向作动器(2)安装于支架(12)横向内侧，所述力传感器(5)安装于水平作动器(1)和法向作动器(2)的作动端；
所述工作平台包括安装平台(4)、滑动平台(8)和限位装置(9)，
所述安装平台(4)通过导轨(6)和滑块(7)与滑动平台(8)连接，
所述限位装置(9)包括立杆(9-1)和水平杆(9-2)，所述立杆(9-1)一端与安装平台(4)两侧，所述水平杆(9-2)安装于立杆(9-1)间，所述立杆(9-1)两安装端均设有长通孔。
2.根据权利要求1所述的一种测定薄板摩擦系数的试验装置，其特征在于，所述水平作动器(1)和法向作动器(2)的单个推力为700kg，行程≤150mm，额定速度≤83mm/s，重复定位精度为0.05mm，伺服电机功率为700W。
3.根据权利要求1所述的一种测定薄板摩擦系数的试验装置，其特征在于，所述力传感器(5)的量程为1吨，输出灵敏度为2.0mV/V±0.05，供电电压为5-12V。
4.根据权利要求1所述的一种测定薄板摩擦系数的试验装置，其特征在于，所述滑动平台(8)长度300mm，宽度为100mm，所述导轨(6)长度300mm，宽度为15mm。
5.根据权利要求1所述的一种测定薄板摩擦系数的试验装置，其特征在于，所述的滑块(7)单个静载负荷为9.4kN。
6.一种测定薄板摩擦系数的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将试样一固定在滑动平台(8)上；
S2：调节水平作动器(1)按照100mm/min的速度推滑动平台(8)运行6cm，记录期间的水平力f1；
S3：对底面已固定试样二的质量块(11)进行称重，重量为q；
S4：将底面已固定试样二的质量块(11)放在试样一(10)的上表面，调节限位装置(9)的立杆(9-1)和水平杆(9-2)的位置，以便限位装置能够使得质量块(11)在测试过程中保持相对安装平台(4)处于静止状态；
S5：调节水平作动器(1)按照100mm/min的速度推滑动平台(8)运行6cm，记录期间的水平力f2和正压力p；
S6：将f2-f1与p+q的数据填入表格，计算每个时刻的滑动摩擦uhi＝(f2i-f1i)/(pi+q)；
滑动摩擦系数计算实例
Figure FDA0004078757610000021
Figure FDA0004078757610000031
S7：对计算得到滑动摩擦取平均值作为最终测定的滑动摩擦系数
Figure FDA0004078757610000032
S8:对测得的滑动摩擦系数计算标准差
Figure FDA0004078757610000033
S9:可得置信概率95％的置信区间为
Figure FDA0004078757610000034
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN118243608A (zh) * 2024-05-28 2024-06-25 烟台安国特紧固件有限公司 一种板材间静摩擦系数测试装置

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