CN201188083Y - 高载荷条件下材料摩擦系数测试装置 - Google Patents

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苏勋家
侯根良
乔小平
王延斌
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Abstract

本实用新型涉及一种高载荷条件下材料摩擦系数测试装置，由高载荷加载单元、侧向载荷加载单元和数据处理单元三部分组成；用高载荷加载装置在试样表面加载预定载荷；用侧向载荷加载装置推动待测试样到试样间相对滑动；测力传感器测量并记录试样从静止到滑动及整个滑体摩擦信号；数据处理单元对所记录数据进行处理，得出试样表面的静摩擦系数、滑动摩擦系数，以及在整个滑动过程中摩擦系数的变化情况。本装置既可测量出高载荷条件下材料表面的静摩擦系数和滑动摩擦系数，又可分析出滑动过程中，材料表面摩擦系数变化情况，装置整体设计小巧，使用灵活便捷，加工成本较低。

Description

高载荷条件下材料摩擦系数测试装置
技术领域
本实用新型属于用机械方法测量材料间摩擦系数技术领域，涉及一种高载荷条件下固体材料摩擦系数测试装置。
背景技术
摩擦系数是表征材料表面的重要力学性能指标之一，它反映了一定载荷下材料表面下材料表面的摩擦系数进行了分析，这给高载荷条件下材料表面摩擦系数的研究和材料的设计应用造成困难。目前，尚未见到具体的高载荷条件下材料表面摩擦系数的测试装置问世。抵抗移动的能力，是进行材料表面设计与应用的基本参数。但是材料表面的摩擦系数受载荷、表面粗糙度等很多因素的影响。在本实用新型以前的现有技术中，材料的摩擦系数测试方法主要是(1)利用可倾平面进行测试，使放有试样的平面逐渐倾斜，直到试样开始滑动，如(CN2384211)号所公开的中国专利申请；(2)利用交叉圆柱与圆销、圆销对圆柱或圆盘以及圆盘对圆盘的组合装置进行测试，其加载是靠试样简单的自重加载，如(CN2221211)号所公开的中国专利申请。这些摩擦系数测试装置的一个共同特点是仅仅对小载荷条件下材料表面的摩擦系数进行了分析，这给高载荷条件下材料表面摩擦系数的研究和材料的设计应用造成困难。目前，尚未见到具体的高载荷条件下材料表面摩擦系数测试装置问世。
发明内容
针对上述现有技术现状，本实用新型的目的在于提供一种用来测量固体材料特别是其在高载荷条件下滑动时的摩擦系数测试装置。现将该测试装置的构思及具体技术解决方案叙述如下：
本实用新型高载荷条件下固体材料摩擦系数测试装置的设计构思为：(1)试样置于专用夹具中，高载荷加载装置施加在试样之上一正压力，侧向载荷加载装置推动试样做相对滑动；(2)测力传感器测出试样表面的正压力和摩擦力，并将所测结果传输到数据处理装置；(3)数据处理装置不仅可以计算出高载荷条件下材料表面的静摩擦系数和滑动摩擦系数，而且可以完整记录和分析出材料在滑动过程中其表面摩擦系数的变化情况。根据上述构思，本实用新型高载荷条件下固体材料摩擦系数测试装置，具有载荷和压力传感器，其特征在于：由高载荷加载单元、侧向载荷加载单元和数据处理单元三部分组成；高载荷加载单元包括上夹具7、试样6、下夹具10、试样9、压力传感器11、加力装置12、底板13，压力传感器11接加力装置12，加力装置12固定在底版13上，夹具7通过螺杆15固定在上固定板16上；侧向载荷加载单元包括压力传感器2、加力装置4、传力杆1、3、支撑螺杆5；加力装置4装在支撑螺杆5上，传力杆3接压力传感器2和加力装置4，传力杆1接传感器2和试样8；压力传感器2和压力传感器11同时与数据处理单元14相接；加力装置4、加力装置12可采用液压式如千斤顶，机械式如齿轮式，滑轮式和电动式的无冲击载荷加载装置。
本实用新型用高载荷加载装置在试样表面加载预定载荷，用侧向载荷加载装置推动待测试样，直到试样之间出现相对滑动，用测力传感器测量并记录试样从静止到滑动，以及整个滑体摩擦的基本定律(f＝μF，即摩擦力＝摩擦系数×正压力)，分析计算出静摩擦系数、滑动摩擦系数以及整个滑动过程中摩擦系数的变化情况。
本实用新型不仅可以测试高载荷条件下材料表面的静摩擦系数和滑动摩擦系数，而且可以完整记录和分析材料在滑动过程中其表面摩擦系数的变化情况。而且装置整体设计小巧，使用灵活便捷，加工成本较低。
附图说明
图1：本实用新型高载荷条件下固体材料摩擦系数测试装置正面示意图
图2：图1的侧视图
其中：1传力杆  2压力传感器  3传力杆  4加力装置  5支撑螺杆  6试样  7上夹具  8待测试样  9试样  10下夹具  11压力传感器  12加力装置  13底座  14数据处理单元  15夹具固定螺杆  16上固定板
具体实施方式
现结合图1对本实用新型具体实施方式作进一步的详细描述：
为了将较高载荷加在试样表面，首先固定上夹具7，将试样6和试样9分别装入上夹具7和下夹具10所开槽中，同时与待测试样8保持一定接触。压力传感器11和加力装置12相接。然后向试样加载预定法向载荷。为了实现试样之间的相对滑动，首先传力杆3与压力传感器2和加力装置4相接，传力杆1与传感器2和试样8相接，然后加力装置4开始加力，直到待测试样8与试样6和试样9产生相对滑动。数据处理单元14完成记录试样从静止到滑动以及整个滑动过程中传感器2和传感器11所测数据。利用数据处理单元14对所记录数据进行处理，得出试样表面的静摩擦系数、滑动摩擦系数，以及在整个滑动过程中摩擦系数的变化情况。为了保证试样在整个滑动过程中所受载荷的平衡，试样6和试样8成十字交叉接触。加力装置加力时要匀速缓慢，以免破坏试样和测量装置。所加最佳法向载荷为0.5-10吨。

Claims (2)

1、高载荷条件下材料摩擦系数测试装置，具有载荷和压力传感器，其特征在于：由高载荷加载单元、侧向载荷加载单元和数据处理单元三部分组成；高载荷加载单元包括上夹具(7)、试样(6)、下夹具(10)、试样(9)、压力传感器(11)、加力装置(12)、底板(13)；压力传感器(11)接加力装置(12)；加力装置(12)固定在底版(13)上；夹具(7)通过螺杆(15)固定在上固定板(16)上；侧向载荷加载单元包括压力传感器(2)、加力装置(4)、传力杆(1)、(3)、支撑螺杆(5)；加力装置(4)装在支撑螺杆(5)上，传力杆(3)接压力传感器(2)和加力装置(4)；传力杆(1)接传感器(2)和试样(8)；压力传感器(2)和压力传感器(11)同时与数据处理单元(14)相接。
2、根据权利要求1所述的高载荷条件下材料摩擦系数测试装置，其特征在于：加力装置(4)、(12)可采用液压式、机械式、滑轮式或电动式的无冲击载荷加载装置。
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