王飛摩擦實驗技術

1、報告人 王飛4. 4. 摩擦和磨損的測量摩擦和磨損的測量目錄目錄 4.1 4.1 引言引言 4.2 4.2 摩擦系數(shù)的測量摩擦系數(shù)的測量 4.3 4.3 磨損的測量磨損的測量 4.4 4.4 測量摩擦和磨損的間接技術測量摩擦和磨損的間接技術 4.5 4.5 總結總結4.1 4.1 引言引言 摩擦和磨損的測量似乎是一個相對簡單的工作，摩擦和磨損的測量似乎是一個相對簡單的工作， 但是如果考慮到但是如果考慮到摩擦或磨損的確切含義的話，就會變成相當復雜的工作。磨損是不是摩擦或磨損的確切含義的話，就會變成相當復雜的工作。磨損是不是意味著材料的減少，或者它僅僅意味著材料在摩擦主體的表面的位置意味著材料的減

2、少，或者它僅僅意味著材料在摩擦主體的表面的位置變動？在摩擦的時候，如果摩擦力和接觸力都以一種持續(xù)的、隨機的變動？在摩擦的時候，如果摩擦力和接觸力都以一種持續(xù)的、隨機的方式變化，如何得到一個有效的摩擦系數(shù)呢？盡管人們研究了很多年，方式變化，如何得到一個有效的摩擦系數(shù)呢？盡管人們研究了很多年，但是對摩擦和磨損的精確定義仍然沒有達成一個共識，這就阻礙了不但是對摩擦和磨損的精確定義仍然沒有達成一個共識，這就阻礙了不同研究小組之間的數(shù)據(jù)比較。同研究小組之間的數(shù)據(jù)比較。 準確的摩擦和磨損數(shù)據(jù)需要高質量的測量技術以獲得有效的結果。準確的摩擦和磨損數(shù)據(jù)需要高質量的測量技術以獲得有效的結果。早期的研究依靠一些早

3、期的研究依靠一些例如例如懸掛重物來進行摩擦力的測量的基本方法，但懸掛重物來進行摩擦力的測量的基本方法，但是現(xiàn)在這些方法已被更加先進的測量方法所取代?？色@得的摩擦和是現(xiàn)在這些方法已被更加先進的測量方法所取代?？色@得的摩擦和磨損數(shù)據(jù)的質量影響摩擦和磨損現(xiàn)象的解釋，因此，磨損數(shù)據(jù)的質量影響摩擦和磨損現(xiàn)象的解釋，因此，對于摩擦學實驗對于摩擦學實驗來說，必須來說，必須準確理解各種測量技術的優(yōu)點和局限性。準確理解各種測量技術的優(yōu)點和局限性。 4.2 4.2 摩擦系數(shù)的測量摩擦系數(shù)的測量 在幾乎所有的摩擦學試驗中（除了基于從斜面上滑下的滑塊的試驗在幾乎所有的摩擦學試驗中（除了基于從斜面上滑下的滑塊的試驗以外

4、），摩擦系數(shù)都是從摩擦力的測量中得來的。在根據(jù)摩擦力從而推斷以外），摩擦系數(shù)都是從摩擦力的測量中得來的。在根據(jù)摩擦力從而推斷摩擦系數(shù)的情況中，有兩個不確定因素：摩擦系數(shù)的情況中，有兩個不確定因素：1.1.摩擦力持續(xù)變化，因此一個準確的摩擦系數(shù)的概念就是接近于實際的摩擦力持續(xù)變化，因此一個準確的摩擦系數(shù)的概念就是接近于實際的近似值。近似值。2.2.摩擦系數(shù)的計算是基于正壓力的，也就是摩擦系數(shù)的計算是基于正壓力的，也就是 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)= =摩擦力摩擦力/ /正壓力。正壓力。 在大多數(shù)情況下，在大多數(shù)情況下，正壓力通常被應用于懸掛的重物以對滑動面施加正壓力通常被應用于懸掛的重物以對滑動面施加一個

5、接觸壓力。為重物提供軟避震是必不可少的，因為在粗糙的表面上，一個接觸壓力。為重物提供軟避震是必不可少的，因為在粗糙的表面上，接觸壓力變化很大，也就是說，表面越粗糙，接觸壓力變化范圍越大。接觸壓力變化很大，也就是說，表面越粗糙，接觸壓力變化范圍越大。摩擦力也受表面粗糙度影響。當我們不知道接觸壓力變化范圍和摩擦力摩擦力也受表面粗糙度影響。當我們不知道接觸壓力變化范圍和摩擦力之間的關系時，我們不得不假定摩擦力的峰值與接觸壓力的峰值一致以之間的關系時，我們不得不假定摩擦力的峰值與接觸壓力的峰值一致以提供一個平均效應。如果存在平均效應，那么上述所給出的摩擦系數(shù)的提供一個平均效應。如果存在平均效應，那么上

6、述所給出的摩擦系數(shù)的等式就是近似正確的。這個理論如圖等式就是近似正確的。這個理論如圖4.1所示，所示， 抑制 摩擦力測量技術摩擦力測量技術 通常用來測量摩擦力并確定摩擦系數(shù)的裝置有壓電測力計和應變式通常用來測量摩擦力并確定摩擦系數(shù)的裝置有壓電測力計和應變式傳感器這兩種基本類型。在摩擦傳感器出現(xiàn)問題的地方，摩擦系數(shù)傳感器這兩種基本類型。在摩擦傳感器出現(xiàn)問題的地方，摩擦系數(shù)能根據(jù)滑動開始的地方的相對于垂線的傾斜角而確定，也就是說，能根據(jù)滑動開始的地方的相對于垂線的傾斜角而確定，也就是說， ，這里，這里 是摩擦系數(shù)，而是摩擦系數(shù)，而 是傾斜角；我們也能使用平是傾斜角；我們也能使用平衡重量確定摩擦系數(shù)

7、。另外一種確定摩擦系數(shù)的方法包含一個鐘衡重量確定摩擦系數(shù)。另外一種確定摩擦系數(shù)的方法包含一個鐘擺和讓鐘擺停止振動的所必需的時間的測量。然而，這些不使擺和讓鐘擺停止振動的所必需的時間的測量。然而，這些不使用傳感器的技術都不適合測量一個易變的摩擦系數(shù)，并且在當前的用傳感器的技術都不適合測量一個易變的摩擦系數(shù)，并且在當前的研究中也很少使用。研究中也很少使用。tan 壓電測力計壓電測力計 因為使用電子控制可以記錄電子脈沖，因此壓電測力計可以直接因為使用電子控制可以記錄電子脈沖，因此壓電測力計可以直接記錄摩擦力。早期的壓電測力計最初包含一個受壓或受拉時能釋放電記錄摩擦力。早期的壓電測力計最初包含一個受壓

