一種摩擦力模擬發(fā)生裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種摩擦力模擬發(fā)生裝置，主要由以動(dòng)摩擦塊為主的橫向移動(dòng)部分和以靜摩擦塊為主的壓力調(diào)節(jié)部分組成。動(dòng)摩擦塊通過(guò)耦接器和可動(dòng)軸連接，可動(dòng)軸兩端安裝在摩擦力很小的軸承之上，拉動(dòng)牽引頭可使動(dòng)摩擦塊運(yùn)動(dòng)；靜摩擦塊和動(dòng)摩擦塊緊密接觸，其施加在動(dòng)摩擦塊上的壓力通過(guò)調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)手柄和靜摩擦塊之間設(shè)置有位移縮放構(gòu)件、上壓力件、下壓力件、彈性組件、壓力傳感器和靜摩擦塊固定件；在動(dòng)摩擦塊和靜摩擦塊的動(dòng)摩擦系數(shù)和最大靜摩擦系數(shù)已知的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)施加于動(dòng)摩擦塊上的壓力，可使?fàn)恳^上產(chǎn)生不同的摩擦力運(yùn)動(dòng)特性，牽引頭受力疊加于被測(cè)機(jī)械部件上。本實(shí)用新型主要用于研究機(jī)械部件受摩擦力影響時(shí)的運(yùn)行特性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種摩擦力模擬發(fā)生裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種物體間力學(xué)特性的模擬裝置，具體而言涉及一種摩擦力模擬發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]兩個(gè)互相擠壓且接觸的物體，在發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力稱(chēng)為滑動(dòng)摩擦力，在具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)但尚保持相對(duì)靜止時(shí)的摩擦力稱(chēng)為靜摩擦力。滑動(dòng)摩擦力的大小和一物體施加于另一物體上的正壓力以及兩接觸物體的動(dòng)摩擦系數(shù)有關(guān);靜摩擦力隨外力大小變化，其最大值稱(chēng)為最大靜摩擦力，可在測(cè)量出靜摩擦系數(shù)后求得?，F(xiàn)有很多儀器都能用于測(cè)量摩擦力或摩擦力系數(shù)，但使用中往往需要特定的條件，難以用于某些已安裝于現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備的摩擦力特性。比如工業(yè)過(guò)程中的閥門(mén)，測(cè)量閥桿和密封件之間的摩擦力需要對(duì)閥門(mén)進(jìn)行拆解，這在實(shí)際中是不允許的。另外，作為特定作用而設(shè)計(jì)的某一個(gè)產(chǎn)品，其內(nèi)部所含運(yùn)動(dòng)構(gòu)件間的摩擦力在新產(chǎn)品上是基本確定的，但隨著時(shí)間推移，摩擦力的大小可能增加或減小。因此，研究者如要分析不同摩擦力大小下產(chǎn)品的工作特性，就需要在較長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)測(cè)量摩擦特性，這費(fèi)時(shí)費(fèi)力且工況不可控，而且還不一定可測(cè)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型提供一種摩擦力模擬發(fā)生裝置，可模擬不同摩擦力大小下物體的力學(xué)特性。本實(shí)用新型所提供的裝置模擬輸出的摩擦力可疊加于被測(cè)對(duì)象運(yùn)動(dòng)部件任一受力方向上，用于分析不同摩擦力影響下該部件的運(yùn)動(dòng)特性。
[0004]本實(shí)用新型提供一種摩擦力模擬發(fā)生裝置，采用的技術(shù)方案如下:
[0005]本實(shí)用新型提供一種摩擦力模擬發(fā)生裝置，所述裝置由橫向移動(dòng)部分和壓力調(diào)節(jié)部分組成;橫向移動(dòng)部分包括動(dòng)摩擦塊、耦接器、可動(dòng)軸、軸承、軸承安裝座、導(dǎo)軌、牽引頭、滑輪、底座和牽引線(xiàn);壓力調(diào)節(jié)部分包括調(diào)節(jié)手柄、調(diào)節(jié)螺桿、固定螺母、位移縮放構(gòu)件、支架、上壓力件、彈性組件、下壓力件、壓力傳感器、靜摩擦塊固定件、靜摩擦塊、人機(jī)操作構(gòu)件和伸縮螺桿;所述動(dòng)摩擦塊兩端分別和耦接器連接，耦接器和可動(dòng)軸連接，可動(dòng)軸連接在軸承上，可動(dòng)軸一端設(shè)置有牽引頭，牽引頭可連接牽引線(xiàn)，牽引線(xiàn)通過(guò)滑輪將摩擦力運(yùn)動(dòng)特性施加于被測(cè)對(duì)象，滑輪固定于底座上，軸承安裝于軸承安裝座上，軸承安裝座可在導(dǎo)軌平行移動(dòng);所述靜摩擦塊由靜摩擦塊固定件固定，靜