一種消除速度影響的動靜摩擦實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械及材料摩擦學研宄領域，特別涉及一種消除速度影響的動靜摩擦實驗裝置。
【背景技術】
[0002]材料工程領域中，往往需要對材料的諸多性能參數進行測量與研宄，而在這些參數中，材料的動靜摩擦系數總是關注的重點之一。材料間摩擦的參數測量是一個比較復雜的問題，影響測量結果的因素也比較多。為了能對各種條件下材料間的動靜摩擦參數進行測量，就需要一種能夠提供準確而又快速的測量裝置。
[0003]針對上述測量需求，近年來出現了不少關于材料動靜摩擦力測量的裝置，比較典型的測力方式有兩種:一種方式是力傳感器與移動件直接剛性接觸，測量移動件在勻速移動過程中所需的拉力或推力大小，并將所測得的力視為摩擦力，這種技術方案中因連接件的彈性變形、質量與摩擦等因素使得啟動加速度難以控制且加速度大小不一致，從而使靜摩擦力的測量結果不準確。另一種方式是是在力傳感器與移動件中增加彈性元件進行漸變加載，這種技術方案較好的解決了靜摩擦力測量的問題，但移動件在運動過程中會因彈性元件的存在而發生爬行現象，即循環的進行加速、減速運動，使得動摩擦力的測量不準確。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種消除速度影響的動靜摩擦實驗裝置，該裝置可以解決現有技術中因移動速度的波動性帶來的測量誤差。
[0005]為解決上述問題，本發明提供的技術方案是:提供一種消除速度影響的動靜摩擦實驗裝置，包括用于摩擦測試的摩擦測試單元、為摩擦測試中的相對移動運動提供動力源的驅動單元、集成了實驗過程控制與結果顯示的終端的人機交互端和基座板；所述摩擦測試單元、驅動單元和人機交互端分別安裝在基座板上；
[0006]所述摩擦測試單元包括安放在基座板上表面的活動板、重疊固定安裝在活動板上表面的摩擦片以及摩擦襯片、滑塊、拉簧、傳力塊和力傳感器；所述摩擦襯片安裝在滑塊的底面，滑塊底面通過摩擦襯片放置在摩擦片的上表面；所述滑塊的一側面與拉簧的一端連接，拉簧的另一端與驅動單元的動力輸出端連接；所述力傳感器安裝在基座板的底面；傳力塊安裝在活動板的底面，所述傳力塊穿過基座板與力傳感器抵接在一起。
[0007]進一步的，所述基座板上表面活動板的底面之間還均勻設有若干個鋼珠支撐。
[0008]進一步的，所述傳力塊與力傳感器相互抵接之間設有磁力吸附裝置。
[0009]進一步的，所述驅動單元包括絲桿電機、直線導軌組件、絲桿螺母、絲桿和撥桿；所述絲桿電機固定在基座板中線以上部分；絲桿電機與絲桿連接，并且帶動絲桿旋轉；絲桿螺母套接在絲桿上；撥桿套接在絲桿上與絲桿螺母固定；所述直線導軌組件安裝在基座板上，且位于絲桿的正下方與絲桿平行。
[0010]進一步的，所述人機交互端包括單板電腦和支架；單板電腦通過支架安裝在基座板上。
[0011]進一步的，所述支架通過阻尼合頁固定在基座板上。
[0012]進一步的，所述基座板包括用于安裝各個模塊的臺面板、墊塊、鋼珠、襯片盒、吊環、水準泡和力傳感器座；所述臺面板上開有用于安裝鋼珠的槽，槽內放置有墊塊；襯片盒設置在臺面板上面，靠近絲桿電機的位置；吊環設置在襯片盒的一旁；水準泡設置在臺面板上面；臺面板的四底角還設有調整螺柱座；力傳感器座設置在臺面板的底部，用于安裝力傳感器。
[0013]進一步的，所述滑塊的底部設有用于安裝摩擦襯片的凹槽；所述凹槽內設有限位銷釘。
[0014]進一步的，所述摩擦片包括相互重疊在一起的第一摩擦片和第二摩擦片，第二摩擦片與活動板的上表面貼合。
[0015]進一步的，所述活動板的底面靠近右邊的一端設有限位螺栓。
[0016]本發明的有益效果:1、本發明中將被動摩擦件設計成浮動式，并使力傳感器始終與被動摩擦件保持剛性接觸，再直接測量被動摩擦件受力的大小，來得到動、靜摩擦力的大小，因被動摩擦件的加速度始終為零，從而避免了移動件移動速度的波動性引入的誤差；2、為了消除傳力塊與力傳感器之間間隙對摩擦力測量的影響，傳力塊與力傳感器之間采用磁力吸附方式進行連接，確保活動板的位移為零、慣性力為零，力傳感器所測結果僅為摩擦力，消除滑塊速度波動的影響。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的總體裝配圖；
