本發明專利技術涉及一種微摩擦力測量裝置，其包括：機架（10）、相鄰安裝在所述機架10上的上樣品承載單元(20)和下樣品承載單元(40)，所述上樣品承載單元（20）包括：軸承（23）、橫梁（24）、摩擦力測量單元（25）及載荷測量單元（26），所述橫梁（24）橫跨設置在所述軸承（23）上端，所述摩擦力測量單元（25）與所述載荷測量單元（26）分別設置在所述橫梁（24）的兩端，所述橫梁（24）通過所述載荷測量單元（26）與上樣品連接。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種微摩擦力測量裝置，尤其涉及一種精確測量微小摩擦力的微摩擦力測量裝置。
技術介紹
世界的能源約1/3-1/2通過摩擦磨損以熱的形式消耗掉，減小摩擦成為節約能源的一個重要方向。工程中一般將摩擦系數小于O. 01時的摩擦狀態稱為“超滑”狀態，探究“超滑”現象的機理有重要意義。實驗發現，氮化硅、二氧化硅等陶瓷材料在某些水溶液中摩擦系數可以低到O. 003，呈現出超滑現象。傳統商用通用摩擦力試驗機一般采用二維力測量傳感器同時測量接觸摩擦中的載荷與摩擦力。然而，超滑現象具有兩個特點摩擦力數值很小；載荷摩擦力比大約300:1。這兩個特點決定了超滑狀態下摩擦力的測量值超出了傳統商用通用摩擦試驗機的精度范圍。故，采用傳統商用通用摩擦力試驗機測量超滑等現象下的微摩擦力時會出現以下問題首先，其摩擦力傳感器精度難以達到超滑狀態下的摩擦力測量實驗所要求的精度。其次，二維力測量傳感器存在軸間耦合現象(通常> 1%)，其對于超滑狀態下摩擦力測量準確性的影響大于常規實驗狀態。另外，在摩擦力與載荷相差很大時，如果摩擦力傳感器及加載等元件存在裝配偏角，載荷會在摩擦力測量方向產生分量，影響超滑狀態下摩擦力測量結果的準確性。
技術實現思路
本專利技術目的在于針對現有技術摩擦試驗機存在的上述技術問題，提供一種微摩擦力測量精度高，不存在載荷與摩擦力相互耦合現象的微摩擦力測量裝置。本專利技術提供的一種微摩擦力測量裝置，其包括機架(10)、相鄰安裝在所述機架10上的上樣品承載單元(20)和下樣品承載單元(40)，所述上樣品承載單元(20)包括軸承(23)、橫梁(24)、摩擦力測量單元(25)及載荷測量單元(26)，所述橫梁(24)橫跨設置在所述軸承(23)上端，所述摩擦力測量單元(25)與所述載荷測量單元(26)分別設置在所述橫梁(24 )的兩端，所述橫梁(24 )通過所述載荷測量單元(26 )與上樣品連接。該摩擦力測量單元(25)包括摩擦力測量傳感器(252)，其為小量程高精度應變式力測量傳感器。所述摩擦力測量傳感器(252)其中一側與一伸桿(251)連接，并通過該伸桿(251)與所述橫梁(24 )的一端連接。所述軸承(23 )軸套上套設一個支撐環(28 )，所述支撐環(28 )上固定一個傳感器支架(253)，將摩擦力測量傳感器(252)固定在所述傳感器支架(253)。所述軸承(23)為空氣軸承。與現有技術相比較，本專利技術的微摩擦力測量裝置具有以下有益效果第一、使用載荷測量傳感器和摩擦力測量傳感器兩種傳感器，摩擦力測量傳感器可以使用小量程高精度傳感器，對于載荷摩擦力之比很大的超滑狀態的微摩擦力測量精度得到顯著提高。第二、采用橫梁將載荷與摩擦力測量點置于橫梁支撐點的兩側，從而可以避免因加載而產生的應力對摩擦力測量的影響，即減小載荷與摩擦力的耦合作用。第三、摩擦力傳感器采用高精度小量程摩擦力傳感器，精確測量摩擦力大小。第四、摩擦力傳感器采用拉壓力傳感器，兩端固定可以實現正反轉，通過計算平均值以消除角度偏差對測量結果的影響。·第五、采用空氣軸承，消除系統摩擦力影響。附圖說明圖1是本專利技術一實施例的微摩擦力測量裝置的結構示意圖。圖2是圖1所示的微摩擦力測量裝置的俯視圖。圖3是圖2中III區域的放大示意圖。主要元件符號說明權利要求1.一種微摩擦力測量裝置，其包括機架(10);相鄰安裝在所述機架10上的上樣品承載單元(20)和下樣品承載單元(40)，其特征在于，所述上樣品承載單元(20)包括軸承 (23)、橫梁(24)、摩擦力測量單元(25)及載荷測量單元(26)，所述橫梁(24)橫跨設置在所述軸承(23)上端，所述摩擦力測量單元(25)與所述載荷測量單元(26)分別設置在所述橫梁(24)的兩端，所述橫梁(24)通過所述載荷測量單元(26)與上樣品連接。