[发明专利]一种测量摩擦力/摩擦系数的机构及其测量方法

权利要求书

1.一种测量摩擦力/摩擦系数的机构，其特征在于：

包括压紧力单元、旋转单元、推力单元、被测量件（4）、被测量件固定工装（5）和力传感器（9）；

所述被测量件固定工装（5）固定安装在测量平台上；

所述被测量件（4）安装在被测量件固定工装（5）上；

所述推力单元与旋转单元连接，用于向旋转单元施加推力；

所述旋转单元与推力单元之间设有力传感器（9），用于测量推力单元推动旋转单元旋转的最大作用力；

所述压紧力单元设置在轴承座（1）与被测量件固定工装（5）两端，用于压紧被测量件固定工装（5），防止在测量过程中被测量件（4）发生位移；

所述旋转单元包括轴承座（1）、轴承（2）、旋转工装（14）和被测量件对偶件或对偶工装（3）；

所述轴承（2）设置于旋转工装（14）的中心轴上，所述轴承（2）上方安装有轴承座（1）；

所述被测量件对偶件或对偶工装（3）卡接在旋转工装（14）下方，所述被测量件对偶件或对偶工装（3）与被测量件（4）耦合；所述旋转工装（14）的两面用于卡接不同的被测量件对偶件或对偶工装（3）；

所述推力单元包括螺杆（6）、转动手柄（7）、螺杆底座（8）和旋转推杆（13）；

所述旋转推杆（13）的一端安装在旋转工装（14）的上表面，旋转推杆（13）与旋转工装（14）螺纹连接；

所述旋转推杆（13）的另一端与螺杆（6）一端连接，旋转推杆（13）与螺杆（6）之间设有力传感器（9）；所述螺杆（6）另一端穿过螺杆底座（8）上的螺纹孔与转动手柄（7）相连；

所述螺杆底座（8）固定在测量平台上；

所述被测量件（4）表面结构为旋转斜坡结构表面或蝶形零件表面；当被测量件（4）为旋转斜坡结构表面时，对应的被测量件对偶件或对偶工装（3）的斜坡一侧朝下；当被测量件（4）为蝶形零件表面时，对应的被测量件对偶件或对偶工装（3）的圆环支撑一侧朝下。

2.根据权利要求1所述的测量摩擦力/摩擦系数的机构，其特征在于：

所述旋转工装（14）上表面设有环形凹槽，下表面设有卡接凸台，用于与不同的被测量件对偶件或对偶工装（3）卡接。

3.根据权利要求2所述的测量摩擦力/摩擦系数的机构，其特征在于：

所述被测量件（4）上设置有引伸计（12），所述引伸计（12）的磁力座固定在测量平台上，引伸计（12）的测头压在被测量件（4）上，用于监控被测量件（4）的位移。

4.根据权利要求3所述的测量摩擦力/摩擦系数的机构，其特征在于：

所述力传感器（9）和引伸计（12）分别连接有力传感器显示器（10）和引伸计显示器（11）。

5.根据权利要求4所述的测量摩擦力/摩擦系数的机构，其特征在于：

所述压紧力单元采用万能拉压力试验机。

6.一种权利要求5所述测量摩擦力/摩擦系数机构的测量方法，其特征在于：

步骤1、安装；

步骤1.1、将被测量件固定工装（5）放置在万能拉压力试验机上；

步骤1.2、将被测量件（4）安装在被测量件固定工装（5）上；

步骤1.3、根据被测量件（4）表面结构，选择对应的被测量件对偶件或对偶工装（3）卡接在旋转工装（14）；当被测量件（4）为旋转斜坡结构表面时，对应的被测量件对偶件或对偶工装（3）的斜坡一侧朝下；当被测量件（4）为蝶形零件表面时，对应的被测量件对偶件或对偶工装（3）的圆环支撑一侧朝下；

步骤1.4、安装轴承座（1）、轴承（2）和旋转推杆（13）；

步骤1.5、下降万能拉压力试验机的压板，压紧固定轴承座（1）和被测量件固定工装（5）；

步骤1.6、按合适距离将螺杆底座（8）通过螺栓连接安装于万能拉压力试验机工作平台，将螺杆（6）穿过螺杆底座（8）上的螺纹孔与转动手柄（7）相连；在螺杆（6）与旋转推杆（13）连接处安装力传感器（9）；

引伸计（12）的磁力座安装于万能拉压力试验机工作平台，引伸计（12）的测量头压在被测量件（4）之上；

步骤2、测量及计算；

步骤2.1、将万能拉压力试验机、引伸计及力传感器清零；

步骤2.2、下降万能拉压力试验机压力头，压在轴承座（1）上，直到力值N到达预计值；

步骤2.3、向转动手柄（7）施加旋转力，螺杆（6）和旋转推杆（13）带动旋转工装（14）及被测量件对偶件或对偶工装（3）旋转；

步骤2.4、转动手柄（7）的转动过程，观察力传感器显示器（10）和引伸计显示器（11）的变化；力传感器显示器（10）的数值不断增加，引伸计显示器（11）起初无数值；

步骤2.5、当引伸计显示器（11）出现数值变化，即被测量件（4）被带动旋转，此时停止转动转动手柄（7），读取并记录力传感器显示器（10）的最大力值，此数值即为克服静摩擦力所需推力F1；

步骤2.6、测量可得到螺杆（6）推动旋转推杆（13）的接触点距离旋转轴心的距离及被测量件与被测量件对偶件或对偶工装（3）的接触位置半径，两者比值为杠杆比R；

步骤2.7、通过杠杆比可计算出被测量件（4）旋转时接触位置所需推力F2；

当被测量件（4）为旋转斜坡结构表面时，通过斜面受力分析可计算出摩擦力大小；当被测量件（4）为蝶形零件表面时，此力值F2即为被测量件（4）的摩擦力大小；

步骤2.8、当被测量件（4）为旋转斜坡结构表面时，通过斜面受力分析，可算出接触位置的摩擦系数μ；

当被测量件（4）为蝶形零件表面时，由已知的万能拉压力试验机的压紧力，可直接算出接触位置的摩擦系数μ。