[0018]圖2為本發明的剖視圖；
[0019]圖3為本發明中驅動單元與人機交互端的結構視圖；
[0020]圖4為本發明中基座板結構視圖；
[0021]圖5為本發明的底部結構視圖；
[0022]圖6為本發明摩擦測試部分受力示意圖；
[0023]圖7為本發明移動滑塊的受力示意圖；
[0024]圖8為本發明浮動摩擦件的受力示意圖。
[0025]其中，1-摩擦測試單元，2-驅動單元，3-人機交互端，4-基座板；11-傳力塊，12-強磁鐵，13-摩擦襯片，14-滑塊，15-拉環，16-拉簧，17-第一摩擦片，18-第二摩擦片，19-活動板，110-限位螺栓，111-力傳感器；21_絲桿電機，22-安裝座，23-撥桿，24-絲桿螺母，25-直線導軌組件，251-直線導軌，26-外殼，27-絲桿，31-支架，32-阻尼合頁，33-單板電腦，41-臺面板，42-墊塊，43-鋼珠，44-襯片盒，45-吊環，46-電源孔座，47-電源開關，48-水準泡，49-力傳感器座，410-調整螺柱座。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步的闡述。
[0027]如圖1和2所示，一種消除速度影響的動靜摩擦實驗裝置，包括用于摩擦測試的摩擦測試單元1、為摩擦測試中的相對移動運動提供動力源的驅動單元2、集成了實驗過程控制與結果顯示的終端的人機交互端3以及基座板4 ;所述摩擦測試單元1、驅動單元2和人機交互端3分別安裝在基座板4上。人機交互端3用于實現對驅動單元2的控制和對摩擦測試單元I所測得的數據進行實時記錄。
[0028]摩擦測試單元I包括安放在基座板4上表面活動板19、重疊固定安裝在活動板19上表面的摩擦片以及摩擦襯片13、滑塊14、拉簧16、傳力塊11和力傳感器111 ;所述摩擦襯片13安裝在滑塊14的底面，滑塊14底面通過摩擦襯片13放置在摩擦片的上表面，摩擦片包括相互重疊在一起的第一摩擦片17和第二摩擦片18，第二摩擦片18與活動板19的上表面貼合，第一摩擦片17和第二摩擦片18通過螺栓兩端固定在活動板19的上表面。
[0029]滑塊14的側面設有拉環15與拉簧16的一端連接，拉簧16的另一端與驅動單元2連接；所述力傳感器111安裝在基座板4的底面。傳力塊11安裝在活動板19的底面，所述傳力塊11穿過基座板4與力傳感器111通過磁力吸附裝置抵接在一起，有利于消除傳力塊與力傳感器之間的間隙，使兩者始終保持剛性接觸，以保證測量過程的穩定性，一般優選的磁力吸附裝置為強磁鐵12。
[0030]為了減小在測試中活動板19與基座板4上表的摩擦，所以基座板4上表面與活動板19的底面之間還均勻設有若干個鋼珠43支撐。活動板19的底面靠近右邊的一端設有限位螺栓110有效限制活動板19的水平運動行程。
[0031]如圖3和4所示，驅動單元2是為摩擦測試部分的相對移動運動提供動力源的部分，主要由絲桿電機21、安裝座22、直線導軌組件25、絲桿螺母24、絲桿27以及撥桿23組成。所述絲桿電機21固定在基座板4中線以上部分；絲桿電機21與絲桿27連接，并且帶動絲桿27旋轉；絲桿螺母24套接在絲桿27上；撥桿23套接在絲桿27上與絲桿螺母24固定；所述直線導軌組件25安裝在基座板4上，且位于絲桿27的正下方與絲桿27平行。
[0032]絲桿電機21由安裝座22雙端固定在基座板4上，絲桿電機21帶動絲桿27旋轉，絲桿27旋轉與絲桿螺母24配合實現直線移動；絲桿螺母24安帶動撥桿23實現直線移動；為了避免撥桿23沿絲桿27的軸線旋轉，在絲桿27的正下方還是設置了直線導軌組件25，用于限制撥桿23沿絲桿27的軸線旋轉。
[0033]直線導軌25組件包含直線導軌251與直線滑塊，絲桿27與直線導軌251平行。撥桿23和直線滑塊設置為一體，直線滑塊與直線導軌251配合，限制撥桿23隨著絲桿27旋轉。當絲桿27旋轉時，撥桿23沿著絲桿27的水平方向實現直線移動。
[0034]為了防止絲桿