摩擦磨損試驗機未來發(fā)展方向

摩擦磨損試驗機采用微電腦控制、LCD動態(tài)顯示、機電一體化原理，進行設(shè)定的摩擦試驗。試驗前將試驗標(biāo)準(zhǔn)要求的、或操作者自定的摩擦次數(shù)輸入控制系統(tǒng)，試驗則可實現(xiàn)自動控制，并在每次試驗結(jié)束后蜂鳴提示。控制系統(tǒng)具有斷電記憶功能，即每次重新上電后，保持上次斷電前輸入的參數(shù)狀態(tài)。執(zhí)行機構(gòu)采用高精度齒輪減速微型電動機驅(qū)動摩擦體進行直線往復(fù)摩擦運動。

摩擦磨損時材料的三種主要失效形式之一，它所造成的經(jīng)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(shè)備中零部件的摩擦磨損性能是由材料、工作狀態(tài)、接觸方式和環(huán)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(fā)展及現(xiàn)狀是針對國內(nèi)摩擦磨損試驗機而言。

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。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(fù)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(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)，很難與實際情況相適應(yīng)。因為多少材料在實際應(yīng)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(xué)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(zhǔn)確性要求越來越高，隨著現(xiàn)代自動化測試技術(shù)和虛擬儀器迅速發(fā)展，以及計算機技術(shù)在控制、測量和數(shù)據(jù)分析等方面的應(yīng)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(yīng)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(shù)配合相應(yīng)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(shù)的應(yīng)用不但可以實現(xiàn)對復(fù)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(lǐng)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(yīng)機械機構(gòu)還能實現(xiàn)直線運動、旋轉(zhuǎn)運動、往復(fù)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(yīng)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(shè)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(guān)鍵參量自動數(shù)值計算，實現(xiàn)相關(guān)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(shè)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。

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