CN209326619U - 调压式表面粗糙度测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种调压式表面粗糙度测试仪，在工作状态下，摩擦组件抵靠在受测材料表面并旋转，通过摩擦组件或传动轴的转速或扭矩来推定受测材料表面的粗糙度，其轴力调节装置可调节摩擦组件因抵靠受测材料表面而产生的轴向力。可用于任意测试角度，构造简单，结果准确，尤其适用于装配式混凝土构件的表面粗糙度测试。

Description

调压式表面粗糙度测试仪

技术领域

本实用新型属于一种表面粗糙度测试装置，尤其是一种用于装配式混凝土构件的调压式表面粗糙度测试仪。

背景技术

对于叠合板、叠合梁等装配式混凝土构件，其结合面的粗糙度是影响二次浇筑质量的重要因素。这类结合面一般采取拉毛、扫毛或者凿毛等手段进行处理，相应的也需要对处理后的结合面的粗糙度进行检测和评定。现有的表面粗糙度检测方法主要是灌砂法，即在混凝土构件表面平铺标准砂，测量所铺标准砂的面积S和体积V，以平均灌砂深度H（H=V/S）作为特征量来评定混凝土的表面粗糙度。灌砂法需要制备标准砂，测量步骤多，余砂不易清除，且只适用于水平表面，因此难以满足工程实际的需要。也有一些利用百分表、探深尺等工具的检测方法，通过测量混凝土表面各测点相对于基准面的深度值来评定表面粗糙度，这些方法所用的仪器配件多，测量效率低，结果误差大。

混凝土表面的粗糙度直接决定其摩擦阻力，因此也可以通过测定其摩擦阻力来推定粗糙度。将一特定的摩擦组件在一定的压力下在混凝土表面旋转，根据摩擦组件的转速或扭矩即可定量评定摩擦组件与混凝土表面之间的摩擦阻力。此时，准确调节摩擦组件与混凝土表面间的压力（摩擦组件的轴向力）是保证混凝土表面粗糙度测试结果准确性的重要因素。目前尚无与此相关的现有技术。

与混凝土类似，砂浆、砌块、石材等其它材料在进行表面粗糙度测试时，也存在以上技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种调压式表面粗糙度测试仪，通过摩擦阻力来推定材料的表面粗糙度，作用于摩擦面的压力可调节且适用于任意测试角度，构造简单，结果准确。

为实现上述目的，本实用新型调压式表面粗糙度测试仪包括壳体、支座、传动轴、摩擦组件、转速计或扭矩传感器，在工作状态下，摩擦组件抵靠在受测材料表面并旋转，通过摩擦组件或传动轴的转速或扭矩来推定受测材料表面的粗糙度。此外还包括轴力调节装置，轴力调节装置可调节摩擦组件因抵靠受测材料表面而产生的轴向力。

与现有技术相比，本实用新型调压式表面粗糙度测试仪具有以下有益效果：利用表面粗糙度与摩擦力之间的相关关系，通过测量摩擦组件在材料表面运动中的有关物理量来表征材料的表面粗糙度，技术原理清晰；由于可直接调节作用于摩擦面上的压力，避免了单纯以摩擦组件的弹性变形来粗略控制压力而对结果造成的偏差，结果准确性高；既可在水平条件下测试，也可在其它任意角度下测试，适用范围广。

优选的，还包括施力弹簧、弹簧定位板、弹簧导向板，施力弹簧的一端安装在弹簧定位板上，另一端安装在弹簧导向板上，传动轴与弹簧导向板采用可动连接，摩擦组件、传动轴和弹簧导向板可一起沿传动轴的轴线方向移动。弹簧传力可靠，规格品种丰富，易于装配维护；施力弹簧的一端固定、一端活动，通过施力弹簧的变形可定量调节摩擦组件的轴向力；传动轴与弹簧导向板采用轴承连接，能在传动轴保持转动的情况下，使摩擦组件、传动轴和弹簧导向板一起沿传动轴的轴线方向移动。

优选的，弹簧定位板与壳体为可动连接，弹簧定位板可在壳体内沿传动轴的轴线方向调整位置。调整弹簧定位板的位置，可以改变施力弹簧的初始内力，从而调节摩擦组件在工作状态时的轴向力。

优选的，在自由状态下，摩擦组件相对于支座所处平面间的距离可调。对于不同表面处理工艺的材料，其表面凸凹的高度差是一个范围。通过调整摩擦组件相对于支座所处平面间的距离，可增大测试仪的使用范围，使同一测试仪用于不同表面的测试。此外，调整摩擦组件相对于支座所处平面间的距离还可改变摩擦组件在工作状态下的初始轴向力，从而起到调节摩擦面压力的作用。

优选的，采用独立转速计测量转速，壳体内部不设转速测量装置。外部独立的转速计种类丰富，技术成熟，壳体内部不设转速测量装置可简化设备构造，降低制造成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的内部构造示意图（弹簧处于自由长度时）；

