本發(fā)明涉及一種摩擦系數(shù)測(cè)量裝置，屬于測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當(dāng)測(cè)量?jī)晌矬w之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)時(shí)，現(xiàn)有方法是將兩物體同時(shí)放置于一傾角可以變化的斜面上，一物體置于另一物體之上。下面的物體固定于斜面上, 上面的物體制作成圓柱狀，可以在下面的物體表面上自由滾動(dòng)。如圖5所示。

根據(jù)牛頓第二定律分析被測(cè)試樣1開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況。當(dāng)傾斜角不大時(shí), 被測(cè)試樣1相對(duì)于被測(cè)試樣2處于靜止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)，有下式的力平衡：

N –mgcosθ =0 (1)

mgsinθ -f = 0 (2)

（1）式中，N 為被測(cè)試樣2施加在被測(cè)試樣1上的支撐反力；（2）式中，f為摩擦力。逐漸增大θ角（可以通過(guò)改變距離x實(shí)現(xiàn)）到θ=θ₀時(shí)，被測(cè)試樣1恰好開(kāi)始滾動(dòng)，這時(shí)摩擦力記為f_r，f_r= u₀N，此時(shí)的u₀稱(chēng)為臨界滾動(dòng)摩擦系數(shù)，也是本發(fā)明要測(cè)量的物理量。將該式代入到（1）、（2）式中，可得

u₀ = tan θ₀ =x₀/y(3)

不同材料、不同表面粗糙度、不同使用環(huán)境條件下，兩物體間的u₀不同，故需要儀器設(shè)備在具體條件下進(jìn)行摩擦系數(shù)的測(cè)定；另正壓力的大小理論上不會(huì)影響u₀的大小，但在工程應(yīng)用中，由于兩摩擦材料接觸表面的微觀(guān)形貌不同（尤其是金屬材料對(duì)非金屬材料的摩擦），正壓力變化會(huì)導(dǎo)致u₀在一定范圍內(nèi)發(fā)生變動(dòng)，故在不同正壓力大小施加作用下的u₀精確測(cè)定，也是工程應(yīng)用中需要解決的問(wèn)題。

經(jīng)文獻(xiàn)查新和專(zhuān)利檢索，現(xiàn)有用于測(cè)定滾動(dòng)摩擦系數(shù)（如M-2000多功能摩擦-磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)）的方法原理可歸結(jié)為斜面小車(chē)法，即將被測(cè)試樣1做成小車(chē)車(chē)輪，被測(cè)試樣2做成平板，對(duì)小車(chē)施加不同重量以測(cè)定兩材料間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)。該方法需要在待測(cè)試樣上裝配滾動(dòng)軸承，欲使小車(chē)車(chē)輪滾動(dòng)，必須先克服滾動(dòng)軸承滾子與保持架間的摩擦力，故存在一定測(cè)量誤差。此外，中國(guó)專(zhuān)利ZL99251092.9《摩擦系數(shù)測(cè)定儀》是通過(guò)觀(guān)察得到θ₀角來(lái)計(jì)算u₀的，精度較低，且無(wú)法改變正壓力，只涉及靜摩擦系數(shù)測(cè)定，不涉及滾動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)定范疇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種臨界滾動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)定裝置及方法，可任意改變正壓力大小，精確測(cè)定滾動(dòng)摩擦系數(shù)u₀，將摩擦系數(shù)的測(cè)定問(wèn)題轉(zhuǎn)換為距離測(cè)量問(wèn)題，便捷直觀(guān)。

本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種臨界滾動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)定裝置，它包括底座，底座上面的一端固定有鉸支座，底座上面的另一端固定有調(diào)節(jié)支架；

所述鉸支座上通過(guò)鉸接軸鉸接有工作臺(tái)，工作臺(tái)在初始位置與所述底座平行，所述工作臺(tái)的中部有測(cè)試區(qū)域，測(cè)試區(qū)域內(nèi)嵌裝有平板狀的被測(cè)試樣Ⅱ，被測(cè)試樣Ⅱ上放置有被測(cè)試樣Ⅰ，被測(cè)試樣Ⅰ是圓柱形金屬件；所述被測(cè)試樣Ⅱ下方安裝有給被測(cè)試樣Ⅰ提供壓力的電磁鐵，電磁鐵的繞組線(xiàn)圈電連接有可調(diào)直流電壓源；

所述調(diào)節(jié)支架位于所述工作臺(tái)下方，所述調(diào)節(jié)支架上有升降調(diào)節(jié)螺釘，升降調(diào)節(jié)螺釘通過(guò)螺紋副安裝在所述調(diào)節(jié)支架上，所述升降調(diào)節(jié)螺釘與所述底座相垂直，所述升降調(diào)節(jié)螺釘?shù)南露藶檎{(diào)整手柄，所述升降調(diào)節(jié)螺釘?shù)纳隙酥谱饔兄行陌伎?，中心凹孔上坐落有光滑球體，光滑球體的上方與所述工作臺(tái)點(diǎn)相接觸；

