[發(fā)明專利]一種動(dòng)態(tài)沖擊下環(huán)形表面動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)試裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110397285.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113092362B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林玉亮;祁子真;張玉武;陳榮;梁民族;彭永;李翔宇;盧芳云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N19/02
• 分類號(hào): G01N19/02
• 代理公司: 湖南企企衛(wèi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43257
• 代理人: 任合明

1.一種采用動(dòng)態(tài)沖擊下環(huán)形表面動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)試裝置進(jìn)行動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)試的方法，其特征在于動(dòng)態(tài)沖擊下環(huán)形表面動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)試裝置由撞擊桿(1)、第一摩擦副(2)、上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)、左支板(41)、右支板(42)、動(dòng)態(tài)力傳感器(5)組成；定義動(dòng)態(tài)沖擊下環(huán)形表面動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)試裝置左端為遠(yuǎn)離右支板(42)的一端，右端為靠近右支板(42)的一端；

第一摩擦副(2)位于上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)之間，且上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)在電磁加壓裝置的壓力作用下擠壓第一摩擦副(2)；上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)與左支板(41)在水平方向上穩(wěn)定接觸，以保證上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)與左支板(41)在水平方向上力的穩(wěn)定傳遞；動(dòng)態(tài)力傳感器(5)處于左支板(41)、右支板(42)之間；第一摩擦副(2)、上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)、左支板(41)、右支板(42)、動(dòng)態(tài)力傳感器(5)同軸安裝；

撞擊桿(1)為圓柱型，直徑為D₁，長(zhǎng)度為L(zhǎng)₁；撞擊桿(1)在測(cè)試開(kāi)始時(shí)以速度v自左向右水平運(yùn)動(dòng)，對(duì)第一摩擦副(2)施加動(dòng)態(tài)撞擊載荷；撞擊桿(1)采用硬質(zhì)材料制成；

第一摩擦副(2)為圓柱型，長(zhǎng)度為L(zhǎng)₂，厚度為D₂，第一摩擦副(2)的材料即為待測(cè)摩擦系數(shù)的材料，外表面處理方法與待測(cè)工況處理方法的完全相同；第一摩擦副(2)用于承受外部沖擊載荷并與上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)相互滑動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)撞擊下的摩擦力；第一摩擦副(2)的材料要求滿足第一摩擦副(2)在撞擊桿(1)的沖擊作用下不產(chǎn)生塑性變形；

上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)形狀完全相同；上第二摩擦副(31)為半圓環(huán)形板，長(zhǎng)度為L(zhǎng)₃，內(nèi)徑為d₃，外徑為D₃，壁厚為t₃，使用時(shí)，電磁加壓裝置施加在上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)外表面上的力均為F；上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)的材料為待測(cè)材料，內(nèi)表面處理方法與待測(cè)工況處理方法完全相同，要求上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)在電磁加壓裝置所施加的力的作用下不產(chǎn)生塑性變形；

左支板(41)、右支板(42)形狀完全相同；左支板(41)為圓形薄板，厚度為L(zhǎng)₄，直徑為D₄，采用合金材料制成，左支板(41)在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中不產(chǎn)生塑性變形；左支板(41)兩端面平行且外側(cè)面光滑；右支板(42)的右端面通過(guò)螺絲與其它固定物連接，從而固定整體測(cè)試裝置，使測(cè)試裝置本身在測(cè)試過(guò)程中不產(chǎn)生位移；

動(dòng)態(tài)力傳感器(5)為圓柱形，直徑為D₅，厚度為L(zhǎng)₅，材料為硬質(zhì)合金，要求動(dòng)態(tài)力傳感器(5)在測(cè)試過(guò)程中不產(chǎn)生塑性變形；動(dòng)態(tài)力傳感器(5)處于左支板(41)、右支板(42)之間，動(dòng)態(tài)力傳感器(5)左端面通過(guò)膠結(jié)劑與左支板(41)的右側(cè)面固結(jié)，動(dòng)態(tài)力傳感器(5)右端面通過(guò)膠結(jié)劑與右支板(42)的左側(cè)面固結(jié)，左支板(41)、右支板(42)間的力通過(guò)動(dòng)態(tài)力傳感器(5)連續(xù)穩(wěn)定傳遞；

所述動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)試的方法包括以下步驟：

第一步，動(dòng)態(tài)沖擊下摩擦系數(shù)測(cè)試準(zhǔn)備，方法是：

1.1將動(dòng)態(tài)力傳感器(5)與左支板(41)、右支板(42)穩(wěn)定連接，上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)與左支板(41)穩(wěn)定接觸，三者間無(wú)晃動(dòng)，并確保上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)、左支板(41)、右支板(42)和動(dòng)態(tài)力傳感器(5)同軸；

1.2確保第一摩擦副(2)與上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)同軸，第一摩擦副(2)處于上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)之間，第一摩擦副(2)的外表面與上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)的內(nèi)表面緊密接觸；

1.3檢查電磁加壓裝置在上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)外表面上施加力的情況，確保電磁加壓裝置在上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)外表面上均勻施加壓力；

1.4將右支板(42)通過(guò)活動(dòng)螺栓固定在固支物上，使得基于動(dòng)態(tài)沖擊下環(huán)形表面動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)試裝置整體固定在固支物上，并保證基于動(dòng)態(tài)沖擊下環(huán)形表面動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)試裝置的第一摩擦副(2)左端面正對(duì)撞擊桿(1)過(guò)來(lái)的方向，固支物形狀不限，在固支物上鉆螺絲孔，通過(guò)與活動(dòng)螺栓的連接來(lái)固定測(cè)試裝置；

1.5查看電磁加壓裝置作用在上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)上的作用力F，并進(jìn)行記錄；

第二步，摩擦系數(shù)測(cè)試，方法是：

2.1撞擊桿(1)以速度v到達(dá)，撞擊桿(1)撞擊第一摩擦副(2)的左端面，第一摩擦副(2)獲得向右的速度；

2.2第一摩擦副(2)承受外部沖擊載荷向右運(yùn)動(dòng)，第一摩擦副(2)與上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生摩擦力；

2.3第一摩擦副(2)在摩擦力的作用下逐漸減速，最終停止運(yùn)動(dòng)；

2.4第一摩擦副(2)與上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)之間的摩擦力由上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)傳遞給左支板(4)，接著由動(dòng)態(tài)力傳感器(5)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)測(cè)得并記錄；判讀動(dòng)態(tài)力傳感器(5)測(cè)得的電壓信號(hào)，判讀時(shí)確保左支板(41)與上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)、動(dòng)態(tài)力傳感器(5)間緊密接觸無(wú)松動(dòng)；

2.5動(dòng)態(tài)力傳感器(5)測(cè)得的電壓信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器及示波器后導(dǎo)出數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得到所測(cè)得摩擦力F₁；

2.6計(jì)算動(dòng)態(tài)沖擊下的摩擦系數(shù)f，f＝F₁/2F，測(cè)試結(jié)束后，更換新的第一摩擦副(2)和上第二摩擦副(31)、下第二摩擦副(32)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試裝置的再次利用。