試驗(yàn)機(jī)工作原理單片機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N輸出頻率及占空比連續(xù)可調(diào)的方波信號(hào)作用到直流電機(jī)兩端，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)以連續(xù)可調(diào)的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。直流電機(jī)帶動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦載荷通過(guò)砝碼從上端施加，鋼球作為上試件裝在特制的夾頭中固定不動(dòng)，下試件隨同轉(zhuǎn)盤(pán)一起勻速或變速旋轉(zhuǎn)，這樣便實(shí)現(xiàn)了鋼球與試件間的滑動(dòng)摩擦。利用光電碼盤(pán)反饋電機(jī)轉(zhuǎn)速信息，同時(shí)利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制。摩擦力通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)并最終傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及繪制摩擦系數(shù)曲線(xiàn)。
為了獲得摩擦磨損過(guò)程中摩擦副的等效電阻信息，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)電阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如所示。當(dāng)摩擦接觸區(qū)的阻值R＜＜R1時(shí)，摩擦副兩端的分壓幾乎為零，造成采集到的分壓1信號(hào)很難識(shí)別。在摩擦副系統(tǒng)中引入電阻R2的目的是使等效電阻分壓信號(hào)升高、使計(jì)算機(jī)采集到的數(shù)據(jù)更為有效。在摩擦過(guò)程中測(cè)試摩擦副系統(tǒng)的實(shí)時(shí)分壓U1即可得到待測(cè)試樣在整個(gè)摩擦磨損過(guò)程中摩擦接觸區(qū)的電阻特性變化曲線(xiàn)。將一直流方波電壓U施加在摩擦副等效電阻和嵌位電阻R1和R2組成的電阻系統(tǒng)兩端，已知R1和R2的阻值。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中摩擦力通過(guò)杠桿傳遞給壓力傳感器，傳感器使感應(yīng)到的力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)進(jìn)行輸出，經(jīng)線(xiàn)性放大后轉(zhuǎn)化為可供A/D接收的0～5V電學(xué)信號(hào)。其結(jié)構(gòu)框圖如所示。線(xiàn)性放大電路 12V、－12V雙電源驅(qū)動(dòng)LM358芯片，壓力傳感器輸出信號(hào)經(jīng)兩個(gè)反相閉環(huán)放大器后使輸出電壓信號(hào)滿(mǎn)足單片機(jī)采集要求。同時(shí)，為增加電路抗負(fù)載特性，特用LM358對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行電壓跟隨。信號(hào)放大倍數(shù)可通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)改變。隨后經(jīng)單片機(jī)處理并通過(guò)RS-232串口數(shù)據(jù)總線(xiàn)將測(cè)試結(jié)果傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行處理、繪制曲線(xiàn)。試驗(yàn)機(jī)控制及測(cè)試系統(tǒng)單片機(jī)控制系統(tǒng)在本試驗(yàn)機(jī)中，單片機(jī)是系統(tǒng)的核心控制單元。直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制及反饋調(diào)節(jié)，多路數(shù)據(jù)采集繪圖及存儲(chǔ)均由計(jì)算機(jī)和單片機(jī)相互作用來(lái)完成，其中單片機(jī)控制系統(tǒng)電路如所示。
為該試驗(yàn)機(jī)對(duì)微弧氧化陶瓷薄膜進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行界面，其中法向載荷為2N，轉(zhuǎn)速50r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑4mm.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示摩擦系數(shù)和摩擦副等效電阻特性隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)，同時(shí)使采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以文本格式保存在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)的即時(shí)存儲(chǔ)大大方便了研究者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用、比較及分析。多功能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)利用上述硬件和軟件組合的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)如所示。設(shè)備長(zhǎng)寬高分別為400mm×300mm×400mm.通過(guò)運(yùn)行，摩擦機(jī)性能穩(wěn)定，使用方便。
結(jié)論本摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)不僅能實(shí)時(shí)測(cè)試動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)，而且能在線(xiàn)測(cè)量摩擦副等效電阻分壓，兩者的結(jié)合從多種角度反映了對(duì)偶膜副摩擦磨損過(guò)程GUI人機(jī)交互圖形化系統(tǒng)顯著提高了試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)化程度和人機(jī)交互性。經(jīng)測(cè)試，該試驗(yàn)機(jī)滿(mǎn)足使用要求，工作穩(wěn)定，性能可靠。。同時(shí)在不減弱試驗(yàn)機(jī)性能的基礎(chǔ)上，單片機(jī)的運(yùn)用不僅很大程度上降低了設(shè)備成本，而且大大減化了系統(tǒng)控制電路。http://www.hdsplaw.com/
