一種刀口支撐摩擦試驗裝置的製作方法
2023-10-07 05:46:59 2
專利名稱：一種刀口支撐摩擦試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測試樣品摩擦係數的檢測裝置。
背景技術：
傳統的摩擦磨損試驗機在測量摩擦係數過程中一般不考慮各部件之間的摩擦，因 此在測量摩擦係數時存在測量誤差大、測量結果不準確等諸多問題。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種結構簡單、測量準確的刀口支撐摩 擦試驗裝置。 為實現上述目的，本發明的刀口支撐摩擦試驗裝置，包括試驗平臺、樣品臺、橫梁 支架、傳感器支架和滑輪支架，樣品臺、橫梁支架和滑輪支架沿試驗平臺前後方向依次設置 在試驗平臺上，樣品臺能夠以豎直方向為軸旋轉，橫梁支架上架設一沿試驗平臺前後方向 設置的橫梁，橫梁一端固定有豎直向下延伸的壓頭，橫梁另一端連接一吊繩，該吊繩跨越滑 輪支架上的滑輪其自由端吊裝重物，吊繩與橫梁連接段沿豎直方向設置有檢測樣品臺上樣 品的壓力傳感器，傳感器支架設置在樣品臺一側，其上設置有向樣品臺延伸的檢測樣品臺 上樣品摩擦力的傳感器。 進一步，所述樣品臺上表面與水平面相平行。 進一步，所述橫梁支架的頂部具有沿所述試驗平臺左右方向設置的刀口形凹槽，
刀口形凹槽中直立設置有與該凹槽相匹配的立板，立板以立板和刀口形凹槽接觸面為支點
可以在刀口形凹槽中擺動，所述橫梁固定在立板上，並與立板頂面相垂直。 進一步，所述刀口形凹槽和所述立板的接觸面上設置有耐磨層。 進一步，所述刀口形凹槽自凹槽頂部至底部內徑逐漸收縮，並且其底面為弧形面。 進一步，所述立板為一與所述刀口形凹槽形狀相同的板，該立板的平均厚度小於
所述刀口形凹槽的平均寬度，並且在所述立板兩側設置有配重塊，用於保證所述立板穩固
的直立於所述橫梁支架的刀口形凹槽中。 進一步，所述橫梁上設置有水平儀，用於觀測所述橫梁的水平度。 進一步，所述試驗平臺上設置有沿所述試驗平臺前後方向導軌，所述橫梁支架可
滑動架設在導軌上，通過所述橫梁支架沿導軌移動，調整所述壓頭的位置。 進一步，所述摩擦力傳感器沿所述試驗平臺左右方向設置在所述傳感器支架上，
所述摩擦力傳感器向所述樣品臺方向延伸，其面向 述樣品臺的端面上設置有一探頭，該
探頭與所述壓頭交匯連接。 進一步，所述傳感器支架可沿所述試驗平臺前後方向移動，其上的所述摩擦力傳 感器的位置可在豎直方向上高低調節。 進一步，所述壓力傳感器和摩擦力傳感器為S形，分別沿豎直方向和水平方向設置。
本發明的刀口支撐摩擦試驗裝置在設計時充分地考慮傳統摩擦磨損試驗機實驗中自身摩擦、加載反應遲鈍、相對誤差大等不利因素的基礎上，提出了刀口支撐式摩擦磨損試驗機。在整個試驗機的設計中，始終以消除誤差、結構簡單為指導，優化結構，巧妙的安放傳感器的位置，實時監測並進行動態分析，為精確的測量摩擦系統提供了保障。
圖1為本發明的刀口支撐摩擦試驗裝置的立體圖； 圖2為本發明試驗機的右視圖； 圖3為本發明試驗機的主視圖； 圖4為本發明試驗機的俯視圖； 圖5為本發明試驗機沒有安裝平衡塊的左視圖。
具體實施例方式