8、或受拉時能釋放電荷的是石英晶體?，F(xiàn)在石英晶體已大部分被鐵電陶瓷或鋯鈦酸鉛所取荷的是石英晶體?，F(xiàn)在石英晶體已大部分被鐵電陶瓷或鋯鈦酸鉛所取代以獲得更強的電子信號。壓電裝置可以監(jiān)測到高達代以獲得更強的電子信號。壓電裝置可以監(jiān)測到高達 25kHz 的頻的頻率，因此甚至連摩擦力中非常快速的變化也能測量。然而，我們應該率，因此甚至連摩擦力中非?？焖俚淖兓材軠y量。然而，我們應該認識到，與摩擦試樣配套的結構裝置的大量集中降低了與這個結構裝認識到，與摩擦試樣配套的結構裝置的大量集中降低了與這個結構裝置密切關聯(lián)的所有壓電裝置的頻率極限。置密切關聯(lián)的所有壓電裝置的頻率極限。 依據(jù)壓電晶體的彈性撓曲的壓電裝置的功

9、能和工作頻率極限必須小于依據(jù)壓電晶體的彈性撓曲的壓電裝置的功能和工作頻率極限必須小于晶體和附加裝置的共振頻率。雖然比其他裝置也就是應變計式傳感器的頻晶體和附加裝置的共振頻率。雖然比其他裝置也就是應變計式傳感器的頻率極限高，一些摩擦力的平均值仍然會以下面討論所示的形式出現(xiàn)。對于率極限高，一些摩擦力的平均值仍然會以下面討論所示的形式出現(xiàn)。對于1m/s的典型的滑動速度來說，一個的典型的滑動速度來說，一個25kHz的頻率相當于擺動中每周期移動的頻率相當于擺動中每周期移動40m。在微凸體之間的變形和粘結斷裂通常在小于。在微凸體之間的變形和粘結斷裂通常在小于40m的距離之間發(fā)的距離之間發(fā)生，因此壓電測力計

10、只能探測到在很低的滑動速度下由單個微凸體引起的生，因此壓電測力計只能探測到在很低的滑動速度下由單個微凸體引起的摩擦力變化。對于壓電測力計來說，其頻率極限也較低，因此不適合測量摩擦力變化。對于壓電測力計來說，其頻率極限也較低，因此不適合測量一個恒定的摩擦力。一個恒定的摩擦力。 安裝壓電測力計的方法對于有效測量是至關重要的。應避免松散或過度安裝壓電測力計的方法對于有效測量是至關重要的。應避免松散或過度的靈活安裝，否則作為結果的振動可能會影響測力計，隨后影響實驗數(shù)據(jù)。的靈活安裝，否則作為結果的振動可能會影響測力計，隨后影響實驗數(shù)據(jù)。在一個摩擦計中的壓電測力計的原理和安裝壓電測力計的方法如圖在一個摩擦

11、計中的壓電測力計的原理和安裝壓電測力計的方法如圖4.2所示。所示。 如果摩擦力足夠小，那么壓電測力計可以直接安裝到摩擦試樣上，如圖如果摩擦力足夠小，那么壓電測力計可以直接安裝到摩擦試樣上，如圖4.2所示。因為試驗涉及到的摩擦力比商業(yè)生產的壓電測力計所能容納的摩所示。因為試驗涉及到的摩擦力比商業(yè)生產的壓電測力計所能容納的摩擦力大，因此有必要研發(fā)出一個杠桿系統(tǒng)使只是一部分的摩擦力作用于測力擦力大，因此有必要研發(fā)出一個杠桿系統(tǒng)使只是一部分的摩擦力作用于測力計上。重要的是使在杠桿支點上的摩擦力最小化以便它們不會在力值測量中計上。重要的是使在杠桿支點上的摩擦力最小化以便它們不會在力值測量中引起系統(tǒng)誤差。

12、基于一個支柱而且不包括支點的杠桿如圖引起系統(tǒng)誤差?；谝粋€支柱而且不包括支點的杠桿如圖4.2所示。如圖所示。如圖4.2所示的彈性柱支撐著作用于摩擦試樣的垂直載荷以避免由滾動軸承懸掛或其所示的彈性柱支撐著作用于摩擦試樣的垂直載荷以避免由滾動軸承懸掛或其他類型的軸承所引起的所有摩擦力。懸掛試樣的摩擦力可以錯誤地增大或減他類型的軸承所引起的所有摩擦力。懸掛試樣的摩擦力可以錯誤地增大或減小摩擦系數(shù)的測量值。測力傳感器與固定試樣相連時，測量的是減小的摩擦小摩擦系數(shù)的測量值。測力傳感器與固定試樣相連時，測量的是減小的摩擦力。如果測力傳感器與移動試樣相連，移動試樣的懸掛系統(tǒng)的摩擦力會引起力。如果測力傳感器與

13、移動試樣相連，移動試樣的懸掛系統(tǒng)的摩擦力會引起記錄下來一個增大的摩擦系數(shù)。懸掛摩擦力的影響如圖記錄下來一個增大的摩擦系數(shù)。懸掛摩擦力的影響如圖4.3所述。所述。 壓電測力計對溫度、振動和腐蝕劑敏感。它們也比較昂貴。在許多情況壓電測力計對溫度、振動和腐蝕劑敏感。它們也比較昂貴。在許多情況下，盡管它們具有好的力記錄特性，但是人們認為，使用這些測力計并不是下，盡管它們具有好的力記錄特性，但是人們認為，使用這些測力計并不是有效的，而且應該被別的摩擦測量技術替代。有效的，而且應該被別的摩擦測量技術替代。應變測量梁應變測量梁 應變測量梁成本相對比較低，可以用來設計幾乎所有的摩擦力的杠桿。應變測量梁成本相對

14、比較低，可以用來設計幾乎所有的摩擦力的杠桿。摩擦力通常由放在垂直于摩擦力方向的梁的彎曲度測量得來。使用柔性梁的摩擦力通常由放在垂直于摩擦力方向的梁的彎曲度測量得來。使用柔性梁的原理的摩擦力的測量原理圖如圖原理的摩擦力的測量原理圖如圖4.4所示。所示。 應變片單臂電橋電路阻抗補償應變片 一個類似的原理被用來測量在真空中的摩擦系數(shù)，如圖一個類似的原理被用來測量在真空中的摩擦系數(shù)，如圖4.5所示。我們可以所示。我們可以通過記錄在電路阻抗的變化來測量作用于圓盤試樣切線方向的摩擦力，然后從通過記錄在電路阻抗的變化來測量作用于圓盤試樣切線方向的摩擦力，然后從摩擦力和載荷中計算摩擦系數(shù)。摩擦力和載荷中計算摩

15、擦系數(shù)。絕緣 應變測量梁的頻率極限應變測量梁的頻率極限 在大多數(shù)情況下，應變測量梁測量摩擦力的方法靈敏而且準確。它們能有在大多數(shù)情況下，應變測量梁測量摩擦力的方法靈敏而且準確。它們能有效地測量壓電測力計不適合測量的恒定的摩擦力。然而，在某些特定的情況效地測量壓電測力計不適合測量的恒定的摩擦力。然而，在某些特定的情況下，應變測量梁完全不適合記錄摩擦系數(shù)。應變測量梁發(fā)生故障的最常見的下，應變測量梁完全不適合記錄摩擦系數(shù)。應變測量梁發(fā)生故障的最常見的原因是摩擦力的過度快速變化。在干摩擦的情況下，摩擦系數(shù)變化非常迅原因是摩擦力的過度快速變化。在干摩擦的情況下，摩擦系數(shù)變化非常迅速，否則就會出現(xiàn)粘滑特性

