[发明专利]一种测试不同表面粗糙度的加工表面间摩擦系数的方法及仪器

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试不同加工表面粗糙度表面间摩擦系数的仪器，属于测试技术领域。

背景技术

摩擦系数是表征两个相对运动物体间使用性能的重要参数。表面粗糙度不仅是影响两个相对运动物体间表面摩擦系数的重要因素，也是评价零部件机械制造加工质量的重要参数。合理选择零件相互配合表面间的表面粗糙度是机械零件设计制造过程中的一项重要工作。现有的摩擦系数主要是经由试验测得的不同材料间表面摩擦系数，对于不同加工表面粗糙表面间的摩擦系数及其测试方法和装置报道较少。不同加工表面粗糙度表面间摩擦系数的仪器可以测试不同加工表面粗糙度表面间的摩擦系数，有助于选择合适的相互配合的表面粗糙度，能够提高零部件的工作性能，延长零部件的使用寿命，提高生产效率，降低制造成本，增加产品竞争力。

发明内容

本发明针对不同表面粗糙度零部件表面的摩擦系数测试技术，提出了利用表面粗糙度不同的两个表面作为接触工作表面，测试相互之间摩擦系数的仪器。

本发明所涉及到的不同表面粗糙度间表面摩擦系数测试仪主要由整体框架、拉伸螺栓、支架、拉伸弹簧、下试块、上试块、止推槽、压缩套筒、压缩弹簧和压缩螺栓等零部件组成。其特征在于根据金属切削原理，将做相对运动的上试块和下试块之间的接触工作表面加工成不同的表面粗糙度，并测试表面粗糙度不同的条件下，上、下试块相互作用表面间的摩擦系数。

本发明利用弹簧来计算不同表面粗糙度的两个表面在摩擦系数测试过程中所发生的压力和摩擦力，根据摩擦系数定义计算出两个不同表面粗糙度的试块间的摩擦系数。该测试仪可以测试不同表面粗糙度的试块相互运动时的摩擦系数，具有原理清晰、结构简单、容易制造、易于使用等优点。

附图说明

图1不同表面粗糙度试块表面间摩擦系数测试仪结构示意图

图2切削加工表面生成示意图

图3下试块受力分析图

具体实施方式：

以下将结合附图对本发明的结构、工作原理及求解过程进行详细说明。

如图1所示，本发明提供一种不同加工表面粗糙度表面间摩擦系数测试仪，该仪器主要由整体框架1、拉伸螺栓2、支架3、拉伸弹簧4、下试块5、上试块6、止推槽7、压缩套筒8、压缩弹簧9和压缩螺栓10等零部件组成。整体框架1是安装其它零部件的基体，支架3固定于整体框架1的底面，拉伸螺栓2通过螺纹孔和支架3连接，拉伸螺栓2的前端和下试块5通过拉伸弹簧4连接。

如图2所示，根据金属切削原理，合理选择切削参数和刀具参数，确定做相对运动的下试块5和上试块6接触表面的表面粗糙度值。上试块6顶部开有止推槽7，可防止上试块6在做相对运动时发生滑动。为了防止压缩弹簧9发生横向变形，压缩弹簧9安装于压缩套筒8中，压缩弹簧9下端位于止推槽7中。压缩螺栓10固定于整体框架1的顶部，通过调整压缩螺栓10的长度来调整压缩弹簧9的压缩量，从而达到在上试块6顶部施加不同压力的目的。

根据图3所示的下试块5受力分析图可知，要得到下试块5和上试块6之间的摩擦力f，不但需要通过拉伸弹簧4求得作用于下试块5的拉力F，还要求得下试块5和整体框架1接触表面的摩擦力f_r。首先，将下试块5及整体框架1的接触表面进行精磨，表面粗糙度在Ra<0.01mm范围内。对下试块5及整体框架1间的摩擦力进行多次试验，取平均值作为下试块5和整体框架1接触表面间的摩擦力f_r。

其次，根据摩擦系数的定义，测量不同表面粗糙度5、6两试块表面间的摩擦系数，需要确定下试块5所受的压力N和接触表面间的摩擦力f。根据图3所示的下试块5受力分析图和拉伸弹簧4的变形，可以求出下试块5在相对运动过程中所受的摩擦力f。根据压缩弹簧9的弹性变形可以求解出下试块5在相对运动过程中的压力N。根据摩擦系数的定义，可以求解出不同加工表面粗糙度表面下试块5和上试块6之间的摩擦系数。

综上所述，本发明提出了一种测试表面粗糙度不同的两表面间摩擦系数的仪器，重点在于利用不同表面粗糙度的试块作为相对运动的表面，利用弹簧的弹性变形计算测试过程中的作用力，根据摩擦系数的定义，计算出不同表面粗糙度两表面间的摩擦系数。

以上实施具体案例仅为说明本发明的技术方法，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。