摩擦試驗(yàn)測試方法分類及特點(diǎn)
摩擦是材料表面接觸時由于相互作用而產(chǎn)生的力和運(yùn)動阻力,通常情況下摩擦?xí)殡S著磨損。材料摩擦性能的評估對于新型耐磨材料的研發(fā)和應(yīng)用具有重要意義。通過摩擦試驗(yàn)可以了解材料在不同條件下的摩擦性能,為材料配方選擇、工藝設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供依據(jù)。
常見的摩擦試驗(yàn)形式分類主要以相對運(yùn)動形式及摩擦介質(zhì)環(huán)境為主,每種形式都有其獨(dú)特的適用場景和特點(diǎn)。
1.根據(jù)摩擦副相對運(yùn)動分類
A.類銷盤旋轉(zhuǎn)摩擦特點(diǎn):
a. 方向一致:摩擦力在整個旋轉(zhuǎn)過程中的方向保持一致,沿著圓周方向傳遞,不會出現(xiàn)方向變化。
b. 摩擦力大小:摩擦力的大小取決于旋轉(zhuǎn)速度、接觸面特性和摩擦系數(shù)等因素,需要進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)和控制。
c. 磨損差異:由于摩擦力沿圓周方向傳遞,可能會導(dǎo)致接觸面局部磨損或磨損不均勻的問題,需要注意磨損情況。
B.環(huán)塊滑動摩擦特點(diǎn):
a. 圓環(huán)母線接觸:在這種摩擦形式中,圓環(huán)狀物體的母線與塊狀物體之間發(fā)生接觸,形成摩擦過程。這種接觸方式使得摩擦力集中在圓環(huán)的母線上。
b. 曲面接觸:圓環(huán)母線與塊之間的摩擦是一種曲面接觸,曲面接觸會導(dǎo)致摩擦力分布更加復(fù)雜和不均勻。
c. 比壓變化:由于初始接觸是近似于線接觸,環(huán)和塊均承受較大比壓,但隨著磨損的發(fā)展接觸面積及材料受壓有所變化。
C.往復(fù)摩擦特點(diǎn):
a. 往復(fù)性:往復(fù)摩擦做來回往復(fù)的摩擦運(yùn)動,摩擦表面在兩個方向上交替運(yùn)動,具有周期性。
b. 運(yùn)動規(guī)律復(fù)雜:往復(fù)摩擦的運(yùn)動規(guī)律更為復(fù)雜,需要考慮來回運(yùn)動時的加速度、減速度以及運(yùn)動的周期等因素。
c. 應(yīng)用場景廣:直線往復(fù)摩擦常用于模擬真實(shí)工況中的摩擦情況,例如模擬機(jī)械零件的往復(fù)運(yùn)動摩擦、模擬某些機(jī)械裝置的工作原理等。
d.挑戰(zhàn)性:由于直線往復(fù)摩擦運(yùn)動規(guī)律更為復(fù)雜,因此在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析上可能會更具挑戰(zhàn)性,需要更多的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)支持。
D.滾動疲勞摩擦特點(diǎn):
a. 循環(huán)載荷:循環(huán)載荷會導(dǎo)致摩擦表面受到交替應(yīng)力作用,容易引起疲勞破壞。
b. 周期性變形:摩擦表面會發(fā)生周期性的變形,這種變形會導(dǎo)致摩擦表面的磨損和疲勞裂紋的形成。
c. 滾動接觸:摩擦是在滾動接觸條件下發(fā)生的,滾動過程中摩擦力較小,但是循環(huán)載荷下的應(yīng)力會導(dǎo)致摩擦表面的損傷。
d. 疲勞壽命:耐磨材料具有一定的疲勞壽命。
2.根據(jù)摩擦介質(zhì)環(huán)境分類
a. 干摩擦試驗(yàn)
-特點(diǎn):在無潤滑條件下進(jìn)行的摩擦試驗(yàn),能夠模擬實(shí)際工作中的干摩擦情況,評估材料的耐磨性和摩擦性能。
-應(yīng)用:常用于研究金屬、聚合物等材料在無潤滑條件下的摩擦行為,例如干摩擦系數(shù)的測定和摩擦磨損性能評價。
b. 潤滑摩擦試驗(yàn)
- 特點(diǎn):在有潤滑條件下進(jìn)行的摩擦試驗(yàn),通過添加潤滑劑減少摩擦力和磨損,評估材料在潤滑條件下的摩擦性能。
- 應(yīng)用:適用于研究各種潤滑劑對摩擦性能的影響,如固體潤滑劑、液體潤滑劑等,可用于優(yōu)化潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
c. 高低溫、高濕、真空等環(huán)境下的摩擦試驗(yàn)
- 特點(diǎn):在高低溫、高濕、真空等特殊環(huán)境條件下進(jìn)行的摩擦試驗(yàn),考察材料在極端環(huán)境下的摩擦性能和耐久性。
- 應(yīng)用:用于評估材料在極端環(huán)境下的可靠性,例如航空航天領(lǐng)域的材料研究和高溫潤滑劑的性能測試。
d.其他特殊情況
通過在不同摩擦環(huán)境下進(jìn)行摩擦試驗(yàn),可以全面評估材料的摩擦性能和適用性,為材料選擇、摩擦副設(shè)計(jì)和潤滑系統(tǒng)優(yōu)化提供重要參考依據(jù)。
在進(jìn)行摩擦試驗(yàn)時,需要綜合考慮設(shè)備因素、試驗(yàn)條件和潤滑條件等多方面因素,并嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件,以確保獲得可靠和可比較的試驗(yàn)結(jié)果,為研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持。