16、。在使用高頻率、小振幅、往復滑動的裝置進行速，否則就會出現(xiàn)粘滑特性。在使用高頻率、小振幅、往復滑動的裝置進行試驗中，其摩擦力變化必定非常迅速而且應變儀不能產生可靠的數(shù)據(jù)。試驗中，其摩擦力變化必定非常迅速而且應變儀不能產生可靠的數(shù)據(jù)。 柔性梁性能不足的原因是當力的變化率比梁的共振頻率慢得多時，梁的變柔性梁性能不足的原因是當力的變化率比梁的共振頻率慢得多時，梁的變形量僅僅與作用力成比例。如果梁承受的力的變化率比它的共振頻率高時，它形量僅僅與作用力成比例。如果梁承受的力的變化率比它的共振頻率高時，它僅僅會振動而不會發(fā)生與摩擦力成比例的偏轉。在極限情況下，梁可能會共僅僅會振動而不會發(fā)生與摩擦力成比例的

17、偏轉。在極限情況下，梁可能會共振，使摩擦試樣遭受在滑動速度上的不受控制的變化，也不能產生有意義的摩振，使摩擦試樣遭受在滑動速度上的不受控制的變化，也不能產生有意義的摩擦數(shù)據(jù)。這個問題的一個解決方法是提高梁的剛度但是這種方法會降低傳感器擦數(shù)據(jù)。這個問題的一個解決方法是提高梁的剛度但是這種方法會降低傳感器對小摩擦力的靈敏度。對小摩擦力的靈敏度。 為了得到可靠的實驗數(shù)據(jù)，梁的剛度應該盡可能的高，應該電子放大所獲為了得到可靠的實驗數(shù)據(jù)，梁的剛度應該盡可能的高，應該電子放大所獲得的微小應變信號。在一些情況下，即使當傳感器存在劇烈的振動時也有可能得的微小應變信號。在一些情況下，即使當傳感器存在劇烈的振動時

18、也有可能獲得摩擦數(shù)據(jù)，但這需要一個詳盡的振動分析。為了實際的用途，摩擦力中測獲得摩擦數(shù)據(jù)，但這需要一個詳盡的振動分析。為了實際的用途，摩擦力中測量的波動應該足夠慢，以便應變測量梁僅僅需要以低于它在振動中的最低共振頻量的波動應該足夠慢，以便應變測量梁僅僅需要以低于它在振動中的最低共振頻率的頻率振動。率的頻率振動。依照在第三章所討論的內容，梁的剛度也有可能影響摩擦和磨損特性，所以依照在第三章所討論的內容，梁的剛度也有可能影響摩擦和磨損特性，所以應該仔細選擇梁的剛度以滿足測量和實驗條件的需要應該仔細選擇梁的剛度以滿足測量和實驗條件的需要。 表面水平度與粗糙度對測量摩擦系數(shù)的影響表面水平度與粗糙度對測

19、量摩擦系數(shù)的影響 在測量低摩擦系數(shù)時，表面水平度特別重要。甚至大約在測量低摩擦系數(shù)時，表面水平度特別重要。甚至大約1的小斜坡也能的小斜坡也能引起摩擦系數(shù)測量的大的誤差。這對于單向滑動特別重要，舉例來說，在銷引起摩擦系數(shù)測量的大的誤差。這對于單向滑動特別重要，舉例來說，在銷盤實驗中，測量的摩擦系數(shù)和真正的摩擦系數(shù)必定不相同，尤其是在摩擦系盤實驗中，測量的摩擦系數(shù)和真正的摩擦系數(shù)必定不相同，尤其是在摩擦系數(shù)較小接近于數(shù)較小接近于0.01的情況下。摩擦系數(shù)定義為切向力的情況下。摩擦系數(shù)定義為切向力F除以正壓力除以正壓力W，也就是，也就是說，說，=F/W。如果圓盤以一個小的角度。如果圓盤以一個小的角度

20、 相對于正常情況下傾斜，然后，作相對于正常情況下傾斜，然后，作用于與桌面平行的應變儀上的摩擦力用于與桌面平行的應變儀上的摩擦力Fm(測量的力測量的力)也會相對于切向力也會相對于切向力F偏離偏離一些角度，如圖一些角度，如圖4.6所示。所示。 基板上升傾斜角 如圖如圖4.6a所示的布置相當于典型情況，這里滑塊在滑動中與圓盤對齊。所示的布置相當于典型情況，這里滑塊在滑動中與圓盤對齊。如果圓盤沒有完全和滑塊對齊，例如，將圓盤向下傾斜，那么從垂直于滑動如果圓盤沒有完全和滑塊對齊，例如，將圓盤向下傾斜，那么從垂直于滑動方向的負載的偏差將使摩擦力方向的負載的偏差將使摩擦力F增加一個額外的增加一個額外的Wsi

21、n 。因此，測量的摩擦。因此，測量的摩擦系數(shù)系數(shù) 就偏離了真正的摩擦系數(shù)就偏離了真正的摩擦系數(shù)，我們可以從自由體圖可以推斷出來，如，我們可以從自由體圖可以推斷出來，如圖圖4.6b所示。在下列公式中，所示。在下列公式中，m 對于上升的滑塊來說，其測量的摩擦系數(shù)對于上升的滑塊來說，其測量的摩擦系數(shù) 可以從如圖可以從如圖4.6c所示的自由體所示的自由體圖以一種類似的方式計算出來圖以一種類似的方式計算出來 ，也就是：，也就是：測量的摩擦系數(shù)是：測量的摩擦系數(shù)是：m 和和 對于小角度來說，對于小角度來說， ，這里，這里 以弧度形式表示。這個修正在摩擦以弧度形式表示。這個修正在摩擦測量中很少使用，因為相對

22、于測量中很少使用，因為相對于， 通常非常小，也就是說，對于通常非常小，也就是說，對于1的傾斜的傾斜角，角， =0.017弧度。然而，在極小的摩擦測量中，弧度。然而，在極小的摩擦測量中，大約是大約是0.01時，這個角度時，這個角度增益就明顯了。因此，在單向滑動中，為了做極小的摩擦測量，我們必須仔增益就明顯了。因此，在單向滑動中，為了做極小的摩擦測量，我們必須仔細地將圓盤放平，舉例來說，對于細地將圓盤放平，舉例來說，對于0.1傾斜角，要求摩擦系數(shù)為傾斜角，要求摩擦系數(shù)為0.017的精的精確度為確度為10%。 有必要提到的是，這個誤差在往復滑動中不算是個問題，因為對于所有的有必要提到的是，這個誤差在

