[实用新型]可调式临界滚动摩擦系数测定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种摩擦系数测量装置，属于测量仪器技术领域。

背景技术

现有的当测量两物体之间的滚动摩擦系数时，可将两物体同时放置于一倾角可以变化的斜面上，一物体置于另一物体之上。下面的物体固定于斜面上, 上面的物体制作成圆柱状，可以在下面的物体表面上自由滚动。如图1所示。

根据牛顿第二定律分析被测试样1开始运动时的情况。当倾斜角不大时, 被测试样1相对于被测试样2处于静止状态。这时，有下式的力平衡：

N –mgcosθ =0 (1)

mgsinθ -f = 0 (2)

（1）式中，N 为被测试样2施加在被测试样1上的支撑反力；（2）式中，f为摩擦力。逐渐增大θ角（可以通过改变距离x实现）到θ=θ₀时，被测试样1恰好开始滚动，这时摩擦力记为f_r， f_r = u₀N，此时的u₀称为滚动摩擦系数，也是本实用新型要测量的物理量。将该式代入到（1）、（2）式中，可得

u₀ = tan θ₀ =x₀/y(3)

不同材料、不同表面粗糙度、不同使用环境条件下，两物体间的u₀不同，故需要仪器设备在具体条件下进行摩擦系数的测定；另正压力的大小理论上不会影响u₀的大小，但在工程应用中，由于两摩擦材料接触表面的微观形态不同（尤其是金属材料对非金属材料的摩擦），正压力变化会导致u₀在一定范围内发生变动，故在不同正压力大小施加作用下的u₀精确测定，也是工程应用中需要解决的问题。

经文献查新和专利检索，现有用于测定滚动摩擦系数（如M-2000多功能摩擦-磨损实验机）的方法原理可归结为斜面小车法，即将被测试样1做成小车车轮，被测试样2做成平板，对小车施加不同重量以测定两材料间的滚动摩擦系数。该方法需要在待测试样上装配滚动轴承，欲使小车车轮滚动，必须先克服滚动轴承滚子与保持架间的摩擦力，故存在一定测量误差。此外，中国专利ZL99251092.9《摩擦系数测定仪》是通过观察得到θ₀角来计算u₀的，精度较低，且无法改变正压力，只涉及静摩擦系数测定，不涉及滚动摩擦系数测定范畴。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本实用新型提供一种可调式临界滚动摩擦系数测定装置，可任意改变正压力大小，精确测定滚动摩擦系数u₀，将摩擦系数的测定问题转换为距离测量问题，同时，可适应较大范围的临界滑动摩擦系数变化。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种可调式临界滚动摩擦系数测定装置，它包括底座，底座上面的一端固定有铰支座，底座上面的另一端装有可调支撑架，底座上表面制作有测量可调支撑架移动距离的标尺；

所述铰支座上通过铰接轴铰接有工作台，工作台在初始位置与所述底座平行，所述工作台的中部有测试区域，测试区域内嵌装有平板状的被测试样Ⅱ，被测试样Ⅱ上放置有被测试样Ⅰ，被测试样Ⅰ是圆柱形金属件；所述被测试样Ⅱ下方安装有给被测试样Ⅰ提供压力的电磁铁，电磁铁的绕组线圈电连接有可调直流电压源；所述电磁铁的铁芯是“U”形，所述电磁铁通过卡箍和螺栓组件固定在所述工作台下面；

所述工作台远离铰支座的半段下面制作有矩形槽，还包括分置的百分表座，百分表座上装有用于测定所述工作台抬升高度的百分表，百分表的测头与所述工作台远离铰支座的半段上面接触；