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一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统

阅读：44发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，它涉及一种摩擦系数测定系统。本发明为了解决现有的实验摩擦系数测定系统结构复杂，需要多种精密元器件，且测试件只能为圆形截面，给试样制备带来局限的问题。本发明的轻气炮驱动系统设置在右端的一个支撑座上，第二阻尼管、第一阻尼管和摩擦力测试管由左至右依次设置在多个支撑座上，压力环设置在摩擦力测试管的右端，压力环与轻气炮驱动系统之间留有缝隙并同轴设置，测试块设置在压力环内，第一级测速组件设置在轻气炮驱动系统的左端，第二级测速组件设置在摩擦力测试管外部，弹簧和铝柱由左至右依次设置在第二阻尼管内，聚碳酸酯柱设置在第一阻尼管内。本发明用于摩擦系数测定。，下面是一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，它包括轻气炮驱动系统(1)和多个支撑座(2)，多个支撑座(2)由左至右依次并列设置，轻气炮驱动系统(1)设置在右端的一个支撑座(2)上，其特征在于：所述滑动摩擦系数测定系统还包括第一级测速组件(3)、测试块(4)、压力环(5)、第二级测速组件(6)、摩擦力测试管(7)、第一阻尼管(8)、第二阻尼管(9)、聚碳酸酯柱(10)、铝柱(11)和弹簧(12)，第二阻尼管(9)、第一阻尼管(8)和摩擦力测试管(7)由左至右依次设置在多个支撑座(2)上，压力环(5)设置在摩擦力测试管(7)的右端，压力环(5)与轻气炮驱动系统(1)之间留有缝隙并同轴设置，测试块(4)设置在压力环(5)内，第一级测速组件(3)设置在轻气炮驱动系统(1)的轻气炮发射管端部，第二级测速组件(6)设置在摩擦力测试管(7)的外部，弹簧(12)和铝柱(11)由左至右依次设置在第二阻尼管(9)内，聚碳酸酯柱(10)设置在第一阻尼管(8)内。
2.根据权利要求1所述的一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，其特征在于：所述滑动摩擦系数测定系统还包括两个摩擦副(13)，两个摩擦副(13)对称设置在压力环(5)的内壁上，用以夹持测试块(4)。
3.根据权利要求2所述的一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，其特征在于：每个摩擦副(13)的长度为30mm，宽度为20mm，厚度为15mm。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，其特征在于：压力环(5)的内壁直径为94mm，压力环(5)的环壁厚为3mm。
5.根据权利要求4所述的一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，其特征在于：所述摩擦力测试管(7)的内壁直径与压力环(5)的内壁直径相等。
6.根据权利要求5所述的一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，其特征在于：所述滑动摩擦系数测定系统还包括多个形变传感器(14)，压力环(5)的内侧壁上设有多个形变传感器(14)，所述摩擦力测试管(7)的内壁上对称设有多个形变传感器(14)。
7.根据权利要求6所述的一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，其特征在于：所述压力环(5)内侧壁上的形变传感器(14)数量为2个。
8.根据权利要求6所述的一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，其特征在于：所述摩擦力测试管(7)内壁上的形变传感器(14)数量为2个。
9.根据权利要求8所述的一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，其特征在于：所述摩擦力测试管(7)为工具钢测试管，压力环(5)为工具钢压力环。

说明书全文

一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种摩擦系数测定系统，具体涉及一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统，属于材料表面力学性能研究领域。

背景技术

[0002] 在工业、市政建设等领域中，由于各种带有相互配合的构件之间都存在阻力，该阻力主要体现在滑动摩擦力，滑动摩擦力的大小和彼此接触物体的相互间的正压力成正比，该滑动摩擦力的存在导致相关构件间的运动损耗了大量的能源，大幅降低了工作效率，因此进行相关固体材料滑动摩擦系数的研究对减少能源浪费、提高工作效率具有极其重要的实际意义。

[0003] 目前，国内相关研究机构对于固体材料滑动摩擦系数的研究主要基于转盘式摩擦阻力测试仪，该现有的实验摩擦系数测定系统结构复杂，需要多种精密元器件，且测试件只能为圆形截面，给试样制备带来了局限。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了解决现有的实验摩擦系数测定系统结构复杂，需要多种精密元器件，且测试件只能为圆形截面，给试样制备带来局限的问题。进而提供一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统。

[0005] 本发明的技术方案是：一种实验室用固体材料滑动摩擦系数测定系统包括轻气炮驱动系统和多个支撑座，多个支撑座由左至右依次并列设置，轻气炮驱动系统设置在右端的一个支撑座上，所述滑动摩擦系数测定系统还包括第一级测速组件、测试块、压力环、第二级测速组件、摩擦力测试管、第一阻尼管、第二阻尼管、聚碳酸酯柱、铝柱和弹簧，第二阻尼管、第一阻尼管和摩擦力测试管由左至右依次设置在多个支撑座上，压力环设置在摩擦力测试管的右端，压力环与轻气炮驱动系统之间留有缝隙并同轴设置，测试块设置在压力环内，第一级测速组件设置在轻气炮驱动系统的轻气炮发射管端部，第二级测速组件设置在摩擦力测试管的外部，弹簧和铝柱由左至右依次设置在第二阻尼管内，聚碳酸酯柱设置在第一阻尼管内。