2.根據權利要求1所述的微摩擦力測量裝置，其特征在于，該摩擦力測量單元(25)包括摩擦力測量傳感器(252)，其為應變式力測量傳感器。3.根據權利要求1所述的微摩擦力測量裝置，其特征在于，進一步包括垂直位移調節機構(21)及水平位移調節機構(22)用于使上樣品和下樣品相對縱向或水平位移。4.根據權利要求3所述的微摩擦力測量裝置，其特征在于，所述機架(10)包括一臺面 (11 )，所述垂直位移調節機構(21)垂直安裝在所述機架(IO )的臺面(11)上，所述水平位移調節機構(22)安裝在所述垂直位移調節機構(21)的遠離所述機架(10)的一端，所述軸承(23)安裝在所述水平位移調節機構(22)上。5.根據權利要求1至4項中任意一項所述的微摩擦力測量裝置，其特征在于，所述下樣品承載單元(40)包括旋轉臺(41)及旋轉臺支架42,所述旋轉臺支架(42)垂直安裝在所述機架(10)的臺面(11)上，且與所述上樣品承載單元(20)的所述垂直位移調節機構21相鄰設置，所述旋轉臺支架(42)支撐所述旋轉臺(41)，所述旋轉臺(41)與所述載荷測量單元 (26)相對設置。6.根據權利要求1所述的微摩擦力測量裝置，其特征在于，所述軸承(23)為空氣軸承。7.根據權利要求1所述的微摩擦力測量裝置，其特征在于，所述摩擦力測量單元(25) 的測量點到軸承(23)軸線的水平距離與上樣品(30)和下樣品(50)的接觸點到軸承(23) 軸線的水平距離比為1:1 1:3。8.根據權利要求1所述的微摩擦力測量裝置，其特征在于，所述摩擦力測量傳感器 (252)包括相對的兩側，其中一側與一伸桿(251)連接，并通過該伸桿(251)與所述橫梁(24)的一端連接，所述軸承(23)軸套上套設一個支撐環(28)，所述支撐環(28)上固定一個傳感器支架(253)，將摩擦力測量傳感器(252)另一側固定在所述傳感器支架(253)。9.根據權利要求2所述的微摩擦力測量裝置，其特征在于，所述摩擦力測量傳感器 (252)為量程為50克 200克、精度為O. 01% O.1 %的拉壓兩向的應變式力測量傳感器。10.根據權利要求9所述的微摩擦力測量裝置，其特征在于，所述載荷測量單元(26)包括相互連接在一起的彈性緩沖裝置(261)和載荷測量傳感器(262)，所述載荷測量傳感器 (262)與所述橫梁(24)連接。全文摘要本專利技術涉及一種微摩擦力測量裝置，其包括機架(10)、相鄰安裝在所述機架10上的上樣品承載單元(20)和下樣品承載單元(40)，所述上樣品承載單元(20)包括軸承(23)、橫梁(24)、摩擦力測量單元(25)及載荷測量單元(26)，所述橫梁(24)橫跨設置在所述軸承(23)上端，所述摩擦力測量單元(25)與所述載荷測量單元(26)分別設置在所述橫梁(24)的兩端，所述橫梁(24)通過所述載荷測量單元(26)與上樣品連接。文檔編號G01N19/02GK102998254SQ20121046783公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日專利技術者張晨輝, 孫亮, 李津津 申請人:清華大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種微摩擦力測量裝置，其包括：機架（10）；相鄰安裝在所述機架10上的上樣品承載單元(20)和下樣品承載單元(40)，其特征在于，所述上樣品承載單元（20）包括：軸承（23）、橫梁（24）、摩擦力測量單元（25）及載荷測量單元（26），所述橫梁（24）橫跨設置在所述軸承（23）上端，所述摩擦力測量單元（25）與所述載荷測量單元（26）分別設置在所述橫梁（24）的兩端，所述橫梁（24）通過所述載荷測量單元（26）與上樣品連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張晨輝，孫亮，李津津，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：
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