一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置

1.本实用新型涉及摩擦测试技术领域，具体为一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置。


背景技术：

2.摩擦测试装置是用于测量指定材料的摩擦情况的装置，其通过配套的控制软件可打印滑块运动曲线与试验报告，因为在进行摩擦测试时都是在常温、常压进行的，而材料实际应用中总归会收到外部环境因素的影响，例如一些野外功能服装的面料，其真实场景下存在风吹、湿度、温度的变化影响；一些特殊应用，例如航空航天的服装还存在低压环境的情况。所以常温、常压下的摩擦测试会导致测试的数据与实际使用时不相匹配，从而减弱了测试数据的参考价值。
3.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，包括外壳，所述外壳的内部滑动连接有测试台、固定连接有固定杆，所述固定杆的内部安装有拉力传感器，所述测试台和拉力传感器均与安装在外壳外侧面上的操控屏电连接，测试台能够在外壳底部安装的基座上受控的滑动，具体通过操控屏可以控制测试台的滑动速度，同时拉力传感器会将其测试的数据实时显示在操控屏上，所述测试台通过挤压螺栓连接夹杆用于安装测试材料，所述外壳的上端面转动连接有转套，所述转套上对称设有风向口，转动转套可以调节气流相对内部的方向，所述外壳通过抽气管与真空泵相互连接，通过真空泵可以抽取外壳内部的空气降低外壳内部的气压以模拟低压环境，所述转套的上端开口处设有盖子，所述测试台的上方设有夹座，所述夹座与拉力传感器相互连接，夹座用于夹住需要另一个测试材料。
6.优选的，所述外壳、转套和盖子的形状均呈圆柱形，转动转套调节气流方向，所述转套通过其下端面开有的环槽套接在外壳的上端面，所述环槽的槽底侧壁上固定连接有连接环，所述外壳的上端面上开有与连接环相适配的连接槽，环槽和连接环的结构可以使转套稳定的转动。
7.优选的，所述转套的上端面开有密封槽，所述盖子上开有与密封槽相适配的密封环，密封槽和密封环可以使盖子与转套之间保持更好的密封性。
8.优选的，所述风向口的内部固定连接有安装架，所述安装架上安装有电动马达，所述电动马达的输出轴贯穿安装架并安装有扇叶，通过电动马达可以控制外壳内部的空气流动速度。
9.优选的，所述夹座包括基板，所述基板上固定连接有固定框，所述固定框的内部滑
动连接有顶块，所述固定框的两端对称设有夹板，且两个夹板滑动连接在基板上，所述基板上通过连接绳连接有卡块，所述固定杆上固定连接有与卡块相适配的卡座，两个夹板之间也可以相互配合夹住硬质测试材料例如板材等，也可以与顶块相互配合夹住软质测试材料例如面料等。
10.优选的，所述基板上转动连接有调节螺栓，所述调节螺栓贯穿基板和固定框与顶块啮合连接，转动调节螺栓可调节顶块伸出固定框外部的高度以满足夹持需求；所述夹板上固定连接有滑块，所述基板上开有对应的滑轨，所述滑轨的内部转动连接有夹持螺栓，所述夹持螺栓与滑块啮合连接，转动夹持螺栓可以调节两个夹板之间的距离。
11.优选的，两个风向口之间通过对称设置的循环管连通，可提供循环风的环境，并且所述循环管与风向口的交汇处分别设有加热器和制冷片，能够调节外壳内部的温度环境。
12.优选的，所述盖子上安装加湿口，从而提供潮湿环境。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过转套和风向口的设置，实现了启动电动马达可以使外壳的内部产生空气流动，而且通过转动转套可以调剂空气流动的方向，从而模拟环境中的风向，同时通过风向口可以向外壳的内部泵入冷气或热气，从而在外壳的内部模拟温度；通过加湿口可向其中喷入水雾从而改变内部湿度。本实用新型可以模拟出测试材料的应用环境，从而测得的更有参考意义的数据。
附图说明
14.图1为本实用新型的整体结构示意图；
15.图2为本实用新型盖子与转套的爆炸图；
16.图3为本实用新型转套与外壳的剖视爆炸图；
17.图4为本实用新型卡块与卡座的爆炸图；
18.图5为本实用新型滑块与滑轨的爆炸图；
19.图6为本实用新型夹座夹持软质测试材料的状态示意图；
20.图7为本实用新型夹座夹持硬质测试材料的状态示意图；
21.图8为本实用新型调节螺栓与基板的爆炸图；
