一种用于测定摩擦系数的测试机

技术领域

本发明涉及摩擦实验设备技术领域，尤其涉及一种用于测定摩擦系数的测试机。

背景技术

在研发新材料时，需要对新材料的摩擦系数进行测试。在测试过程中，温度是影响摩擦系数的重要因素之一，因此需要对该材料在不同温度状态下分别测试其摩擦系数。然而，现有的测试机加热待测工件后，不具备使其快速冷却功能，不能完成待测工件的淬火过程，与实际的热冲压工艺流程不一致。因此会造成所测得的摩擦系数存在较大误差，与实际不符。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种用于测定摩擦系数的测试机，采用如下技术方案：

一种用于测定摩擦系数的测试机，包括工作台，以及位于所述工作台上并用以给待测工件加热的电炉，其特征在于，还包括：用于检测所述待测工件温度的温度检测装置；

压力系统，所述压力系统通过一支架安装于所述工作台上，所述压力系统包括下定模组件及上动模组件，所述上动模组件在一驱动装置的作用下朝向所述下定模组件运动以夹持所述待测工件；

拉力系统，所述拉力系统包括相连接的步进电机及丝杠滑台；

控制系统，所述控制系统包括相互电性连接的数据采集器、计算终端、用于检测所述压力系统输出的压力传感器以及用于检测拉力系统输出的拉力传感器，所述压力传感器位于所述下定模组件下方，所述拉力传感器分别与所述丝杠滑台及所述待测工件相连；

以及冷却系统，所述冷却系统包括冷水机及两个冷却水板，所述冷却水板内贯穿地设置有与所述冷水机连通并循环的冷却水道；两个所述冷却水板中的其中一者位于所述驱动装置与所述上动模组件之间，另一者位于所述压力传感器与所述下定模组件之间。

进一步地，所述温度检测装置为多个热电偶，多个所述热电偶沿所述待测工件长度方向均匀地设置于所述待测工件内。

进一步地，所述下定模组件及所述上动模组件中分别具有一加热装置。

进一步地，所述下定模组件及所述上动模组件还分别包括一温度监控元件，所述温度监控元件与所述加热装置电性连接以控制所述加热装置通电与否。

进一步地，所述压力传感器与其上的冷却水板之间还具有一隔热板。

进一步地，所述驱动装置为气缸或油缸。

进一步地，所述支架上具有纵向设置的导向杆，所述上模组件具有与所述导向杆相配合的导向槽，所述上模组件在所述驱动装置的驱动下可沿所述导向杆滑动。

进一步地，所述拉力传感器为S型拉力传感器。

进一步地，所述S型拉力传感器的一端通过一升降装置安装在所述丝杠滑台上，另一端设有一用于紧固所述待测工件的工件夹头。

进一步地，所述控制系统还包括信号放大器。

有益效果：

1、本发明公开的测试机通过设置用于加热待测工件的电炉、用于测量待测工件温度的温度检测装置、对待测工件施加压力的压力系统、对待测工件施加拉力的拉力系统、用于采集数据并执行运算的控制系统、对上动模组件和下动模组件冷却降温的冷却系统。电炉和冷却系统可分别模拟待测工件加热和淬火的过程，符合实际热冲压的工艺流程。控制系统采集压力值、拉力值及温度值大小，可以测得在一定温度条件下，待测工件的摩擦系数，该测得的数据更加精准、符合实际。

2、拉力传感器通过一升降装置安装在滑台丝杠上，通过调节升降装置可保证拉力系统输出的拉力沿水平方向作用在待测工件,且输出的拉力与压力系统输出的压力保持垂直，保证所测摩擦系数的精准。

3、在压力传感器与其上的冷却水板之间设置一层隔热板，防止下定模组件的热量穿过冷却水板并进一步向其底部的压力传感器一侧传递，导致热量损失和使圆形力传感器过热产生测量误差的问题。

附图说明

图1为本实施例中一种用于测定摩擦系数的测试机的结构示意图；

图2为本实施例提供的上动模组件的结构示意图；

图3为本实施例提供的下定模组件与压力传感器的装配示意图；

图4为本实施例提供的上动模组件与支架的装配示意图；

图5为本实施例提供的滑台丝杠与拉力传感器的装配示意图。

其中：

100-工作台；101-电炉；

200-压力系统；210-下定模组件；211-冷却水板；212-冷却水道；213-隔热板；214-加热装置；220-上动模组件；221-导向槽；230-支架；231-导向杆；240-驱动装置；

300-拉力系统；310-步进电机；320-丝杠滑台；321-升降装置；322-工件夹头；

400-控制系统；410-数据采集器；420-压力传感器；430-拉力传感器；431-S型拉力传感器；440-信号放大器；

501-冷水机；6-待测工件。

具体实施方式

在本实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

本发明公开了一种用于测定摩擦系数的测试机，其解决的问题在于：现有的摩擦测试机不能快速地对加热后的待测工件6进行降温，无法模拟冷却淬火的过程，使得对该工件的摩擦测试结果产生误差。为解决该技术问题，本发明提供了一种具有快速冷却待测工件6功能的摩擦测试机。

