本實用新型涉及一種摩擦系數(shù)測量裝置，屬于測量儀器技術領域。

背景技術：

現(xiàn)有的當測量兩物體之間的滾動摩擦系數(shù)時，可將兩物體同時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。如圖1所示。

根據(jù)牛頓第二定律分析被測試樣1開始運動時的情況。當傾斜角不大時, 被測試樣1相對于被測試樣2處于靜止狀態(tài)。這時，有下式的力平衡：

N –mgcosθ =0 (1)

mgsinθ -f = 0 (2)

（1）式中，N 為被測試樣2施加在被測試樣1上的支撐反力；（2）式中，f為摩擦力。逐漸增大θ角（可以通過改變距離x實現(xiàn)）到θ=θ₀時，被測試樣1恰好開始滾動，這時摩擦力記為f_r， f_r = u₀N，此時的u₀稱為滾動摩擦系數(shù)，也是本實用新型要測量的物理量。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，故需要儀器設備在具體條件下進行摩擦系數(shù)的測定；另正壓力的大小理論上不會影響u₀的大小，但在工程應用中，由于兩摩擦材料接觸表面的微觀形態(tài)不同（尤其是金屬材料對非金屬材料的摩擦），正壓力變化會導致u₀在一定范圍內發(fā)生變動，故在不同正壓力大小施加作用下的u₀精確測定，也是工程應用中需要解決的問題。

經(jīng)文獻查新和專利檢索，現(xiàn)有用于測定滾動摩擦系數(shù)（如M-2000多功能摩擦-磨損實驗機）的方法原理可歸結為斜面小車法，即將被測試樣1做成小車車輪，被測試樣2做成平板，對小車施加不同重量以測定兩材料間的滾動摩擦系數(shù)。該方法需要在待測試樣上裝配滾動軸承，欲使小車車輪滾動，必須先克服滾動軸承滾子與保持架間的摩擦力，故存在一定測量誤差。此外，中國專利ZL99251092.9《摩擦系數(shù)測定儀》是通過觀察得到θ₀角來計算u₀的，精度較低，且無法改變正壓力，只涉及靜摩擦系數(shù)測定，不涉及滾動摩擦系數(shù)測定范疇。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術的不足之處，本實用新型提供一種可調式臨界滾動摩擦系數(shù)測定裝置，可任意改變正壓力大小，精確測定滾動摩擦系數(shù)u₀，將摩擦系數(shù)的測定問題轉換為距離測量問題，同時，可適應較大范圍的臨界滑動摩擦系數(shù)變化。

本實用新型是通過如下技術方案實現(xiàn)的：一種可調式臨界滾動摩擦系數(shù)測定裝置，它包括底座，底座上面的一端固定有鉸支座，底座上面的另一端裝有可調支撐架，底座上表面制作有測量可調支撐架移動距離的標尺；

所述鉸支座上通過鉸接軸鉸接有工作臺，工作臺在初始位置與所述底座平行，所述工作臺的中部有測試區(qū)域，測試區(qū)域內嵌裝有平板狀的被測試樣Ⅱ，被測試樣Ⅱ上放置有被測試樣Ⅰ，被測試樣Ⅰ是圓柱形金屬件；所述被測試樣Ⅱ下方安裝有給被測試樣Ⅰ提供壓力的電磁鐵，電磁鐵的繞組線圈電連接有可調直流電壓源；所述電磁鐵的鐵芯是“U”形，所述電磁鐵通過卡箍和螺栓組件固定在所述工作臺下面；

所述工作臺遠離鉸支座的半段下面制作有矩形槽，還包括分置的百分表座，百分表座上裝有用于測定所述工作臺抬升高度的百分表，百分表的測頭與所述工作臺遠離鉸支座的半段上面接觸；

所述可調支撐架位于所述矩形槽下方，可調支撐架是橫跨在底座上的槽形支架，可調支撐架上安裝有升降調節(jié)螺釘，升降調節(jié)螺釘通過螺紋副安裝在所述可調支撐架的橫梁中部，所述升降調節(jié)螺釘與所述底座相垂直，所述升降調節(jié)螺釘?shù)南露藶檎{整手柄，所述升降調節(jié)螺釘?shù)纳隙藙傂赃B接有球體支撐座，球體支撐座上端的球窩上坐落有光滑球體，光滑球體的上部與所述矩形槽接觸，矩形槽的槽寬小于光滑球體直徑；所述底座的兩側制作有供所述可調支撐架滑動的“T”型通槽，可調支撐架的兩側支撐板的下端通過螺栓組件鎖定在底座上，螺栓組件的螺栓頭卡裝在所述“T”型通槽內。