如圖l所示，本發明的刀口支撐摩擦試驗裝置，包括試驗平臺1、樣品臺2、刀口式支架3、傳感器支架4和滑輪支架5，樣品臺2、刀口式支架3和滑輪支架5沿同一直線上依次設置在試驗平臺1上，樣品臺2的上表面與試驗平臺1的表面相互平行，其上放置待檢驗樣品，樣品臺2在驅動裝置的驅動下以豎直方向為轉軸轉動，刀口式支架3的上表面具有一錐形刀口 ，刀口中架設一與刀口相匹配的立板31，立板31和刀口接觸面上設置有耐磨層，立板31上沿架設一根橫梁33，橫梁33通過夾頭32夾持固定在立板31上，並能夠以立板31和錐形刀口的接觸端為支點兩端上下擺動，橫梁33 —端固定有豎直向下延伸至樣品臺2表面的壓頭331，橫梁33後端連接一根吊繩懸掛並跨越滑輪支架5上的滑輪51，吊繩的自由端加載重物，橫梁後端連接的吊繩上沿豎直方向設置有一壓力傳感器52，通過該壓力傳感器52測量加載在樣品上的正壓力，立板31的兩側通過支杆連接有平衡塊6，通過該平衡塊6可以始終保證立板31架設在刀口式支架3上的穩定性。樣品臺2的一側設置有可以沿試驗平臺1長度方向移動的傳感器支架4，傳感器支架4上設置有與試驗平臺1相平行的S形傳感器41，鄰近樣品臺2的S形傳感器41的端面上設置有向樣品臺2—側伸出的探頭411，該探頭411與連接壓頭331的連接杆交匯連接。 如圖2-5所示，刀口式支架3架設在試驗平臺1上沿前後方向設置的導軌11上，令刀口式支架3的位置可沿試驗平臺1前後移動，變換橫梁33上的支點位置。傳感器支架4同樣可沿試驗平臺1前後方向移動，傳感器支架4上沿試驗平臺l左右方向設置的平行於水平面的S形傳感器41的探頭411與壓頭331的連接杆連接，因此在前後移動刀口式支架3的同時，傳感器支架4也隨著一起移動，用來方便測試樣品上不同位置處的摩擦力和正壓力，能夠提高試驗樣品的利用率。在進行摩擦磨損試驗時，首先調節平衡塊6令立板31可以直立穩固的設置在錐形刀口槽中，以調節橫梁33與水平面相平行，為了保證調節的準確性橫梁33上還設置有水平儀(圖中未示出)，樣品臺2上放置樣品，壓頭331無施加外力加載在樣品表面上，此時在吊繩自由端上加載重物7，橫梁33前端的壓頭331向下壓持在樣品上，所加載重物的重力即為樣品上施加的正壓力。控制驅動裝置驅動樣品臺2旋轉，此時S形傳感器41和傳感器52可以實時測試樣品上的摩擦力和正壓力，並根據公式f = P N，計
算出摩擦係數(其中f為摩擦力，N為正壓力，i！為摩擦係數)。為了調節方便傳感器支架4上設置有調節傳感器支架4在試驗平臺1上前後方向位置的調節螺釘43和調節其上傳感 器41高度的調節螺釘42。 本發明的刀口支撐摩擦試驗裝置在設計時充分地考慮傳統摩擦磨損試驗機實驗 中自身摩擦、加載反應遲鈍、相對誤差大等不利因素的基礎上，提出了刀口支撐式摩擦磨損 試驗機。採用三維軟體對刀口的形狀進行設計，利用Ansys進行力學模型分析並對之修正， 最後得到最優的刀口形狀，並在刀口上鍍上一層高耐磨的潤滑膜。在整個試驗機的設計中， 始終以消除誤差、結構簡單為指導，優化結構，巧妙的安放傳感器的位置，實時監測並進行 動態分析。設計精確的尖端法測摩擦力，尖端法為尖端球面接觸只測軸向摩擦力，排除梁微 小變形等其它力對摩擦力的影響。設計平衡儀梁，對梁的加載平穩度進行實時監測。對於 正壓力設計，則可以避免加載機構本身的摩擦，同時正壓力傳感器能夠實時監測系統波動， 為提供精確的摩擦係數提供了保障。 需要指出的是根據本發明的具體實施方式
所做出的任何變形，均不脫離本發明的 精神以及權利要求記載的範圍。
權利要求