23、往復滑動中不算是個問題，因為對于所有的傾斜角來說，當滑塊改變滑動方向時，摩擦力的測定值與其真值的偏差就會傾斜角來說，當滑塊改變滑動方向時，摩擦力的測定值與其真值的偏差就會反向。這意味著在一個完整的滑動周期中測量的平均摩擦力應該非常接近真反向。這意味著在一個完整的滑動周期中測量的平均摩擦力應該非常接近真值。然而，非零的傾斜角將會引起往復運動中的一個階段的摩擦力與另一個值。然而，非零的傾斜角將會引起往復運動中的一個階段的摩擦力與另一個階段的摩擦力有區(qū)別。由于滑塊上的不均勻磨損有可能引起完美的加載對齊階段的摩擦力有區(qū)別。由于滑塊上的不均勻磨損有可能引起完美的加載對齊系統(tǒng)失去對準性。這將引起滑塊傾斜，

24、必然影響加載系統(tǒng)。系統(tǒng)失去對準性。這將引起滑塊傾斜，必然影響加載系統(tǒng)。 我們也應該注意到，大部分但并非全部的材料常常表現(xiàn)出均勻的摩擦系我們也應該注意到，大部分但并非全部的材料常常表現(xiàn)出均勻的摩擦系數(shù)，舉例說明，無論哪個滑動方向，摩擦系數(shù)都是相同的。然而，有些材料數(shù)，舉例說明，無論哪個滑動方向，摩擦系數(shù)都是相同的。然而，有些材料并不總是這種情況。例如，有些材料如羊毛纖維是漸進式表面，表面的一個并不總是這種情況。例如，有些材料如羊毛纖維是漸進式表面，表面的一個方向的摩擦系數(shù)非常高，但其他方向不是這樣。對于這些材料，在往復滑動方向的摩擦系數(shù)非常高，但其他方向不是這樣。對于這些材料，在往復滑動 中，平

25、均摩擦系數(shù)將隨著傾斜角而變化。因此，在對擁有不對稱的摩擦系中，平均摩擦系數(shù)將隨著傾斜角而變化。因此，在對擁有不對稱的摩擦系數(shù)的材料進行摩擦試驗的情況下，試樣傾斜角的影響是顯著的。數(shù)的材料進行摩擦試驗的情況下，試樣傾斜角的影響是顯著的。 在空氣中，當金剛石在金剛石涂料上滑動時，摩擦系數(shù)變化在在空氣中，當金剛石在金剛石涂料上滑動時，摩擦系數(shù)變化在0.03和和0.5之間變化，變化很大，其值取決于滑動表面的粗糙度。摩擦系數(shù)隨著表之間變化，變化很大，其值取決于滑動表面的粗糙度。摩擦系數(shù)隨著表面粗糙度的降低而減小。泰勒提出混合粘附面粗糙度的降低而減小。泰勒提出混合粘附/粗糙上升機制是摩擦力取決于粗糙上升機

26、制是摩擦力取決于表面粗糙度的原因?？紤]到表面粗糙度的影響，摩擦系數(shù)可由下列公式計表面粗糙度的原因。考慮到表面粗糙度的影響，摩擦系數(shù)可由下列公式計算出來：算出來：這里這里 是粗糙表面之間的摩擦系數(shù)（無量綱）；是粗糙表面之間的摩擦系數(shù)（無量綱）； 是光滑表面之間的真實的摩擦系數(shù)（無量綱）；是光滑表面之間的真實的摩擦系數(shù)（無量綱）； 是粗糙表面的傾斜角（無量綱）；是粗糙表面的傾斜角（無量綱）；av 負載和摩擦力的同步測量負載和摩擦力的同步測量 在摩擦系數(shù)的精確測定中，瞬時接觸力應該持續(xù)不斷的測量?？赏ㄟ^使用在摩擦系數(shù)的精確測定中，瞬時接觸力應該持續(xù)不斷的測量?？赏ㄟ^使用合適的應變儀測量接觸力。撓曲元

27、素在負載軸上的隨著力的變化而發(fā)生偏差，合適的應變儀測量接觸力。撓曲元素在負載軸上的隨著力的變化而發(fā)生偏差，撓曲元素有一個彈性平面，它垂直于摩擦力測量中的撓曲元素。通過使用雙撓曲元素有一個彈性平面，它垂直于摩擦力測量中的撓曲元素。通過使用雙應變測量梁進行摩擦力和負載的同步測量如圖應變測量梁進行摩擦力和負載的同步測量如圖4.7所示。所示。 應當提到的是，雙應變測量梁系統(tǒng)甚至比單應變測量梁更易受共振的影應當提到的是，雙應變測量梁系統(tǒng)甚至比單應變測量梁更易受共振的影響。因此，在試驗中摩擦力出現(xiàn)快速變化的情況下，對于摩擦力和負載的測量響。因此，在試驗中摩擦力出現(xiàn)快速變化的情況下，對于摩擦力和負載的測量來

28、說，使用兩個壓電測力計可能會更有效。為了來說，使用兩個壓電測力計可能會更有效。為了 測量負載，壓電測力計應該測量負載，壓電測力計應該與平穩(wěn)性檢驗試樣相連，以便能探測到在移動試樣的正常運動（也就是跳動）與平穩(wěn)性檢驗試樣相連，以便能探測到在移動試樣的正常運動（也就是跳動）中的接觸力的變化。中的接觸力的變化。 應該注意的是，如果柔性梁位于滑動平面上應該注意的是，如果柔性梁位于滑動平面上/下過遠的位置，應變測量梁下過遠的位置，應變測量梁就易于扭曲。理想上，梁的縱軸應該位于滑動平面，但是通常為試驗試樣之就易于扭曲。理想上，梁的縱軸應該位于滑動平面，但是通常為試驗試樣之間的機械干擾所阻止。梁的縱軸和滑動平

29、面之間的距離的影響如圖間的機械干擾所阻止。梁的縱軸和滑動平面之間的距離的影響如圖4.7所示。所示。由于在梁的縱軸和滑動平面之間過大的距離導致梁的扭曲引起試樣傾斜。由于在梁的縱軸和滑動平面之間過大的距離導致梁的扭曲引起試樣傾斜。 支點板磨損痕跡粗糙面標稱值外加力 試樣的傾斜將引起磨損表面上的接觸壓力的不均勻分配和單邊磨損，這將試樣的傾斜將引起磨損表面上的接觸壓力的不均勻分配和單邊磨損，這將影響實驗數(shù)據(jù)的有效性。在動態(tài)接觸位于處于滑動接觸表面上影響實驗數(shù)據(jù)的有效性。在動態(tài)接觸位于處于滑動接觸表面上/ /下位置的四個應下位置的四個應變測量梁的中心的摩擦計的設計事實上以提高設計復雜性為代價減少了試樣傾

30、變測量梁的中心的摩擦計的設計事實上以提高設計復雜性為代價減少了試樣傾斜的影響。斜的影響。 使用電子傳感器進行摩擦測量是最近的摩擦學的一個相對的創(chuàng)新。摩擦數(shù)據(jù)使用電子傳感器進行摩擦測量是最近的摩擦學的一個相對的創(chuàng)新。摩擦數(shù)據(jù)也能通過其他方法得到。最常用的方法有：斜桌法；懸掛重物法；也能通過其他方法得到。最常用的方法有：斜桌法；懸掛重物法；擺動法。這三種方法如圖擺動法。這三種方法如圖4.8所示。所示。 早期的摩擦學研究依靠使用具有可變的傾斜角的斜桌或通過滑輪和繩索連在早期的摩擦學研究依靠使用具有可變的傾斜角的斜桌或通過滑輪和繩索連在試驗試樣上的懸掛的重物。這些方法在現(xiàn)在的研究中很少使用，除了一兩個