22.图9为本实用新型的循环管剖面图。
23.图中：1、外壳，2、测试台，3、操控屏，4、转套，5、风向口，6、真空泵，7、盖子，8、加湿口，9、夹座，901、基板，902、固定框，903、顶块，904、夹板，905、调节螺栓，906、滑块，907、夹持螺栓，908、滑轨，10、固定杆，11、环槽，12、连接环，13、连接槽，14、密封槽，15、密封环，16、安装架，17、电动马达，18、扇叶，19、连接绳，20、卡块，21、卡座，22、拉力传感器，23、控制模块，24、打印模块，25、循环管，26、气压计，27、温湿度传感器，28、夹杆，29、加热器，30、制冷片。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.请参阅图1-9，本实用新型提供一种技术方案：一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，包括外壳1，所述外壳1的内部滑动连接有测试台2、固定连接有固定杆10，所述固定杆10的内部安装有拉力传感器22，测试台2和拉力传感器22均为现有技术，且现已广泛应用在各种摩擦测试仪上，如图2所示，测试台2安装在外壳1内部的基座上，并通过基座内安装的伸缩杆(图上未示出)推动滑动。
26.所述测试台2远离固定杆10的一端两侧转动连接有挤压螺栓，且两个挤压螺栓与设在摩擦平台2上方的夹杆28啮合连接，通过转动挤压螺栓可以使夹杆28和摩擦平台2相互配合夹住需要测试的材料(为表示区别，此处材料可称为测试材料a)，所述测试台2和拉力传感器22均与安装在外壳1外侧面上的操控屏3电连接，测试台2和拉力传感器22均通过控制模块23与操控屏3电连接，通过操作操控屏3可以向控制模块23发送信号，使控制模块23控制测试台2的滑动速度，对测试台2的滑动速度进行调节，测试台2滑动过程中会产生摩擦力作用于拉力传感器22上，
27.拉力传感器22会将受到力实时传输给控制模块23，控制模块23在接收到拉力传感器22传输的信号之后会将数据实时显示在操控屏3上，而且在测试完毕以后安装在外壳1上的打印模块24会将实验数据打印出来(打印模块24与控制模块23电连接)。具体的，所述外壳1的上端面转动连接有转套4，所述转套4上对称设有两个风向口5，通过转动转套4可以调节风向口5的水平角度，从而可以实现对外壳1内部的气流方向进行调节，两个风向口5其中一个为进风口，另一个为出风口。可通过风向口5向外壳1的内部泵入暖气或冷气，从而调节外壳1内部的温度，所述外壳1通过抽气管与真空泵6相互连接，将盖子7盖在转套4的上端开口处，之后启动真空泵6即可抽取外壳1内部的空气，从而可以降低外壳1内部的气压以模拟低压环境，所述转套4的上端开口处设有盖子7，打开后可用于安装内部的部件。
28.所述测试台2的上方设有夹座9，所述夹座9与拉力传感器22相互连接，将需要测试的材料夹在夹座9上(此处为另一个材料，可表达为测试材料b)，之后将夹座9夹住的测试材料b与测试台2夹住的测试材料a相互贴合，然后启动摩擦测试平台2使其滑动，此时拉力传感器22会使夹座9保持稳定不会跟随测试台2一起滑动，从而会受到夹座9的拉力，并通过拉力传感器22进行数值获取；
29.外壳1的内部还安装有气压计26和温湿度传感器27，气压计26和温湿度传感器27也与操控屏3电连接，可以将测得的数据实时显示在操控屏3上，让使用者很好的判断外壳1内部的环境。
30.具体而言，所述外壳1、转套4和盖子7的形状均呈圆柱形，转套4可以在外壳1上转动，从而可以通过风向口5的位置变化改变气流的方向，所述转套4通过其下端面开有的环槽11套接在外壳1的上端面，滑槽11的设置可以使转套4更加稳定的在外壳1上转动，而且滑槽11可以使转套4和外壳1之间保持更好的密封性，所述环槽11的槽底侧壁上固定连接有连接环12，所述外壳1的上端面上开有与连接环12相适配的连接槽13，连接环12的形状呈倒“t”形，连接槽13的形状与连接环12的形状相适配，可以使连接环12稳定的转动，但是不会与外壳1相互分离。
31.具体而言，所述盖子7上安装由带塞子的加湿口8，在测试之前可打开塞子，向其中通入潮湿空气(或者喷入水雾)从而营造潮湿环境，具体湿度数值可通过温湿度传感器27测量。要注意的时由于负压环境会引起湿度的变化，所以负压环境和潮湿环境的模拟一般采
