本發(fā)明涉及摩擦系數(shù)測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種高溫摩擦系數(shù)測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

在石油勘探和開發(fā)等領(lǐng)域需要研制不同的新型材料來適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，尤其是高溫環(huán)境下層間的摩擦系數(shù)與溫度有關(guān)，其參數(shù)對(duì)于熱應(yīng)力計(jì)算非常重要，因此高溫環(huán)境下摩擦系數(shù)測(cè)量儀對(duì)檢測(cè)產(chǎn)品高溫性能具有重要意義。目前，中國國內(nèi)用于測(cè)量摩擦系數(shù)的儀器，大多只能在較低溫下測(cè)量，無法在溫度更高的情況下測(cè)得摩擦系數(shù)，且針對(duì)摩擦系數(shù)的測(cè)量采用μ=F/f的公式來測(cè)量，所以對(duì)于F正向壓力值以及f摩擦力的精確度直接關(guān)系到摩擦系數(shù)的測(cè)量大小。

如中國專利號(hào)201110001235.9所述的一種高溫環(huán)境下摩擦系數(shù)的測(cè)量裝置及測(cè)量方法，其特征在于：實(shí)驗(yàn)臺(tái) 的上部安裝有高溫箱 、扭矩傳感器和調(diào)速電機(jī)；在高溫箱內(nèi)，試件一固定在傳動(dòng)軸的左端，在傳動(dòng)軸的帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ； 試件二固定在頂桿的上端，頂桿穿過實(shí)驗(yàn)臺(tái)的臺(tái)面和高溫箱的底層，頂桿下端放置簡易千斤頂 ，簡易千斤頂下端放置壓力傳感器；傳動(dòng)軸的右端通過第一聯(lián)軸器與扭矩傳感器軸的一端連接 ；扭矩傳感器軸的另一端通過第二聯(lián)軸器與調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，調(diào)速電機(jī)由調(diào)速器控制轉(zhuǎn)速 ；壓力傳感器、扭矩傳感器分別經(jīng)第一數(shù)據(jù)線、第二數(shù)據(jù)線與處理器連接 ；溫度傳感器與溫度采集儀器連接。

上述的專利功能單一，只能在模擬高溫下的摩擦系數(shù)測(cè)試，并不能模擬氣壓變化情況下了高溫摩擦系數(shù)測(cè)量，且采用的扭矩傳感器來測(cè)量調(diào)速電機(jī)的傳遞力的大小，穩(wěn)定性差，數(shù)值波動(dòng)范圍大，測(cè)量精度低；采用的壓力傳感器與試件的銜接之間存在角度差，真正施加在試件上的壓力略小于壓力傳感器的顯示值，誤差較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高溫摩擦系數(shù)測(cè)量裝置，能夠解決一般的摩擦系數(shù)測(cè)量裝置工況模擬單一，測(cè)量數(shù)值誤差大的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種高溫摩擦系數(shù)測(cè)量裝置，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：包括測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)；

所述測(cè)量系統(tǒng)包括支架、操作箱、測(cè)試箱；所述測(cè)試箱、操作箱均安裝在支架上；所述測(cè)試箱包括箱體、箱蓋、支撐梁、工件夾爪、導(dǎo)軌和滑塊，箱體的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有加熱管道；在箱體沿幅寬方向相對(duì)的側(cè)壁上垂直設(shè)置有一支撐梁，該支撐梁上設(shè)置有沿豎直方向驅(qū)動(dòng)的液壓缸，液壓缸的輸出端設(shè)置有壓力傳感器；壓力傳感的端部通過工件夾爪夾持有測(cè)試工件a；

所述測(cè)試工件a由液壓缸驅(qū)動(dòng)沿著豎直方向位移，壓力傳感器測(cè)試工件a在豎直方向上的壓力大小；所述工件夾爪上鉸接有連接桿，該連接桿與支撐梁垂直，連接桿的另一端鉸接有拉力傳感器，拉力傳感器與箱體的側(cè)壁固定連接，拉力傳感器測(cè)試工件a在水平方向上的拉力大?。?/p>