所述被測試樣Ⅰ制作成中間粗兩端細的臺階圓軸形，被測試樣Ⅰ在靜止和滾動時均與所述電磁鐵構成封閉磁路。

所述升降調節(jié)螺釘?shù)纳隙送ㄟ^球座連接件剛性連接所述球體支撐座，球座連接件上端為板件與球體支撐座用多個螺釘固定，球座連接件下端中部為螺柱與升降調節(jié)螺釘?shù)纳隙送ㄟ^螺紋副固定。

所述工作臺的測試區(qū)域靠近所述鉸支座的極限位置設置有擋塊。

所述底座的下端面上設置有多個調整螺釘。

所述被測試樣Ⅱ的上平面與所述工作臺的上平面齊平或低于所述工作臺的上平面。

所述工作臺靠近鉸接軸的一端具有筋板，所述鉸支座的兩側與底座之間有加強肋板。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型將摩擦系數(shù)的測定問題轉換為距離測量問題，便捷直觀；將負載施加變換為電磁力施加，操作簡便，誤差小。

2、本實用新型精度高：距離x的測定通過百分表測定讀取，精度可達到0.01mm,精度較高；測量距離y的標尺精度亦可達到0.01mm，精度較高。另外，如果被測試樣Ⅰ與被測試樣Ⅱ間的臨界滾動摩擦系數(shù)較小時，出現(xiàn)無顯著距離x讀取時被測試樣Ⅰ就在被測試樣Ⅱ上發(fā)生滾動的情形，本實用新型很好的解決了這個問題。在松開可調支撐架兩側的螺栓組件聯(lián)接副后，可調支撐架可沿底板滑動，即改變y值，至理想距離后，擰緊螺栓組件，將可調支撐架與底板重新緊固。此時，新y值可由固連在工作臺底板上的標尺讀數(shù)讀取。可調支撐架在移動時，由于剛性連接，可帶動光滑球體沿工作臺下方的矩形槽一同移動；在重新固定后，可通過升降調節(jié)螺釘改變x值；在升起工作臺的時候，光滑球體會自適應工作變化而在矩形槽中移動。如此水平距離y被加長，抬起的距離x會有顯著讀數(shù)，可適應較大范圍的臨界滑動摩擦系數(shù)變化。

3、本實用新型正壓力施加通過電磁吸力裝置實現(xiàn)，可通過改變直流電流的大小改變正壓力大小，測量不同正壓力下兩材料間的滾動摩擦系數(shù)。

4、本實用新型測量結構簡單、操作便利，易于實施推廣。

附圖說明

下面根據(jù)附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型主視圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖1的C向視圖；

圖4是圖1的B-B剖面圖；

圖5是圖2的A-A剖面圖；

圖6是本實用新型原理圖；

圖7是本實用新型測定調整原理圖。

圖中，1、工作臺，1-1、筋板，1-2、矩形槽，2、擋塊，3、被測試樣Ⅰ，4、被測試樣Ⅱ，5、電磁鐵，5-1、繞組線圈，5-2、可調直流電壓源，6、卡箍，7、百分表座，8、光滑球體，9、升降調節(jié)螺釘，9-1、球座連接件，10、球體支撐座，11、調整螺釘，12、底座，12-1、“T”型通槽，13、鉸支座，13-1、加強肋板，14、鉸接軸，15、可調支撐架，16、標尺，17、螺栓組件。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型進一步說明。

如附圖圖1-圖5所示的一種可調式臨界滾動摩擦系數(shù)測定裝置，它包括底座12，底座12上面的一端固定有鉸支座13，底座12上面的另一端裝有可調支撐架15，底座12上表面制作有測量可調支撐架15移動距離的標尺16；

所述鉸支座13上通過鉸接軸14鉸接有工作臺1，工作臺1在初始位置與所述底座12平行，所述工作臺1的中部有測試區(qū)域，測試區(qū)域內嵌裝有平板狀的被測試樣Ⅱ4，被測試樣Ⅱ4上放置有被測試樣Ⅰ3，被測試樣Ⅰ3是圓柱形金屬件；所述被測試樣Ⅱ4下方安裝有給被測試樣Ⅰ3提供壓力的電磁鐵5，電磁鐵5的繞組線圈5-1電連接有可調直流電壓源5-2；所述電磁鐵5的鐵芯是“U”形，所述電磁鐵5通過卡箍6和螺栓組件固定在所述工作臺1下面；

