专利名称：一种刀口支撑摩擦试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测试样品摩擦系数的检测装置。
背景技术：
传统的摩擦磨损试验机在测量摩擦系数过程中一般不考虑各部件之间的摩擦，因 此在测量摩擦系数时存在测量误差大、测量结果不准确等诸多问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种结构简单、测量准确的刀口支撑摩 擦试验装置。 为实现上述目的，本发明的刀口支撑摩擦试验装置，包括试验平台、样品台、横梁 支架、传感器支架和滑轮支架，样品台、横梁支架和滑轮支架沿试验平台前后方向依次设置 在试验平台上，样品台能够以竖直方向为轴旋转，横梁支架上架设一沿试验平台前后方向 设置的横梁，横梁一端固定有竖直向下延伸的压头，横梁另一端连接一吊绳，该吊绳跨越滑 轮支架上的滑轮其自由端吊装重物，吊绳与横梁连接段沿竖直方向设置有检测样品台上样 品的压力传感器，传感器支架设置在样品台一侧，其上设置有向样品台延伸的检测样品台 上样品摩擦力的传感器。 进一步，所述样品台上表面与水平面相平行。 进一步，所述横梁支架的顶部具有沿所述试验平台左右方向设置的刀口形凹槽，
刀口形凹槽中直立设置有与该凹槽相匹配的立板，立板以立板和刀口形凹槽接触面为支点
可以在刀口形凹槽中摆动，所述横梁固定在立板上，并与立板顶面相垂直。 进一步，所述刀口形凹槽和所述立板的接触面上设置有耐磨层。 进一步，所述刀口形凹槽自凹槽顶部至底部内径逐渐收縮，并且其底面为弧形面。 进一步，所述立板为一与所述刀口形凹槽形状相同的板，该立板的平均厚度小于
所述刀口形凹槽的平均宽度，并且在所述立板两侧设置有配重块，用于保证所述立板稳固
的直立于所述横梁支架的刀口形凹槽中。 进一步，所述横梁上设置有水平仪，用于观测所述横梁的水平度。 进一步，所述试验平台上设置有沿所述试验平台前后方向导轨，所述横梁支架可
滑动架设在导轨上，通过所述横梁支架沿导轨移动，调整所述压头的位置。 进一步，所述摩擦力传感器沿所述试验平台左右方向设置在所述传感器支架上，
所述摩擦力传感器向所述样品台方向延伸，其面向 述样品台的端面上设置有一探头，该
探头与所述压头交汇连接。 进一步，所述传感器支架可沿所述试验平台前后方向移动，其上的所述摩擦力传 感器的位置可在竖直方向上高低调节。 进一步，所述压力传感器和摩擦力传感器为S形，分别沿竖直方向和水平方向设置。
本发明的刀口支撑摩擦试验装置在设计时充分地考虑传统摩擦磨损试验机实验中自身摩擦、加载反应迟钝、相对误差大等不利因素的基础上，提出了刀口支撑式摩擦磨损试验机。在整个试验机的设计中，始终以消除误差、结构简单为指导，优化结构，巧妙的安放传感器的位置，实时监测并进行动态分析，为精确的测量摩擦系统提供了保障。
图1为本发明的刀口支撑摩擦试验装置的立体图； 图2为本发明试验机的右视图； 图3为本发明试验机的主视图； 图4为本发明试验机的俯视图； 图5为本发明试验机没有安装平衡块的左视图。
具体实施例方式
如图l所示，本发明的刀口支撑摩擦试验装置，包括试验平台1、样品台2、刀口式支架3、传感器支架4和滑轮支架5，样品台2、刀口式支架3和滑轮支架5沿同一直线上依次设置在试验平台1上，样品台2的上表面与试验平台1的表面相互平行，其上放置待检验样品，样品台2在驱动装置的驱动下以竖直方向为转轴转动，刀口式支架3的上表面具有一锥形刀口 ，刀口中架设一与刀口相匹配的立板31，立板31和刀口接触面上设置有耐磨层，立板31上沿架设一根横梁33，横梁33通过夹头32夹持固定在立板31上，并能够以立板31和锥形刀口的接触端为支点两端上下摆动，横梁33 —端固定有竖直向下延伸至样品台2表面的压头331，横梁33后端连接一根吊绳悬挂并跨越滑轮支架5上的滑轮51，吊绳的自由端加载重物，横梁后端连接的吊绳上沿竖直方向设置有一压力传感器52，通过该压力传感器52测量加载在样品上的正压力，立板31的两侧通过支杆连接有平衡块6，通过该平衡块6可以始终保证立板31架设在刀口式支架3上的稳定性。样品台2的一侧设置有可以沿试验平台1长度方向移动的传感器支架4，传感器支架4上设置有与试验平台1相平行的S形传感器41，邻近样品台2的S形传感器41的端面上设置有向样品台2—侧伸出的探头411，该探头411与连接压头331的连接杆交汇连接。 如图2-5所示，刀口式支架3架设在试验平台1上沿前后方向设置的导轨11上，令刀口式支架3的位置可沿试验平台1前后移动，变换横梁33上的支点位置。传感器支架4同样可沿试验平台1前后方向移动，传感器支架4上沿试验平台l左右方向设置的平行于水平面的S形传感器41的探头411与压头331的连接杆连接，因此在前后移动刀口式支架3的同时，传感器支架4也随着一起移动，用来方便测试样品上不同位置处的摩擦力和正压力，能够提高试验样品的利用率。在进行摩擦磨损试验时，首先调节平衡块6令立板31可以直立稳固的设置在锥形刀口槽中，以调节横梁33与水平面相平行，为了保证调节的准确性横梁33上还设置有水平仪(图中未示出)，样品台2上放置样品，压头331无施加外力加载在样品表面上，此时在吊绳自由端上加载重物7，横梁33前端的压头331向下压持在样品上，所加载重物的重力即为样品上施加的正压力。控制驱动装置驱动样品台2旋转，此时S形传感器41和传感器52可以实时测试样品上的摩擦力和正压力，并根据公式f = P N，计
