[發明專利]一種實時測量工具與工件間動摩擦系數的系統及方法

在審

• 申請號: 201810329470.0
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108593542A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 韋成朋;張鋼
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N19/02
• 分類號: G01N19/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發明公開了一種實時測量工具與工件間動摩擦系數的系統及方法，系統包括上位機、數據采集卡以及用于動摩擦系數測量的裝置，該測量裝置包括測量加速度的加速度計、測量拉力的單軸拉力傳感器和測量重量或壓力的單軸稱重傳感器以及各傳感器安裝部；所述加速度計、單軸拉力傳感器和單軸稱重傳感器的測量數據通過數據采集卡同步采集并發送到上位機，所述上位機具有根據測量數據實時計算工具與工件間動摩擦系數的計算模塊。該測量系統及方法可以有效測量工具與工件間動摩擦系數。

技術領域

本發明涉及一種實時測量工具與工件間動摩擦系數的系統及方法。

背景技術

摩擦系數是指兩表面間的摩擦力與作用在其一表面上的垂直力之比值。依運動的性質，它可分為動摩擦系數和靜摩擦系數。滑動摩擦力是兩物體相互接觸發生相對滑動而產生的，此時的摩擦系數為動摩擦系數。在同樣大小的正壓力情況下，動摩擦系數和滑動摩擦力成正比。摩擦力常常既是動力又是阻力，摩擦力過大會增加能耗，過小會產生打滑，所以動摩擦系數的大小應控制在合理的范圍內。因此，準確測量工具與工件間動摩擦系數是很重要的。

當前對于動摩擦系數的測量，多是對于路面摩擦系數或者某種材料的摩擦系數的測量，這些測量設備或方法，通常設備結構復雜、體積大，且設備制造成本較高，不適用于體積較小的工具與工件間的動摩擦系數的有效測量。而且傳統的測量方法多是要求保持近似勻速的狀態來測量，很多情況下難以達到這樣的要求。

發明內容

本發明針對上述現有技術現狀，提出了一種實時測量工具與工件間動摩擦系數的系統及方法，可以準確、快速、方便地測量工具與工件間動摩擦系數。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種實時測量工具與工件間動摩擦系數的系統，包括上位機、數據采集卡以及用于動摩擦系數測量的裝置，該測量裝置包括測量加速度的加速度計、測量拉力的單軸拉力傳感器和測量重量或壓力的單軸稱重傳感器以及各傳感器安裝部；所述加速度計、單軸拉力傳感器和單軸稱重傳感器的測量數據通過數據采集卡同步采集并發送到上位機，所述上位機具有根據測量數據實時計算工具與工件間動摩擦系數的計算模塊。

所述的單軸拉力傳感器上預留外螺紋桿，用于安裝內螺紋拉環零部件來拉動測量裝置。

所述的單軸稱重傳感器下方留有螺紋孔，用于安裝工具。

所述的各傳感器安裝部的上方安裝有加速度計，內部安裝有單軸拉力傳感器，下方安裝有單軸稱重傳感器。

所述的工具的底面與工件的表面為平面或是曲率較小的曲面。

所述的數據采集卡采集到的數據通過LabVIEW軟件實現與上位機的通信。

所述的LabVIEW軟件集成了根據測量數據實時計算工具與工件間動摩擦系數的計算模塊，能以較低的延遲記錄和顯示當前工具與工件間的動摩擦系數值。

所述的動摩擦系數的計算模塊的核心計算算法是根據動摩擦力計算公式以及牛頓第二定律推導出來，測試者不用刻意保持測量裝置勻速運動，算法公式推導包括以下步驟：

動摩擦力公式如式(1)：

f＝μ·F_N (1)

式中，μ是動摩擦系數，F_N是正壓力；

根據牛頓第二定律，整個裝置在水平面內拉力方向上的受力情況如式(2)：

F_拉力-f＝m_總·a (2)