一种消除速度影响的动静摩擦实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种消除速度影响的动静摩擦实验装置，包括用于摩擦测试的摩擦测试单元、为摩擦测试中的相对移动运动提供动力源的驱动单元、集成了实验过程控制与结果显示的终端的人机交互端和基座板；所述摩擦测试单元、驱动单元和人机交互端分别安装在基座板上；本发明专利技术的有益效果：使力传感器始终与被动摩擦件保持刚性接触，再直接测量被动摩擦件受力的大小，来得到动、静摩擦力的大小，因被动摩擦件的加速度始终为零，从而避免了移动件移动速度的波动性引入的误差；消除滑块速度波动的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种消除速度影响的动静摩擦实验装置
本专利技术涉及机械及材料摩擦学研究领域，特别涉及一种消除速度影响的动静摩擦实验装置。
技术介绍
材料工程领域中，往往需要对材料的诸多性能参数进行测量与研究，而在这些参数中，材料的动静摩擦系数总是关注的重点之一。材料间摩擦的参数测量是一个比较复杂的问题，影响测量结果的因素也比较多。为了能对各种条件下材料间的动静摩擦参数进行测量，就需要一种能够提供准确而又快速的测量装置。针对上述测量需求，近年来出现了不少关于材料动静摩擦力测量的装置，比较典型的测力方式有两种：一种方式是力传感器与移动件直接刚性接触，测量移动件在匀速移动过程中所需的拉力或推力大小，并将所测得的力视为摩擦力，这种技术方案中因连接件的弹性变形、质量与摩擦等因素使得启动加速度难以控制且加速度大小不一致，从而使静摩擦力的测量结果不准确。另一种方式是是在力传感器与移动件中增加弹性元件进行渐变加载，这种技术方案较好的解决了静摩擦力测量的问题，但移动件在运动过程中会因弹性元件的存在而发生爬行现象，即循环的进行加速、减速运动，使得动摩擦力的测量不准确。
技术实现思路
本专利技术提供了一种消除速度影响的动静摩擦实验装置，该装置可以解决现有技术中因移动速度的波动性带来的测量误差。为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案是：提供一种消除速度影响的动静摩擦实验装置，包括用于摩擦测试的摩擦测试单元、为摩擦测试中的相对移动运动提供动力源的驱动单元、集成了实验过程控制与结果显示的终端的人机交互端和基座板；所述摩擦测试单元、驱动单元和人机交互端分别安装在基座板上；所述摩擦测试单元包括安放在基座板上表面的活动板、重叠固定安装在活动板上表面的摩擦片以及摩擦衬片、滑块、拉簧、传力块和力传感器；所述摩擦衬片安装在滑块的底面，滑块底面通过摩擦衬片放置在摩擦片的上表面；所述滑块的一侧面与拉簧的一端连接，拉簧的另一端与驱动单元的动力输出端连接；所述力传感器安装在基座板的底面；传力块安装在活动板的底面，所述传力块穿过基座板与力传感器抵接在一起。进一步的，所述基座板上表面活动板的底面之间还均匀设有若干个钢珠支撑。进一步的，所述传力块与力传感器相互抵接之间设有磁力吸附装置。进一步的，所述驱动单元包括丝杆电机、直线导轨组件、丝杆螺母、丝杆和拨杆；所述丝杆电机固定在基座板中线以上部分；丝杆电机与丝杆连接，并且带动丝杆旋转；丝杆螺母套接在丝杆上；拨杆套接在丝杆上与丝杆螺母固定；所述直线导轨组件安装在基座板上，且位于丝杆的正下方与丝杆平行。进一步的，所述人机交互端包括单板电脑和支架；单板电脑通过支架安装在基座板上。进一步的，所述支架通过阻尼合页固定在基座板上。进一步的，所述基座板包括用于安装各个模块的台面板、垫块、钢珠、衬片盒、吊环、水准泡和力传感器座；所述台面板上开有用于安装钢珠的槽，槽内放置有垫块；衬片盒设置在台面板上面，靠近丝杆电机的位置；吊环设置在衬片盒的一旁；水准泡设置在台面板上面；台面板的四底角还设有调整螺柱座；力传感器座设置在台面板的底部，用于安装力传感器。