具体实施方式

第一实施例

图1是本发明的摩擦系数测量装置测量管子外壁时的结构示意图，如图1所示，摩擦系数测量装置用于测量管子21与管状织物22之间的摩擦系数，摩擦系数测量装置包括支撑外管11、弹性圆环12、夹具13、拉力传感器14和驱动器15，支撑外管11用于固定管子21，管状织物22可套在管子21的外壁上，弹性圆环12沿着管子21的周向设置，弹性圆环12用于在管状织物22上施加正压力，夹具13一端与管状织物22连接，夹具13的另一端与拉力传感器14连接，驱动器15的驱动端与拉力传感器14连接；

当管状织物22上未施加正压力时，驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，拉力传感器14获得第一拉力值N₁；

当管状织物22上施加正压力时，驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，拉力传感器14获得第二拉力值N₂，第二拉力值N₂与第一拉力值N₁的差值为弹性圆环12的正压力所产生的摩擦力F_m，根据弹性圆环12施加的正压力与摩擦力F_m，计算获得管子21的外壁与管状织物22之间的摩擦系数μ_m1。在本实施例中，管状织物22通过刚性绳与夹具13连接，但并不以此为限。

进一步地，弹性圆环12的厚度为t，弹性模量为E_c，宽度为L，初始内径为D₀，变形后内径为D₁，则弹性圆环12所产生的正压力计算公式为：N＝2πE_ctL((D₁-D₀)/D₀)。在本实施例中，弹性圆环12的材质为天然乳胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶或硅橡胶，优选为三元乙丙橡胶，因其回弹性更好。

进一步地，多次将管状织物22套在管子21的外壁上，多次利用驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，使拉力传感器14获得多个第一拉力值N₁，并对多个第一拉力值N₁计算空载平均值；

多次将弹性圆环12套置在管状织物22上，多次利用驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，使拉力传感器14获得多个第二拉力值N₂，并对多个第二拉力值N₂计算第一负载平均值；

第一负载平均值与空载平均值的差值为弹性圆环12的正压力所产生的外壁摩擦力F_m2，根据弹性圆环12施加的正压力与外壁摩擦力F_m2，计算获得管子21的外壁与管状织物22之间的外壁摩擦系数μ_m3。值得一提的是，当管状织物22上未施加正压力时，驱动器15拉动管状织物22脱离管子21的次数大于3次，即第一拉力值N₁的个数大于3；当管状织物22上施加正压力时，驱动器15拉动管状织物22脱离管子21的次数大于3次，即第二拉力值N₂的个数大于3，如此能有效提高测量精度。

进一步地，图2是本发明的摩擦系数测量装置测量管子内壁时的结构示意图，如图2所示，摩擦系数测量装置还包括气囊16，气囊16设置在管状织物22内，气囊16和管状织物22可设置在管子21的内壁上，气囊16用于在管状织物22上施加正压力；

当管状织物22上施加正压力时，驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，拉力传感器14获得第三拉力值N₃，根据气囊16施加的正压力与第三拉力值N₃计算获得管子21的内壁与管状织物22之间的摩擦系数μ_m2。

进一步地，气囊16与压力表连接，通过压力表可获知气囊16内部气压。

进一步地，多次将管状织物22设置在管子21的内壁上，多次将气囊16设置在管子21内，多次利用驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，使拉力传感器14获得多个第三拉力值N₃，并对多个第三拉力值N₃计算第二负载平均值，根据气囊16施加的正压力与第二负载平均值计算获得管子21的内壁与管状织物22之间的内壁摩擦系数μ_m4。值得一提的是，当管状织物22上施加正压力时，驱动器15拉动管状织物22脱离管子21的次数大于3次，即第三拉力值N₃的个数大于3，如此能有效提高测量精度。

进一步地，气囊16的内径为d，与管状织物22内壁的接触长度为h，气囊16内的压力为P，则气囊16施加给管状织物22和管子21内壁接触面的正压力计算公式为：N＝πdhP；根据公式，摩擦系数μ_m2或内壁摩擦系数μ_m4＝F/N，计算出管状织物22与管内壁的摩擦系数，其中F(摩擦力)为拉力传感器14获得的拉力，或者计算的第二负载平均值。

进一步地，驱动器15包括气缸151和活塞杆152，活塞杆152的一端设置在气缸151内，活塞杆152的另一端固定有活动台153，拉力传感器14与活动台153连接。驱动器15为伸缩式液压缸，其可以是活塞式，或者螺杆式，优选液压式，因为其振动较小。驱动器15的活塞杆152的行程为200～600mm，但并不以此为限。在本实施例中，驱动器15的活塞杆152和活动台153统称为驱动器15的驱动端。

进一步地，摩擦系数测量装置还包括支撑座17，支撑座17上设有通孔101，支撑外管11的一端固定在支撑座17上，支撑外管11容置管子21的管道与通孔101对应，支撑座17内具有容置腔102，驱动器15设置在容置腔102内，活动台153的周缘与容置腔102的腔壁接触。

