[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

说明书

本发明公开了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，基于一种包括基座、侧挡板Ⅰ、滑台、伺服电机、夹具和水平滑轨的系统。基座上固接水平滑轨和侧挡板Ⅰ，水平滑轨上安装有滑台，伺服电机控制滑台滑动。滑台上固定膜式压力传感器，膜式压力传感器上固定压板。压板上固定材料B，夹具固定材料A，夹具上滑动连接配重块，夹具与侧挡板Ⅰ之间通过单轴向拉力传感器和连接杆连接。测试时，材料B与材料A产生相对运动形成摩擦副，膜式压力传感器和单轴向拉力传感器的监测数据发送至上位机。所述系统可用于直接测定任意形状接触面之间的摩擦系数且具有较高的测量精度，能测出静摩擦系数和动摩擦系数，可用于实际摩擦副的接触分析。

技术领域

本发明涉及材料表面摩擦特性测试技术领域，具体涉及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和测试方法。

背景技术

两个彼此直接接触并且发生了相对运动或者具有相对运动趋势的物体构成了摩擦副体系，摩擦系数是摩擦副的固有特性之一。摩擦系数按摩擦副运动状态可以分为静摩擦系数和动摩擦系数。静摩擦系数为摩擦副具有相对运动趋势且未发生相对运动时，接触面之间最大摩擦力与接触压力的比值。动摩擦系数为摩擦副在发生相对运动时，接触面之间摩擦力与接触压力的比值。在对材料进行接触分析时，摩擦系数的选择往往会对分析结果造成直接影响。如何快速高效并且精确地测定实际接触面之间的摩擦系数显得尤为重要。

目前已经有一些标准和规范用于测定材料间摩擦系数，现有的规范大都用于薄膜或者薄片类材料之间摩擦系数的测定，对于稍复杂的接触面，例如橡胶轮胎和地面之间摩擦系数的测定，往往也会将原物体加工成平板试样。对于更加复杂的单点、两点和多点接触面，目前还没有成熟的测定方法，在实际摩擦分析中，会使用由相同材料制成的平板测得的摩擦系数来进行替代。采用替代法得到的摩擦系数往往会忽略实际复杂接触面的几何形状和表面加工质量对接触面摩擦系数的影响，从而影响接触分析结果的精度。

为此，如何高效快速并且精确地测定复杂接触面的摩擦系数，包括静摩擦系数和动摩擦系数，并且能够充分考虑接触面的实际几何形状和表面质量，是一个亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供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和测试方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，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，包括基座、侧挡板Ⅰ、滑台、伺服电机、材料A夹具、水平滑轨和侧挡板Ⅱ。

所述基座上固接有水平滑轨以及均竖直设置的侧挡板Ⅰ和侧挡板Ⅱ，侧挡板Ⅰ和侧挡板Ⅱ分别连接到水平滑轨的两端且均与水平滑轨垂直。

所述水平滑轨上安装有滑台，滑台上设置有与丝杆相匹配的螺纹孔。

所述侧挡板Ⅱ背离侧挡板Ⅰ的一侧连接有伺服电机，伺服电机与驱动器连接，驱动器与控制器连接，控制器与上位机连接。

所述伺服电机的输出端穿过侧挡板Ⅱ并与丝杆固接，丝杆与水平滑轨平行且位于水平滑轨正上方，丝杆穿过滑台上的螺纹孔以及侧挡板Ⅰ。

所述滑台的上表面固定有膜式压力传感器，膜式压力传感器上固定压板。

所述压板的正上方设置有材料A夹具，材料A夹具为水平设置的长方体结构，材料A夹具的内部中空且下端敞口，材料A夹具的长度方向与水平滑轨平行。

所述材料A夹具的上表面设置有夹具顶部滑槽，夹具顶部滑槽与水平滑轨平行且穿过材料A夹具上表面的中心点。

所述滑板滑动连接在所述夹具顶部滑槽内，滑板为矩形板，滑板的长度方向与夹具顶部滑槽垂直。所述滑板上滑动连接有配重块基台。

所述材料A夹具面向侧挡板Ⅰ的侧壁上设置有水平的夹具侧面滑槽，夹具铰支座滑动连接在夹具侧面滑槽内。