CN203083912U - 一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及滑动摩擦系数测量领域,公开了一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置,包括:采用四立柱刚架结构的主架、竖向加载***、水平加载***、计算机控制采集***。本实用新型采用双接触面滑移的方式,水平加载***提供试样接触面法向压力,竖向加载***施加滑移载荷,计算机控制采集***控制加载和采集试验数据;通过记录滑移前的最大静荷载和滑动后的滑动荷载,接合施加的接触面法向压力,可以求得静滑动摩擦系数和动滑动摩擦系数。因接触面法向压力通过加载装置施加,因此接触面法向压力的大小可以根据需要进行调节,从而实现不同压强下材料静滑动摩擦系数和动滑动摩擦系数的测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及滑动摩擦系数测量领域,特别一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置。
背景技术
近代摩擦理论认为,产生干摩擦的主要物理原因是:接合面间的啮合作用和分子间的凝聚力作用。当接触面比较粗糙时,两物体表面上较大的凸凹不平互相交错啮合,形成对滑动的阻碍。啮合是弹塑性的,啮合的程度取决于接触面的压强。接触面的压强越大,啮合的越好,阻碍滑动的作用也就越大,对大多数工程来讲,这是产生摩擦的主要原因。因此,接触面的压强影响着滑动摩擦的大小,测定不同压强下材料的滑动摩擦系数具有重要实际工程意义。
滑动摩擦分为静滑动摩擦力和动滑动摩擦力。物体处于将要滑动而尚未滑动的临界平衡状态,摩擦力达到最大值,称为最大静滑动摩擦力,最大静滑动摩擦力与接触物间正压力的比例系数为静滑动摩擦系数。物体滑动后,阻碍物体滑动的摩擦力称为动滑动摩擦力,动滑动摩擦力与接触物间正压力的比例系数为动滑动摩擦系数。动滑动摩擦系数跟相对滑动速度有关,当相对滑动速度不大时,可近似认为动滑动摩擦系数为常数。通常动滑动摩擦系数比静滑动摩擦系数略小。
对静动滑动摩擦系数的测量通常做法是:将试样放置在某一斜面上,通过改变斜面角度找到滑动的临界角度来测定。但通常做法存在缺陷:在试块形状尺寸确定的情况下,很难测定不同压强下的静、动滑动摩擦系数,尤其是较大压强下的静、动滑动摩擦系数。
发明内容
本实用新型的目的是:为解决上述现有技术中的技术问题,提供一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置,能够在不同压强下测定材料的静、动滑动摩擦系数。
为达到上述目的,本实用新型采用的技术方案是:提供了一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置,包括:采用四立柱刚架结构的主架、竖向加载***、水平加载***、计算机控制采集***1;
所述主架包括:主架顶板3、主架立柱7、主架底座13、移动板8;主架立柱7通过滑动板8的预留孔一端与主架顶板3的下端刚性连接,另一端与主架底座13上端刚性连接,移动板8可以沿着主架立柱7在上下滑动;
所述竖向加载***包括:竖向加载螺杆4、电动加载模块Ⅰ2、竖向力传感器5、竖向加载杆6、竖向压头10;电动加载模块Ⅰ2固定在主架顶板3上端,竖向加载螺杆4与电动加载模块Ⅰ2、主架顶板3螺纹连接,竖向加载螺杆4与竖向力传感器5采用球形铰接,竖向力传感器5、竖向加载杆6、移动板8依次固定连接,竖向压头10对应竖向加载杆6固定在移动板8的下方;电动加载模块Ⅰ2可以驱动竖向加载螺杆4旋转,从而推动竖向力传感器5、竖向加载杆6、移动板8和竖向压头10上下运动;
所述水平加载***包括:水平加载螺杆15、电动加载模块Ⅱ16、水平加载杆20、水平力传感器14、固定板19、活动夹板12、固定夹板11;固定夹板11设置于竖向压头10下方的主架底座13上;水平加载螺杆15与电动加载模块Ⅱ16、固定板19螺纹连接,水平加载螺杆15与水平力传感器14采用球形铰接,水平力传感器14、水平加载杆20、活动夹板12依次固定连接;连接后将固定板19固定于主架底座13上,活动夹板12与固定夹板11对应且下端不与主架底座13接触;电动加载模块Ⅱ16驱动水平加载螺杆15旋转,从而推动水平力传感器14、水平加载杆20、活动夹板12在水平方向运动;夹紧试样,可以对试样施加大小不同的压力,利用螺纹自锁保持压力。
所述计算机采集控制***1位于主架顶板3上端,可以通过第一数据线21、第四数据线23分别控制电动加载模块Ⅰ2、电动加载模块Ⅱ16运行,通过第二数据线22、第三数据通讯线14与竖向力传感器5、水平力传感器14连接;计算机采集控制***1可以采集竖向力传感器5、水平力传感器14与时间的关系曲线、以及采集竖向力传感器5与水平力传感器14之间的关系曲线。