31、著名試驗試樣上的懸掛的重物。這些方法在現(xiàn)在的研究中很少使用，除了一兩個著名的例外。傾斜角的方法應用在真空中干凈的金屬表面之間的高的摩擦系數(shù)的第一的例外。傾斜角的方法應用在真空中干凈的金屬表面之間的高的摩擦系數(shù)的第一個實驗示范中。這個實驗布置允許在一個簡單的真空裝置中測量摩擦系數(shù)，而且個實驗示范中。這個實驗布置允許在一個簡單的真空裝置中測量摩擦系數(shù)，而且沒有從安裝在真空室里的摩擦傳感器獲得電子信號的復雜性。摩擦實驗在一個小沒有從安裝在真空室里的摩擦傳感器獲得電子信號的復雜性。摩擦實驗在一個小玻璃容器中進行，這個容器可以增大傾斜角直到試驗試樣開始滑動。玻璃容器中進行，這個容器可以增大傾斜角直到試驗

32、試樣開始滑動。其他方法其他方法 振幅 擺動搖擺運動 使用傾斜角方法測量摩擦系數(shù)的在最近的應用的例子是生物摩擦學。使用傾斜角方法測量摩擦系數(shù)的在最近的應用的例子是生物摩擦學。人們用傾斜一定角度的練習桌來測量動物腳底對地面的摩擦系數(shù)。盡管斜桌人們用傾斜一定角度的練習桌來測量動物腳底對地面的摩擦系數(shù)。盡管斜桌只能夠允許對滑動發(fā)生之前腳底的摩擦系數(shù)的最大值的初步測量，但是這種只能夠允許對滑動發(fā)生之前腳底的摩擦系數(shù)的最大值的初步測量，但是這種方法仍然比將儀器用在動物腳底或練習桌的方法更可取。方法仍然比將儀器用在動物腳底或練習桌的方法更可取。 鐘擺法可對作用在由一個旋轉的組件和靜態(tài)的組件組成的動態(tài)接觸上的

33、鐘擺法可對作用在由一個旋轉的組件和靜態(tài)的組件組成的動態(tài)接觸上的摩擦的非常小的摩擦系數(shù)進行測量。常見的例子是如圖摩擦的非常小的摩擦系數(shù)進行測量。常見的例子是如圖4.8c所示的由軸和軸所示的由軸和軸瓦組成的徑向軸承。鐘擺法的基本缺點是只能在很小范圍的滑動速度區(qū)間內瓦組成的徑向軸承。鐘擺法的基本缺點是只能在很小范圍的滑動速度區(qū)間內研究往復滑動?？赡茜姅[法最有效和最令人興奮的應用是滑膜關節(jié)中摩擦系研究往復滑動。可能鐘擺法最有效和最令人興奮的應用是滑膜關節(jié)中摩擦系數(shù)的測量。在這些實驗中，保護滑膜關節(jié)是必不可少的初始條件。一個完整數(shù)的測量。在這些實驗中，保護滑膜關節(jié)是必不可少的初始條件。一個完整的帶有滑膜

34、關節(jié)的膝蓋或髖部放置在鐘擺裝置中，測量摩擦系數(shù)時沒有把力的帶有滑膜關節(jié)的膝蓋或髖部放置在鐘擺裝置中，測量摩擦系數(shù)時沒有把力傳感器安裝到人類組織的問題。傳感器安裝到人類組織的問題。 4.3 4.3 磨損的測量磨損的測量 磨損的測量在一定程度上由磨損應用的精確定義決定。最簡單的磨損的定義可磨損的測量在一定程度上由磨損應用的精確定義決定。最簡單的磨損的定義可能是在磨損過程中物體質量的改變。通過稱量磨損試驗前后磨損物體可能測量能是在磨損過程中物體質量的改變。通過稱量磨損試驗前后磨損物體可能測量這種方式的磨損。這種基于質量改變而估計磨損的難點是不考慮磨損所造成這種方式的磨損。這種基于質量改變而估計磨損的

35、難點是不考慮磨損所造成的某些材料位置改變后仍然附著在磨損的物體上的情況。位置改變的材料是片的某些材料位置改變后仍然附著在磨損的物體上的情況。位置改變的材料是片狀的，一個磨損試樣的下游邊的材料是背向線狀的，也就是說，材料沒有作為磨狀的，一個磨損試樣的下游邊的材料是背向線狀的，也就是說，材料沒有作為磨損粒而移動，但是，它已不能支撐接觸負載所以說磨損已經發(fā)生了。在這種情況損粒而移動，但是，它已不能支撐接觸負載所以說磨損已經發(fā)生了。在這種情況下，從測量磨損表面和磨損試樣的其他表面之間的距離（也就是磨損深度），可下，從測量磨損表面和磨損試樣的其他表面之間的距離（也就是磨損深度），可以更精確地確定磨損。以

36、更精確地確定磨損。 實驗中磨損測量的另一個難點是當磨損測量與持續(xù)監(jiān)測截然相反而有一系列實驗中磨損測量的另一個難點是當磨損測量與持續(xù)監(jiān)測截然相反而有一系列的間隔造成的數(shù)據(jù)的缺失。從磨損過程的持續(xù)記錄中可以找到磨損的許多信息。的間隔造成的數(shù)據(jù)的缺失。從磨損過程的持續(xù)記錄中可以找到磨損的許多信息。從持續(xù)的磨損測量比偶爾的測量觀察得到的磨損件的突然的或周期的材料的缺失從持續(xù)的磨損測量比偶爾的測量觀察得到的磨損件的突然的或周期的材料的缺失更可靠。在針對檢測到的金屬配合端面的高速滑動中，持續(xù)的磨損記錄使熔融更可靠。在針對檢測到的金屬配合端面的高速滑動中，持續(xù)的磨損記錄使熔融聚合物層狀的聚合物試樣定期釋放。

37、當定期測量取代持續(xù)的磨損記錄時，基于聚合物層狀的聚合物試樣定期釋放。當定期測量取代持續(xù)的磨損記錄時，基于質量改變、試樣尺寸和信息缺失的磨損測量之間的差異如圖質量改變、試樣尺寸和信息缺失的磨損測量之間的差異如圖4.9所示。所示。 直方圖粘附離散版 目前有三種測量磨損的基本方法：檢測質量方面的變化；磨損試樣的目前有三種測量磨損的基本方法：檢測質量方面的變化；磨損試樣的尺寸變化的測量；磨損試樣的輪廓測定法。其他測量磨損的方法，例如，尺寸變化的測量；磨損試樣的輪廓測定法。其他測量磨損的方法，例如，基于檢測試樣（該試樣放在核反應堆里已被輻射）的放射性。通常放射性基于檢測試樣（該試樣放在核反應堆里已被輻射