一種刀口支撐摩擦試驗裝置，其特徵在於，包括試驗平臺、樣品臺、橫梁支架、傳感器支架和滑輪支架，樣品臺、橫梁支架和滑輪支架沿試驗平臺前後方向依次設置在試驗平臺上，樣品臺能夠以豎直方向為軸旋轉，橫梁支架上架設一沿試驗平臺前後方向設置的橫梁，橫梁一端固定有豎直向下延伸的壓頭，橫梁另一端連接一吊繩，該吊繩跨越滑輪支架上的滑輪其自由端吊裝重物，吊繩與橫梁連接段沿豎直方向設置有檢測樣品臺上樣品壓力的傳感器，傳感器支架設置在樣品臺一側，其上設置有向樣品臺延伸的檢測樣品臺上樣品摩擦力的傳感器。
2. 如權利要求l所述的刀口支撐摩擦試驗裝置，其特徵在於，所述樣品臺上表面與水平面相平行。
3. 如權利要求1所述的刀口支撐摩擦試驗裝置，其特徵在於，所述橫梁支架的頂部具有沿所述試驗平臺左右方向設置的刀口形凹槽，刀口形凹槽中直立設置有與該凹槽相匹配的立板，立板以立板和刀口形凹槽接觸面為支點可以在刀口形凹槽中擺動，所述橫梁固定在立板上，並與立板頂面相垂直。
4. 如權利要求3所述的刀口支撐摩擦試驗裝置，其特徵在於，所述刀口形凹槽和所述立板的接觸面上設置有耐磨層。
5. 如權利要求3所述的刀口支撐摩擦試驗裝置，其特徵在於，所述刀口形凹槽自凹槽頂部至底部內徑逐漸收縮，並且其底面為弧形面。
6. 如權利要求3所述的刀口支撐摩擦試驗裝置，其特徵在於，所述立板為一與所述刀口形凹槽形狀相同的板，該立板的平均厚度小於所述刀口形凹槽的平均寬度，並且在所述立板兩側設置有配重塊，用於保證所述立板穩固的直立於所述橫梁支架的刀口形凹槽中。
7. 如權利要求1所述的刀口支撐摩擦試驗裝置，其特徵在於，所述橫梁上設置有水平儀，用於觀測所述橫梁的水平度。
8. 如權利要求1所述的刀口支撐摩擦試驗裝置，其特徵在於，所述試驗平臺上設置有沿所述試驗平臺前後方向導軌，所述橫梁支架可滑動架設在導軌上，通過所述橫梁支架沿導軌移動，調整所述壓頭的位置。
9. 如權利要求1所述的刀口支撐摩擦試驗裝置，其特徵在於，所述摩擦力傳感器沿所述試驗平臺左右方向設置在所述傳感器支架上，所述摩擦力傳感器向所述樣品臺方向延伸，其面向所述樣品臺的端面上設置有一探頭，該探頭與所述壓頭交匯連接。
10. 如權利要求1所述的刀口支撐摩擦試驗裝置，其特徵在於，所述傳感器支架可沿所述試驗平臺前後方向移動，其上的所述摩擦力傳感器的位置可在豎直方向上高低調節。
全文摘要
本發明的刀口支撐摩擦試驗裝置，包括試驗平臺、樣品臺、橫梁支架、傳感器支架和滑輪支架，樣品臺、橫梁支架和滑輪支架沿試驗平臺前後方向依次設置在試驗平臺上，橫梁支架上架設一橫梁，橫梁一端固定有豎直向下延伸的壓頭，橫梁另一端連接一吊繩，該吊繩跨越滑輪支架上的滑輪其自由端吊裝重物，吊繩與橫梁連接段沿豎直方向設置有檢測壓頭壓力的傳感器，傳感器支架設置在樣品臺一側，其上設置有向樣品臺延伸的摩擦力傳感器，用於檢測樣品臺上樣品的摩擦力。本發明的刀口支撐摩擦試驗裝置在設計時充分地考慮傳統摩擦磨損試驗機實驗中自身摩擦、加載反應遲鈍、相對誤差大等不利因素的基礎上，提出了刀口支撐式摩擦磨損試驗機，為精確的測量摩擦系統提供了保障。
文檔編號G01N19/02GK101706410SQ20091024134
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者夏原, 李光, 陳支通 申請人:中國科學院力學研究所