[發(fā)明專利]便攜式摩擦系數(shù)測(cè)試方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910030778.6
• 申請(qǐng)日: 2009-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101526462A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴振東;李宏凱;樊鳴鳴;弓娟琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 戴振東;李宏凱
• 主分類號(hào): G01N19/02
• 分類號(hào): G01N19/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 唐小紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種摩擦系數(shù)的測(cè)試方法，具體地說(shuō)涉及一種便攜式摩擦系數(shù)測(cè)試方法和系統(tǒng)。?

技術(shù)背景?

摩擦系數(shù)是評(píng)價(jià)表面間相互力學(xué)作用的重要指標(biāo)，該指標(biāo)對(duì)很多機(jī)械設(shè)備的性能，甚至安全性均有重要影響，如汽車車輪和地面間的摩擦對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，汽車和火車的剎車盤(pán)和剎車片間的摩擦系數(shù)對(duì)車輛的安全性。在日常生活中，摩擦的影響也十分重要，如鞋墊和鞋子間、鞋墊和襪子間的摩擦系數(shù)不當(dāng)，會(huì)經(jīng)常導(dǎo)致鞋墊滑出；地板與鞋底間摩擦不夠會(huì)導(dǎo)致行人跌倒，從而造成身體的傷害。?

經(jīng)典摩擦理論認(rèn)為，摩擦系數(shù)僅和摩擦副材料，表面狀態(tài)及所處環(huán)境有關(guān)。隨著各種新材料，特別是粘彈性材料的廣泛應(yīng)用及人們對(duì)生物材料摩擦性能的關(guān)注，影響摩擦系數(shù)的因素也被更加深入的研究。最新研究表明，摩擦系數(shù)可能還受到法向力、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式(直線、轉(zhuǎn)動(dòng))、摩擦副的接觸形式、速度等因素的影響。?

摩擦系數(shù)測(cè)定的經(jīng)典方法是斜面法，調(diào)節(jié)斜面的角度到置于面上的物體開(kāi)始滑移，該角度的正切為摩擦系數(shù)。目前測(cè)定摩擦系數(shù)多采用摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)，如美國(guó)的Flax、CETR，德國(guó)的SRV，我國(guó)試金集團(tuán)的產(chǎn)品。這些試驗(yàn)機(jī)均為大型固定式試驗(yàn)機(jī)。近年來(lái)，針對(duì)各種具體的需求，不少專用的摩擦系數(shù)的測(cè)定系統(tǒng)器相繼研制。?

如中國(guó)專利皮膚摩擦特性專用測(cè)試裝置(CN2805689)、橡膠輪與紙張摩擦系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)(CN2187791)、測(cè)量表面靜和/或動(dòng)摩擦系數(shù)(CN1717580)、纖維材料摩擦系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)(CN85201646)、連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試方法(CN101109695)。美國(guó)專利7404316，剎車副定子和轉(zhuǎn)子間摩擦系數(shù)的測(cè)試方法；美國(guó)專利7117716??流體阻力和滾動(dòng)的動(dòng)態(tài)摩擦測(cè)試系統(tǒng)。?

上述摩擦系數(shù)測(cè)試方法，多為固定式裝備，摩擦副與被測(cè)表面間的運(yùn)動(dòng)比較固定，對(duì)于大型工件、復(fù)雜表面和生物表面等存在裝夾和測(cè)試等問(wèn)題。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上技術(shù)背景，本發(fā)明提供了一種便攜式、可用于大型工件、不規(guī)則表面和生?物表面摩擦系數(shù)的測(cè)試方法及系統(tǒng)。?

一種便攜式摩擦系數(shù)測(cè)試的方法，其特征在于：采用力傳感器同步測(cè)試摩擦測(cè)試頭經(jīng)過(guò)測(cè)試表面的法向力和摩擦力，并實(shí)時(shí)顯示；利用隔膜材料覆于被測(cè)試表面一段距離的前后兩段，將被測(cè)表面沿摩擦測(cè)試頭運(yùn)動(dòng)軌跡方向分成第一段隔膜材料段、未覆隔膜材料的待測(cè)表面段、第二段隔膜材料段，由于在被測(cè)試表面形成高度差或材料的顯著不同，引起摩擦力和法向力的顯著變化；測(cè)試時(shí)，使摩擦測(cè)試頭依次經(jīng)過(guò)第一段隔膜材料段、未覆隔膜材料的待測(cè)表面段、第二段隔膜材料段，利用力傳感器測(cè)的法向力和摩擦力的變化，確定摩擦測(cè)試頭在未覆隔膜材料的待測(cè)表面段通過(guò)的時(shí)間，考慮到運(yùn)動(dòng)速度的連續(xù)性和待測(cè)表面距離較短，認(rèn)為在該段距離上速度沒(méi)有變化，以此計(jì)算速度。?

用有限元分析力傳感器法向方向和側(cè)向雙向的線性變形范圍，并設(shè)置保護(hù)裝置，與力傳感器的變形方向保留預(yù)置間隙，使其在法向變形范圍內(nèi)不被過(guò)載而損壞。為保證所施加的法向力與力傳感器的對(duì)應(yīng)測(cè)力分析一致，在機(jī)架上設(shè)置了滾動(dòng)的導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪的運(yùn)動(dòng)方向與力傳感器測(cè)定切向力的方向一致。?

一種便攜式摩擦系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，包括摩擦測(cè)試頭、用于測(cè)試摩擦測(cè)試頭法向力和摩擦力大小的力傳感器、與力傳感器相連的計(jì)算處理系統(tǒng)、還包括貼于被測(cè)試表面的隔膜材料覆于被測(cè)試表面一段距離的前后兩段，在被測(cè)試表面形成高度差或明顯材料變化，將被測(cè)試表面延摩擦測(cè)試頭運(yùn)動(dòng)軌跡方向分成第一段隔膜材料段、未覆隔膜材料的待測(cè)表面段、第二段隔膜材料段。具體為：?

所述的隔膜材料為中段鏤空的隔膜材料。?

在上位機(jī)軟件中設(shè)計(jì)了摩擦力和法向力的表盤(pán)顯示。?

在上位機(jī)軟件中設(shè)計(jì)了速度數(shù)值顯示。?

力傳感器在法向力和測(cè)力方向均有機(jī)械保護(hù)裝置，并在上位機(jī)軟件中用特殊顏色標(biāo)示出表盤(pán)指針的指示范圍。?

為保證所施加的法向力與力傳感器的對(duì)應(yīng)測(cè)力分析一致，在機(jī)架上設(shè)置了3-4個(gè)滾動(dòng)的導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪的運(yùn)動(dòng)方向與力傳感器測(cè)定切向力的方向一致。?

其中的數(shù)據(jù)經(jīng)USB接口傳輸至計(jì)算機(jī)，進(jìn)行顯示、分析和存儲(chǔ)，測(cè)試系統(tǒng)的力測(cè)試電橋和數(shù)據(jù)采集處理模塊等由USB接口供電，也可由電池供電。?