专利名称：一种金属木材摩擦试验台的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量仪器领域，特别涉及一种利用线位移传感器(LVDT)测量金属和木材之间摩擦力的金属木材摩擦试验台。
背景技术：
目前国内的摩擦试验台一般针对金属之间的摩擦磨损，常见的为销盘式摩擦试验台，是利用应变片测量力臂变形的方式测量摩擦力，应变片信号通过电桥和信号处理电路， 再通过数据采集卡输入电脑，其测量结果误差较大，稳定性都较差。国外公司如CSM公司的成品试验台价格昂贵，往往高达数十万人民币。此外，在木材加工、果树机械等领域都会涉及金属和木材的摩擦，由于木材、树枝自身的结构特点，需要测量不同横截面的摩擦系数， 需要专用的夹持设计，目前国内此类测量仪器较少，给这些领域的科学研究带来了困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种价格较低、精度较高、适用于木材和金属之间摩擦力测量的金属木材摩擦试验台。本发明的目的通过下述技术方案实现一种金属木材摩擦试验台，包括传动系统、测量系统和数据采集系统；传动系统由电机1、小同步带轮2、同步带3、大同步带轮4和主轴5组成；测量系统由夹具7、力臂8、加载臂10和LVDT传感器11组成；数据采集系统由数据采集仪和电脑组成；竖直放置的电机 1的下端输出轴上安装有小同步带轮2，主轴5的下端安装有大同步带轮4，小同步带轮2通过同步带3与大同步带轮4相连接，金属摩擦盘6固定安装于主轴5的上端；用于夹持样本 9的夹具7安装于力臂8的前端，力臂8与加载臂10相平行且都固定于力臂轴13上，LVDT 传感器11安装于加载臂10上，LVDT传感器11的触头刚好与力臂8的侧面相接触，力臂8 的变形可以使LVDT传感器11的触头发生位移，LVDT传感器11通过数据采集仪与电脑相连接；用于加载砝码15的加载杆12固定于加载臂10的上方，力臂轴13通过一对轴承连接于支架14上，可以灵活地上下转动；电机1、主轴5和支架14都安装于平台16上。夹具7的前部由两个U型弹性钢片组成，可以将圆柱形样本夹�。芯�7的前部通过螺栓与夹具7的后部连接，夹具7的后部的上方有弧形轨道，让夹具前部可以旋转。夹具7通过螺栓固定于夹具固定块一 18的两侧；夹具固定块一 18上有凸出销，夹具固定块二 19上有弧形槽21 ；夹具固定块一 18的凸出销的圆心与夹具固定块二 19的弧形槽21的圆弧圆心重合，夹具固定块一 18通过螺栓20与夹具固定块二 19的弧形槽21连接并固定。松开螺栓20，转动夹具固定块一 18，则可以调整夹具7的倾斜角度；同时，螺栓20 在弧形槽21里转动，可以通过调整螺栓20的位置来确定夹具7的新位置，通过这种调节， 可以保证木材样本与摩擦盘贴合。力臂8由薄钢片制成，夹具7通过螺栓安装于力臂8的前端。加载臂10上设置有一个以上的用于安装LVDT传感器11的通孔。
平台16上设置有用于调节小同步带轮2和大同步带轮4之间距离的沟槽17。平台16上设置有用于调节样本9和金属摩擦盘6之间接触位置的沟槽。本发明的工作原理本发明通过调速电机1提供驱动力，并使用同步带3传动进行减速，同步带3具有传动比固定和缓冲效果的特点；减速后的大同步带轮4通过一条主轴5 带动金属摩擦盘6转动，金属摩擦盘6和木材样本9接触并摩擦；木材样本9用夹具7固定，该夹具7可以调整角度，并使样本9的底面和金属摩擦盘6的表面保持平行接触；夹具 7安装在力臂8上，在摩擦过程中力臂8会因为受到摩擦力发生变形；与力臂8平行的一根加载臂10上安装LVDT传感器11，让LVDT传感器11的触头与力臂8接触，并在力臂8发生变形的过程中产生位移，位移信号由采集系统处理并输入计算机由软件获取输出，对力臂变形和摩擦力的关系进行标定后即可根据变形位移量测量摩擦力；力臂8和加载臂10都固定在同一根力臂轴13上，该力臂轴13通过轴承与支架14连接，保证力臂8可以上下转动， 并通过在加载臂10上的加载获得载荷。本发明与现有技术相比具有如下优点和效果(1)本发明利用线位移传感器测量力臂位移的方式测量摩擦力，利用专门设计的样本夹具来夹持木材样本，利用调速电机提供动力，并用同步带减速，测量结果精确，速度可调，样本角度可调，冲击较小。(2)本发明的价格较低，装备简单。