进一步的，所述滑块的底部设有用于安装摩擦衬片的凹槽；所述凹槽内设有限位销钉。进一步的，所述摩擦片包括相互重叠在一起的第一摩擦片和第二摩擦片，第二摩擦片与活动板的上表面贴合。进一步的，所述活动板的底面靠近右边的一端设有限位螺栓。本专利技术的有益效果：1、本专利技术中将被动摩擦件设计成浮动式，并使力传感器始终与被动摩擦件保持刚性接触，再直接测量被动摩擦件受力的大小，来得到动、静摩擦力的大小，因被动摩擦件的加速度始终为零，从而避免了移动件移动速度的波动性引入的误差；2、为了消除传力块与力传感器之间间隙对摩擦力测量的影响，传力块与力传感器之间采用磁力吸附方式进行连接，确保活动板的位移为零、惯性力为零，力传感器所测结果仅为摩擦力，消除滑块速度波动的影响。附图说明图1为本专利技术的总体装配图；图2为本专利技术的剖视图；图3为本专利技术中驱动单元与人机交互端的结构视图；图4为本专利技术中基座板结构视图；图5为本专利技术的底部结构视图；图6为本专利技术摩擦测试部分受力示意图；图7为本专利技术移动滑块的受力示意图；图8为本专利技术浮动摩擦件的受力示意图。其中，1-摩擦测试单元，2-驱动单元，3-人机交互端，4-基座板；11-传力块，12-强磁铁，13-摩擦衬片，14-滑块，15-拉环，16-拉簧，17-第一摩擦片，18-第二摩擦片，19-活动板，110-限位螺栓，111-力传感器；21-丝杆电机，22-安装座，23-拨杆，24-丝杆螺母，25-直线导轨组件，251-直线导轨，26-外壳，27-丝杆，31-支架，32-阻尼合页，33-单板电脑，41-台面板，42-垫块，43-钢珠，44-衬片盒，45-吊环，46-电源孔座，47-电源开关，48-水准泡，49-力传感器座，410-调整螺柱座。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步的阐述。如图1和2所示，一种消除速度影响的动静摩擦实验装置，包括用于摩擦测试的摩擦测试单元1、为摩擦测试中的相对移动运动提供动力源的驱动单元2、集成了实验过程控制与结果显示的终端的人机交互端3以及基座板4；所述摩擦测试单元1、驱动单元2和人机交互端3分别安装在基座板4上。人机交互端3用于实现对驱动单元2的控制和对摩擦测试单元1所测得的数据进行实时记录。摩擦测试单元1包括安放在基座板4上表面活动板19、重叠固定安装在活动板19上表面的摩擦片以及摩擦衬片13、滑块14、拉簧16、传力块11和力传感器111；所述摩擦衬片13安装在滑块14的底面，滑块14底面通过摩擦衬片13放置在摩擦片的上表面，摩擦片包括相互重叠在一起的第一摩擦片17和第二摩擦片18，第二摩擦片18与活动板19的上表面贴合，第一摩擦片17和第二摩擦片18通过螺栓两端固定在活动板19的上表面。滑块14的侧面设有拉环15与拉簧16的一端连接，拉簧16的另一端与驱动单元2连接；所述力传感器111安装在基座板4的底面。传力块11安装在活动板19的底面，所述传力块11穿过基座板4与力传感器111通过磁力吸附装置抵接在一起，有利于消除传力块与力传感器之间的间隙，使两者始终保持刚性接触，以保证测量过程的稳定性，一般优选的磁力吸附装置为强磁铁12。为了减小在测试中活动板19与基座板4上表的摩擦，所以基座板4上表面与活动板19的底面之间还均匀设有若干个钢珠43支撑。活动板19的底面靠近右边的一端设有限位螺栓110有效限制活动板19的水平运动行程。如图3和4所示，驱动单元2是为摩擦测试部分的相对移动运动提供动力源的部分，主要由丝杆电机21、安装座22、直线导轨组件25、丝杆螺母24、丝杆27以及拨杆23组成。