摩擦系数仪的应用拓展

 

                        引言

摩擦力在我们学术的基本定律上往往是被忽略的，但是这被忽略的力在我们生活中却是必不可少的。

在现实社会生活中，人要行走、汽车刹车、拿东西等都是靠摩擦力；生产上，所有的工厂都用到。

如货物的运输、齿轮旋转，皮带运输，轮轴转动等都是靠摩擦力。

一、摩擦系数的概念

摩擦系数是指两表面间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。它是和表面的粗糙度有关，而和接触面积的大小无关。依运动的性质，它可分为动摩擦系数和静摩擦系数。

1摩擦系数的计算

(方程式图1)fs为静摩擦力

或 fs=μs*N； N为垂直力

而这破坏力也是要使物体启动的的力，我们又叫此力为静摩擦力。所以，我们应把上式改写成：

(方程式图2)fk为动摩擦力

如汽车启动后过了些时候它会慢慢的减速下来，静止。这表示物体运动时，它的表面和另一表面，仍然存在摩擦力。（如地面）而实验发现此力比静止时的摩擦力来得小，我们定义这摩擦力和垂直于地面的作用力叫做动摩擦系数μk，写成式子如下：

fk=μk*N

所以，由上我们可得知μs>μk

二、摩擦系数的大小与我们生活生产的关系

例如

1）汽车的轮胎与地面的摩擦力，小了的情况下它的抓地力就会减小易打滑，从而引发交通事故；大了的情况下安全性高了耗油量也高了，所以要达到适中，就要计算它的准确值            

2）我日常用的物品挂钩与其墙面的摩擦力当然是越大越好了，轴承间滚珠的摩擦力当然是越小越好了。

有了这方面的认知后那我们如何来掌握各种材料间的摩擦系数值呢

我给出了一些材料的摩擦系数值（见附录）

三、摩擦系数的测量

1、今天我们推广的是这个仪器，就叫摩擦系数仪。

它是由试验装置由水平试验台、滑块、测力系统和使水平试验台上两试验表面相对移动的驱动机构等组成。

2、产品优点

   这部仪器适用于测量塑料薄膜和薄片、橡胶、纸张、纸板、编织袋、织物风格、通信电缆光缆用金属材料复合带、输送带、木材、涂层、刹车片、雨刷、鞋材、轮胎等材料滑动时的静摩擦系数和动摩擦系数。通过测量材料的滑爽性，可以控制调节材料生产质量工艺指标，满足产品使用要求。另外还可用于化妆品、滴眼液等日化用品的滑爽性能测定。

  除了能测量多种材料外摩擦系数仪可同时测定试样的静摩擦系数和动摩擦系数，静置时间自动计时；动、静摩擦系数自动清零，确保试样间的充分接触，提高测试结果的准确性，仪器试验台面和测试滑块均经过消磁处理和剩磁检测，有效地降低了系统测试误差，设备采用微电脑控制，搭配菜单式操作界面，PVC控制面板和液晶显示屏，方便用户进行试验操作及数据查看，液晶屏实时显示力值及动、静摩擦系数，配备微型打印机自动打印单件或成组试样的试验，标准的RS232接口，方便系统与电脑的外部连接和数据传输。

3、摩擦系数仪的原理

将条状试验样品用夹样器夹住，同时用待测样包住滑块，然后将滑块安放在传感器的挂孔上，在一定的接触压力下，通过电机带动齿条使传感器移动，也就是使两试验表面相对移动。传感器所测得的力信号经过集成器放大，送入记录器，同时分别记录动摩擦系数和静摩擦系数。

4、摩擦系数仪的使用

在使用前要先安装

ISO 8295、GB 10006、ASTM D1894、TAPPI T816

这几种软件，用来确认标准值

裁切待测试软包装材料试样;

打开摩擦系数仪，进行参数设定;

将试样在标准环境下进行至少16小时的处理，每次测试取两个8cmX20cm的试样;

将一个试样的实验表面向上，平整的的固定在水平实验台上。试样与试验台的长度方向应平行。将另一试样的试验表面向下，包住滑块毛毡的一面，用胶带在两侧固定。若试样较厚或刚性较大，可将其取成63cmX63cm（滑块尺寸），在滑块底面和试样非试验表面间用双面胶带固定试样;

将固定有试样的滑块无冲击的放在个试样中央，并使两试样的的试验方向与滑块方向平行且测力系统恰好不受力;

将标准滑块与传感器连接;

在软件界面点击运行试验，试验结束后，取下滑块，点击回位，目的是保护传感器。应测试多组试样; 由仪器统计分析实验结果，并打印;

 5、摩擦系数测试仪的基本操作步骤如下：

1）薄膜（片）对薄膜（片）时的测定

 将一个试样的试验表面向上，平整的固定在水平试验台上。试样与试验台的长度方向应平行。将另一试样的试验表面向下，包住滑块，用胶带在滑块前沿和上表面固定式样。

摩擦系数仪试样尺寸，每次测量一般需要二个8 cm X 20 cm的试样。

如果样品较厚或刚性较大，固定到滑块上必须用双面胶带时，一个试样的尺寸应与滑块底面尺寸(63 mm X 63 mm)一样。

2）试样的裁取

试样 应 在 样品整个宽度或圆周(管膜时)均匀裁取。

摩擦系数测试仪作为一种精密的测试设备，其安装、调整及工作环境都有一定的要求，以保证测试结果的准确性和试验机的正常工作。

3）把试验机置于坚固的平台上，调整机架下方的调整螺母，使机架上的水平泡处于中间位置。

4）将试验机的电源线插入室内供电系统的三芯插座，打开电源开关，即可试验。

5)试验　打开机架控制板上的电源开关，按下“试验”键，进入显示界面。再按下“试验”键，既可做试验，试验做到38秒自动停止，在试验过程中试验机自动显示力值曲线并计算结果，按下“回位”键，回到原始位置。如要打印可按下“打印”键，如果试件进行第二次试验，步骤同上。

6)关机　试验结束后，关闭电源。

五、维护与保养

为了使摩擦系数测试仪处于良好的工作状态并有较长的使用寿命，必须定期对试验机进行维护保养。

1每次试验以前，将试件按标准要求作好后再安装在工作台上。

2更换试样时，测力传感器非常灵敏，不要碰压，否则会造成损坏。

3试验结束关闭电源后，应将试验机擦净，放好，以备下使用。

4试验机长时间不用时，应定期在转动部位注入适量润滑油，以保证机件良好的工作状态。

                       

                 附录

                        静摩擦系数            动摩擦系数

材料名称        无润滑     有润滑      无润滑      有润滑

钢-钢            0.15    0.1～0.12      0. 1     0.05～0.1

钢-软钢           0.2     0.1～0.2

钢-铸铁           0.3     0.2                   0.05～0.15

钢-青铜          0.15     0.15～0.18              0.1～0.15

软钢-铸铁         0.2     0.18                   0.05～0.15

软钢-青铜        0.2       0.18                   0.07～0.15

铸铁-铸铁        0.18      0.15                  0.07～0.12

铸铁-青铜                0.15～0.2                0.07～0.15

青铜-青铜        0.1       0.2                     0.07～0.1

皮革-铸铁     0.3～0.5    0.15          0.6           0.15

橡皮-铸铁        0.8                    0.5

木材-木材  0.4～0.6       0.1         0.2～0.5     0.07～0.15