專利名稱：直讀變溫式高分子材料摩擦系數(shù)測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于高分子材料加工機械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直讀變溫式高分子
材料摩擦系數(shù)測定裝置。
背景技術(shù)：
目前，高分子材料及其復(fù)合材料在成型加工過程中，要將材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，或?qū)⒐虘B(tài)物料與粘流物態(tài)混合成型；上述物料在經(jīng)過這一工藝過程時，要經(jīng)過擠出、注射等工藝流程，于是，物料要經(jīng)過加工設(shè)備中的螺桿將物料固體輸送到塑化流程中。[0003] 擠出機和注射機是物料加工過程中的重要設(shè)備等，在這些設(shè)備中，螺桿是其關(guān)鍵部件，起到攪拌混合并均化物料，輸送物料，使原料由固體變成熔融狀態(tài)，靠摩擦作用將物料注射浸入模具型腔。在對螺桿進行設(shè)計時，需要了解物料與螺桿及物料與筒壁之間的摩擦系數(shù)；在實際物料被擠出時，許多物料的摩擦系數(shù)與溫度有很大關(guān)系，而摩擦系數(shù)又是影響加工質(zhì)量與效率的重要參數(shù)，因此，摩擦系數(shù)的測定研究是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要研究方向，有關(guān)物料與金屬螺桿或機筒之間的摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)一般是在技術(shù)手冊上查找，對于新材料則不能查找或獲得準確數(shù)據(jù)，使研究工作缺少數(shù)據(jù)而影響研究的可靠性。螺桿加工中物料與加料斗、機筒和螺桿的摩擦因數(shù)是一個非常重要的參數(shù)，它直接影響擠出過程物料產(chǎn)生的熱量，物料的加工質(zhì)量及擠出機、注射機塑化過程的效率。 目前很少有有關(guān)物料摩擦系數(shù)的全面的資料數(shù)據(jù)；另外，隨著新的物料種類的增多，了解這些新的物料的摩擦系數(shù)參數(shù)將會變得困難；結(jié)合生產(chǎn)流程的溫度變化來研究物料之間摩擦系數(shù)的數(shù)據(jù)關(guān)系更是一個新的課題，目前，尚未見有關(guān)聚合物材料及應(yīng)用于聚合物可變溫度摩擦系數(shù)的相關(guān)測定裝置的報道。

發(fā)明內(nèi)容綜上所述，目前雖然有一些技術(shù)參數(shù)可查，但缺少變溫條件，從理論上分析，摩擦系數(shù)^可由下式計算<formula>formula see original document page 3</formula> 其中ti/為作用于物料與金屬之間滑動摩擦剪切應(yīng)力，t 為作用于物料與金屬之間的法向應(yīng)力 但上式中剪切應(yīng)力與法向應(yīng)力在實際生產(chǎn)中受影響因素很多如溫度、滑動速度、接觸壓力、金屬表面狀態(tài)、聚合物粒子大小及硬度、壓實程度、時間、相對溫度等等，都難于測得。特別螺桿的螺棱是盤旋于圓柱體的，如果通過螺桿測定物料與機筒或筒壁之間的摩擦系數(shù)，成本高，難度大，時間長。所以很難快速獲得設(shè)計中非常需要的摩擦系數(shù)值。[0009] 本實用新型思路是將螺桿螺紋展開于一個斜面上，通過直接測得物料相對于斜面金屬板之間的滑動角然后換算為物料與金屬板之間的摩擦系數(shù)值，不但可以直接測定讀取摩擦系數(shù)值，而且可以測定溫度變化時的摩擦系數(shù)，可以實際了解各種高分子材料和其混合的材料與金屬或非金屬之間的摩擦系數(shù)，從而制定合理的生產(chǎn)工藝條件。這是生產(chǎn)中最需要的有關(guān)物料的技術(shù)數(shù)據(jù)和參考資料，為了能方便測定物料在常溫或溫度變化時的摩擦系數(shù)，實際了解各種高分子材料與金屬之間的摩擦系數(shù)及相互關(guān)系，本實用新型提出了一種直讀變溫式高分子材料摩擦系數(shù)測定裝置，該裝置可以方便地測定物料和金屬之間的摩擦關(guān)系，快速獲取物料的摩擦系數(shù)，也可以通過改變溫度，了解不同溫度時物料之間的摩擦系數(shù)，為研究工作者及企業(yè)提供快捷、便利的設(shè)計依據(jù)，為企業(yè)提供直觀可靠的實驗分析數(shù)據(jù)，使企業(yè)提前獲得物料的合理的技術(shù)參數(shù)與條件，從而制定相關(guān)生產(chǎn)工藝流程，提高產(chǎn)品質(zhì)量與效率。 本實用新型提供一種直讀變溫式高分子材料摩擦系數(shù)測定裝置，其包括一刻度板、一摩擦板、兩個帶滑道的插槽、八個數(shù)據(jù)采集器、一加熱裝置、一托板支架、一機架、一角度調(diào)整裝置、一集料箱、一轉(zhuǎn)軸、一稱重裝置、一顯示器、一控制器和一底座；其特征是所述摩擦板插入帶滑道的插槽中，并在角度調(diào)整裝置控制下以轉(zhuǎn)軸為圓心沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。
