高温高速摩擦磨损试验机的设计
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- 高温高速摩擦磨损试验机的设计1.1 摩擦磨损试验机的发展过程及研究意义
随着机械行业的发展，人们对磨损危害的认识有了更大的提高。为了弄清磨
损机理以减少有害的磨损，各国学者对材料在常温下的各种磨损问题均进行了大
量的研究，但对于材料在高温下的磨损问题至今却研究的较少，这和高温磨损试
验装置的缺乏不无关系。从 1910 年第一台磨料磨损试验机即以问世，到 1975
年美国润滑工程师学会（ALSE）编著的“摩擦磨损装置”一书中所公布的不同类
型的摩擦磨损试验机已达上百种，但其中大部分都是常温磨损试验机[1]。近几
十年来，磨损试验机和试验方法虽然有了较大的发展，但这些试验机大多还是由
企业和研究工作者根据工作需要和实际工况自行设计制造的，如高温磨料磨损试
验机，适合高分子及其复合材料试验用的高温摩擦磨损试验机等。只有少数试验
机是由专门的试验机厂或仪器制造公司制造和供应的，而且这些试验机大都结构
复杂，价格较贵，这说明了磨损问题的复杂性和进行实验室磨损试验研究的困难
所在。
摩擦磨损问题存在于人类物质活动的各个方面。在汽车、发电、设备、冶金、
铁道、宇航、电子和农机等各方面的机械都大量存在着摩擦学的问题。据估计，
全世界约有 1/2- 1/3的能源以各种形式消耗在摩擦上，如果从摩擦学方面采取
正确的措施，就可以大大节约能源消耗。磨损是机械零部件3种主要的失效形式
之一，所导致的经济损失是巨大的，大约有80%的机械零件由于各种磨损导致失
效。特别是随着物质文明的进步和工业技术现代化的发展，机械设备的开发使用
普遍趋于重载、高速、高效率化，如何控制和改善机械的摩擦磨损状况、提高其
使用寿命和工作可靠性，已成为机械工业技术人员必须关注的问题，并促使其研
究不断的深入和发展。
这些摩擦试验机多采用静态选位法观察摩擦试件，虽然简单易行，但不能获
得摩擦过程的动态信息，更不能对磨损（摩擦）过程进行动态观测及动态数据记
录；另外由于受到试验机转速的限制，摩擦副相对运动的速度大多较低（一般不
超过10m/s ）。然而现代机械装备中许多摩擦副的相对滑动速度相当高，如高速
列车运行时的速度约为 300km/h，制动时制动盘与刹车片之间摩擦速度为 60～
7
0m/s.而目前还未曾见到可用于高速条件下数据动态测量所需的商用摩擦磨损
试验机。
摩擦磨损试验的目的是为了对摩擦磨损现象及其本质进行研究，正确地评价
各种因素对摩擦磨损性能的影响，从而确定符合使用要求的摩擦副元件的最优参
数。摩擦磨损试验研究的内容非常广泛，如探讨摩擦、磨损和润滑机理以及影响
摩擦、磨损的诸因素，对新的耐磨、减磨及摩擦材料和润滑剂进行评定等。由于
摩擦磨损现象十分复杂，摩擦磨损条件不同，试验方法和装置种类繁多，如何准
确地获取摩擦磨损过程中的参数变化成为一个十分重要的研究课题。为了探索和
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