[0006] 所述滑动摩擦系数测定系统还包括多个形变传感器，压力环的内侧壁上设有多个形变传感器，所述摩擦力测试管的内壁上对称设有多个形变传感器。

[0007] 所述滑动摩擦系数测定系统还包括两个摩擦副，两个摩擦副对称设置在压力环的内壁上，用以夹持测试块。

[0008] 每个摩擦副的长度为30mm，宽度为20mm，厚度为15mm。

[0009] 本发明与现有技术相比具有以下效果：

[0010] 1.本发明在实验室内能够对任意固体材料进行0～300m/s范围内的滑动摩擦因数的测量，该固体材料为金属、木材、混凝土、岩石或复合材料，本发明可操作性强，通过多个形变传感器的测量能够测量到精确数据。

[0011] 2.本发明结构简单，无需多种精密元器件，且本发明的两个摩擦副不但能够夹持圆形截面的测试件，还能够夹持矩形截面的测试件，不但给试样制备带来了方便，还扩大了测试范围。

[0012] 3.本发明在通过多个形变传感器的测量能够测量到精确数据的同时，同一组实验，能够反复重复同一个实验现象，使得测量的实验数据更加精确，数据误差率在3％-5％。
附图说明

[0013] 图1是本发明的主剖视图；图2是压力环的结构示意图；图3是摩擦力测试管的主剖视图。

具体实施方式

[0014] 具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式包括轻气炮驱动系统1和多个支撑座2，多个支撑座2由左至右依次并列设置，轻气炮驱动系统1设置在右端的一个支撑座2上，所述滑动摩擦系数测定系统还包括第一级测速组件3、测试块4、压力环5、第二级测速组件6、摩擦力测试管7、第一阻尼管8、第二阻尼管9、聚碳酸酯柱10、铝柱11和弹簧12，第二阻尼管9、第一阻尼管8和摩擦力测试管7由左至右依次设置在多个支撑座
2上，压力环5设置在摩擦力测试管7的右端，压力环5与轻气炮驱动系统1之间留有缝隙并同轴设置，测试块4设置在压力环5内，第一级测速组件3设置在轻气炮驱动系统1的轻气炮发射管端部，第二级测速组件6设置在摩擦力测试管7的外部，弹簧12和铝柱11由左至右依次设置在第二阻尼管9内，聚碳酸酯柱10设置在第一阻尼管8内。

[0015] 本实施方式的轻气炮驱动系统1用以驱动测试块4的滑动。

[0016] 本实施方式的轻气炮驱动系统1能够保证测试块4在0～200m/s速度范围内滑动。

[0017] 本实施方式的摩擦力测试管7上具有四个测力臂。为形变传感器14的设置做铺垫。

[0018] 本实施方式的第一级测速组件3和第二级测速组件6的结构相同，第一级测速组件3和第二级测速组件6均包括两个激光发射器和两个激光接收器，两个激光接收器与计数器连接，轻气炮发射的驱动弹出炮口时分别阻断两束激光，计数器记录阻断的间隔时间，通过两束激光的距离除以计数器记录的时间即为飞片的撞击速度。

[0019] 具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的滑动摩擦系数测定系统还包括两个摩擦副13，两个摩擦副13对称设置在压力环5的内壁上，用以夹持测试块4。如此设置，便于压力环5通过两个摩擦副13向测试块4施加正压力。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

[0020] 具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式的每个摩擦副13的长度为30mm，宽度为20mm，厚度为15mm。如此设置，不但能够夹持圆形截面的测试件，还能够夹持矩形截面的测试件，不但给试样制备带来了方便，还扩大了测试范围。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

[0021] 具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的压力环5的内壁直径为94mm，压力环5的环壁厚为3mm。如此设置，便于与摩擦副13和测试块4相配合。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

[0022] 具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的摩擦力测试管7的内壁直径与压力环5的内壁直径相等。如此设置，使测试块滑动后通过摩擦力测试管，便于测量测试块的滑动速度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

[0023] 具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式的滑动摩擦系数测定系统还包括多个形变传感器14，压力环5的内侧壁上设有多个形变传感器14，所述摩擦力测试管7的内壁上对称设有多个形变传感器14。如此设置，用以测量压力环5的弹性变形和摩擦力测试管7的弹性变形。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。

[0024] 本实施方式的形变传感器14能够测量≤3mm的弹性变形。

[0025] 具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的压力环5内侧壁上的形变传感器14数量为2个。如此设置，测量测试块4的纵向变形。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。

[0026] 具体实施方式八：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的摩擦力测试管7内壁上的形变传感器14数量为2个。如此设置，测量测试块4的横向变形。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。

[0027] 具体实施方式九：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的摩擦力测试管7为工具钢测试管，压力环5为工具钢压力环。如此设置，便于生产制造，成本低廉，结构刚度大，不易产生塑性变形，保证测量精度。其它组成和连接关系与具体实施方式八相同。

[0028] 具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一级测速组件3测量子弹撞击测试块4的速度，第二级测速组件6测量测试块4的滑动速度。如此设置，能够增加测试块滑动速度的测量精度。其它组成和连接关系与具体实施方式九相同。

[0029] 本发明的滑动摩擦系数测定实验系统工作流程是(一次完整的实验)：将驱动弹装入轻气炮驱动系统1，将测试块4设置在压力环5内侧壁的摩擦副13上，将摩擦力测试管7的右端与压力环4连接，摩擦力测试管7的左端由右至左依次与第一级阻尼管8和第二阻尼管9连接，启动压力环5和摩擦力测试管7上的多个形变传感器14，将测试块4正放置在两个摩擦副13之间，记录压力环5上形变传感器14的位移信号，开启第一级测速组件3和第二级测速组件6，开启轻气炮驱动系统1，存储摩擦力测试管7上形变传感器14采集的信号，存储第一级测速组件3和第二级测速组件6记录的信号，关闭电源，回收测试件4，至此完成一次实验。

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