图2是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的内部构造示意图（弹簧处于工作长度时）；

图3是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的壳体的剖视图；

图4是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的弹簧导向板的示意图；

图5是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的弹簧导向板与壳体的装配示意图；

图6是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的电机导向板的示意图；

图7是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的电机导向板与壳体的装配示意图；

图8是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的弹簧定位板的示意图；

图9是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的摩擦组件的示意图；

图10是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的摩擦组件的仰视图；

图11是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式的整体示意图（弹簧处于工作长度时）；

图12是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第二种实施方式的内部构造示意图（弹簧处于自由长度时）；

图13是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第二种实施方式的内部构造示意图（弹簧处于工作长度时）；

图14是本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第三种实施方式的内部构造示意图（弹簧处于工作长度时）；

其中：1、受测混凝土，2、壳体，3、电机，4、传动轴，5、摩擦组件，6、压簧，7、拉簧，8、弹簧定位板，9、弹簧导向板，10、电机导向板，11、导杆，12、限位块，13、调节螺栓，14、支座，15、轴承，16、压力传感器，17、显示屏，18、手柄，19、控制开关，20、速度/扭矩调节旋钮，21、独立转速计。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来对本实用新型调压式表面粗糙度测试仪做进一步的详细描述，以求更为清楚地理解本实用新型的结构组成和使用方式，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，“上”“下”“左”“右”“头”“尾”等用语均是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于本实用新型的描述，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第一种实施方式如图1至图11所示。摩擦组件5经传动轴4与电机3相连，且三者同轴。壳体2的内壁上设有导杆11，弹簧定位板8、弹簧导向板9和电机导向板10均呈圆形，且在与导杆11位置对应处均开有槽形缺口，并均可沿导杆11滑动。电机导向板10固定在电机3上，弹簧导向板9通过轴承15与传动轴4相连，轴承15可采用深沟球轴承，转速高，阻力小，在限定径向位置的基础上还可承受一定的轴向负荷。压簧6的两端分别安装在弹簧导向板9和弹簧定位板8上，弹簧定位板8在壳体2内壁上的位置可由设在壳体2右端的调节螺栓13沿导杆11的方向调节。壳体2的内壁还设有限位块12，限位块12用以限制弹簧导向板9在导杆11上的滑动位置。

摩擦组件5呈圆盘状，其上分布着尼龙纤维，通过定位螺母固定在传动轴4上且可通过定位螺栓调整其在传动轴4下端的位置。手柄18上设有控制开关19和速度/扭矩调节旋钮20。壳体2中还设有扭矩传感器和控制系统。速度/扭矩调节旋钮20可调节设定电机3的转速或扭矩，外部的独立转速计21、扭矩传感器可测量并采集摩擦组件5的转速和扭矩值，壳体2尾部的显示屏17可将有关测量结果进行显示输出，控制开关19可操纵电机3的启停。

在压簧6处于自由状态时，摩擦组件5突出壳体2一定距离。将摩擦组件5抵靠在受测混凝土1的表面后，逐步施加压力，压簧6因受压长度缩短。以壳体2为参照，摩擦组件5、传动轴4、电机3、弹簧导向板9和电机导向板10均沿导杆11的方向同步向右侧移动，直至摩擦组件5与支座14处于同一平面。此时，作用在摩擦组件5上的轴向力达到预设值。通过调节螺栓13可调整弹簧定位板8的位置，从而改变压簧6的初始长度，摩擦组件5在工作状态下的轴向力也将相应发生变化。因此，只要预先设定好弹簧定位板8的位置，即可控制摩擦组件5在工作状态下的轴向力。

设定好弹簧定位板8的位置，调节速度/扭矩调节旋钮20至预定转速档位，手持手柄18将测试仪平稳抵靠在受测混凝土1的表面；按下控制开关19，启动电机3，电机3驱动传动轴4并带动摩擦组件5转动，并逐渐达到设定转速；摩擦组件5的转速和扭矩分别由外部的独立转速计21和扭矩传感器测量并采集；受尼龙纤维与受测混凝土1表面所发生的摩擦力的影响，在给定的转速条件下，摩擦组件5的扭矩在一定时间内将达到基本恒定；按下控制开关19，关闭电机3，读取并记录显示屏17和外部的独立转速计21上显示的相关测量数据。

在本实用新型第一种实施方式中，根据已知的测试仪有关参数以及测量所得的物理量，可求得摩擦区域的转动阻力和摩擦面积。定义在设定转速的测试条件下，单位混凝土表面所产生的转动阻力为表面粗糙度扭矩系数，用k_T表示，则k_T=F/S，其单位为N/m²。

本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第二种实施方式如图12和图13所示。摩擦组件5经传动轴4与电机3相连，且三者同轴。壳体2的内壁上设有导杆11，弹簧定位板8、弹簧导向板9和电机导向板10均呈圆形，且在与导杆11位置对应处均开有槽形缺口，并均可沿导杆11滑动。电机导向板10固定在电机3上，弹簧导向板9通过轴承15与传动轴4相连。拉簧7的两端分别安装在弹簧导向板9和弹簧定位板8上，弹簧定位板8在壳体2内壁上的位置可由设在支座14内的调节螺栓13沿导杆11的方向调节。壳体2的内壁还设有限位块12，限位块12用以限制电机导向板10在导杆11上的滑动位置。