摩擦塊固定件的另一面連接壓力傳感器，彈性組件兩端連接上壓力件和下壓力件，下壓力件的另一面連接壓力傳感器，調(diào)節(jié)手柄連接調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)螺桿另一端和位移縮放構(gòu)件連接，通過(guò)位移縮放構(gòu)件，調(diào)節(jié)螺桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)伸縮螺桿伸縮運(yùn)動(dòng)，伸縮螺桿另一端連接上壓力件，其伸縮運(yùn)動(dòng)使上壓力件產(chǎn)生同向運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)力傳導(dǎo)施加于靜摩擦塊上，從而靜摩擦塊對(duì)動(dòng)摩擦塊產(chǎn)生壓力。
[0006]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn):
[0007]所述人機(jī)操作構(gòu)件由微處理器、信息輸入電路、壓力信號(hào)處理電路、通信接口電路、存儲(chǔ)器和顯示電路組成。微處理器是人機(jī)操作構(gòu)件的核心，對(duì)連接于其上的各類(lèi)電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)和輸入輸出等處理;信息輸入電路的功能是將本實(shí)用新型相關(guān)的部件特性參數(shù)進(jìn)行輸入，如:摩擦塊質(zhì)量，壓力傳感器質(zhì)量、靜摩擦塊固定件質(zhì)量以及滑輪摩擦補(bǔ)償量等;壓力信號(hào)處理電路對(duì)來(lái)自壓力傳感器的電信號(hào)進(jìn)行處理，再經(jīng)微處理器變換后經(jīng)顯示電路進(jìn)行信息輸出；通信接口電路可外接其他存儲(chǔ)器或控制單元，用于輸入摩擦力計(jì)算時(shí)所需的補(bǔ)償參數(shù)，以及輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果;存儲(chǔ)器用于對(duì)微處理器運(yùn)算所需的某些數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行存儲(chǔ);顯示電路對(duì)本裝置操作過(guò)程中的一些狀態(tài)、參數(shù)和工作步驟等信息進(jìn)行顯示。
[0008]所述軸承之間的距離可調(diào)節(jié)。
[0009]所述動(dòng)摩擦塊、靜摩擦塊和靜摩擦塊固定件的質(zhì)量已知。
[0010]所述位移縮放機(jī)構(gòu)的作用是將旋轉(zhuǎn)位移量進(jìn)行縮放，彈性組件的作用是將直線(xiàn)位移量進(jìn)行縮放。
[0011]所述調(diào)節(jié)手柄到靜摩擦塊之間設(shè)置有位移縮放構(gòu)件、彈性組件以及壓力傳感器。
[0012]所述人機(jī)操作構(gòu)件可輸入相關(guān)構(gòu)件質(zhì)量參數(shù)和摩擦力補(bǔ)償參數(shù)，微處理器中的摩擦力特性計(jì)算算法基于存儲(chǔ)器中的各種摩擦力校正特性表。
[0013]所述靜摩擦塊施加于動(dòng)摩擦塊的壓力大小可調(diào)，不同壓力情況下，動(dòng)摩擦塊可產(chǎn)生不同的運(yùn)行特性。動(dòng)摩擦塊運(yùn)動(dòng)特性也受可動(dòng)軸和軸承間摩擦力的影響，軸承的選擇應(yīng)以盡量減小可動(dòng)軸和軸承間的滑動(dòng)摩擦力為標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，這一滑動(dòng)摩擦力也可在人機(jī)操作構(gòu)件上進(jìn)行補(bǔ)償。
[0014]本實(shí)用新型所提供的一種摩擦力模擬發(fā)生裝置還包括兩個(gè)滑輪和外接引線(xiàn)，外接引線(xiàn)一端連接牽引頭，另一端連接被測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象?；喌淖饔檬菍?dòng)摩擦塊所受固定方向的摩擦力轉(zhuǎn)換到不同方向，其安裝位置要以不衰減動(dòng)摩擦塊所受摩擦力為標(biāo)準(zhǔn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型主體結(jié)構(gòu)正面示意圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型人機(jī)操作構(gòu)件結(jié)構(gòu)圖。
[0017]【附圖符號(hào)說(shuō)明】1.調(diào)節(jié)手柄;2.調(diào)節(jié)螺桿;3.固定螺母;4.位移縮放構(gòu)件;5.支架；
