摩擦磨损试验机研究现状
郑冠华08223029 摘要：
摩擦磨损试验机是一种评定各种润滑剂的极压特性、抗磨损性能并计算摩擦系数的试验设备。由于实际摩擦环境可能千变万化，而进行摩擦实验要模拟实际摩擦系统，在实验室再现摩擦现象及其规律性，以便对个参数进行观察测量，因此，设计一个满足要求的试验机成为很多人研究的课题。
关键词：
摩擦磨损试验机研究现状
正文：
摩擦磨损不但是机械设备效率低下的原因，也是致使设备失效的主要形式。机械设备中零部件的摩擦磨损和零件材料、工况环境(压力、冲击、温度和润滑)等因素紧密相关。因此能模拟实际工况的专业摩擦磨损试验机是摩擦学试验研究必不可少的工具，摩擦磨损试验机的先进性和多功能性直接关系到实验研究的精度和可靠性。国内外许多研究人员在这方面进行了大量研究。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。摩擦磨损试验机是一种评定各种润滑剂的极压特性、抗磨损性能并计算摩擦系数的试验设备。下面介绍一些适用于不同工况下的摩擦磨损试验机：
往复式摩擦磨损试验机
针对不同固体材料在不同条件下的摩擦磨损实验要求，开发设计了一种往复式摩擦磨损试验机，通过测量实验中产生的摩擦力、摩擦系数和磨损量的变化来研究材料的摩擦磨损性能。为提高测试系统的精确性和实时性，将计算机辅助测试系统应用到摩擦学试验当中，通过数据采集系统和测试软件系统完成摩擦磨损数据的实时动态测试，从根本上改变了传统摩擦磨损试验机的缺点。通过对聚四氟乙烯材料的摩擦磨损性能进行实验，证明该试验机性能稳定，测试系统准确可靠。本文设计的往复式摩擦磨损试验机及计算机控制系统，可用于不同固体材料在不同条件下的往复式摩擦磨损实验，能模拟往复式(如压缩机等)工况进行摩擦副元件的磨损性能测试。该试验机可在一定范围内实现往复行程、载荷、速度、温度、润滑的单因素或多因素控制，并可同时定性和定量显示运动中的摩擦力、磨损量、摩擦系数大小。通过在该试验机上进行的一些实验，证明试验机性能稳定，测试系统准确可靠，可有效地对运动副(试件)不同材质和工艺的摩擦磨损性能进行评定，以获得可靠的实验数据。
球-盘摩擦磨损试验机
此试验机提供的数据有：摩擦因数，磨损量和比磨损率。首先深入研究球一盘磨损试验机的工作原理，确定其工作原理是通过荷重传感器的A．D转换，将摩擦力的模拟信号转变为电压数字信号，输入计算机或者x-Y记录仪。然后与事先标定好的电压值对比，得到测试过程中的摩擦力。传感器的标定方法为：用已知载荷(一定质量的砝码)对传感器施加拉力，传感器将其转变成电压值，绘出电压-拉力关系曲线，将其用直线拟合。同时提供了数据处理的方法，并利用此试
验机测试了多弧离子镀薄膜以及磁控溅射非晶碳膜的摩擦学性能，得到摩擦因数曲线和磨痕形貌。
这台试验机本身以及测试方法存在一些问题，需要注意并解决。有些是机械加工精度引起的，有些是设计过程简单而带来的。
1)磨损体积的测量有误差。引起的原因是用t，b计算肌时假定磨痕截面与计算模型相符，而实
际磨损不仅造成配副小球的磨损，而且由于膜剥落及粗糙度变化使磨痕截面极不规则。而在磨痕周长范围内由于安装及试样精度问题造成不均匀磨损，使得用一两个截面积计算的与实际差别较大。所以，在测试及设计中，应对磨损截面进行直接测量，取代目前所用的理想截面积计算的方法，此外，还应努力提高加工精度，尽量减小装配误差。针对不均匀的轨道可以多测几点求其平均，减小误差。
2)试验机转速固定，且只有单一轨道，因此测试项目受到限制。
3)温度、湿度无法控制，可以增加一环境箱来加以控制。
高速摩擦磨损试验机
枢轴宝石轴承因其寿命长、结构简单和制造成本低而广泛地应用于仪器仪表行业。近年来, 这方面的研究正向着高速化方向发展, 并应用于高速旋转机械中。为了解决枢轴宝石轴承的高速化问题, 在FALEX标准试验机上系统地开展了大pv值枢轴宝石轴承在不同润滑油作用下的摩擦磨损行为与磨损机制, 但试验使用的是销2盘摩擦副, 为氧化铝陶瓷盘, 而非单晶氧化铝, 且p值较实际轴承大, 而v值又偏小。为此, 本文作者研制用真实宝石轴承为试样的高速摩擦磨损专用试验机, 提高枢轴的v值, 研究枢轴宝石轴承在高速下的寿命问题; 对该试验机的结构原理和特性进行了介绍, 并利用此试验机进行了初步试验分析。研制的枢轴宝石轴承专用试验机接近实际工程状态, 结构简单, 操作方便, 测量数据准确, 摩擦速度可调, 试样磨损均匀, 对试验参数的变化反应敏感。后续试验可通过改变试验参数开展更高转速、多转速等工况下的磨损试验, 此外还可加设红外测温仪来测量摩擦温度, 从而进一步研究高速枢轴宝石轴承的摩擦磨损机制。
高温摩擦磨损试验机
随着高温安全操作和能量存储等高端需求的出现，例如新型喷气式发动机的使用、大型发电站的开发和质量监控等新技术的日渐增多，材料在高温下的摩擦和磨损性能显得日益重要。为了满足这方面的研究需要，国内外的研究机构和企业设计了很多高温摩擦磨损试验机。高温摩擦磨损试验机的结构一般由动力传动装置、加载机构、机械摩擦系统、加热及温控系统等部分组成。
动态变载荷摩擦磨损试验机
试验机高速运转时，传统砝码加载方式会产生跳动，据统计，由此产生的误差高达25 。为了减小试验误差和实现特定要求下的试验，以美国CE—TR公司的UMT系列摩擦学测试系统为代表的一系列试验机配置了准确的动态加载系统。这种通过伺服机械系统动态加载的方式不但能有效地消除高速状态下加载所引起的误差，而且可以对曲面等实现动态恒力加载。
态恒力加载。
可控气氛摩擦磨损试验机
在深空探测、海洋开发等领域中有许多运动副工作在真空、辐射、潮湿、腐蚀等复杂苛刻的环境中，特殊环境气氛下材料摩擦学性能测试已成为近代摩擦学研究的一个重要内容。国外对可控气氛条件下的摩擦学研究开展相对较早，试验