所述控制器采用下列公式計算八個所述數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù) r = t(《x7;/8 ) 其中，&為采集點的權(quán)值。[0014] 所述摩擦板上放置有物料。 所述物料與摩擦板的摩擦系數(shù)由下述公式計算 f* = tanPs 其中l(wèi)表示滑動角。 該測定裝置的原理是模擬實際加工過程，在加工部件上取一定數(shù)量的微元，然后把提取的微元放在摩擦板上，同時通過控溫加熱裝置對溫度實行控制，依據(jù)滑落的比例數(shù)和當前摩擦板的角度，通過計算得到相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)。具體過程為 將所要測的摩擦板插入插槽中，先水平放置，取所要測的一定重量的物料顆粒(或木粉或兩者的混合物)放在水平放置的摩擦板上。然后對待測摩擦板進行加熱，數(shù)據(jù)采集模塊采集溫度數(shù)據(jù)，當溫度達到設(shè)定的溫度時，在角度調(diào)整模塊的控制下摩擦板以轉(zhuǎn)軸為圓心沿逆時針方向慢慢旋轉(zhuǎn)，檢測物料的下滑狀態(tài)，當物料剛開始運動時，此時稱重模塊剛剛測量出物料重量，角度調(diào)整模塊把此時的滑動角傳給控制器，同時再繼續(xù)提高摩擦板的下滑角度，當稱重模塊測得某設(shè)定重量的物料時(如90%物料)，稱重模塊向控制器發(fā)送信號，同時，控制器向角度調(diào)整模塊發(fā)送記錄指令，記錄下滑角，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當稱重模塊測得全部所測物料的重量時，此時，全部物料已下滑，稱重裝置向控制器發(fā)送信號，同時，控制器向角度調(diào)整裝置發(fā)送停止指令，角度調(diào)整裝置停止調(diào)整角度，記錄下滑角度，并向控制器上傳所測角度，控制器將所獲得的各個數(shù)據(jù)進行處理，這樣可以測得在不同溫度下物料沿滑道下滑的角度；通過滑動角及相關(guān)參數(shù)，控制模塊最終求得物料與摩擦板的摩擦系數(shù)。[0020] 本測定裝置可以測得塑料、橡膠、木粉等顆粒狀物料基體在不同溫度下的摩擦系數(shù)，由此可以得到與擠出機加料斗，機筒，螺桿相同材質(zhì)板材的摩擦系數(shù)。同時還可以測得木粉等與塑料基體混合物的摩擦系數(shù)。[0021] 螺桿加工中物料與加料斗、機筒和螺桿的摩擦因數(shù)是一個非常重要的參數(shù)?？梢詫⑵浞譃閮?nèi)摩擦因數(shù)和外摩擦系數(shù)。內(nèi)摩擦因數(shù)是物料的粒子層滑過另一粒子層時產(chǎn)生的阻力的量度。外摩擦系數(shù)是松散物料與不同結(jié)構(gòu)材料壁間界面上存在的阻力的量度。[0022]
實驗可以變換多種金屬板，或非金屬板，也可變換各種聚合物料或非聚合物料，所
以本實驗由復(fù)雜因素影響的摩擦系數(shù)，變?yōu)楹唵蔚哪Σ料禂?shù)的獲取，可以通過環(huán)境因素影
響系數(shù)與封閉環(huán)境因素之間的關(guān)系，最終確定其摩擦系數(shù)。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
進一步說明本實用新型。
圖1為本實用新型的摩擦實驗裝置示意圖。
圖2為本實用新型的數(shù)據(jù)采集器分布示意圖。
圖中，1.被測物料；2.刻度板；3.摩擦板；4.帶滑道的插槽；5.數(shù)據(jù)采集器；6.加熱裝置；7.托板支架；8.機架；9.角度調(diào)整裝置；10.集料箱；11.稱重裝置；12.顯示器；13.控制器；14.底座；15.轉(zhuǎn)軸。[0028]具體實施方式參閱圖1所示，控制器(13)負責整個測試裝置的控制指令的下達、數(shù)據(jù)的傳輸和處理；加熱裝置(6)負責對摩擦板(3)進行加熱控制和冷卻控制，為實驗提供環(huán)境條件；數(shù)據(jù)采集器(5)負責溫度數(shù)據(jù)的采集，并把采集的數(shù)據(jù)傳送給控制器(13);稱重裝置(11)負責集料箱(10)內(nèi)物料的重量，通過控制器(13)為角度調(diào)整裝置(9)提供起停條件；角度調(diào)整裝置(9)負責摩擦板(3)的角度調(diào)整，并向控制器(13)傳送角度值；顯示器(12)負責顯示當前溫度、物料摩擦系數(shù)、系統(tǒng)狀態(tài)等數(shù)據(jù)；刻度盤(2)是供人們查看用的簡易設(shè)備，可以幫助人們了解旋轉(zhuǎn)的角度；帶滑道的插槽(4)是為了便于更換摩擦板(3)而設(shè)置的機械機構(gòu)；集料箱(10)負責裝盛滑落下來的物料，同時將被稱重裝置(11)實時稱重；托板支架(7)、機架(8)和底座(14)是為了穩(wěn)固測定裝置而設(shè)計的機械機構(gòu)。