其中,所述活动夹板12和固定夹板11均为L型,且对称放置。
其中,所述测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置采用双接触面摩擦的方式,试验要求三块试样,滑动摩擦过程是两个接触面同时滑动。
本实用新型的有益效果是:本实用新型采用双接触面滑移的方式,水平加载***提供试样接触面法向压力,竖向加载***施加滑移载荷,计算机控制采集***控制加载和采集试验数据;通过记录滑移前的最大静荷载和滑动后的滑动荷载,接合施加的接触面法向压力,可以求得静滑动摩擦系数和动滑动摩擦系数。因接触面法向压力通过加载装置施加,因此接触面法向压力的大小可以根据需要进行调节,从而实现不同压强下材料静滑动摩擦系数和动滑动摩擦系数的测量。本实用新型对滑移面的接触压强能够灵活调节,测量准确度高,可以按照实际工程的接触压强进行试验。
附图说明
图1为本实用新型一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置的结构图。
图2为本实用新型工作时的试样安装示意图。
附图标识:1-计算机采集控制***,2-电动加载模块Ⅰ,3-主架顶板,4-竖向加载螺杆,5-竖向力传感器,6-竖向加载杆,7-主架立柱,8-移动板,9-第三数据线,10-竖向压头,11-固定夹板,12-活动夹板,13-主架底座,14-水平力传感器,15-水平加载螺杆,16-电动加载模块Ⅱ,17-试样A,18-试样B,19-固定板,20-水平加载杆,21-第一数据线,22-第二数据线,23-第四数据线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1,本实用新型一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置,包括:采用四立柱刚架结构的主架、竖向加载***、水平加载***、计算机控制采集***1;
所述主架包括:主架顶板3、主架立柱7、主架底座13、移动板8;主架立柱7通过滑动板8的预留孔一端与主架顶板3的下端刚性连接,另一端与主架底座13上端刚性连接,移动板8可以沿着主架立柱7在上下滑动;
所述竖向加载***包括:竖向加载螺杆4、电动加载模块Ⅰ2、竖向传感器5、竖向加载杆6、竖向压头10;电动加载模块Ⅰ2固定在主架顶板3上端,竖向加载螺杆4与电动加载模块Ⅰ2、主架顶板3螺纹连接,竖向加载螺杆4与竖向力传感器5采用球形铰接,竖向力传感器5、竖向加载杆6、移动板8依次固定连接,竖向压头10对应竖向加载杆6固定在移动板8的下方;电动加载模块Ⅰ2可以驱动竖向加载螺杆4旋转,从而推动竖向力传感器5、竖向加载杆6、移动板8和竖向压头10上下运动;
所述水平加载***包括:水平加载螺杆15、电动加载模块Ⅱ16、水平加载杆20、水平力传感器14、固定板19、活动夹板12、固定夹板11;固定夹板11设置于竖向压头10下方的主架底座13上;水平加载螺杆15与电动加载模块Ⅱ16、固定板19螺纹连接,水平加载螺杆15与水平力传感器14采用球形铰接,水平力传感器14、水平加载杆20、活动夹板12依次固定连接;连接后将固定板19固定于主架底座13上,活动夹板12与固定夹板11对应且下端不与主架底座13接触;电动加载模块Ⅱ16驱动水平加载螺杆15旋转,从而推动水平力传感器14、水平加载杆20、活动夹板12在水平方向运动;夹紧试样,可以对试样施加大小不同的压力,利用螺纹自锁保持压力。
所述计算机采集控制***1位于主架顶板3上端,可以通过第一数据线21、第四数据线23分别控制电动加载模块Ⅰ2、电动加载模块Ⅱ16运行,通过第二数据线22、第三数据通讯线14与竖向力传感器5、水平力传感器14连接;计算机采集控制***1可以采集竖向力传感器5、水平力传感器14与时间的关系曲线、以及采集竖向力传感器5与水平力传感器14之间的关系曲线。
其中,所述活动夹板12和固定夹板11均为L型,且对称放置。
其中,所述测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置采用双接触面摩擦的方式,试验要求三块试样,滑动摩擦过程是两个接触面同时滑动。
参照图2,采用了双接触面滑动摩擦方式,进行试验时需要三块试样。试样B18为两块,尺寸相同,分别紧靠在固定夹板11和活动夹板12上。试样A17为一块,其上下两端要探出试样B18一定距离,这样可以确保整个试验滑移过程两接触面的接触面积保持恒定。试验过程,竖向压头10给试样A17上端面一个向下的作用,推动试样A17与试样B18在两接触面位置滑动。