用单因素测试。
32.具体而言，所述转套4的上端面开有密封槽14，所述盖子7上开有与密封槽14相适配的密封环15，密封槽14的内部固定连接有橡胶垫，在盖子7盖在转套4上的时候密封环15会插入密封槽14的内部，密封槽14和密封环15的设置可以使盖子7与转套4之间更好的保持密封。
33.具体而言，所述风向口5的内部固定连接有安装架16，所述安装架16上安装有电动马达17，所述电动马达17的输出轴贯穿安装架16并安装有扇叶18，电动马达17可以带动扇叶18转动，两个风向口5内部的电动马达17的转动方向相反，从而可以实现一个风向口5进风，另一个风向口5出风，同时通过控制电动马达17的转速，可以控制空气的流动速度。
34.为了使夹座9既可以夹持硬质材料(例如塑料、木质、金属板材)，也能夹持软质材料(如塑料膜、布料等)，夹座9可以采用下述形式，所述夹座9包括基板901，所述基板901上固定连接有固定框902，所述固定框902的内部滑动连接有顶块903，顶块903可以在固定框902的内部上下滑动，调节顶块903伸出固定框902外部的高度，所述固定框902的两端对称设有夹板904，且两个夹板904滑动连接在基板901上，通过调节两个夹板904的之间的距离，从而可以使两个夹板904相互配合夹住硬质材料(如图7所示中阴影部分)，或者是使两个夹板904分别与顶块903的两端面相互配合夹住软质材料(如图6中阴影部分)，所述基板901上通过连接绳19连接有卡块20，所述拉力传感器22上固定连接有与卡块20相适配的卡座21，卡块20呈“t”形，卡座21上开有与卡块20相适配的卡槽，在测试台2运动的时候，卡座21可以与卡块20稳定的保持卡接，从而可以使拉力传感器22稳定的拉住夹座9以进行受力测试，另外所述基板901上可开有固定孔，从而可以用于安装另外的配重块以改变接触面的压力进行测试。
35.具体而言，所述基板901上转动连接有调节螺栓905，调节螺栓905上固定连接有固定环，基板901上开有与固定环相适配的环槽，可以使调节螺栓905与基板901稳定的转动连接，所述调节螺栓905贯穿基板901和固定框902与顶块903啮合连接，通过转动调节螺栓905可以带动顶块903在固定框902的内部滑动，调节顶块903伸出固定框902外部的高度；
36.如图5，所述夹板904上固定连接有滑块906，所述基板901上开有对应的滑轨908，滑块906的形状呈“t”形，滑轨908的形状与滑块906的形状相适配，可以使夹板904在基板901上稳定的滑动，不会从基板901上脱落，所述滑轨908的内部转动连接有夹持螺栓907，所述夹持螺栓907与滑块906啮合连接，夹持螺栓907两端的螺纹相互对称，位于同侧的两个滑块906与同一个夹持螺栓907两端的螺纹啮合连接，转动夹持螺栓907可以使夹板904同时向相反的方向滑动，可以方便调节两个夹板904之间的距离。
37.具体而言，为了保持外壳1内部环境参数稳定并保持风向，在转套4对称设置的两个风向口5之间对称连接两个循环管25，并且两个循环管25在风向口5处呈三通连接的形式，所述循环管25与风向口5的交汇处分别设有加热器29和制冷片30，具体而言所述加热器29可采用电热丝的加热方式，制冷片可采用半导体制冷片的方式(冷端位于内部)，加热器29和制冷片30均通过线缆由外部电源供电和控制开闭，可以根据情况选择单独开启加热器29或制冷片30进行调整温度。
38.拉力传感器22、控制模块23和温湿度传感器27均为现有技术，故本实用新型不做赘述，例如拉力传感器22可以采用nf103b型号，控制模块23可以采用树莓派4开发板、温湿
度传感器27可以采用el-ftw32型号。
39.测试台2、操控屏3、真空泵6、雾化器8、电动马达17、拉力传感器22、控制模块23、打印模块24、气压计26和温湿度传感器27分别通过电缆与外界电源相互连接。
40.工作原理：使用时将需要测试的材料(测试材料a和b)分别夹持在摩擦测试平台2和夹座9上，并把夹座9夹持的测试材料b与测试台2上的测试材料a相互贴合，之后通过卡块20和卡座21将夹座与拉力传感器22相互连接在一起，然后可以通过调节转套4的角度，控制真空泵6和电动马达17的启停，来调节外壳1内部的环境，之后即可通过操控屏3来对测试台2的滑动速度进行调节，从而进行测量工作，摩擦测试后可拆下测试材料(a和b)再通过其他仪器就其摩擦表面结合拉力传感器22数值进行检测表征。
