本實(shí)用新型涉及一種摩擦系數(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)：

現(xiàn)有的當(dāng)測(cè)量?jī)晌矬w之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)時(shí)，可將兩物體同時(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1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)為滾動(dòng)摩擦系數(shù)，也是本實(shí)用新型要測(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形態(tài)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，本實(shí)用新型提供一種可調(diào)式臨界滾動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)定裝置，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，同時(shí)，可適應(yīng)較大范圍的臨界滑動(dòng)摩擦系數(shù)變化。

本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種可調(diào)式臨界滾動(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，底座上面的另一端裝有可調(diào)支撐架，底座上表面制作有測(cè)量可調(diào)支撐架移動(dòng)距離的標(biāo)尺；

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，電磁鐵的繞組線圈電連接有可調(diào)直流電壓源；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；

所述工作臺(tái)遠(yuǎn)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(cè)定所述工作臺(tái)抬升高度的百分表，百分表的測(cè)頭與所述工作臺(tái)遠(yuǎn)離鉸支座的半段上面接觸；

所述可調(diào)支撐架位于所述矩形槽下方，可調(diào)支撐架是橫跨在底座上的槽形支架，可調(diào)支撐架上安裝有升降調(diào)節(jié)螺釘，升降調(diào)節(jié)螺釘通過(guò)螺紋副安裝在所述可調(diào)支撐架的橫梁中部，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(cè)制作有供所述可調(diào)支撐架滑動(dòng)的“T”型通槽，可調(diào)支撐架的兩側(cè)支撐板的下端通過(guò)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(nèi)。

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。

所述升降調(diào)節(jié)螺釘?shù)纳隙送ㄟ^(guò)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(gè)螺釘固定，球座連接件下端中部為螺柱與升降調(diào)節(jié)螺釘?shù)纳隙送ㄟ^(guò)螺紋副固定。

所述工作臺(tái)的測(cè)試區(qū)域靠近所述鉸支座的極限位置設(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。

本實(shí)用新型的有益效果是：

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

2、本實(shí)用新型精度高：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；測(cè)量距離y的標(biāo)尺精度亦可達(dá)到0.01mm，精度較高。另外，如果被測(cè)試樣Ⅰ與被測(cè)試樣Ⅱ間的臨界滾動(dòng)摩擦系數(shù)較小時(shí)，出現(xiàn)無(wú)顯著距離x讀取時(shí)被測(cè)試樣Ⅰ就在被測(cè)試樣Ⅱ上發(fā)生滾動(dòng)的情形，本實(shí)用新型很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。在松開(kāi)可調(diào)支撐架兩側(cè)的螺栓組件聯(lián)接副后，可調(diào)支撐架可沿底板滑動(dòng)，即改變y值，至理想距離后，擰緊螺栓組件，將可調(diào)支撐架與底板重新緊固。此時(shí)，新y值可由固連在工作臺(tái)底板上的標(biāo)尺讀數(shù)讀取。可調(diào)支撐架在移動(dòng)時(shí)，由于剛性連接，可帶動(dòng)光滑球體沿工作臺(tái)下方的矩形槽一同移動(dòng)；在重新固定后，可通過(guò)升降調(diào)節(jié)螺釘改變x值；在升起工作臺(tái)的時(shí)候，光滑球體會(huì)自適應(yīng)工作變化而在矩形槽中移動(dòng)。如此水平距離y被加長(zhǎng)，抬起的距離x會(huì)有顯著讀數(shù)，可適應(yīng)較大范圍的臨界滑動(dòng)摩擦系數(shù)變化。

3、本實(shí)用新型正壓力施加通過(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、本實(shí)用新型測(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)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)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(shí)用新型原理圖；

圖7是本實(shí)用新型測(cè)定調(diào)整原理圖。

圖中，1、工作臺(tái)，1-1、筋板，1-2、矩形槽，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、球座連接件，10、球體支撐座，11、調(diào)整螺釘，12、底座，12-1、“T”型通槽，13、鉸支座，13-1、加強(qiáng)肋板，14、鉸接軸，15、可調(diào)支撐架，16、標(biāo)尺，17、螺栓組件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

