KYOWA LSM-B-SB90在材料摩擦测试中的应用

更新时间：2026-10-29

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在工程塑料、薄膜、涂层及接触材料的性能评价中，摩擦测试常用于比较不同材料组合、表面处理方式和试验条件下的接触行为。测试时，试样之间既存在垂直于接触面的法向载荷，也可能产生沿接触面方向的切向摩擦力。如果仅记录试验机施加的总载荷，就难以判断摩擦力变化究竟来自接触压力改变，还是材料表面状态发生了变化。

对于需要分析多方向受力的试验装置，可以考虑使用三分力传感器同步测量正交方向的力。KYOWA共和电业LSM-B-SB90薄型三分力传感器能够测量Fx、Fy、Fz三个方向的作用力，为摩擦、接触及受力状态分析提供数据基础。

需要明确的是，三分力测量并不等于直接测出摩擦系数。测试人员仍需根据试验机构的运动方向、传感器坐标和接触面方向，确定哪个分量代表法向载荷，哪个分量代表切向力，再结合试验过程进行计算和判读。

LSM-B-SB90采用薄型结构，高度为20 mm，能够在安装空间有限的测试装置中提供三方向力测量。该系列有±500 N和±1 kN两种额定容量配置，具体型号分别对应不同的受力范围。

根据产品资料，Fx、Fy方向的非线性为±1%RO以内，Fz方向为±0.3%RO以内。选型时应结合实际载荷方向分别核对额定容量，不能只根据试验机的最大推力或总载荷决定型号。

LSM-B-SB90的一个重要特点是测量三个正交方向的力，而不是同时测量各轴周围的力矩。因此，当试验需要获得切向力和法向力时，它可以作为候选测量元件；如果研究目标还包括接触偏心产生的力矩，则应进一步评估其他测量方案。

该系列还允许根据需求对上下承载面及固定面的形状进行定制。对于需要将传感器嵌入夹具、试样台或专用测试机构的项目，这一结构特点有助于评估安装方案，但具体加工形式仍需与产品技术条件确认。

以材料滑动摩擦试验为例，试样在法向载荷作用下与另一接触面接触，并按照设定速度发生相对运动。测试系统可将垂直于接触面的力作为法向力，将沿滑动方向的力作为切向力。

在试验条件稳定、接触状态明确的情况下，可利用切向力与法向力的比值计算表观摩擦系数。对于存在明显粘滑、振动或接触状态变化的过程，还应观察两个力分量随时间的变化，而不是只取某一时刻的数值。

实际分析可关注三个方面。

一是启动阶段与稳定滑动阶段的差异。 刚开始运动时，材料表面可能经历静止接触向相对滑动的转换。此时切向力可能出现峰值，随后进入相对稳定的波动区间。若只记录最终平均值，就可能忽略启动阶段的受力特征。

二是法向载荷变化对结果的影响。 当接触压力改变时，切向力也可能随之变化。因此，比较两种材料时，不能只看摩擦力绝对值，还应确认法向载荷、接触面积、滑动速度及试验环境是否一致。否则，不同测试结果之间缺少可比性。

三是切向力波动是否具有重复性。 如果切向力曲线出现周期性波动，可结合运动速度、机构振动和试样表面状态进一步排查。只有在重复试验中确认波动规律，并排除夹具松动、机械干涉等因素后，才适合将其作为材料接触行为的分析依据。

三分力传感器的测量结果与安装方向密切相关。测试前应建立传感器坐标系与试验机坐标系之间的对应关系，并明确法向力和切向力的正负方向。如果传感器安装方向发生变化，原有的通道对应关系也应重新核对。

其次，承载面应保持可靠连接，避免夹具间隙、安装面不平或局部变形造成额外受力。对于薄膜等柔性试样，还需要注意试样张紧程度、边缘约束和夹持方式，因为这些条件可能改变实际接触状态。

再次，应根据摩擦过程的持续时间和变化速度设置合适的采样条件。启动峰值、稳定滑动波动和偶发冲击对采样及数据处理的要求并不相同。滤波参数、峰值提取方法和平均区间应保持一致，避免处理方式不同造成表面上的材料性能差异。

最后，建议在正式测试前开展空载运行、已知载荷检查及重复性测试。若法向力或切向力存在异常偏移

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