38、）的放射性。通常放射性同位素被用來做廉價的替代物。在流體或潤滑劑涌過磨損接觸時的放射性同位素被用來做廉價的替代物。在流體或潤滑劑涌過磨損接觸時的放射性水平的測量可估計磨損率。在有些情況下，植入放射性元素到磨損表面是水平的測量可估計磨損率。在有些情況下，植入放射性元素到磨損表面是為了降低放射性水平。另一個磨損測量的簡單方法是做一個硬度壓痕，然為了降低放射性水平。另一個磨損測量的簡單方法是做一個硬度壓痕，然后測量壓痕印記尺寸的改變。最近開發(fā)出的適合遠程磨損接觸的方法是后測量壓痕印記尺寸的改變。最近開發(fā)出的適合遠程磨損接觸的方法是超聲波干涉的應用。根據(jù)試樣中透射和反射的超聲波之間的干涉的變化超聲波干

39、涉的應用。根據(jù)試樣中透射和反射的超聲波之間的干涉的變化探測到試樣尺寸的變化。磨損測量的主要方法的特點如下所述。探測到試樣尺寸的變化。磨損測量的主要方法的特點如下所述。 根據(jù)重量減少確定磨損根據(jù)重量減少確定磨損 人們通常使用分析天平進行質量變化的測量。如果試樣在測量前清洗過人們通常使用分析天平進行質量變化的測量。如果試樣在測量前清洗過并且對于小試樣來說，僅僅使用鉗子或鑷子傳遞過，就能得到很準確的數(shù)并且對于小試樣來說，僅僅使用鉗子或鑷子傳遞過，就能得到很準確的數(shù)據(jù)。磨損中質量的改變通常很小，只有幾毫克，因此需要靈敏的分析天平。據(jù)。磨損中質量的改變通常很小，只有幾毫克，因此需要靈敏的分析天平。試樣質

40、量的變化可能不僅僅是磨損的結果。當試驗中材料處于潮濕的、腐試樣質量的變化可能不僅僅是磨損的結果。當試驗中材料處于潮濕的、腐蝕性的環(huán)境時尤其要考慮其他因素如試樣的腐蝕、流體的吸收。這種類型蝕性的環(huán)境時尤其要考慮其他因素如試樣的腐蝕、流體的吸收。這種類型試驗的例子有腐蝕磨損實驗和有機流體中高分子磨損的研究。試驗的例子有腐蝕磨損實驗和有機流體中高分子磨損的研究。 通過組件尺寸的變化進行磨損測量通過組件尺寸的變化進行磨損測量 通過將位移傳感器連接到位于磨痕上方的磨損試樣的表面，檢測磨損試樣通過將位移傳感器連接到位于磨痕上方的磨損試樣的表面，檢測磨損試樣尺寸的變化。位移傳感器的靈敏度應該能檢測到磨損表面

41、的轉移膜的釋放，大尺寸的變化。位移傳感器的靈敏度應該能檢測到磨損表面的轉移膜的釋放，大約是約是1m。為此，。為此，LVDT(線性差動變壓器線性差動變壓器)和非接觸感應位移計耦合的電子和非接觸感應位移計耦合的電子放大器是典型設備。在幾乎所有的包括放大器是典型設備。在幾乎所有的包括LVDT實驗中，在位移傳感器和試驗實驗中，在位移傳感器和試驗試樣的接觸是彈簧負載的壓縮力維護的。由于磨損試樣的接觸是彈簧負載的壓縮力維護的。由于磨損LVDT能檢測到試樣非常小能檢測到試樣非常小的運動，然而的運動，然而, LVDT的使用并不總是方便的，因此人們經常使用非接觸感應的使用并不總是方便的，因此人們經常使用非接觸感

42、應位移計。這些位移傳感器和放大器的輸出轉移到記錄儀或基于電腦的數(shù)據(jù)位移計。這些位移傳感器和放大器的輸出轉移到記錄儀或基于電腦的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，例如基于采集系統(tǒng)，例如基于LabView軟件，它能連續(xù)記錄所得到的磨損數(shù)據(jù)。軟件，它能連續(xù)記錄所得到的磨損數(shù)據(jù)。 因為在磨損測量中位移傳感器能提供關于磨損過程的持續(xù)信息，因此它因為在磨損測量中位移傳感器能提供關于磨損過程的持續(xù)信息，因此它的使用非常方便。當幾乎所有的磨損都只限于一個試樣時，磨損中位移的測的使用非常方便。當幾乎所有的磨損都只限于一個試樣時，磨損中位移的測量是最有效的，舉例來說，銷盤試驗中的銷，因為技術沒有提供任何關于試量是最有效的，舉例來說，

43、銷盤試驗中的銷，因為技術沒有提供任何關于試樣之間的磨損的分布。使用非接觸感應位移計或樣之間的磨損的分布。使用非接觸感應位移計或LVDT傳感器的磨損測量和傳感器的磨損測量和相關的問題如圖相關的問題如圖4.10所示。所示。 有利條件 通過輪廓測定法確定磨損通過輪廓測定法確定磨損 根據(jù)磨痕確定估計磨損量常用的方法是輪廓測定法。為此，所使用的設備有根據(jù)磨痕確定估計磨損量常用的方法是輪廓測定法。為此，所使用的設備有光學投影儀，例如輪廓投影儀，觸針輪廓測定法，例如表面光度儀或激光掃描光學投影儀，例如輪廓投影儀，觸針輪廓測定法，例如表面光度儀或激光掃描輪廓測定法，例如超聲生物顯微鏡。光學投影儀和觸針輪廓測定

44、法是幾十年前輪廓測定法，例如超聲生物顯微鏡。光學投影儀和觸針輪廓測定法是幾十年前開發(fā)的老技術，而激光光學輪廓測定法是最近的技術。所有的這些技術都能提供開發(fā)的老技術，而激光光學輪廓測定法是最近的技術。所有的這些技術都能提供關于磨痕的形貌和試樣之間的磨損分布的大量信息。光學投影儀在擁有簡單的關于磨痕的形貌和試樣之間的磨損分布的大量信息。光學投影儀在擁有簡單的形狀（例如銷）的試樣中能夠簡單地但是很靈敏地測量磨損變化。這個技術是基形狀（例如銷）的試樣中能夠簡單地但是很靈敏地測量磨損變化。這個技術是基于投影一個物體（例如銷）的圖像到屏幕上，并測量磨損試樣輪廓尺寸的變化，于投影一個物體（例如銷）的圖像到屏

45、幕上，并測量磨損試樣輪廓尺寸的變化，如圖如圖4.11a所示。這個技術的一個局限性是由于爬行引起的銷的變形和附著在磨所示。這個技術的一個局限性是由于爬行引起的銷的變形和附著在磨痕上的移位的材料會阻礙真正的磨損輪廓的觀測。痕上的移位的材料會阻礙真正的磨損輪廓的觀測。 觸針輪廓測定法通過在磨痕上的觸針或激光做幾次均勻隔開的橫向運動從觸針輪廓測定法通過在磨痕上的觸針或激光做幾次均勻隔開的橫向運動從而編輯磨痕的圖像。因此磨損可以根據(jù)最深的磨痕輪廓評估，否則磨痕量可而編輯磨痕的圖像。因此磨損可以根據(jù)最深的磨痕輪廓評估，否則磨痕量可通過對磨痕截面進行數(shù)值積分計算出來。然而，這項技術費時，通常用來在通過對磨痕

