MSTS-1型多功能真空摩擦磨损试验机的研制
运用模块化的设计思路, 将高真空系统和摩擦磨损试验机优化集成, 研制了MSTS-1型多功能真空摩擦磨损试验机。极限压力6×10-6 Pa, 可在大气至1×10-5 Pa 的真空环境中稳定地进行各种试验。试验机运行速度和载荷范围较宽, 并可以“球- 盘”和“销- 盘”两种接触方式进行试验。在软硬件的配合下, 可对摩擦力、摩擦温度等特征参量进行自动采集、显示和处理, 测试结果的可比性和重现性较好。该机在较短时间内就能达到高真空状态, 并可在不破坏真空度的情况下精密调节摩擦半径, 试验效率较高。此外, 该试验机具有较好的扩充性和多功能性, 经过合理的工装和试验方法设计就可以对轴承、齿轮等典型摩擦器件进行零件级的摩擦学性能测试, 并可进行高真空冷焊与防护, 空间辐射及特殊气氛等环境模拟试验。
摩擦磨损是材料的三种主要失效形式之一, 它所造成的经济损失和危害十分巨大。摩擦学研究是节约能源、资源, 保护生态环境, 保障设备安全的科学基础和技术支撑。要开展摩擦学研究, 必须进行大量的摩擦学试验。摩擦磨损过程受诸多因素的影响, 相比于实车考核试验, 实验室模拟试验的环境和工况因素容易控制, 试验条件变化范围宽, 试验成本低, 试验效率高。因此, 在摩擦学研究中, 实验室模拟试验方法得到了广泛的应用, 各种摩擦学测试设备和技术的开发也显得非常重要。
随着航天、原子能等高技术的发展, 许多装备都运行于真空环境下, 并由此带来了特殊的摩擦学问题。例如, 真空中“裸露”的金属表面间易发生粘着; 气体对流散热减弱, 摩擦表面的温升较大; 液体润滑剂分子在真空中强烈挥发和爬移, 造成润滑剂的迅速流失并污染仪器设备。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为要解决真空环境中的摩擦学难题, 开发各种新型润滑材料, 必须进行大量的真空摩擦学试验。
真空摩擦磨损试验机是开展真空摩擦学研究,进行真空环境中摩擦学设计及润滑材料选择的基本工具。但由于真空摩擦磨损试验机涉及到真空获得、动密封、信号采集与传输等难度较大的关键技术, 目前国内外用于真空摩擦学测试的定型产品还非常稀缺, 相关的文献和专利报道也不多见。立足于国内相关设备数量储备不足, 技术状态老旧, 而国外设备价格昂贵, 购买受限的现状。作者所在课题组成功研制了MSTS-1 型多功能真空摩擦磨损试验机, 以期为中国的真空摩擦学及相关科学研究提供更多的基础设备。
结束语
(1) 成功研制了MSTS-1 型真空摩擦磨损试验机, 极限压力6×10-6 Pa, 系统漏率低于3×10-10 Pa.m3.s-1, 可在大气至1×10-5 Pa 的真空环境中稳定地进行各种试验。
(2) 该试验机运行速度和载荷范围较宽, 可以“球-盘”和“销-盘”两种接触方式进行试验, 并通过软硬件的配合可对摩擦系数、摩擦温度等特征参量进行自动采集、显示和处理, 测试结果准确可靠, 数据重现性和可比性较好。
(3) 该试验机操作维护简单, 可在较短时间内达到高真空状态, 并可在不打开真空室的情况下调节摩擦半径, 使得试验周期和成本大大降低。
(4) 该试验机具有宽口的适应性及广阔的推广应用前景, 稍经改造即可对典型摩擦器件进行零件级的性能考评, 也能进行高真空环境冷焊与防护、空间辐射以及特殊气氛等环境效应模拟试验。