如附圖圖1-圖5所示的一種可調(diào)式臨界滾動(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上面的另一端裝有可調(diào)支撐架15，底座12上表面制作有測(cè)量可調(diào)支撐架15移動(dòng)距離的標(biāo)尺16；

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的繞組線圈5-1電連接有可調(diào)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(guò)卡箍6和螺栓組件固定在所述工作臺(tái)1下面；

所述工作臺(tái)1遠(yuǎn)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(cè)定所述工作臺(tái)1抬升高度的百分表，百分表的測(cè)頭與所述工作臺(tái)1遠(yuǎn)離鉸支座13的半段上面接觸；

所述可調(diào)支撐架15位于所述矩形槽1-2下方，可調(diào)支撐架15是橫跨在底座12上的槽形支架，可調(diào)支撐架15上安裝有升降調(diào)節(jié)螺釘9，升降調(diào)節(jié)螺釘9通過(guò)螺紋副安裝在所述可調(diào)支撐架15的橫梁中部，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(dòng)，由于球體支撐座10的限制，在光滑球體8滑動(dòng)時(shí)，光滑球體8不會(huì)脫離升降調(diào)節(jié)螺釘9。

所述底座12的兩側(cè)制作有供所述可調(diào)支撐架15滑動(dòng)的“T”型通槽12-1，可調(diào)支撐架15的兩側(cè)支撐板的下端通過(guò)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(nèi)。

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。

所述升降調(diào)節(jié)螺釘9的上端通過(guò)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(gè)螺釘固定，球座連接件9-1下端中部為螺柱與升降調(diào)節(jié)螺釘9的上端通過(guò)螺紋副固定。

所述工作臺(tái)1的測(cè)試區(qū)域靠近所述鉸支座13的極限位置設(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。

采用本實(shí)用新型用于臨界滾動(dòng)摩擦系數(shù)的精密測(cè)定方法為：工作原理參照?qǐng)D6、圖7，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。

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x由百分表直接讀出；如果被測(cè)試樣Ⅰ3與被測(cè)試樣Ⅱ4間的臨界滾動(dòng)摩擦系數(shù)較小時(shí)，出現(xiàn)無(wú)顯著距離x讀取時(shí)被測(cè)試樣Ⅰ3就在被測(cè)試樣Ⅱ4上發(fā)生滾動(dòng)的情形，本實(shí)用新型很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。在松開(kāi)可調(diào)支撐架15兩側(cè)的螺栓組件17聯(lián)接副后，可調(diào)支撐架可沿底板12滑動(dòng)，即改變y值，至理想距離后，擰緊螺栓組件17，將可調(diào)支撐架與底板重新緊固。此時(shí)，新y值可由固連在工作臺(tái)底板上的標(biāo)尺讀數(shù)讀取?？烧{(diào)支撐架在移動(dòng)時(shí)，由于剛性連接，可帶動(dòng)光滑球體8沿工作臺(tái)下方的矩形槽1-2一同移動(dòng)；在重新固定后，可通過(guò)升降調(diào)節(jié)螺釘9改變x值；在升起工作臺(tái)的時(shí)候，光滑球體8會(huì)自適應(yīng)工作變化而在矩形槽中移動(dòng)。如此水平距離y被加長(zhǎng)，抬起的距離x會(huì)有顯著讀數(shù)，可適應(yīng)較大范圍的臨界滑動(dòng)摩擦系數(shù)變化。該方案依靠固連在工作臺(tái)底板上的標(biāo)尺讀取y值，有一定讀數(shù)誤差，但讀數(shù)誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于y值，可忽略不計(jì)，也可通過(guò)在可調(diào)支撐架15安裝小標(biāo)尺或開(kāi)窗等來(lái)彌補(bǔ)，操作簡(jiǎn)潔。

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，并參照上步的y值，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。

本實(shí)用新型測(cè)量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便利，易于實(shí)施推廣。