下面将结合附图对本实施例所采用的技术方案做详细说明。

如图1至图5所示，一种用于测定摩擦系数的测试机,包括工作台100及电炉101，电炉101安装在工作台100上并给待测工件6加热升温，待测工件6的温度由一温度检测装置测得。

还包括压力系统200，压力系统200通过一支架230安装于工作台100上，压力系统200包括下定模组件210及上动模组件220，其中，下定模组件210为固定安装，上动模组件220为可滑动连接，上动模组件220在一驱动装置240的作用下可沿纵向运动，下定模组件210及上动模组件220之间产生夹持力以紧固待测工件6。驱动装置240输出的力为对待测工件6施加的压力。

还包括拉力系统300，拉力系统300包括步进电机310及丝杠滑台320，步进电机310驱动丝杠滑台320滑动。拉力系统300的输出是给待测工件6施加水平方向的拉力。

还包括控制系统400，控制系统400包括相互电性连接的数据采集器410、计算终端、用于检测压力系统200输出的压力传感器420以及用于检测拉力系统300输出的拉力传感器430。压力传感器420位于下定模组件210下方，在上动模组件220及下定模组件210夹持待测工件6时，压力传感器420可检测到驱动装置240输出的压力大小。拉力传感器430位于丝杠滑台320及待测工件6之间，当上动模组件220及下定模组件210夹持紧固待测工件6后，丝杠滑台320给待测工件6施加拉力，拉力传感器430可读取拉力大小。

还包括冷却系统，冷却系统包括冷水机501及两个冷却水板211冷水水板内贯穿地设置有与冷水机501连通并循环的冷却水道212；两个冷却水板211中的其一位于驱动装置240与上动模组件220之间，另一者位于压力传感器420与下定模组件210之间。冷却水板211可以快速的对待测工件6降温，完成冷却淬火的工作。

在本实施例中，电炉101及冷却系统可分别对待测工件6进行加热和冷却，以分别模拟奥氏体化或者淬火的过程，且符合实际热冲压的工艺流程。待测工件6受热升温，通过温度检测装置测得待测工件6的温度，并根据压力系统200输出的压力大小与拉力系统300输出的拉力大小二者的比值可以得到在在该温度条件下待测工件6的摩擦系数。

在上述实施例中，用于检测待测工件6温度的温度检测装置可以选用现有技术中各种类型的温度传感器。比如现有技术中的摩擦测试机进场选用的、根据表面热辐射测得待测工件6温度的红外测温仪。但是待测工件6在加热完成后板料会因高温而产生氧化，表面辐射率降低，使用红外测温仪测得的温度值不准确。因此，在本实施例中，使用热电偶作为温度检测装置，热电偶的数量为多个，且多个热电偶沿待测工件6长度方向均匀地设置于待测工件6内。所测得的温度结果更加精确。

请参照图2及图3，为了保持下定模组件210及上动模组件220在工作过程中的温度，下定模组件210及上动模组件220中分别具有一加热装置214。该加热装置214可以选用电加热管等现有技术中常用的机构。基于上述具有加热装置214的实施例，优选地，下定模组件210及上动模组件220还分别包括一温度监控元件，温度监控元件与加热装置214电性连接以控制加热装置214通电与否，其目的在于：防止下定模组件210或上动模组件220温度过高导致退火软化，进而产生下定模组件210与上动模组件220与待测工件6接触面产生划痕、测量数据不准确等问题。温度监控元件可以选用现有技术中常见的温控开关等元器件；也可使用温度传感器测量下定模组件210或上动模组件220的温度，并在计算终端中写入通断电程序实现上述功能。

请参照图3，基于上述具有加热装置214的实施例，为了防止下定模组件210的热量穿过冷却水板211并进一步向其底部的压力传感器420一侧传递，导致热量损失和使压力传感器420过热产生测量误差的问题，在压力传感器420与其上的冷却水板211之间设置一层隔热板213。

在一个具体实施例中，驱动装置240为气缸或油缸。一种可选的工作方式为：气缸的输出端连接上动模组件220，通过气缸上配置的调压阀调节进气压力，进而调节输出压力的大小。优选地，请参照图4，为了使上动模组件220在气缸驱动下运动更加平稳，支架230上具有纵向设置的导向杆231，上动模组件220具有与导向杆相配合的导向槽221，上动模组件220在驱动装置240的驱动下可沿导向杆231滑动。

在上述实施例中，如图5所示，拉力传感器430可以选用S型拉力传感器431。S型拉力传感器431的一端通过一升降装置321安装在丝杠滑台320上，另一端设有一用于紧固待测工件6的工件夹头322。一种可选用的升降装置321的结构为:固定座安装在丝杠滑台320上，且具有一椭圆形的通孔，S型拉力传感器431通过一紧固螺栓贯穿通孔与固定座连接，且紧固螺栓可在孔内上下移动。通过调节升降装置321可保证拉力系统300输出的拉力沿水平方向作用在待测工件6上、与压力系统200输出的压力垂直，保证所测摩擦系数的精准。

进一步地，控制系统400还包括信号放大器440，信号放大器440与压力传感器420及拉力传感器430电性连接。信号放大器440可保证压力传感器420及拉力传感器430所产生的压力值信号和拉力值信号传输稳定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。