算出摩擦系数(其中f为摩擦力，N为正压力，i！为摩擦系数)。为了调节方便传感器支架4上设置有调节传感器支架4在试验平台1上前后方向位置的调节螺钉43和调节其上传感 器41高度的调节螺钉42。 本发明的刀口支撑摩擦试验装置在设计时充分地考虑传统摩擦磨损试验机实验 中自身摩擦、加载反应迟钝、相对误差大等不利因素的基础上，提出了刀口支撑式摩擦磨损 试验机。采用三维软件对刀口的形状进行设计，利用Ansys进行力学模型分析并对之修正， 最后得到最优的刀口形状，并在刀口上镀上一层高耐磨的润滑膜。在整个试验机的设计中， 始终以消除误差、结构简单为指导，优化结构，巧妙的安放传感器的位置，实时监测并进行 动态分析。设计精确的尖端法测摩擦力，尖端法为尖端球面接触只测轴向摩擦力，排除梁微 小变形等其它力对摩擦力的影响。设计平衡仪梁，对梁的加载平稳度进行实时监测。对于 正压力设计，则可以避免加载机构本身的摩擦，同时正压力传感器能够实时监测系统波动， 为提供精确的摩擦系数提供了保障。 需要指出的是根据本发明的具体实施方式
所做出的任何变形，均不脱离本发明的 精神以及权利要求记载的范围。
权利要求
一种刀口支撑摩擦试验装置，其特征在于，包括试验平台、样品台、横梁支架、传感器支架和滑轮支架，样品台、横梁支架和滑轮支架沿试验平台前后方向依次设置在试验平台上，样品台能够以竖直方向为轴旋转，横梁支架上架设一沿试验平台前后方向设置的横梁，横梁一端固定有竖直向下延伸的压头，横梁另一端连接一吊绳，该吊绳跨越滑轮支架上的滑轮其自由端吊装重物，吊绳与横梁连接段沿竖直方向设置有检测样品台上样品压力的传感器，传感器支架设置在样品台一侧，其上设置有向样品台延伸的检测样品台上样品摩擦力的传感器。
2. 如权利要求l所述的刀口支撑摩擦试验装置，其特征在于，所述样品台上表面与水平面相平行。
3. 如权利要求1所述的刀口支撑摩擦试验装置，其特征在于，所述横梁支架的顶部具有沿所述试验平台左右方向设置的刀口形凹槽，刀口形凹槽中直立设置有与该凹槽相匹配的立板，立板以立板和刀口形凹槽接触面为支点可以在刀口形凹槽中摆动，所述横梁固定在立板上，并与立板顶面相垂直。
4. 如权利要求3所述的刀口支撑摩擦试验装置，其特征在于，所述刀口形凹槽和所述立板的接触面上设置有耐磨层。
5. 如权利要求3所述的刀口支撑摩擦试验装置，其特征在于，所述刀口形凹槽自凹槽顶部至底部内径逐渐收縮，并且其底面为弧形面。
6. 如权利要求3所述的刀口支撑摩擦试验装置，其特征在于，所述立板为一与所述刀口形凹槽形状相同的板，该立板的平均厚度小于所述刀口形凹槽的平均宽度，并且在所述立板两侧设置有配重块，用于保证所述立板稳固的直立于所述横梁支架的刀口形凹槽中。
7. 如权利要求1所述的刀口支撑摩擦试验装置，其特征在于，所述横梁上设置有水平仪，用于观测所述横梁的水平度。
8. 如权利要求1所述的刀口支撑摩擦试验装置，其特征在于，所述试验平台上设置有沿所述试验平台前后方向导轨，所述横梁支架可滑动架设在导轨上，通过所述横梁支架沿导轨移动，调整所述压头的位置。
9. 如权利要求1所述的刀口支撑摩擦试验装置，其特征在于，所述摩擦力传感器沿所述试验平台左右方向设置在所述传感器支架上，所述摩擦力传感器向所述样品台方向延伸，其面向所述样品台的端面上设置有一探头，该探头与所述压头交汇连接。
10. 如权利要求1所述的刀口支撑摩擦试验装置，其特征在于，所述传感器支架可沿所述试验平台前后方向移动，其上的所述摩擦力传感器的位置可在竖直方向上高低调节。
全文摘要
本发明的刀口支撑摩擦试验装置，包括试验平台、样品台、横梁支架、传感器支架和滑轮支架，样品台、横梁支架和滑轮支架沿试验平台前后方向依次设置在试验平台上，横梁支架上架设一横梁，横梁一端固定有竖直向下延伸的压头，横梁另一端连接一吊绳，该吊绳跨越滑轮支架上的滑轮其自由端吊装重物，吊绳与横梁连接段沿竖直方向设置有检测压头压力的传感器，传感器支架设置在样品台一侧，其上设置有向样品台延伸的摩擦力传感器，用于检测样品台上样品的摩擦力。本发明的刀口支撑摩擦试验装置在设计时充分地考虑传统摩擦磨损试验机实验中自身摩擦、加载反应迟钝、相对误差大等不利因素的基础上，提出了刀口支撑式摩擦磨损试验机，为精确的测量摩擦系统提供了保障。
文档编号G01N19/02GK101706410SQ20091024134
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者夏原, 李光, 陈支通 申请人:中国科学院力学研究所