46、截面進行數(shù)值積分計算出來。然而，這項技術費時，通常用來在實驗結束時記錄總磨損。這項技術如圖實驗結束時記錄總磨損。這項技術如圖4.11b所示。所示。 放大的輪廓觸針連續(xù)電磁執(zhí)行器彈簧片可動透鏡管分束器亮度光電二極管 在掃描輪廓測定法中從半導體激光發(fā)射器發(fā)射出的光束聚焦到測量表面在掃描輪廓測定法中從半導體激光發(fā)射器發(fā)射出的光束聚焦到測量表面產生直徑大約為產生直徑大約為1m的入射點。然后這個點通過分束器、光電二極管成像的入射點。然后這個點通過分束器、光電二極管成像到傳感器上。光電二極管的混合輸出傳遞誤差信號給焦點。然后根據(jù)這個到傳感器上。光電二極管的混合輸出傳遞誤差信號給焦點。然后根據(jù)這個信號控制可

47、動鏡頭使之在傳感器中。鏡頭以這樣的方式實時移動，因此信信號控制可動鏡頭使之在傳感器中。鏡頭以這樣的方式實時移動，因此信號總是最大值，也就是，光束的焦點總是與物體表面保持一致。然后附在號總是最大值，也就是，光束的焦點總是與物體表面保持一致。然后附在鏡頭上的光平衡系統(tǒng)就能測量由于鏡頭的移動而再現(xiàn)的表面位移。激光掃鏡頭上的光平衡系統(tǒng)就能測量由于鏡頭的移動而再現(xiàn)的表面位移。激光掃描輪廓測定法的工作原理如圖描輪廓測定法的工作原理如圖4.11c所示。其他的輪廓測定法技術在第六章所示。其他的輪廓測定法技術在第六章中有描述。中有描述。 專門的技術專門的技術 人們開發(fā)了許多專門的技術以測量在特定的實驗條件下的磨

48、損。最廣為人人們開發(fā)了許多專門的技術以測量在特定的實驗條件下的磨損。最廣為人知的是，通過放射性測量進行的薄層活化法和測量尺寸變化進行的超聲波干涉。知的是，通過放射性測量進行的薄層活化法和測量尺寸變化進行的超聲波干涉。其他的方法有使用接近轉換器（其他的方法有使用接近轉換器（92頁有提到）的，例如用它測量活塞環(huán)和缸壁頁有提到）的，例如用它測量活塞環(huán)和缸壁之間的間隙。之間的間隙。 薄層活化法包含了在一個核反應堆或粒子加速器中通過輻射而進行的磨損薄層活化法包含了在一個核反應堆或粒子加速器中通過輻射而進行的磨損表面的薄層活化。從恢復了潤滑的試樣進行的放射性磨損粒子的采集和對它們表面的薄層活化。從恢復了潤

49、滑的試樣進行的放射性磨損粒子的采集和對它們的放射性進行的測量提供了磨損程度的指標。首先要選擇合適的放射源（慢中的放射性進行的測量提供了磨損程度的指標。首先要選擇合適的放射源（慢中子，快中子，質子等），磨損材料中不同的元素都可被活化，因此，可以精確子，快中子，質子等），磨損材料中不同的元素都可被活化，因此，可以精確地測量兩個相互作用的組件的在磨損率的差別。例如，對軸承材料使用不同的活地測量兩個相互作用的組件的在磨損率的差別。例如，對軸承材料使用不同的活化方法，從而可以顯現(xiàn)出鐵或鉻的放射性，就能區(qū)分軸承中各元素的磨損率?；椒ǎ瑥亩梢燥@現(xiàn)出鐵或鉻的放射性，就能區(qū)分軸承中各元素的磨損率。 在內燃機

50、中，通過使用不同的同位素對鄰近的軸承組件進行放射，就有可能在內燃機中，通過使用不同的同位素對鄰近的軸承組件進行放射，就有可能區(qū)分活塞環(huán)和凸輪及推桿的磨損。薄層活化法的主要缺點有：區(qū)分活塞環(huán)和凸輪及推桿的磨損。薄層活化法的主要缺點有： 1.難以發(fā)現(xiàn)潤滑中磨損率和磨損粒子密度之間的校正曲線難以發(fā)現(xiàn)潤滑中磨損率和磨損粒子密度之間的校正曲線2.依賴潤滑劑對磨損接觸進行沖洗依賴潤滑劑對磨損接觸進行沖洗3.涉及使用放射性同位素帶來的危害，因此這種方法最近已停止使用涉及使用放射性同位素帶來的危害，因此這種方法最近已停止使用 另一種測量磨損的方法是超聲波干涉法。通過這種方法由于磨損引起的尺寸另一種測量磨損的方

51、法是超聲波干涉法。通過這種方法由于磨損引起的尺寸變化可以直接測量得到而且實驗危害有限。這種方法對非常小的尺寸變化（大約變化可以直接測量得到而且實驗危害有限。這種方法對非常小的尺寸變化（大約1m）都能靈敏地察覺到，因此可用來確定磨損接觸中非常有限的磨損的特性。）都能靈敏地察覺到，因此可用來確定磨損接觸中非常有限的磨損的特性。然而，這項技術高度專業(yè)化，要得到可靠數(shù)據(jù)需要大量的專業(yè)知識。薄層活化和然而，這項技術高度專業(yè)化，要得到可靠數(shù)據(jù)需要大量的專業(yè)知識。薄層活化和超聲波干涉如圖超聲波干涉如圖4.12所示。所示。 評定區(qū)感生放射性 實裝中非常小的磨損量的測量實裝中非常小的磨損量的測量 隨著原子力顯微

52、鏡（隨著原子力顯微鏡（AFM）的發(fā)展（第八章有描述），現(xiàn)在人們已能夠對）的發(fā)展（第八章有描述），現(xiàn)在人們已能夠對立體物外形尺寸的非常小的變化進行精確的測量。這意味著現(xiàn)在人們對于非常立體物外形尺寸的非常小的變化進行精確的測量。這意味著現(xiàn)在人們對于非常小而淺的磨痕也能進行精確的測量。在對鋼制凸輪滾子上的小而淺的磨痕也能進行精確的測量。在對鋼制凸輪滾子上的0.6Kg的組件使用的組件使用AFM以確定表面形貌和纖維硬度壓痕的變化時，可以測量到小至以確定表面形貌和纖維硬度壓痕的變化時，可以測量到小至1mg的磨損量。的磨損量。這些壓痕在表面掃描中為這些壓痕在表面掃描中為AFM定位可以起到參考點的作用。這項技

53、術可以測得定位可以起到參考點的作用。這項技術可以測得淺到淺到30nm深度的磨損。這項技術的實際應用深度的磨損。這項技術的實際應用在中等負載和速度的實際實驗中在中等負載和速度的實際實驗中對微妙的磨損變化進行測量，現(xiàn)在已經是可能的了。對微妙的磨損變化進行測量，現(xiàn)在已經是可能的了。AFM使得對非常小的磨損量使得對非常小的磨損量的準確的分辨率能夠成為在安全區(qū)域運轉的機器的特性。的準確的分辨率能夠成為在安全區(qū)域運轉的機器的特性。 加速試驗的常規(guī)方法涉及到通過常規(guī)方法可以更容易的測得的不規(guī)則載荷、加速試驗的常規(guī)方法涉及到通過常規(guī)方法可以更容易的測得的不規(guī)則載荷、速度以產生大的磨損量。這個試驗帶來的風險是提

