本文由山东普创工业科技提供
一、引言
在日常生活与工业生产的方方面面，摩擦系数都扮演着至关重要的角色。从汽车轮胎与路面的接触，到食品包装的开启便利性，再到机械零件之间的顺畅协作，材料的摩擦特性直接影响着产品的性能、质量以及用户体验。摩擦系数测试仪作为一款专业仪器，精准地揭开了材料表面摩擦的神秘面纱，为众多领域的技术研发、质量控制以及生产优化提供了不可或缺的数据支持。
摩擦系数测试仪工作原理
摩擦系数测试仪主要依据力学原理来测定材料间的摩擦系数。常见的测试方法有平面法和斜面法，其中平面法应用更为广泛。
在平面法测试中，将待测的两种材料分别制成标准试样，一般是一个固定在水平移动平台上作为基底材料，另一个固定在垂直悬挂的滑块上，滑块通过细绳连接到力传感器上。测试开始时，移动平台在电机驱动下以恒定速度水平匀速移动，带动基底材料与滑块上的材料相互接触并产生相对滑动。
此时，由于摩擦力的作用，滑块会受到一个与运动方向相反的力，这个力通过细绳传递给力传感器。力传感器能够高精度地测量出这个摩擦力的大小，并将其转换为电信号传输给数据采集系统。同时，系统会记录下移动平台的移动距离或时间等参数。
根据摩擦系数的定义，即摩擦力与正压力的比值，在已知滑块及所加载荷重量（可换算为正压力）的情况下，通过数据采集系统内置的算法，将采集到的摩擦力数据与对应的正压力数据进行运算，就能精确得出两种材料之间的静摩擦系数和动摩擦系数。例如，若力传感器测得滑块在滑动瞬间的最大静摩擦力为 F₁，滑块及加载荷总重量为 G（正压力 N = G），则静摩擦系数 μ₁ = F₁ / N；当滑块进入稳定滑动状态后，测得平均动摩擦力为 F₂，则动摩擦系数 μ₂ = F₂ / N。
摩擦系数测试仪结构组成
1.测试平台与样品夹具
测试平台是仪器的基础部件，通常由高精度的平整度加工而成，确保基底材料在移动过程中平稳无晃动。平台表面材质多样，根据测试需求可选用金属、玻璃等不同材料，以模拟实际使用场景。样品夹具用于牢固地固定试样，无论是柔软的塑料薄膜、坚韧的金属片还是块状的橡胶材料，夹具都能提供精准的夹持，保证试样在测试过程中位置稳定且接触良好，防止因试样位移而影响测试结果的准确性。
2.驱动与传动系统
驱动系统一般采用高精度的伺服电机，它能够精确控制平台的移动速度，使其在测试过程中始终保持匀速直线运动，速度误差极小，通常可控制在设定速度的 ±0.5% 以内。传动系统负责将电机的动力平稳地传递给测试平台，多采用高精度的丝杠传动或同步带传动方式，减少机械振动和能量损失，确保平台运行的稳定性，为准确测量摩擦力创造良好条件。
3.力传感器与检测系统
力传感器是仪器的核心感知元件，其精度直接决定了摩擦力测量的准确性。现代摩擦系数测试仪常采用应变片式力传感器或压电式力传感器，它们具有极高的灵敏度，能够精确捕捉到微小的摩擦力变化，测量精度可达毫牛级别。检测系统包含信号放大器、滤波器等，对传感器输出的微弱电信号进行处理，去除噪声干扰，增强信号的稳定性，使其能够准确反映摩擦力的真实大小，并将处理后的信号传输给数据采集与处理系统。
4.数据采集与处理系统
负责采集检测系统传来的电信号，并将其转换为数字信号进行存储和分析。该系统内置专业的算法软件，根据预设的测试参数（如试样尺寸、加载重量、移动速度等）和测量数据，自动计算出材料的静摩擦系数和动摩擦系数数值。它还能生成详细的测试报告，涵盖测试条件（包括试样材料、正压力大小、移动速度等）、数据曲线（如摩擦力随时间变化曲线）、摩擦系数结果等，方便用户直观了解材料的摩擦性能和测试过程。数据可存储在仪器内部存储器或通过 USB 等接口传输到外部计算机，便于长期存档与进一步分析。
5.加载系统
用于对滑块施加垂直向下的正压力，以模拟材料在实际使用时所承受的压力。加载系统可通过砝码加载、弹簧加载或电动加载等方式实现，不同的加载方式适用于不同的测试需求和精度要求。砝码加载方式简单直观，精度较高，常用于对精度要求苛刻的实验室测试；电动加载方式则更加灵活方便，可在测试过程中动态调整加载重量，适用于需要模拟多种工况的研究场景。
摩擦系数测试仪技术参数
指 标 参 数
试样厚度 ≤5mm （其它厚度可定制）
滑块尺寸 63×63mm
试验模式 国标、美标、自由模式
显示屏 6500万色TFT液晶屏幕
滑块质量 200g、500g
试验台面尺寸 120×400mm
数字显示 同时显示动、静摩擦系数
测量精度 优于0.5级
滑块运动速度 100、150mm/min 、1-500mm/min无级变速（其它速度可定制）
滑块行程 最大为280mm（可调）
测力范围 0-30N
外形尺寸 600 (L)X400(W)X240mm (H)
电源 AC220V±22V，50Hz
环境要求 温度：23±2℃、湿度：50±5%RH
标准配置 主机、微型打印机、200g滑块
选购件 500g非标滑块、电脑软件
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