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摩擦磨损试验机现状综述

引言
摩擦磨损时材料的三种主要失效形式之一,它所造成的经济损失是十分巨大的。全世界大约有1/3——1/2的一次性能源消耗在摩擦磨损上。机械设备中零部件的摩擦磨损性能是由材料、工作状态、接触方式和环境条件等因素决定的。摩擦磨损试验机是一种对材料及润滑剂在给定的条件下进行摩擦与磨损性能试验的试验机。本文所述的试验机发展及现状是针对国内摩擦磨损试验机而言。
正文
摩擦磨损试验机有多种分类方式,例如载荷范围、摩擦运动方式、摩擦副等。据统计大概有200多种,可以按不同方法进行分类。最具有代表性的是前苏联按模拟摩擦面的破坏形式将摩擦磨损试验机分类。
早期的摩擦磨损试验机是通过纯粹的机械搭建起来的机器。他通过电机带动摩擦副往复运动来评定被测材料和油脂的特性。被测材料或油脂经过试验机的磨损后需要人为的取出然后做进一步的称重,表面纹理的观测等,再经过手动计算测出材料的特性。这种实验机仅仅能进行简单的静力加载,而且实验温度和电机扭矩等参量都没有一个准确的标准,很难与实际情况相适应。因为多少材料在实际应用中的磨损所受的压力都为变力。要想模拟实际工况,需在试验中能对传动的速度,冲击的力量、频率,润滑的条件等方面实现自动控制,同时需对试验中摩擦力、冲击力、温度、载荷、速度、磨损率等工作参数或摩擦学特性参数等能实时进行数据采集。近十年来随着工程实际对材料性能的准确性要求越来越高,随着现代自动化测试技术和虚拟仪器迅速发展,以及计算机技术在控制、测量和数据分析等方面的应用,因此摩擦磨损试验机的测控系统得到了飞速发展。目前应用的摩擦磨损试验机已经实现的闭环自动化控制,可以按照给定程序自动进行连续的压力加载,同时通过各种传感器与调理电路直接及CUP的运算直接直观的给出材料的各种性能,更加智能化。例如电磁加载、液压加载等技术配合相应软件的使用可以实现对样品的恒力模式、线性增量模式等任意动态模式加载。动态加载技术的应用不但可以实现对复杂工况更真实的模拟,而且可以消除高速运转下传统机械加载带来的误差。虽然目前摩擦磨损试验机发展已经得到了很大发展,但是在某些领域仍然有待提高。例如在航空航天机械内部的摩擦是真空状态极限温度下的高负荷工作,如何能够贴近于现实的模拟这类恶劣的工作环境进行摩擦磨损试验仍然是一个难题。虽然目前国内对此也有一些特种摩擦磨损试验机的问世,但这些目前还无法形成商用,而且处于摸索阶段。
我认为在未来的摩擦磨损试验机会向以下几个方向发展:(1)使用高性能的机械系统和加载系统。高调速比、高稳定性并可实现无级调速的变频电机、伺服电机等高性能电机的使用将使试验机的机械结构大大简化,而且还能降低试验机的摩擦损耗,提高整机的寿命和可靠性。高性能电机配合相应机械机构还能实现直线运动、旋转运动、往复振动等多种运动方式。(2)高精度测控系统、数据处理系统的应用。通过各种高精度传感器和控制器,可实现多种信号实时原位动态采集,并可通过闭环反馈调节系统,动态设定摩擦试验机的工作方式和运行参数。计算机工作站等将引入摩擦测试系统中,实现试验数据的自动采集、处理,并可对摩擦系数、转矩、速度、行程等关键参量自动数值计算,实现相关数据的动态显示、存储和打印。(3)试验系统的多样化。在未来发展的摩擦磨损试验机中会出现多功能融合的实验设备,即可以进行油脂的评定同时也可以进行材料的磨损试验。

参考文献
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[5]. 刘峰璧,李续娥,刘岩,等.干摩擦状态下动载荷特性对磨损的影响[J].润滑与密封,2000,25(2):41—42.

2016-8-18  
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