进一步地，容置腔102的腔壁上设有滑动导轨(图未示)，滑动导轨的长度方向平行于活动台153的移动方向，活动台153的周缘设有与滑动导轨配合的滑槽(图未示)。

进一步地，管子21的端部设有挡块211，管子21设置在支撑外管11的管道内，挡块211抵靠在支撑外管11的端部，管子21与支撑外管11之间通过螺栓212紧固连接。

进一步地，拉力传感器14的量程为500～1000N，精度为0.001～0.01。

本发明的摩擦系数测量装置既可以测量管状织物22与管子21外壁的摩擦系数，也可以测量管状织物22与管子21内壁的摩擦系数，可以更真实地反映出管状织物22与管子21内、外壁的接触状态。而且，管状织物22与管壁大面积接触时，两者间主要是曲面接触，能很容易实现在曲面上施加均匀的圆周正压力，填补了管状织物22与管子21之间动、静摩擦系数测量装置的空白。

进一步地，图3是芳纶管织物在铝合金管子外壁拉拔时的拉力与位移曲线示意图，如图3所示，首先将芳纶织物套于铝合金管子21的外壁，通过刚性绳将织物一端与夹具13固定连接，活塞杆152向下运动将织物从铝合金管子21上拉出，测出并记录空载拉拔过程中的拉力(第一拉力值N₁)，重复操作5次，对拉力取平均值并画出拉力与位移的曲线，如图3所示的空载抽拔曲线；

然后将管状织物22再次套于管外壁，并在织物上施加弹性圆环12，即施加已知的正压力，活塞杆152向下运动将织物从铝合金管上拉出，测出并记录施加正压力后拉拔过程中的拉力(第二拉力值N₂)，重复操作5次，对拉力取平均值并画出拉力与位移的曲线，如图3所示的施压抽拔曲线。

每条拉力曲线都有最大值和稳定运动后的值，最大值即为最大静摩擦力，稳定运动后的值即为动摩擦力，根据弹性圆环12正压力计算公式N＝2πE_ctL((D₁-D₀)/D₀)得出正压力的值，然后根据库仑摩擦定理，计算出芳纶机织物与铝合金管外壁的动、静摩擦系数。

进一步地，图4是芳纶管织物在铝合金管子内壁拉拔时的拉力与位移曲线示意图，如图4所示，将气囊16置于芳纶管织物内并随管织物一起插入铝合金管内，给气囊16施加一定的气压后将管状织物22从管子21内拔出，测出并记录拉出过程中的拉力，重复操作5次，对拉力取平均值并画出拉力与位移的曲线，如图4所示的抽拔曲线。

拉力位移曲线中的最大值即为最大静摩擦力，稳定运动后的值即为动摩擦力，根据正压力计算公式N＝πdhP，得出气囊16的正压力的值，然后根据库仑摩擦定理，计算出芳纶机织物与铝合金管外壁的动、静摩擦系。

第二实施例

本发明还涉及一种摩擦系数测量方法，摩擦系数测量方法利用上述的摩擦系数测量装置，该方法用于测量管子的外壁与管状织物之间的外壁摩擦系数，该方法包括：

将管子21固定在支撑外管11内；

将管状织物22套在管子21的外壁上；

利用驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，使拉力传感器14获得第一拉力值N₁；

将管状织物22套在管子21的外壁上，并将弹性圆环12套置在管状织物22上，使弹性圆环12在管状织物22上施加已知正压力；

利用驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，使拉力传感器14获得第二拉力值N₂，第二拉力值N₂与第一拉力值N₁的差值为弹性圆环12的正压力所产生的摩擦力F_m，根据正压力与摩擦力F_m，计算获得管子21的外壁与管状织物22之间的摩擦系数μ_m1。

进一步地，多次将管状织物22套在管子21的外壁上，多次利用驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，使拉力传感器14获得多个第一拉力值N₁，并对多个第一拉力值N₁计算空载平均值；

多次将弹性圆环12套置在管状织物22上，多次利用驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，使拉力传感器14获得多个第二拉力值N₂，并对多个第二拉力值N₂计算第一负载平均值；

第一负载平均值与空载平均值的差值为弹性圆环12的正压力所产生的外壁摩擦力F_m2，根据正压力与外壁摩擦力F_m2，计算获得管子21的外壁与管状织物22之间的外壁摩擦系数μ_m3。

本发明还涉及一种摩擦系数测量方法，该方法用于测量管子的内壁与管状织物之间的摩擦系数，该方法包括：

将管子21固定在支撑外管11内；

将气囊16装入管状织物22内，并将气囊16和管状织物22装入管子21内，气囊16在管状织物22上施加已知正压力；

利用驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，使拉力传感器14获得第三拉力值N₃，根据气囊16施加的正压力与第三拉力值N₃计算获得管子21的内壁与管状织物22之间的摩擦系数μ_m2。

进一步地，多次将气囊16和管状织物22装入管子21内，多次利用驱动器15拉动管状织物22脱离管子21，使拉力传感器14获得多个第三拉力值N₃，并对多个第三拉力值N₃计算第二负载平均值，根据气囊16施加的正压力与第二负载平均值计算获得管子21的内壁与管状织物22之间的内壁摩擦系数μ_m4。

本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。