水平力传感器14显示试样A17与试样B18接触面的法向压力N,当竖向力传感器5的值增大到某一值F时,试样A17与试样B18的接触面开始滑动,通过计算机采集控制***1记录最大静止载荷和滑动载荷,就可以计算出静滑动摩擦系数和动滑动摩擦系数。
本实用新型的具体实施过程如下:
具体实施流程。
第一步:打开仪器电源开关,启动计算机采集控制***1,对竖向力传感器5和水平力传感器14调零。
第二步:安装试样。试样安装时,要注意试样A17的上下两端探出试样B18一定距离。同时要确保试样A17上端面与竖向压头10下端面平行。
第三步:施加接触面法向压力。启动电动加载模块II16,驱动水平加载螺杆15旋转,对试样施加接触面法向压力。当接触面法向压力施加到预定值N时,停止旋转。由于螺纹的自锁,N将保持一恒定值。
第四步:启动电动加载模块Ⅰ2,开始加载,同时利用计算机采集控制***1开始采集数据。记录接触面法向压力N与时间t关系曲线、竖向力F对时间t关系曲线、法向接触力N与竖向力F关系曲线。试样的两接触面滑动一定距离后停止试验。保存试验数据。
第五步:分析试验数据,将接触面法向压力N与时间t关系曲线、竖向力F对时间t关系曲线、水平力N与竖向力F关系曲线进行分析,得到最大静摩擦力F max、动滑动摩擦力F和接触面法向压力N,计算得出静滑动摩擦系数f s和动滑动摩擦系数f,计算公式如下:
f s=F max÷(2N)
f=F÷(2N)。
以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明,不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的构思的前提下,还可以做出简单的推演及替换,都应当视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置,其特征在于,所述一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置包括:采用四立柱刚架结构的主架、竖向加载***、水平加载***、计算机控制采集***(1);
所述主架包括:主架顶板(3)、主架立柱(7)、主架底座(13)、移动板(8);主架立柱(7)通过滑动板(8)的预留孔一端与主架顶板(3)的下端刚性连接,另一端与主架底座(13)上端刚性连接,移动板(8)沿着主架立柱(7)在上下滑动;
所述竖向加载***包括:竖向加载螺杆(4)、电动加载模块Ⅰ(2)、竖向传感器(5)、竖向加载杆(6)、竖向压头(10);电动加载模块Ⅰ(2)固定在主架顶板(3)上端,竖向加载螺杆(4)与电动加载模块Ⅰ(2)、主架顶板(3)螺纹连接,竖向加载螺杆(4)与竖向力传感器(5)采用球形铰接,竖向力传感器(5)、竖向加载杆(6)、移动板(8)依次固定连接,竖向压头(10)对应竖向加载杆(6)固定在移动板(8)的下方;电动加载模块Ⅰ(2)驱动竖向加载螺杆(4)旋转,从而推动竖向力传感器(5)、竖向加载杆(6)、移动板(8)和竖向压头(10)上下运动;
所述水平加载***包括:水平加载螺杆(15)、电动加载模块Ⅱ(16)、水平加载杆(20)、水平力传感器(14)、固定板(19)、活动夹板(12)、固定夹板(11);固定夹板(11)设置于竖向压头(10)下方的主架底座(13)上;水平加载螺杆(15)与电动加载模块Ⅱ(16)、固定板(19)螺纹连接,水平加载螺杆(15)与水平力传感器(14)采用球形铰接,水平力传感器(14)、水平加载杆(20)、活动夹板(12)依次固定连接;连接后将固定板(19)固定于主架底座(13)上,活动夹板(12)与固定夹板(11)对应且下端不与主架底座(13)接触;电动加载模块Ⅱ(16)驱动水平加载螺杆(15)旋转,从而推动水平力传感器(14)、水平加载杆(20)、活动夹板(12)在水平方向运动;
所述计算机采集控制***(1)位于主架顶板(3)上端,通过第一数据线(21)、第四数据线(23)分别控制电动加载模块Ⅰ(2)、电动加载模块Ⅱ(16)运行,通过第二数据线(22)、第三数据通讯线(14)与竖向力传感器(5)、水平力传感器(14)连接。
2.根据权利要求1所述的一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置,其特征在于,所述活动夹板(12)和固定夹板(11)均为L型,且对称放置。
3.根据权利要求1所述的一种测定不同压强下材料静、动滑动摩擦系数的试验装置,其特征在于,采用双接触面摩擦的方式,试验要求三块试样,滑动摩擦过程是两个接触面同时滑动。
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