高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)
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- 高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)1.1 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展過程及研究意義
隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)磨損危害的認(rèn)識(shí)有了更大的提高。為了弄清磨
損機(jī)理以減少有害的磨損，各國(guó)學(xué)者對(duì)材料在常溫下的各種磨損問題均進(jìn)行了大
量的研究，但對(duì)于材料在高溫下的磨損問題至今卻研究的較少，這和高溫磨損試
驗(yàn)裝置的缺乏不無關(guān)系。從 1910 年第一臺(tái)磨料磨損試驗(yàn)機(jī)即以問世，到 1975
年美國(guó)潤(rùn)滑工程師學(xué)會(huì)（ALSE）編著的“摩擦磨損裝置”一書中所公布的不同類
型的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)已達(dá)上百種，但其中大部分都是常溫磨損試驗(yàn)機(jī)[1]。近幾
十年來，磨損試驗(yàn)機(jī)和試驗(yàn)方法雖然有了較大的發(fā)展，但這些試驗(yàn)機(jī)大多還是由
企業(yè)和研究工作者根據(jù)工作需要和實(shí)際工況自行設(shè)計(jì)制造的，如高溫磨料磨損試
驗(yàn)機(jī)，適合高分子及其復(fù)合材料試驗(yàn)用的高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)等。只有少數(shù)試驗(yàn)
機(jī)是由專門的試驗(yàn)機(jī)廠或儀器制造公司制造和供應(yīng)的，而且這些試驗(yàn)機(jī)大都結(jié)構(gòu)
復(fù)雜，價(jià)格較貴，這說明了磨損問題的復(fù)雜性和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室磨損試驗(yàn)研究的困難
所在。
摩擦磨損問題存在于人類物質(zhì)活動(dòng)的各個(gè)方面。在汽車、發(fā)電、設(shè)備、冶金、
鐵道、宇航、電子和農(nóng)機(jī)等各方面的機(jī)械都大量存在著摩擦學(xué)的問題。據(jù)估計(jì)，
全世界約有 1/2- 1/3的能源以各種形式消耗在摩擦上，如果從摩擦學(xué)方面采取
正確的措施，就可以大大節(jié)約能源消耗。磨損是機(jī)械零部件3種主要的失效形式
之一，所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的，大約有80%的機(jī)械零件由于各種磨損導(dǎo)致失
效。特別是隨著物質(zhì)文明的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)現(xiàn)代化的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的開發(fā)使用
普遍趨于重載、高速、高效率化，如何控制和改善機(jī)械的摩擦磨損狀況、提高其
使用壽命和工作可靠性，已成為機(jī)械工業(yè)技術(shù)人員必須關(guān)注的問題，并促使其研
究不斷的深入和發(fā)展。
這些摩擦試驗(yàn)機(jī)多采用靜態(tài)選位法觀察摩擦試件，雖然簡(jiǎn)單易行，但不能獲
得摩擦過程的動(dòng)態(tài)信息，更不能對(duì)磨損（摩擦）過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)記
錄；另外由于受到試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)速的限制，摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大多較低（一般不
超過10m/s ）。然而現(xiàn)代機(jī)械裝備中許多摩擦副的相對(duì)滑動(dòng)速度相當(dāng)高，如高速
列車運(yùn)行時(shí)的速度約為 300km/h，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤與剎車片之間摩擦速度為 60～
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0m/s.而目前還未曾見到可用于高速條件下數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)測(cè)量所需的商用摩擦磨損
試驗(yàn)機(jī)。
摩擦磨損試驗(yàn)的目的是為了對(duì)摩擦磨損現(xiàn)象及其本質(zhì)進(jìn)行研究，正確地評(píng)價(jià)
各種因素對(duì)摩擦磨損性能的影響，從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參
數(shù)。摩擦磨損試驗(yàn)研究的內(nèi)容非常廣泛，如探討摩擦、磨損和潤(rùn)滑機(jī)理以及影響
摩擦、磨損的諸因素，對(duì)新的耐磨、減磨及摩擦材料和潤(rùn)滑劑進(jìn)行評(píng)定等。由于
摩擦磨損現(xiàn)象十分復(fù)雜，摩擦磨損條件不同，試驗(yàn)方法和裝置種類繁多，如何準(zhǔn)
確地獲取摩擦磨損過程中的參數(shù)變化成為一個(gè)十分重要的研究課題。為了探索和
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