所述丝杆电机21固定在基座板4中线以上部分；丝杆电机21与丝杆27连接，并且带动丝杆27旋转；丝杆螺母24套接在丝杆27上；拨杆23套接在丝杆27上与丝杆螺母24固定；所述直线导轨组件25安装在基座板4上，且位于丝杆27的正下方与丝杆27平行。丝杆电机21由安装座22双端固定在基座板4上，丝杆电机21带动丝杆27旋转，丝杆27旋转与丝杆螺母24配合实现直线移动；丝杆螺母24安带动拨杆23实现直线移动；为了避免拨杆23沿丝杆27的轴线旋转，在丝杆27的正下方还是设置了直线导轨组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除速度影响的动静摩擦实验装置，其特征在于：包括用于摩擦测试的摩擦测试单元(1)、为摩擦测试中的相对移动运动提供动力源的驱动单元(2)、集成了实验过程控制与结果显示的终端的人机交互端(3)和基座板(4)；所述摩擦测试单元(1)、驱动单元(2)和人机交互端(3)分别安装在基座板(4)上；所述摩擦测试单元(1)包括安放在基座板(4)上表面的活动板(19)、重叠固定安装在活动板(19)上表面的摩擦片以及摩擦衬片(13)、滑块(14)、拉簧(16)、传力块(11)和力传感器(111)；所述摩擦衬片(13)安装在滑块(14)的底面，滑块(14)底面通过摩擦衬片(13)放置在摩擦片的上表面；所述滑块(14)的一侧面与拉簧(16)的一端连接，拉簧(16)的另一端与驱动单元(2)的动力输出端连接；所述力传感器(111)安装在基座板(4)的底面；传力块(11)安装在活动板(19)的底面，所述传力块(11)穿过基座板(4)与力传感器(111)抵接在一起。

【技术特征摘要】
1.一种消除速度影响的动静摩擦实验装置，其特征在于：包括用于摩擦测试的摩擦测试单元(1)、为摩擦测试中的相对移动运动提供动力源的驱动单元(2)、集成了实验过程控制与结果显示的终端的人机交互端(3)和基座板(4)；所述摩擦测试单元(1)、驱动单元(2)和人机交互端(3)分别安装在基座板(4)上；所述摩擦测试单元(1)包括安放在基座板(4)上表面的活动板(19)、重叠固定安装在活动板(19)上表面的摩擦片以及摩擦衬片(13)、滑块(14)、拉簧(16)、传力块(11)和力传感器(111)；所述摩擦衬片(13)安装在滑块(14)的底面，滑块(14)底面通过摩擦衬片(13)放置在摩擦片的上表面；所述滑块(14)的一侧面与拉簧(16)的一端连接，拉簧(16)的另一端与驱动单元(2)的动力输出端连接；所述力传感器(111)安装在基座板(4)的底面；传力块(11)安装在活动板(19)的底面，所述传力块(11)穿过基座板(4)与力传感器(111)抵接在一起；所述基座板(4)上表面与活动板(19)的底面之间还均匀设有若干个钢珠(43)支撑；所述传力块(11)与力传感器(111)相互抵接之间设有磁力吸附装置。2.根据权利要求1所述的消除速度影响的动静摩擦实验装置，其特征在于：所述驱动单元(2)包括丝杆电机(21)、直线导轨组件(25)、丝杆螺母(24)、丝杆(27)和拨杆(23)；所述丝杆电机(21)固定在基座板(4)中线以上部分；丝杆电机(21)与丝杆(27)连接，并且带动丝杆(27)旋转；丝杆螺母(24)套接在丝杆(27)上；拨杆(23)套接在丝杆(27)上与丝杆螺母(24)固定；所述直线导轨组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁杰雄，张云鹏，刘福民，徐吉瑞，周志鹏，陈沈俭，吴丽红，关利超，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51