6.上壓力件;7.彈性組件;8 ?下壓力件;9.壓力傳感器；10.靜摩擦塊固定件；11.靜摩擦塊；12.動(dòng)摩擦塊;13.耦接器;14.可動(dòng)軸；15.軸承；16.軸承安裝座；17.導(dǎo)軌；18.牽引頭；19.滑輪;20.人機(jī)操作構(gòu)件;21.伸縮螺桿;22.底座;23.牽引線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和應(yīng)用方法有更加清楚的理解，現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型所提供的摩擦力模擬發(fā)生裝置可分解為以動(dòng)摩擦塊12為主的橫向移動(dòng)部分，和以靜摩擦塊11為主的壓力調(diào)節(jié)部分。動(dòng)摩擦塊12兩端分別通過(guò)耦接器13和可動(dòng)軸14連接，耦接器13正確安裝可保證動(dòng)摩擦塊12和可動(dòng)軸14軸線(xiàn)平行或重合，可動(dòng)軸14連接于軸承15之上，可動(dòng)軸14 一端還設(shè)置有牽引頭18，牽引頭18連接牽引線(xiàn)23，牽引線(xiàn)23通過(guò)滑輪19可將摩擦力運(yùn)動(dòng)特性施加于被測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置，滑輪19固定于底座22之上；軸承15設(shè)有軸承安裝座15，軸承安裝座15可在導(dǎo)軌17平行線(xiàn)方向移動(dòng)，待調(diào)節(jié)好位置后再固定于底座22上;靜摩擦塊11連接靜摩擦塊固定件10得一面，靜摩擦塊固定件10另一面連接壓力傳感器9;彈性組件7兩端連接有上壓力件6和下壓力件8，下壓力件8的另一面和壓力傳感器9相連接;調(diào)節(jié)手柄I連接調(diào)節(jié)螺桿2，固定螺母3在調(diào)節(jié)螺桿2調(diào)節(jié)到位后用于對(duì)其進(jìn)行固定，防止調(diào)節(jié)螺桿2移位，調(diào)節(jié)螺桿2另一端和位移縮放構(gòu)件4連接，位移縮放構(gòu)件4連接支架5;通過(guò)位移縮放構(gòu)件4，調(diào)節(jié)螺桿2旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)伸縮螺桿21轉(zhuǎn)動(dòng);位移縮放構(gòu)件4將調(diào)節(jié)螺桿2的旋轉(zhuǎn)位移縮放后施加于伸縮螺桿21上使之隨動(dòng)，在位移縮放構(gòu)件4的一示例實(shí)施方案中，其各構(gòu)件可以是一組齒輪或傳送帶;伸縮螺桿21另一端連接上壓力件6，伸縮螺桿21的伸縮運(yùn)動(dòng)會(huì)使上壓力件6產(chǎn)生同向運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)力傳導(dǎo)使施加于靜摩擦塊上的壓力變化。
[0020]如圖2所示，本實(shí)用新型所提供的摩擦力模擬發(fā)生裝置的人機(jī)操作構(gòu)件20是由微處理器101、信息輸入電路102、壓力信號(hào)處理電路103、通信接口電路104、存儲(chǔ)器105和顯示電路106組成。微處理器101對(duì)輸入或輸出的電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，其可以是通用計(jì)算機(jī)(PC)、單片機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)或某些分立元件等的任意組合。信息輸入電路102耦接于微處理器101上，可以通過(guò)它手動(dòng)輸入各種參數(shù)和數(shù)據(jù);壓力信號(hào)處理電路103將壓力傳感器9的信息處理后送入微處理器101中；通信接口電路104耦接微處理器101，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入或?qū)С?，存?chǔ)器105用于存儲(chǔ)運(yùn)算處理所需要的程序和數(shù)據(jù)；顯示電路106同樣耦接在微處理器101上，顯示本裝置的操作狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)。
[0021]本實(shí)用新型所提供的摩擦力模擬發(fā)生裝置中的靜摩擦塊11和動(dòng)摩擦塊12的表面均有一定等級(jí)的粗糙度，可通過(guò)更換不同粗糙度等級(jí)的摩擦塊模擬產(chǎn)生不同的摩擦力動(dòng)態(tài)特性。
[0022]在本實(shí)用新型的一示例實(shí)施方式中，軸承15可選直線(xiàn)軸承，可動(dòng)軸14和軸承15間的滑動(dòng)摩擦力很小，其相對(duì)于動(dòng)摩擦塊12和靜摩擦塊11間的摩擦力基本可忽略。
[0023]在本實(shí)用新型的一示例實(shí)施方式中，裝置的使用步驟如下:
[0024]S1、選擇所需型號(hào)的動(dòng)摩擦塊12，并通過(guò)調(diào)節(jié)耦接器13使之和可動(dòng)軸14牢固連接；
[0025]S2、根據(jù)使用情況調(diào)節(jié)兩個(gè)軸承安裝座16間的距離，調(diào)節(jié)好后將其固定；
[0026]S3、將靜摩擦塊11和靜摩擦塊固定件10牢固連接，通過(guò)人機(jī)操作構(gòu)件20中的信息輸入電路102輸入壓力傳感器9、靜摩擦塊固定件10以及靜摩擦塊11的質(zhì)量參數(shù)；
