高溫高速摩擦磨損試驗機的設計
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- 高溫高速摩擦磨損試驗機的設計1.1 摩擦磨損試驗機的發(fā)展過程及研究意義
隨著機械行業(yè)的發(fā)展，人們對磨損危害的認識有了更大的提高。為了弄清磨
損機理以減少有害的磨損，各國學者對材料在常溫下的各種磨損問題均進行了大
量的研究，但對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
驗裝置的缺乏不無關系。從 1910 年第一臺磨料磨損試驗機即以問世，到 1975
年美國潤滑工程師學會（ALSE）編著的“摩擦磨損裝置”一書中所公布的不同類
型的摩擦磨損試驗機已達上百種，但其中大部分都是常溫磨損試驗機[1]。近幾
十年來，磨損試驗機和試驗方法雖然有了較大的發(fā)展，但這些試驗機大多還是由
企業(yè)和研究工作者根據(jù)工作需要和實際工況自行設計制造的，如高溫磨料磨損試
驗機，適合高分子及其復合材料試驗用的高溫摩擦磨損試驗機等。只有少數(shù)試驗
機是由專門的試驗機廠或儀器制造公司制造和供應的，而且這些試驗機大都結構
復雜，價格較貴，這說明了磨損問題的復雜性和進行實驗室磨損試驗研究的困難
所在。
摩擦磨損問題存在于人類物質(zhì)活動的各個方面。在汽車、發(fā)電、設備、冶金、
鐵道、宇航、電子和農(nóng)機等各方面的機械都大量存在著摩擦學的問題。據(jù)估計，
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。磨損是機械零部件3種主要的失效形式
之一，所導致的經(jīng)濟損失是巨大的，大約有80%的機械零件由于各種磨損導致失
效。特別是隨著物質(zhì)文明的進步和工業(yè)技術現(xiàn)代化的發(fā)展，機械設備的開發(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，已成為機械工業(yè)技術人員必須關注的問題，并促使其研
究不斷的深入和發(fā)展。
這些摩擦試驗機多采用靜態(tài)選位法觀察摩擦試件，雖然簡單易行，但不能獲
得摩擦過程的動態(tài)信息，更不能對磨損（摩擦）過程進行動態(tài)觀測及動態(tài)數(shù)據(jù)記
錄；另外由于受到試驗機轉速的限制，摩擦副相對運動的速度大多較低（一般不
超過10m/s ）。然而現(xiàn)代機械裝備中許多摩擦副的相對滑動速度相當高，如高速
列車運行時的速度約為 300km/h，制動時制動盤與剎車片之間摩擦速度為 60～
7
0m/s.而目前還未曾見到可用于高速條件下數(shù)據(jù)動態(tài)測量所需的商用摩擦磨損
試驗機。
摩擦磨損試驗的目的是為了對摩擦磨損現(xiàn)象及其本質(zhì)進行研究，正確地評價
各種因素對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)。摩擦磨損試驗研究的內(nèi)容非常廣泛，如探討摩擦、磨損和潤滑機理以及影響
摩擦、磨損的諸因素，對新的耐磨、減磨及摩擦材料和潤滑劑進行評定等。由于
摩擦磨損現(xiàn)象十分復雜，摩擦磨損條件不同，試驗方法和裝置種類繁多，如何準
確地獲取摩擦磨損過程中的參數(shù)變化成為一個十分重要的研究課題。為了探索和
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