54、高載荷和速度時的磨損機理速度以產生大的磨損量。這個試驗帶來的風險是提高載荷和速度時的磨損機理和普遍的正常的載荷和速度下的磨損機理可能不一致。因此，從加速試驗的和普遍的正常的載荷和速度下的磨損機理可能不一致。因此，從加速試驗的常規(guī)形式中可能找不到磨損和材料或操作參數(shù)之間的真正的關系。常規(guī)形式中可能找不到磨損和材料或操作參數(shù)之間的真正的關系。 磨損測量技術的相對的優(yōu)點和缺點如表磨損測量技術的相對的優(yōu)點和缺點如表4.1所示。從表所示。從表4.1和前文可以看出，和前文可以看出，沒有一個技術被認為適合每一個摩損測量問題。在多數(shù)情況下，在決定磨損沒有一個技術被認為適合每一個摩損測量問題。在多數(shù)情況下，在決

55、定磨損測量的合適方法之前，我們必須要考慮所有的特殊實驗或試驗的需要。在許多測量的合適方法之前，我們必須要考慮所有的特殊實驗或試驗的需要。在許多情況下，對于特殊的實驗條件，我們應該同時使用兩種測量磨損的方法以檢驗情況下，對于特殊的實驗條件，我們應該同時使用兩種測量磨損的方法以檢驗數(shù)據(jù)的準確性。數(shù)據(jù)的準確性。對于一個特殊應用的測量技術的選擇對于一個特殊應用的測量技術的選擇 技術技術 優(yōu)點優(yōu)點 缺點缺點 稱重法稱重法 簡單，精確簡單，精確轉移或移位的材料破壞數(shù)轉移或移位的材料破壞數(shù)據(jù)據(jù)原地測量磨損試樣長度變原地測量磨損試樣長度變化法化法精確，能持續(xù)記錄磨損率精確，能持續(xù)記錄磨損率試樣之間的磨損沒區(qū)別

56、試樣之間的磨損沒區(qū)別 觸針輪廓測定法觸針輪廓測定法非常精確非常精確 能給出試樣之能給出試樣之間的磨損分布間的磨損分布緩慢，最適合測量試驗結緩慢，最適合測量試驗結束時，設備昂貴束時，設備昂貴 激光掃描輪廓測定法激光掃描輪廓測定法非常精確而且快速，能給非常精確而且快速，能給出試樣之間的磨損分布出試樣之間的磨損分布 設備昂貴設備昂貴 光學輪廓測定法光學輪廓測定法 簡單，快速簡單，快速試樣有復雜的形狀或磨損試樣有復雜的形狀或磨損或爬行在負載下扭曲了試或爬行在負載下扭曲了試樣形狀的情況下方法不可樣形狀的情況下方法不可行行 薄層活化法薄層活化法在封閉的設備中原地測量在封閉的設備中原地測量磨損，可對各部分磨

57、損率磨損，可對各部分磨損率進行同步測量進行同步測量不精確，難以保證人身安不精確，難以保證人身安全全 超聲波干涉法超聲波干涉法對小的尺寸變化靈敏對小的尺寸變化靈敏需要專業(yè)知識的專門技術需要專業(yè)知識的專門技術表表4.1 4.1 磨損測量技術的優(yōu)缺點磨損測量技術的優(yōu)缺點 4.4 4.4 測量摩擦和磨損的間接技術測量摩擦和磨損的間接技術 由于難達到動態(tài)接觸，因此人們常常很難直接測量摩擦和磨損。特別是磨損由于難達到動態(tài)接觸，因此人們常常很難直接測量摩擦和磨損。特別是磨損測量，常常涉及到不合需要的弄亂試驗試樣。由于這些問題，人們有時更傾向于測量，常常涉及到不合需要的弄亂試驗試樣。由于這些問題，人們有時更傾

58、向于測量與摩擦和磨損有因果關系并且不要求有創(chuàng)測量技術的一個量。因為熱、噪音測量與摩擦和磨損有因果關系并且不要求有創(chuàng)測量技術的一個量。因為熱、噪音和振動擁有從動態(tài)接觸傳輸?shù)竭h程傳感器的性能，所以它們的排放是摩擦和磨損和振動擁有從動態(tài)接觸傳輸?shù)竭h程傳感器的性能，所以它們的排放是摩擦和磨損數(shù)據(jù)的合適的來源。在設備條件檢測中，數(shù)據(jù)的合適的來源。在設備條件檢測中，“摩擦排放物摩擦排放物”（例如噪音的排放）的（例如噪音的排放）的檢測是特別方便的。在實際的機械裝置中為符合合摩擦或磨損傳感器的需要而檢測是特別方便的。在實際的機械裝置中為符合合摩擦或磨損傳感器的需要而改造設備通常是不切實際的。從改造設備通常是不

59、切實際的。從“摩擦排放物摩擦排放物”中得到的數(shù)據(jù)不僅代替了直接的中得到的數(shù)據(jù)不僅代替了直接的摩擦和磨損數(shù)據(jù)，而且它也能揭示出動態(tài)接觸的其他細節(jié)。摩擦和磨損數(shù)據(jù)，而且它也能揭示出動態(tài)接觸的其他細節(jié)。 通過聲發(fā)射估計磨損通過聲發(fā)射估計磨損 描述噪音的一個基本參數(shù)是釋放的聲能，人們常常依照聲發(fā)射參考技術描述噪音的一個基本參數(shù)是釋放的聲能，人們常常依照聲發(fā)射參考技術文獻。在磨損接觸中，相對的表面之間的粗糙面相互作用引起聲發(fā)射。每當文獻。在磨損接觸中，相對的表面之間的粗糙面相互作用引起聲發(fā)射。每當相對的表面的粗糙面開始接觸時，磨損就開始或被加強了，釋放的能量將產相對的表面的粗糙面開始接觸時，磨損就開始或

60、被加強了，釋放的能量將產生振動。振動的特殊原因有塑性變形引起的錯位、遷移，裂紋的擴大，空隙生振動。振動的特殊原因有塑性變形引起的錯位、遷移，裂紋的擴大，空隙的塌陷。也有人提出當釋放荷載時，表面微凸體的彈性變形和隨后的的塌陷。也有人提出當釋放荷載時，表面微凸體的彈性變形和隨后的“彈起彈起”可能有助于特定頻率的振動的產生。在實驗條件足夠有限的情況下，我們可可能有助于特定頻率的振動的產生。在實驗條件足夠有限的情況下，我們可認為摩損和聲發(fā)射都與摩擦功耗成比例并且它們的參數(shù)應該表現(xiàn)出一個共同認為摩損和聲發(fā)射都與摩擦功耗成比例并且它們的參數(shù)應該表現(xiàn)出一個共同的比例性。然而必須仔細對待聲發(fā)射和磨損之間的關系