[0027]S4、如果靜摩擦塊11和動(dòng)摩擦塊12的動(dòng)摩擦系數(shù)和最大靜摩擦系數(shù)已知，則直接跳轉(zhuǎn)到S6步驟，否則，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手柄I使靜摩擦塊11和動(dòng)摩擦塊12初步接觸，再繼續(xù)同方向旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手柄I，并觀(guān)察顯示電路106所顯示的壓力數(shù)據(jù)直到其值為一大于零的數(shù)據(jù)；
[0028]S5、在牽引頭18上外接摩擦力測(cè)試儀，測(cè)出靜摩擦塊11和動(dòng)摩擦塊12之間的動(dòng)摩擦系數(shù)和最大靜摩擦系數(shù)；
[0029]S6、通過(guò)信息輸入電路102輸入軸承15和可動(dòng)軸14間的摩擦力補(bǔ)償參數(shù)，以及通過(guò)通信接口電路104導(dǎo)入影響摩擦動(dòng)態(tài)特性的各種補(bǔ)償數(shù)據(jù)；
[0030]S7、根據(jù)滑動(dòng)摩擦力計(jì)算公式:滑動(dòng)摩擦力=動(dòng)摩擦力系數(shù)乘以物體所受正壓力，計(jì)算實(shí)驗(yàn)所需特定大小滑動(dòng)摩擦力對(duì)應(yīng)的正壓力值，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手柄I，使顯示電路106所顯示的壓力數(shù)據(jù)等于該值；
[0031]S8、通過(guò)牽引頭18或牽引線(xiàn)23，必要時(shí)再通過(guò)滑輪19，將特定摩擦力動(dòng)態(tài)特性施加于被測(cè)物體上。
[0032]以上所述僅為本實(shí)用新型示例性的實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，增加或減少某些裝置的使用步驟，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種摩擦力模擬發(fā)生裝置，其特征在于:所述裝置由橫向移動(dòng)部分和壓力調(diào)節(jié)部分組成;橫向移動(dòng)部分包括動(dòng)摩擦塊、耦接器、可動(dòng)軸、軸承、軸承安裝座、導(dǎo)軌、牽引頭、滑輪、底座和牽引線(xiàn);壓力調(diào)節(jié)部分包括調(diào)節(jié)手柄、調(diào)節(jié)螺桿、固定螺母、位移縮放構(gòu)件、支架、上壓力件、彈性組件、下壓力件、壓力傳感器、靜摩擦塊固定件、靜摩擦塊、人機(jī)操作構(gòu)件和伸縮螺桿;所述動(dòng)摩擦塊兩端分別和耦接器連接，耦接器和可動(dòng)軸連接，可動(dòng)軸連接在軸承上，可動(dòng)軸一端設(shè)置有牽引頭，牽引頭可連接牽引線(xiàn)，牽引線(xiàn)通過(guò)滑輪將摩擦力運(yùn)動(dòng)特性施加于被測(cè)對(duì)象，滑輪固定于底座上，軸承安裝于軸承安裝座上，軸承安裝座可在導(dǎo)軌平行移動(dòng);所述靜摩擦塊由靜摩擦塊固定件固定，靜摩擦塊固定件的另一面連接壓力傳感器，彈性組件兩端連接上壓力件和下壓力件，下壓力件的另一面連接壓力傳感器，調(diào)節(jié)手柄連接調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)螺桿另一端和位移縮放構(gòu)件連接，通過(guò)位移縮放構(gòu)件，調(diào)節(jié)螺桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)伸縮螺桿伸縮運(yùn)動(dòng)，伸縮螺桿另一端連接上壓力件，其伸縮運(yùn)動(dòng)使上壓力件產(chǎn)生同向運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)力傳導(dǎo)施加于靜摩擦塊上，從而靜摩擦塊對(duì)動(dòng)摩擦塊產(chǎn)生壓力。2.如權(quán)利要求1所述的一種摩擦力模擬發(fā)生裝置，其特征在于:所述人機(jī)操作構(gòu)件由微處理器、信息輸入電路、壓力信號(hào)處理電路、通信接口電路、存儲(chǔ)器和顯示電路組成。3.如權(quán)利要求1所述的一種摩擦力模擬發(fā)生裝置，其特征在于:所述軸承之間的距離可調(diào)節(jié)。4.如權(quán)利要求1所述的一種摩擦力模擬發(fā)生裝置，其特征在于:所述動(dòng)摩擦塊、靜摩擦塊和靜摩擦塊固定件的質(zhì)量已知。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK205426758SQ201521027389
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月10日
【發(fā)明人】王志國(guó), 劉飛, 趙忠蓋, 欒小麗
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)