41.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，包括外壳(1)，所述外壳(1)的内部滑动连接有测试台(2)、固定连接有固定杆(10)，所述固定杆(10)的内部安装有拉力传感器(22)，所述测试台(2)通过挤压螺栓连接夹杆(28)，其特征在于：所述外壳(1)的上端面转动连接有转套(4)，所述转套(4)上对称设有风向口(5)，所述外壳(1)通过抽气管与真空泵(6)相互连接，所述转套(4)的上端开口处设有盖子(7)，所述测试台(2)的上方设有夹座(9)，所述夹座(9)与拉力传感器(22)相互连接。2.根据权利要求1所述的一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，其特征在于：所述外壳(1)、转套(4)和盖子(7)的形状均呈圆柱形，所述转套(4)通过其下端面开有的环槽(11)套接在外壳(1)的上端面，所述环槽(11)的槽底侧壁上固定连接有连接环(12)，所述外壳(1)的上端面上开有与连接环(12)相适配的连接槽(13)。3.根据权利要求1所述的一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，其特征在于：所述转套(4)的上端面开有密封槽(14)，所述盖子(7)上开有与密封槽(14)相适配的密封环(15)。4.根据权利要求1所述的一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，其特征在于：所述风向口(5)的内部固定连接有安装架(16)，所述安装架(16)上安装有电动马达(17)，所述电动马达(17)的输出轴贯穿安装架(16)并安装有扇叶(18)。5.根据权利要求1所述的一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，其特征在于：所述夹座(9)包括基板(901)，所述基板(901)上固定连接有固定框(902)，所述固定框(902)的内部滑动连接有顶块(903)，所述固定框(902)的两端对称设有夹板(904)，且两个夹板(904)滑动连接在基板(901)上，所述基板(901)上通过连接绳(19)连接有卡块(20)，所述固定杆(10)上固定连接有与卡块(20)相适配的卡座(21)。6.根据权利要求5所述的一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，其特征在于：所述基板(901)上转动连接有调节螺栓(905)，所述调节螺栓(905)贯穿基板(901)和固定框(902)与顶块(903)啮合连接；所述夹板(904)上固定连接有滑块(906)，所述基板(901)上开有对应的滑轨(908)，所述滑轨(908)的内部转动连接有夹持螺栓(907)，所述夹持螺栓(907)与滑块(906)啮合连接。7.根据权利要求4所述的一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，其特征在于：两个风向口(5)之间通过对称设置的循环管(25)连通，并且所述循环管(25)与风向口(5)的交汇处分别设有加热器(29)和制冷片(30) 。8.根据权利要求4所述的一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，其特征在于：所述盖子(7)上安装加湿口(8)。

技术总结
本实用新型公开了一种带有环境模拟功能的摩擦测试装置，包括外壳，外壳的内部滑动连接有测试台、固定连接有固定杆，固定杆的内部安装有拉力传感器，测试台和拉力传感器均与安装在外壳外侧面上的操控屏电连接，外壳的上端面转动连接有转套，外壳通过抽气管与真空泵相互连接，转套的上端开口处设有盖子，测试台的上方设有夹座，夹座与拉力传感器相互连接，本实用新型可以对外壳的内部风向、温度、气压等参数进行调节，从而模拟测试材料的应用环境，对材料的摩擦情况进行测试，获取更有参考意义的数据。的数据。的数据。


技术研发人员：王云锋
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2022/7/5