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      摩擦磨損試驗機現狀綜述

      引言
      摩擦磨損時材料的三種主要失效形式之一,它所造成的經濟損失是十分巨大的。全世界大約有1/3——1/2的一次性能源消耗在摩擦磨損上。機械設備中零部件的摩擦磨損性能是由材料、工作狀態、接觸方式和環境條件等因素決定的。摩擦磨損試驗機是一種對材料及潤滑劑在給定的條件下進行摩擦與磨損性能試驗的試驗機。本文所述的試驗機發展及現狀是針對國內摩擦磨損試驗機而言。
      正文
      摩擦磨損試驗機有多種分類方式,例如載荷范圍、摩擦運動方式、摩擦副等。據統計大概有200多種,可以按不同方法進行分類。最具有代表性的是前蘇聯按模擬摩擦面的破壞形式將摩擦磨損試驗機分類。
      早期的摩擦磨損試驗機是通過純粹的機械搭建起來的機器。他通過電機帶動摩擦副往復運動來評定被測材料和油脂的特性。被測材料或油脂經過試驗機的磨損后需要人為的取出然后做進一步的稱重,表面紋理的觀測等,再經過手動計算測出材料的特性。這種實驗機僅僅能進行簡單的靜力加載,而且實驗溫度和電機扭矩等參量都沒有一個準確的標準,很難與實際情況相適應。因為多少材料在實際應用中的磨損所受的壓力都為變力。要想模擬實際工況,需在試驗中能對傳動的速度,沖擊的力量、頻率,潤滑的條件等方面實現自動控制,同時需對試驗中摩擦力、沖擊力、溫度、載荷、速度、磨損率等工作參數或摩擦學特性參數等能實時進行數據采集。近十年來隨著工程實際對材料性能的準確性要求越來越高,隨著現代自動化測試技術和虛擬儀器迅速發展,以及計算機技術在控制、測量和數據分析等方面的應用,因此摩擦磨損試驗機的測控系統得到了飛速發展。目前應用的摩擦磨損試驗機已經實現的閉環自動化控制,可以按照給定程序自動進行連續的壓力加載,同時通過各種傳感器與調理電路直接及CUP的運算直接直觀的給出材料的各種性能,更加智能化。例如電磁加載、液壓加載等技術配合相應軟件的使用可以實現對樣品的恒力模式、線性增量模式等任意動態模式加載。動態加載技術的應用不但可以實現對復雜工況更真實的模擬,而且可以消除高速運轉下傳統機械加載帶來的誤差。雖然目前摩擦磨損試驗機發展已經得到了很大發展,但是在某些領域仍然有待提高。例如在航空航天機械內部的摩擦是真空狀態極限溫度下的高負荷工作,如何能夠貼近于現實的模擬這類惡劣的工作環境進行摩擦磨損試驗仍然是一個難題。雖然目前國內對此也有一些特種摩擦磨損試驗機的問世,但這些目前還無法形成商用,而且處于摸索階段。
      我認為在未來的摩擦磨損試驗機會向以下幾個方向發展:(1)使用高性能的機械系統和加載系統。高調速比、高穩定性并可實現無級調速的變頻電機、伺服電機等高性能電機的使用將使試驗機的機械結構大大簡化,而且還能降低試驗機的摩擦損耗,提高整機的壽命和可靠性。高性能電機配合相應機械機構還能實現直線運動、旋轉運動、往復振動等多種運動方式。(2)高精度測控系統、數據處理系統的應用。通過各種高精度傳感器和控制器,可實現多種信號實時原位動態采集,并可通過閉環反饋調節系統,動態設定摩擦試驗機的工作方式和運行參數。計算機工作站等將引入摩擦測試系統中,實現試驗數據的自動采集、處理,并可對摩擦系數、轉矩、速度、行程等關鍵參量自動數值計算,實現相關數據的動態顯示、存儲和打印。(3)試驗系統的多樣化。在未來發展的摩擦磨損試驗機中會出現多功能融合的實驗設備,即可以進行油脂的評定同時也可以進行材料的磨損試驗。

      參考文獻
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      2016/8/18  
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