所述箱體的內(nèi)側(cè)底面沿長度方向上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌與支撐梁垂直，導(dǎo)軌上設(shè)置有沿導(dǎo)軌鋪設(shè)方向位移的滑塊；所述滑塊上夾持有測(cè)試工件b；

所述操作箱內(nèi)安裝有電動(dòng)缸；電動(dòng)缸的輸出端與滑塊相連，電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)滑塊帶動(dòng)測(cè)試工件b沿著導(dǎo)軌在水平方向上移動(dòng)，測(cè)試工件a由液壓缸驅(qū)動(dòng)緊壓在測(cè)試工件b上。

進(jìn)一步的，所述支架的底端設(shè)置有滾輪，便于整個(gè)高溫摩擦系數(shù)測(cè)量裝置的轉(zhuǎn)移。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)分別與壓力傳感器和拉力傳感器相連，對(duì)壓力傳感器和拉力傳感器的數(shù)值進(jìn)行采集，數(shù)字化測(cè)量，精度高，效率高。

進(jìn)一步的，所述測(cè)試箱內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器與氣壓傳感器；所述溫度傳感器與氣壓傳感器通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連，不僅僅滿足于單一的高溫工況，也可模擬壓力變化對(duì)摩擦系數(shù)的影響。

進(jìn)一步的，所述位于支架內(nèi)還設(shè)置有空氣壓縮機(jī)，該空氣壓縮機(jī)通過管道與測(cè)試箱相連，測(cè)試箱的側(cè)壁上設(shè)置有氣閥，空氣壓縮機(jī)可模擬箱內(nèi)氣壓情況。

進(jìn)一步的，所述測(cè)試工件a與測(cè)試工件b接觸時(shí)，拉力傳感器處于水平狀態(tài)，拉力傳感器的數(shù)值為水平方向力的數(shù)值f；壓力傳感器處于豎直狀態(tài)，壓力傳感器的數(shù)值為豎直方向力的數(shù)值F；避免了拉力傳感器以及壓力傳感器與測(cè)試工件的銜接之間存在角度差，導(dǎo)致顯示的數(shù)值大于實(shí)際施加的力的數(shù)值，提高了測(cè)量的精度。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1）通過在測(cè)試箱內(nèi)設(shè)置加熱管道，可模擬石油器械在地下高溫狀態(tài)下的摩擦系數(shù)情況，通過加熱管道控制測(cè)試箱的溫度，同時(shí)通過空氣壓縮機(jī)模擬箱體內(nèi)的大氣壓力，滿足多工況的下摩擦系數(shù)的測(cè)量，精度高，效率快；

2) 測(cè)試工件a與測(cè)試工件b接觸時(shí)，拉力傳感器處于水平狀態(tài)，拉力傳感器的數(shù)值為水平方向力的數(shù)值f；壓力傳感器處于豎直狀態(tài)，壓力傳感器的數(shù)值為豎直方向力的數(shù)值F；避免了拉力傳感器以及壓力傳感器與測(cè)試工件的銜接之間存在角度差，導(dǎo)致顯示的數(shù)值大于實(shí)際施加的力的數(shù)值，提高了測(cè)量的精度；

3）采用電動(dòng)缸，將扭矩力轉(zhuǎn)化為水平力來測(cè)試，摩擦力f的大小，拉力傳感器的測(cè)試數(shù)值穩(wěn)定性更好，波動(dòng)范圍小，測(cè)量精度更高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明高溫摩擦系數(shù)測(cè)量裝置的立體圖。

圖2為本發(fā)明高溫摩擦系數(shù)測(cè)量裝置的測(cè)試箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)立體圖。