所述工作臺1遠離鉸支座13的半段下面制作有矩形槽1-2，還包括分置的百分表座7，百分表座7上裝有用于測定所述工作臺1抬升高度的百分表，百分表的測頭與所述工作臺1遠離鉸支座13的半段上面接觸；

所述可調支撐架15位于所述矩形槽1-2下方，可調支撐架15是橫跨在底座12上的槽形支架，可調支撐架15上安裝有升降調節(jié)螺釘9，升降調節(jié)螺釘9通過螺紋副安裝在所述可調支撐架15的橫梁中部，所述升降調節(jié)螺釘9與所述底座12相垂直，所述升降調節(jié)螺釘9的下端為調整手柄，所述升降調節(jié)螺釘9的上端剛性連接有球體支撐座10，球體支撐座10上端的球窩上坐落有光滑球體8，光滑球體8的上部與所述矩形槽1-2接觸，矩形槽1-2的槽寬小于光滑球體8直徑，這樣能保證光滑球體8與矩形槽1-2接觸穩(wěn)定。光滑球體8可沿矩形槽滑動，由于球體支撐座10的限制，在光滑球體8滑動時，光滑球體8不會脫離升降調節(jié)螺釘9。

所述底座12的兩側制作有供所述可調支撐架15滑動的“T”型通槽12-1，可調支撐架15的兩側支撐板的下端通過螺栓組件17鎖定在底座12上，螺栓組件17的螺栓頭卡裝在所述“T”型通槽12-1內。

所述被測試樣Ⅰ3制作成中間粗兩端細的臺階圓軸形，被測試樣Ⅰ3在靜止和滾動時均與所述電磁鐵5構成封閉磁路。

所述升降調節(jié)螺釘9的上端通過球座連接件9-1剛性連接所述球體支撐座10，球座連接件9-1上端為板件與球體支撐座10用多個螺釘固定，球座連接件9-1下端中部為螺柱與升降調節(jié)螺釘9的上端通過螺紋副固定。

所述工作臺1的測試區(qū)域靠近所述鉸支座13的極限位置設置有擋塊2。

所述底座12的下端面上設置有多個調整螺釘11。

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

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

采用本實用新型用于臨界滾動摩擦系數(shù)的精密測定方法為：工作原理參照圖6、圖7，包括如下步驟：

第一步、將底座12和工作臺1水平找正，百分表調零。

第二步、將被測試樣Ⅰ3置于被測試樣Ⅱ4上靜置，被測試樣Ⅰ3的滾動方向朝向所述鉸支座13。

第三步、緩慢旋轉升降調節(jié)螺釘9，通過光滑球體8抬起工作臺1，抬起的距離x由百分表直接讀出；如果被測試樣Ⅰ3與被測試樣Ⅱ4間的臨界滾動摩擦系數(shù)較小時，出現(xiàn)無顯著距離x讀取時被測試樣Ⅰ3就在被測試樣Ⅱ4上發(fā)生滾動的情形，本實用新型很好的解決了這個問題。在松開可調支撐架15兩側的螺栓組件17聯(lián)接副后，可調支撐架可沿底板12滑動，即改變y值，至理想距離后，擰緊螺栓組件17，將可調支撐架與底板重新緊固。此時，新y值可由固連在工作臺底板上的標尺讀數(shù)讀取?？烧{支撐架在移動時，由于剛性連接，可帶動光滑球體8沿工作臺下方的矩形槽1-2一同移動；在重新固定后，可通過升降調節(jié)螺釘9改變x值；在升起工作臺的時候，光滑球體8會自適應工作變化而在矩形槽中移動。如此水平距離y被加長，抬起的距離x會有顯著讀數(shù)，可適應較大范圍的臨界滑動摩擦系數(shù)變化。該方案依靠固連在工作臺底板上的標尺讀取y值，有一定讀數(shù)誤差，但讀數(shù)誤差遠遠小于y值，可忽略不計，也可通過在可調支撐架15安裝小標尺或開窗等來彌補，操作簡潔。

第四步、當被測試樣Ⅰ3恰好在被測試樣Ⅱ4上發(fā)生滾動時，實驗結束，記錄此時抬起距離讀數(shù)x₀，并參照上步的y值，根據(jù)u₀ = tan θ₀ =x₀/y，得到滾動摩擦系數(shù)u₀的值。

第五步、調節(jié)可調直流電壓源5-2，改變直流電流I的大小，施加不同大小的吸力，重復上述試驗，測定不同大小正壓力時，滾動摩擦系數(shù)值的變化。

本實用新型測量結構簡單、操作便利，易于實施推廣。