使用雙盤摩擦計(jì)以超低滑移率牽引

滾動(dòng)滑動(dòng)接觸是軸承，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，軌道-車輪接口和軋機(jī)的部分，通常會承受較高的接觸壓力（1.5至4 GPa）和滑移率（0至100％）。實(shí)際滑移率取決于設(shè)計(jì)構(gòu)型（例如，驅(qū)動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的尺寸）或表面之間的牽引特性（例如，凸輪從動(dòng)件接觸，鋼廠的軋輥），其受潤滑劑流變學(xué)和壓力-粘度特性的控制（請參見圖1A）。較高的牽引力會增加地下剪切應(yīng)力的大小，并使最大值移至更靠近表面的位置，從而導(dǎo)致表面應(yīng)力（見圖1B）。

圖1.具有主要失效機(jī)理的潤滑劑與滑移率的特征牽引曲線（A），與純滾動(dòng)相比，牽引力對滾動(dòng)滑動(dòng)接觸件表面應(yīng)力分布的影響。 

一種這樣的情況是在軋機(jī)中，電動(dòng)汽車正在推動(dòng)制造用于輕型結(jié)構(gòu)的高級高強(qiáng)度鋼（AHSS）和用于高效牽引電機(jī)鐵芯的無取向電工鋼的生產(chǎn)。在典型的4高配置中（參見圖2），無效的潤滑會導(dǎo)致疲勞失效以及工作輥和支撐輥的過度磨損，從而損害冷軋過程中的規(guī)格精度和平面度。

圖2.典型的四輥軋機(jī)，顯示了潤滑的工作輥和較大的支撐輥。支撐輥由工作輥驅(qū)動(dòng)。

Ducom Twin Disc（參見圖3）用于評估超低滑移率下的潤滑劑牽引力，該滑移率根據(jù)表1中的測試參數(shù)模擬了支撐輥和工作輥的接觸條件。

圖3. Ducom雙盤測試區(qū)的詳細(xì)信息（Roller on Roller）

選擇測試參數(shù)以模擬平均輥力為1.5 GPa的支承輥和工作輥之間的相互作用。這是在冠狀輥和平輥之間的正常載荷為2200 N（參見圖4）時(shí)實(shí)現(xiàn)的，其載荷穩(wěn)定性優(yōu)于0.5％。EN31鋼輥的表面粗糙度為0.4微米，洛氏C硬度在58至62之間。 

表1.用于運(yùn)行超低滑移率測試的測試參數(shù)

圖4. Ducom Twin Disc中使用的平面（直徑47毫米）和冠狀滾子（直徑47毫米，冠部半徑47毫米）的3D重建，實(shí)時(shí)載荷波動(dòng)為2200 N（B）。負(fù)載精度在2200 N時(shí)優(yōu)于0.5％。 

Ducom Twin Disc具有雙碟片，雙碟片由伺服電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，可精確控制各個(gè)速度，精度達(dá)<0.1 rpm，以實(shí)現(xiàn)0.1％的超低滑移率。圖5顯示了上，下輥測試期間測得的速度及其穩(wěn)定性，圖6中顯示了計(jì)算的滑移率。

圖5.上輥和下輥速度的實(shí)時(shí)變化。速度精度和穩(wěn)定性<0.1 rpm

圖6.計(jì)算的滑移率及其在500 rpm和1000 rpm時(shí)的穩(wěn)定性。

使用連接至上滾輪殼體的應(yīng)力計(jì)傳感器（連桿-摩擦測量系統(tǒng)）測量滾動(dòng)-滑動(dòng)界面的摩擦，測得的摩擦系數(shù)如圖7所示。 

圖7.摩擦系數(shù)在500 rpm（A）和1000 rpm（B）時(shí)的實(shí)時(shí)變化。

每個(gè)滑移率下的平均摩擦系數(shù)如圖8所示。在500 rpm和1000 rpm的測試下，摩擦系數(shù)隨滑移率的百分比線性增加。這表明在微型EHL潤滑方案中，潤滑劑具有“牛頓”型流變行為，這與特征牽引曲線一致（請參見圖1A）。

圖8. 500 rpm和1000 rpm時(shí)摩擦系數(shù)與滑移率之間的關(guān)系。 

Ducom POD綜合摩擦銷盤試驗(yàn)機(jī) 能夠精確控制超低滑移率（0.2％或更低）并以高精度測量滾動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)的牽引力。結(jié)合達(dá)到4 GPa的接觸壓力（鋼表面，保形接觸）和最高700攝氏度的溫度的能力，可以改善您實(shí)驗(yàn)室中的摩擦學(xué)測試。

Twin Disc是研究汽車動(dòng)力傳輸，軸承，金屬軋制操作和軌道接觸中滾動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)性能和耐久性的理想工具。