圖3為本發(fā)明高溫摩擦系數(shù)測(cè)量裝置的部分裝配示意立體圖。

圖4為本發(fā)明高溫摩擦系數(shù)測(cè)量裝置的部分裝配示意主視圖。

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

如圖1至圖4所示的一種高溫摩擦系數(shù)測(cè)量裝置，包括測(cè)量系統(tǒng)1和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)2。

測(cè)量系統(tǒng)1包括支架11、操作箱12、測(cè)試箱13；所述測(cè)試箱13、操作箱12均安裝在支架11上；所述測(cè)試箱11包括箱體14、箱蓋15、支撐梁16、工件夾爪17、導(dǎo)軌18和滑塊19，箱體14的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有加熱管道111；在箱體14沿幅寬方向相對(duì)的側(cè)壁上垂直設(shè)置有一支撐梁16，該支撐梁16上設(shè)置有沿豎直方向驅(qū)動(dòng)的液壓缸161，液壓缸161的輸出端設(shè)置有壓力傳感器162；壓力傳感162的端部通過工件夾爪17夾持有測(cè)試工件a171。

測(cè)試工件a171由液壓缸161驅(qū)動(dòng)沿著豎直方向位移，壓力傳感器162測(cè)試工件a171在豎直方向上的壓力大?。凰龉ぜA爪17上鉸接有連接桿172，該連接桿172與支撐梁16垂直，連接桿172的另一端鉸接有拉力傳感器173，拉力傳感器173與箱體14的側(cè)壁固定連接，拉力傳感器173測(cè)試工件a171在水平方向上的拉力大小。

箱體14的內(nèi)側(cè)底面沿長度方向上設(shè)置有導(dǎo)軌18，所述導(dǎo)軌18與支撐梁16垂直，導(dǎo)軌18上設(shè)置有沿導(dǎo)軌鋪設(shè)方向位移的滑塊19；所述滑塊19上夾持有測(cè)試工件b191。

操作箱12內(nèi)安裝有電動(dòng)缸121；電動(dòng)缸121的輸出端與滑塊19相連，電動(dòng)缸121驅(qū)動(dòng)滑塊19帶動(dòng)測(cè)試工件b191沿著導(dǎo)軌18在水平方向上移動(dòng)，測(cè)試工件a171由液壓缸161驅(qū)動(dòng)緊壓在測(cè)試工件b191上。

支架11的底端設(shè)置有滾輪112，便于整個(gè)高溫摩擦系數(shù)測(cè)量裝置的轉(zhuǎn)移。

數(shù)據(jù)收集2系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)21，計(jì)算機(jī)21分別與壓力傳感器162和拉力傳感器173相連，對(duì)壓力傳感器162和拉力傳感器173的數(shù)值進(jìn)行采集，數(shù)字化測(cè)量，精度高，效率高。

測(cè)試箱13內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器與氣壓傳感器；所述溫度傳感器與氣壓傳感器通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)21相連，不僅僅滿足于單一的高溫工況，也可模擬壓力變化對(duì)摩擦系數(shù)的影響。

位于支架11內(nèi)還設(shè)置有空氣壓縮機(jī)113，該空氣壓縮機(jī)113通過管道與測(cè)試箱13相連，測(cè)試箱13的側(cè)壁上設(shè)置有氣閥，空氣壓縮機(jī)113可模擬箱內(nèi)氣壓情況。

測(cè)試工件a171與測(cè)試工件b191接觸時(shí)，拉力傳感器173處于水平狀態(tài)，拉力傳感器173的數(shù)值為水平方向力的數(shù)值f；壓力傳感器173處于豎直狀態(tài)，壓力傳感器162的數(shù)值為豎直方向力的數(shù)值F；避免了拉力傳感器173以及壓力傳感器162與測(cè)試工件的銜接之間存在角度差，導(dǎo)致顯示的數(shù)值大于實(shí)際施加的力的數(shù)值，提高了測(cè)量的精度。

本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。