图1是本发明的正视图。图2是本发明的俯视图。图3是本发明的夹具的俯视图。图4是本发明的夹具的正视图。图5是本发明的夹具的侧视图。其中，1、电机；2、小同步带轮；3、同步带；4、大同步带轮；5、主轴；6、金属摩擦盘； 7、夹具；8、力臂；9、样本；10、加载臂；11、LVDT传感器；12、加载杆；13、力臂轴；14、支架； 15、砝码；16、平台；17、沟槽；18、夹具固定块一 ；19、夹具固定块二 ；20、螺栓；21、弧形槽。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例金属木材摩擦试验台，包括传动系统、测量系统和数据采集系统。传动系统由电机 1、小同步带轮2、同步带3、大同步带轮4和主轴5组成。测量系统由夹具7、力臂8、加载臂 10和LVDT传感器11组成。数据采集系统由数据采集仪和电脑组成。竖直放置的电机1的下端输出轴上安装有小同步带轮2，主轴5的下端安装有大同步带轮4，小同步带轮2通过同步带3与大同步带轮4相连接，金属摩擦盘6固定安装于主轴5的上端。调速电机1通过小同步带轮2、同步带3和大同步带轮4达到减速、减振的目的，大同步带轮4通过主轴5带动金属摩擦盘6转动。用于夹持样本9的夹具7通过螺栓安装于力臂8的前端，力臂8由薄钢片制成，力臂8与加载臂10相平行且都固定于力臂轴13上。用于加载砝码15的加载杆12固定于加载臂10的上方。力臂轴13通过一对轴承连接于支架14上，可以灵活地上下转动。加载臂 10上设置有一个以上的用于安装LVDT传感器11的通孔。LVDT传感器11安装于加载臂10 上，LVDT传感器11的触头刚好与力臂8的侧面相接触，力臂8的变形可以使LVDT传感器 11的触头发生位移。电机1、主轴5和支架14都安装于平台16上。平台16上设置有用于调节小同步带轮2和大同步带轮4之间距离的沟槽17，还设置有用于调节样本9和金属摩擦盘6之间接触位置的沟槽。LVDT传感器11通过数据采集仪与电脑相连接，并输出位移数据，通过标定位移与摩擦力直接的关系，可以将位移数据转换为摩擦力数据。夹具7的前部由两个U型弹性钢片组成，可以将圆柱形样本夹�。芯�7的前部通过螺栓与夹具7的后部连接，夹具7的后部的上方有弧形轨道，让夹具前部可以旋转。夹具 7通过螺栓固定于夹具固定块一 18的两侧；夹具固定块一 18上有凸出销，夹具固定块二 19 上有弧形槽21 ；夹具固定块一 18的凸出销的圆心与夹具固定块二 19的弧形槽21的圆弧圆心重合，夹具固定块一 18通过螺栓20与夹具固定块二 19的弧形槽21连接并固定。松开螺栓20，转动夹具固定块一 18，则可以调整夹具7的倾斜角度；同时，螺栓20在弧形槽21 里转动，可以通过调整螺栓20的位置来确定夹具7的新位置，通过这种调节，可以保证木材样本与摩擦盘贴合。
权利要求
1.一种金属木材摩擦试验台，其特征在于包括传动系统、测量系统和数据采集系统； 传动系统由电机、小同步带轮、同步带、大同步带轮和主轴组成；测量系统由夹具、力臂、加载臂和LVDT传感器组成；数据采集系统由数据采集仪和电脑组成；竖直放置的电机的下端输出轴上安装有小同步带轮，主轴的下端安装有大同步带轮，小同步带轮通过同步带与大同步带轮相连接，金属摩擦盘固定安装于主轴的上端；用于夹持样本的夹具安装于力臂的前端，力臂与加载臂相平行且都固定于力臂轴上，LVDT传感器安装于加载臂上，LVDT传感器的触头刚好与力臂的侧面相接触，LVDT传感器通过数据采集仪与电脑相连接；用于加载砝码的加载杆固定于加载臂的上方，力臂轴通过一对轴承连接于支架上；电机、主轴和支架都安装于平台上。
2.根据权利要求1所述的金属木材摩擦试验台，其特征在于夹具的前部由两个U型弹性钢片组成，夹具的前部通过螺栓与夹具的后部连接，夹具的后部的上方有弧形轨道。
3.根据权利要求1所述的金属木材摩擦试验台，其特征在于夹具通过螺栓固定于夹具固定块一的两侧；夹具固定块一上有凸出销，夹具固定块二上有弧形槽；夹具固定块一的凸出销的圆心与夹具固定块二的弧形槽的圆弧圆心重合，夹具固定块一通过螺栓与夹具固定块二的弧形槽连接并固定。
4.根据权利要求1所述的金属木材摩擦试验台，其特征在于加载臂上设置有一个以上的用于安装LVDT传感器的通孔。
5.根据权利要求1所述的金属木材摩擦试验台，其特征在于平台上设置有用于调节小同步带轮和大同步带轮之间距离的沟槽。
6.根据权利要求1所述的金属木材摩擦试验台，其特征在于平台上设置有用于调节样本和金属摩擦盘之间接触位置的沟槽。
全文摘要
本发明公开了一种金属木材摩擦试验台，包括传动系统、测量系统和数据采集系统；传动系统由电机、小同步带轮、同步带、大同步带轮和主轴组成；测量系统由夹具、力臂、加载臂和LVDT传感器组成；数据采集系统由数据采集仪及电脑组成，木材金属摩擦引起力臂变形，变形使得安装在加载臂上的LVDT传感器触头发生位移，该位移信号被数据采集仪处理并通过电脑输出。本发明具有精度高、造价低、可以测量木材不同截面等特点，适用于木材的摩擦性能研究。
文档编号G01N19/02GK102426152SQ20111037218
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者吴良军, 张伟栋, 杨洲, 王慰祖 申请人:华南农业大学
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