還包括分置的百分表座，百分表座上裝有用于測(cè)定所述工作臺(tái)抬升高度的百分表，所述工作臺(tái)上有定位凹點(diǎn)，百分表的測(cè)頭嵌入所述定位凹點(diǎn)，所述定位凹點(diǎn)位于所述升降調(diào)節(jié)螺釘?shù)妮S線(xiàn)上，所述升降調(diào)節(jié)螺釘與鉸接軸的軸線(xiàn)距離是定值y，定值y的精度為0.01mm。

所述被測(cè)試樣Ⅰ制作成中間粗兩端細(xì)的臺(tái)階圓軸形，被測(cè)試樣Ⅰ在靜止和滾動(dòng)時(shí)均與所述電磁鐵構(gòu)成封閉磁路。

所述工作臺(tái)的測(cè)試區(qū)域的兩端極限位置均設(shè)置有擋塊。

所述底座的下端面上設(shè)置有多個(gè)調(diào)整螺釘。

所述電磁鐵的鐵芯是“U”形，所述電磁鐵通過(guò)卡箍和螺栓組件固定在所述工作臺(tái)下面。

所述被測(cè)試樣Ⅱ的上平面與所述工作臺(tái)的上平面齊平或低于所述工作臺(tái)的上平面。

所述工作臺(tái)靠近鉸接軸的一端具有筋板，所述鉸支座的兩側(cè)與底座之間有加強(qiáng)肋板。

所述調(diào)節(jié)支架是直角形支架，直角形支架的豎直段固定在所述底座上，直角形支架的水平段安裝所述的升降調(diào)節(jié)螺釘。

一種采用所述裝置的滾動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)定方法，

包括如下步驟：

第一步、將底座和工作臺(tái)水平找正，百分表調(diào)零，百分表的測(cè)頭嵌入定位凹點(diǎn)，升降調(diào)節(jié)螺釘與鉸接軸的軸線(xiàn)距離在制作時(shí)就確定好定值y，定值y的精度為0.01mm；

第二步、將被測(cè)試樣Ⅰ置于被測(cè)試樣Ⅱ上靜置，被測(cè)試樣Ⅰ的滾動(dòng)方向朝向所述鉸支座；

第三步、緩慢旋轉(zhuǎn)升降調(diào)節(jié)螺釘，通過(guò)光滑球體抬起工作臺(tái)，抬起的距離由百分表直接讀出；

第四步、當(dāng)被測(cè)試樣Ⅰ恰好在被測(cè)試樣Ⅱ上發(fā)生滾動(dòng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，記錄此時(shí)抬起距離讀數(shù)x₀，根據(jù)u₀ = tan θ₀ =x₀/y，得到滾動(dòng)摩擦系數(shù)u₀的值；

第五步、調(diào)節(jié)可調(diào)直流電壓源，改變直流電流I的大小，施加不同大小的吸力，重復(fù)上述試驗(yàn)，測(cè)定不同大小正壓力時(shí)，滾動(dòng)摩擦系數(shù)值的變化。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明將摩擦系數(shù)的測(cè)定問(wèn)題轉(zhuǎn)換為距離測(cè)量問(wèn)題，便捷直觀(guān)；將負(fù)載施加變換為電磁力施加，操作簡(jiǎn)便，誤差小。

2、本發(fā)明較現(xiàn)行測(cè)量方法測(cè)量精度準(zhǔn)確。距離x的測(cè)定通過(guò)百分表測(cè)定讀取，精度可達(dá)到0.01mm,精度較高；距離y通過(guò)制造保證，精度亦可達(dá)到0.01mm，精度較高。

3、本發(fā)明正壓力施加通過(guò)電磁吸力裝置實(shí)現(xiàn)，可通過(guò)改變直流電流的大小改變正壓力大小，測(cè)量不同正壓力下兩材料間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)；

4、本發(fā)明測(cè)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便利，易于實(shí)施推廣。

附圖說(shuō)明

下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明主視圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖1的左視圖；

圖4是圖2的A-A視圖；

圖5是本發(fā)明原理圖。

圖中，1、工作臺(tái)，1-1、筋板，1-2、定位凹點(diǎn)，2、擋塊，3、被測(cè)試樣Ⅰ，4、被測(cè)試樣Ⅱ，5、電磁鐵，5-1、繞組線(xiàn)圈，5-2、可調(diào)直流電壓源，6、卡箍，7、百分表座，8、光滑球體，9、升降調(diào)節(jié)螺釘，9-1、中心凹孔，10、調(diào)節(jié)支架，11、調(diào)整螺釘，12、底座，13、鉸支座，13-1、加強(qiáng)肋板，14、鉸接軸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

如附圖圖1-圖4所示的一種臨界滾動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)定裝置，它包括底座12，底座12上面的一端固定有鉸支座13，底座12上面的另一端固定有調(diào)節(jié)支架10；

