摩擦磨損試驗機采用的技術特點討論

 

    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(jù)統(tǒng)計大概有200多種，可以按不同方法進行分類。具有代表性的是前蘇聯(lián)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(jīng)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(jīng)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(xiàn)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(shù)或摩擦學特性參數(shù)等能實時進行數(shù)據(jù)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(xiàn)代自動化測試技術和虛擬儀器迅速發(fā)展，以及計算機技術在控制、測量和數(shù)據(jù)分析等方面的應用，因此摩擦磨損試驗機的測控系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展。目前應用的摩擦磨損試驗機已經(jīng)實現(xiàn)的閉環(huán)自動化控制，可以按照給定程序自動進行連續(xù)的壓力加載，同時通過各種傳感器與調(diào)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(xiàn)對樣品的恒力模式、線性增量模式等任意動態(tài)模式加載。

 

    動態(tài)加載技術的應用不但可以實現(xiàn)對復雜工況更真實的模擬，而且可以消除高速運轉(zhuǎn)下傳統(tǒng)機械加載帶來的誤差。雖然目前摩擦磨損試驗機發(fā)展已經(jīng)得到了很大發(fā)展，但是在某些領域仍然有待提高。例如在航空航天機械內(nèi)部的摩擦是真空狀態(tài)極限溫度下的高負荷工作，如何能夠貼近于現(xiàn)實的模擬這類惡劣的工作環(huán)境進行摩擦磨損試驗仍然是一個難題。雖然目前國內(nèi)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(fā)展：

 

    （1）使用高性能的機械系統(tǒng)和加載系統(tǒng)。高調(diào)速比、高穩(wěn)定性并可實現(xiàn)無級調(diào)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(jié)構(gòu)大大簡化，而且還能降低摩擦磨損試驗機的摩擦損耗，提高整機的壽命和可靠性。高性能電機配合相應機械機構(gòu)還能實現(xiàn)直線運動、旋轉(zhuǎn)運動、往復振動等多種運動方式。

 

    （2）高精度測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的應用。通過各種高精度傳感器和控制器，可實現(xiàn)多種信號實時原位動態(tài)采集，并可通過閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，動態(tài)設定摩擦試驗機的工作方式和運行參數(shù)。計算機工作站等將引入摩擦測試系統(tǒng)中，實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的自動采集、處理，并可對摩擦系數(shù)、轉(zhuǎn)矩、速度、行程等關鍵參量自動數(shù)值計算，實現(xiàn)相關數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示、存儲和打印。

 

    （3）試驗系統(tǒng)的多樣化。在未來發(fā)展的摩擦磨損試驗機中會出現(xiàn)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。