摩擦组件5呈圆盘状，其上分布着丙纶毛条，通过定位螺母固定在传动轴4上且可通过定位螺栓调整其在传动轴4下端的位置。手柄18上设有控制开关19和速度/扭矩调节旋钮20。壳体2中还设有转速计、扭矩传感器和控制系统。速度/扭矩调节旋钮20可调节设定电机3的转速或扭矩，转速计、扭矩传感器可测量并采集传动轴4的转速和扭矩值，壳体2尾部的显示屏17可将有关测量结果进行显示输出，控制开关19可操纵电机3的启停。

在拉簧7处于自由状态时，摩擦组件5突出支座14一定距离。将摩擦组件5抵靠在受测混凝土1的表面后，拉簧7因受拉长度增大。以壳体2为参照，摩擦组件5、传动轴4、电机3、弹簧导向板9和电机导向板10均沿导杆11的方向同步向右侧移动，直至摩擦组件5与支座14处于同一平面。此时，作用在摩擦组件5上的轴向力达到预设值。通过调节螺栓13可调整弹簧定位板8的位置，从而改变拉簧7的初始长度，摩擦组件5在工作状态下的轴向力也将相应发生变化。因此，只要预先设定好弹簧定位板8的位置，即可控制摩擦组件5在工作状态下的轴向力。

设定好弹簧定位板8的位置，调节速度/扭矩调节旋钮20至预定扭矩档位，手持手柄18将测试仪平稳抵靠在受测混凝土1的表面；按下控制开关19，启动电机3，电机3驱动传动轴4并带动摩擦组件5转动，并逐渐达到设定扭矩；传动轴4的转速和扭矩分别由转速计和扭矩传感器测量并采集；受丙纶毛条与受测混凝土1表面所发生的摩擦力的影响，在给定的扭矩条件下，传动轴4的转速在一定时间内将达到基本恒定；按下控制开关19，关闭电机3，读取并记录显示屏17上显示的相关测量数据。

在本实用新型第二种实施方式中，根据已知的测试仪有关参数以及测量所得的物理量，可求得摩擦区域的转动阻力和摩擦面积。定义在设定扭矩的测试条件下，单位混凝土表面所产生的转动阻力为表面粗糙度转速系数，用k_n表示，则k_n=F/S，其单位为N/m²。

本实用新型调压式表面粗糙度测试仪第三种实施方式如图14所示。与图13相比，图14在传动轴4上增加了压力传感器16，压力传感器16可测量并采集传动轴4的轴向力。当启动电机3后，电机3驱动传动轴4并带动摩擦组件5转动，并逐渐达到设定条件；传动轴4的转速和扭矩分别由转速计和扭矩传感器测量并采集，传动轴4的轴向力由压力传感器16测量并采集；在给定的条件下，摩擦组件5的运动在一定时间内将达到稳定状态；按下控制开关19，关闭电机3，读取并记录显示屏17上显示的相关测量数据。与第二种实施方式相比，本实施方式可准确测量达到稳定状态下的轴向力，从而有利于对表面粗糙度推定结果的误差进行控制。

在上述各实施方式中，为核查或校准测试仪的准确性，可选择性能稳定的刚性平台做为校准板，如玻璃板、抛光瓷板、多孔陶板或刻痕金属板等。当测试仪在上述校准板上所测结果超出预定范围时，应停止使用并对其进行调试或者维修。

除了上述实施例和使用方式说明外，本实用新型调压式表面粗糙度测试仪还存在其他类似的结构组成形式，同样可以完成本实用新型的目的，只要该结构形式对于本领域技术人员来说是显而易见的变换和替代，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种调压式表面粗糙度测试仪，包括壳体、支座、传动轴、摩擦组件、转速计或扭矩传感器，在工作状态下，摩擦组件抵靠在受测材料表面并旋转，通过摩擦组件或传动轴的转速或扭矩来推定受测材料的表面粗糙度，其特征在于：还包括轴力调节装置，所述轴力调节装置可调节所述摩擦组件因抵靠所述受测材料表面而产生的轴向力。

2.按权利要求1所述的调压式表面粗糙度测试仪，其特征在于：还包括施力弹簧、弹簧定位板、弹簧导向板，所述施力弹簧的一端安装在所述弹簧定位板上，所述施力弹簧的另一端安装在所述弹簧导向板上，所述传动轴与所述弹簧导向板采用可动连接，所述摩擦组件、所述传动轴和所述弹簧导向板可一起沿所述传动轴的轴线方向移动。

3.按权利要求2所述的调压式表面粗糙度测试仪，其特征在于：所述弹簧定位板与所述壳体为可动连接，所述弹簧定位板可在所述壳体内沿所述传动轴的轴线方向调整位置。

4.按权利要求1所述的调压式表面粗糙度测试仪，其特征在于：在自由状态下，所述摩擦组件相对于所述支座所处平面间的距离可调。

5.按权利要求1所述的调压式表面粗糙度测试仪，其特征在于：采用独立转速计测量转速，所述壳体内部不设转速测量装置。