所述鉸支座13上通過(guò)鉸接軸14鉸接有工作臺(tái)1，工作臺(tái)1在初始位置與所述底座12平行，所述工作臺(tái)1的中部有測(cè)試區(qū)域，測(cè)試區(qū)域內(nèi)嵌裝有平板狀的被測(cè)試樣Ⅱ4，被測(cè)試樣Ⅱ4上放置有被測(cè)試樣Ⅰ3，被測(cè)試樣Ⅰ3是圓柱形金屬件；所述被測(cè)試樣Ⅱ4下方安裝有給被測(cè)試樣Ⅰ3提供壓力的電磁鐵5，電磁鐵5的繞組線(xiàn)圈5-1電連接有可調(diào)直流電壓源5-2；

所述調(diào)節(jié)支架10位于所述工作臺(tái)1下方，所述調(diào)節(jié)支架10上有升降調(diào)節(jié)螺釘9，升降調(diào)節(jié)螺釘9通過(guò)螺紋副安裝在所述調(diào)節(jié)支架10上，所述升降調(diào)節(jié)螺釘9與所述底座12相垂直，所述升降調(diào)節(jié)螺釘9的下端為調(diào)整手柄，所述升降調(diào)節(jié)螺釘9的上端制作有中心凹孔9-1，中心凹孔9-1上坐落有光滑球體8，光滑球體8的上方與所述工作臺(tái)1點(diǎn)相接觸；

還包括分置的百分表座7，百分表座7上裝有用于測(cè)定所述工作臺(tái)1抬升高度的百分表，所述工作臺(tái)1上有定位凹點(diǎn)1-2，百分表的測(cè)頭嵌入所述定位凹點(diǎn)1-2，所述定位凹點(diǎn)1-2位于所述升降調(diào)節(jié)螺釘9的軸線(xiàn)上，所述升降調(diào)節(jié)螺釘9與鉸接軸14的軸線(xiàn)距離是定值y，定值y的精度為0.01mm。

所述被測(cè)試樣Ⅰ3制作成中間粗兩端細(xì)的臺(tái)階圓軸形，被測(cè)試樣Ⅰ3在靜止和滾動(dòng)時(shí)均與所述電磁鐵5構(gòu)成封閉磁路。

所述工作臺(tái)1的測(cè)試區(qū)域的兩端極限位置均設(shè)置有擋塊2。

所述底座12的下端面上設(shè)置有多個(gè)調(diào)整螺釘11。

所述電磁鐵5的鐵芯是“U”形，所述電磁鐵5通過(guò)卡箍6和螺栓組件固定在所述工作臺(tái)1下面。

所述被測(cè)試樣Ⅱ4的上平面與所述工作臺(tái)1的上平面齊平或低于所述工作臺(tái)1的上平面。

所述工作臺(tái)1靠近鉸接軸的一端具有筋板1-1，所述鉸支座13的兩側(cè)與底座12之間有加強(qiáng)肋板13-1。

所述調(diào)節(jié)支架10是直角形支架，直角形支架的豎直段固定在所述底座12上，直角形支架的水平段安裝所述的升降調(diào)節(jié)螺釘9。

一種采用所述裝置的滾動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)定方法，

本發(fā)明儀器在出廠(chǎng)前先進(jìn)行電磁力標(biāo)定：由于電磁力大小與直流通電電流呈正比例線(xiàn)性關(guān)系，故需確定施加標(biāo)準(zhǔn)單位正壓力時(shí)，所需的直流電流大小。

由于本發(fā)明正壓力施加裝置需構(gòu)成封閉電磁回路，故被測(cè)試樣Ⅰ3必須為金屬導(dǎo)體；同時(shí)，由于發(fā)明裝置要求被測(cè)試樣Ⅰ3在被測(cè)試樣Ⅱ4上滾動(dòng)，故被測(cè)試樣Ⅰ3必須做成規(guī)定圓柱狀規(guī)格尺寸；被測(cè)試樣Ⅱ4制作成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格平板，安裝在發(fā)明裝置中。

參考圖5，包括如下步驟：

第一步、將底座12和工作臺(tái)1水平找正，百分表調(diào)零，百分表的測(cè)頭嵌入定位凹點(diǎn)1-2，升降調(diào)節(jié)螺釘9與鉸接軸14的軸線(xiàn)距離在制作時(shí)就確定好定值y，定值y的精度為0.01mm；

第二步、將被測(cè)試樣Ⅰ3置于被測(cè)試樣Ⅱ4上靜置，被測(cè)試樣Ⅰ3的滾動(dòng)方向朝向所述鉸支座13；

第三步、緩慢旋轉(zhuǎn)升降調(diào)節(jié)螺釘9，通過(guò)光滑球體8抬起工作臺(tái)1，抬起的距離由百分表直接讀出；

第四步、當(dāng)被測(cè)試樣Ⅰ3恰好在被測(cè)試樣Ⅱ4上發(fā)生滾動(dòng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，記錄此時(shí)抬起距離讀數(shù)x₀，根據(jù)u₀ = tan θ₀ =x₀/y，得到滾動(dòng)摩擦系數(shù)u₀的值；

第五步、調(diào)節(jié)可調(diào)直流電壓源5-2，改變直流電流I的大小，施加不同大小的吸力，重復(fù)上述試驗(yàn)，測(cè)定不同大小正壓力時(shí)，滾動(dòng)摩擦系數(shù)值的變化。