[发明专利]一种用于测定复杂接触面摩擦系数的高精度直接测试方法

权利要求书

1.一种用于测定复杂接触面摩擦系数的高精度直接测试方法，其特征在于：基于一种用于测定复杂接触面摩擦系数的高精度直接测试系统，该系统包括基座(1)、侧挡板Ⅰ(2)、滑台(3)、伺服电机(6)、材料A夹具(10)、水平滑轨(23)和侧挡板Ⅱ(24)；

所述基座(1)上固接有水平滑轨(23)以及均竖直设置的侧挡板Ⅰ(2)和侧挡板Ⅱ(24)，侧挡板Ⅰ(2)和侧挡板Ⅱ(24)分别连接到水平滑轨(23)的两端且均与水平滑轨(23)垂直；

所述水平滑轨(23)上安装有滑台(3)，滑台(3)上设置有与丝杆(5)相匹配的螺纹孔；

所述侧挡板Ⅱ(24)背离侧挡板Ⅰ(2)的一侧连接有伺服电机(6)，伺服电机(6)与驱动器(13)连接，驱动器(13)与控制器(14)连接，控制器(14)与上位机(16)连接；

所述伺服电机(6)的输出端穿过侧挡板Ⅱ(24)并与丝杆(5)固接，丝杆(5)与水平滑轨(23)平行且位于水平滑轨(23)正上方，丝杆(5)穿过滑台(3)上的螺纹孔以及侧挡板Ⅰ(2)；

所述滑台(3)的上表面固定有膜式压力传感器(4)，膜式压力传感器(4)上固定压板(25)；

所述压板(25)的正上方设置有材料A夹具(10)，材料A夹具(10)为水平设置的长方体结构，材料A夹具(10)的内部中空且下端敞口，材料A夹具(10)的长度方向与水平滑轨(23)平行；

所述材料A夹具(10)的上表面设置有夹具顶部滑槽(21)，夹具顶部滑槽(21)与水平滑轨(23)平行且穿过材料A夹具(10)上表面的中心点；

滑板(12)滑动连接在所述夹具顶部滑槽(21)内，滑板(12)为矩形板，滑板(12)的长度方向与夹具顶部滑槽(21)垂直；所述滑板(12)上滑动连接有配重块基台(26)；

所述材料A夹具(10)面向侧挡板Ⅰ(2)的侧壁上设置有水平的夹具侧面滑槽(20)，夹具铰支座(19)滑动连接在夹具侧面滑槽(20)内；

所述侧挡板Ⅰ(2)上开设有竖直通槽，单轴向拉力传感器(8)的一端与竖直通槽滑动连接，另一端通过单轴向拉力传感器铰支座(18)与连接杆(9)铰接，连接杆(9)与夹具铰支座(19)铰接；所述膜式压力传感器(4)和单轴向拉力传感器(8)均与动态采集仪(15)连接，动态采集仪(15)与上位机(16)连接；

所述方法包括以下步骤：

1)加工出摩擦副材料A(17)和摩擦副材料B(7)；其中，所述摩擦副材料A(17)的下表面与摩擦副材料B(7)的上表面为摩擦副的实际接触面，摩擦副材料B(7)呈长条形；

2)根据所选的摩擦副材料特性或需测定实际工作条件，模拟出相应的试验环境，将所述摩擦副材料A(17)和摩擦副材料B(7)放置在该试验环境内并持续特定时间；

3)在步骤2)中模拟出的试验环境内安装好测试系统，并将摩擦副材料A(17)和摩擦副材料B(7)安装在测试系统相应的结构上；其中，先将所述摩擦副材料B(7)固定在压板(25)上，将摩擦副材料A(17)的上端固定在材料A夹具(10)内，下端伸出材料A夹具(10)并与摩擦副材料B(7)接触，并在配重块基台(26)上安装配重块(11)，摩擦副材料B(7)的长度方向与水平滑轨(23)的长度方向一致，摩擦副材料B(7)长度方向的两端位于同一水平面上；

4)根据所述摩擦副材料A(17)和摩擦副材料B(7)每个接触点的坐标、接触面的形心坐标或接触线的中点坐标，结合摩擦副材料A(17)和材料A夹具(10)的整体重心坐标，计算出配重块(11)、夹具铰支座(19)和单轴向拉力传感器铰支座(18)的坐标，并根据计算出的坐标调整配重块(11)、夹具铰支座(19)和单轴向拉力传感器铰支座(18)的位置，确保整个系统力矩平衡；

5)所述上位机(16)向控制器(14)发送信息，控制器(14)向驱动器(13)发送指令，驱动器(13)控制伺服电机(6)启动，伺服电机(6)带动丝杆(5)转动，滑台(3)在水平滑轨(23)上匀速滑动，摩擦副材料B(7)与摩擦副材料A(17)产生相对运动形成摩擦副，直到滑台(3)滑动到预定长度；所述动态采集仪(15)实时采集膜式压力传感器(4)和单轴向拉力传感器(8)的监测数据，并发送至上位机(16)；

6)重复步骤3)～5)M次，在这M次中，步骤3)中所述测试系统的配重块(11)质量均不同，M≥2；

7)重复步骤1)～6)N次，N≥3。