其操作流程為[0030] 首先向控制器(13)輸入被測物料(1)的重量和需要加熱的溫度，并把被測物料(1)放在摩擦板(3)上，按動啟動按鈕后，開始啟動，控制器(13)開始發(fā)送指令到加熱裝置(6)，數(shù)據(jù)采集器(5)實時向控制器(13)發(fā)送測量的溫度數(shù)據(jù)，當溫度到達指定溫度時，控制器(13)開始發(fā)送指令到角度旋轉(zhuǎn)裝置(9)，摩擦板(3)在角度控制裝置(9)的控制下緩慢以轉(zhuǎn)軸(15)為圓心沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，當?shù)竭_一定的角度時，被測物料(1)開始下滑并掉入集料箱(IO)，此時，稱重裝置(11)將測得物料的重量并同時將首次測得的時機傳給控制器(13)，控制器(13)記錄此時通過角度控制裝置(9)傳送來的實際角度；同時再繼續(xù)提高摩擦板(3)的下滑角度，當稱重裝置(11)測得某設(shè)定重量的物料時(如90%物料)，稱重裝置(11)向控制器(13)發(fā)送信號，同時，控制器(13)向角度調(diào)整裝置(9)發(fā)送記錄指令，記錄下滑角，繼續(xù)提升板，當稱重裝置(11)測得全部所測物料的重量時，此時，全部物料已下滑，稱重裝置(11)向控制器(13)發(fā)送信號，同時，控制器(13)向角度調(diào)整裝置(9)發(fā)送停止指令，角度調(diào)整裝置(9)停止調(diào)整角度，記錄下滑角度，并向控制器(13)上傳所測角度，控制器(13)將所獲得的各個數(shù)據(jù)進行處理，這樣可以測得在不同溫度下物料沿滑道下滑的角度；通過滑動角及相關(guān)參數(shù)，控制器最終求得物料與接觸壁的摩擦系數(shù)。[0031] 參閱圖2所示，本實用新型的數(shù)據(jù)采集器(5)共有8個，在摩擦板(3)上呈均勻分布，對于采集過來的8個數(shù)據(jù)Ti(i = 1，2，3…，8)，控制器(13)首先采用中值濾波濾掉不必
5要的干擾數(shù)據(jù)，然后對此8個數(shù)據(jù)1\采用加權(quán)平均的計算方法獲得最終的采集結(jié)果，若用&表示各個采集點的權(quán)值，則， r = S(《xr'/8 ) 本實用新型所述的測定裝置可以測塑料、橡膠、木粉等顆粒狀物料基體在不同溫度下的摩擦系數(shù)，同時還可以測得木粉等與塑料基體混合物的摩擦系數(shù)。
權(quán)利要求一種直讀變溫式高分子材料摩擦系數(shù)測定裝置，其包括一刻度板、一摩擦板、兩個帶滑道的插槽、八個數(shù)據(jù)采集器、一加熱裝置、一托板支架、一機架、一角度調(diào)整裝置、一集料箱、一轉(zhuǎn)軸、一稱重裝置、一顯示器、一控制器和一底座；其特征是所述摩擦板插入帶滑道的插槽中，并在角度調(diào)整裝置控制下以轉(zhuǎn)軸為圓心沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直讀變溫式高分子材料摩擦系數(shù)測定裝置，其特征是所述 控制器采用下列公式計算八個所述數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)<formula>formula see original document page 2</formula>其中，&為采集點的權(quán)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直讀變溫式高分子材料摩擦系數(shù)測定裝置，其特征是所述 摩擦板上放置有物料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直讀變溫式高分子材料摩擦系數(shù)測定裝置，其特征是所述 物料與摩擦板的摩擦系數(shù)由下述公式計算<formula>formula see original document page 2</formula>其中，！^表示滑動角。
專利摘要本實用新型提供一種直讀變溫式高分子材料摩擦系數(shù)測定裝置，其包括一刻度板、一摩擦板、兩個帶滑道的插槽、八個數(shù)據(jù)采集器、一加熱裝置、一托板支架、一機架、一角度調(diào)整裝置、一集料箱、一轉(zhuǎn)軸、一稱重裝置、一顯示器、一控制器和一底座；所述摩擦板插入帶滑道的插槽中，并在角度調(diào)整裝置控制下以轉(zhuǎn)軸為圓心沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。本實用新型所述的測定裝置可以測塑料、橡膠、木粉等顆粒狀物料基體在不同溫度下的摩擦系數(shù)，同時還可以測得木粉等與塑料基體混合物的摩擦系數(shù)。
文檔編號G01N19/02GK201497695SQ20092002764
公開日2010年6月2日 申請日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者于艷濱, 唐躍, 姜蔚, 李向榮 申請人:青島科技大學(xué)