新测量方法破解轴承摩擦特性评估难题

科技日报天津6月3日电 （记者陈曦 通讯员陈思 刘晓艳）记者3日从天津大学获悉，受陀螺旋转游戏的启发，该校机械工程学院任成祖教授团队提出了一种基于动能定理的滚动轴承当量摩擦系数测量方法，解决了轴承摩擦特性评估难题。相关研究成果近日发表于国际期刊《摩擦》。

在太空等极端环境中，高精密轴承摩擦越少，能量损耗就越小。但同一条生产线上产出的几乎一模一样的超高精密轴承，哪个摩擦性能更好？任成祖发现，使用传统的摩擦力矩传感器评测滚动轴承的摩擦性能存在工况依赖性强、离散性大、稳定性差等问题，无法区分出高精密轴承摩擦性能极为微小的差异。

研究团队受陀螺旋转游戏启发，提出了一种滚动轴承当量摩擦系数测量方法。“就像不同品质的陀螺减速过程快慢各不相同，能量耗散即摩擦做功可以随减速反映出来。我们通过精确测量减速过程中轴承转速随时间的变化关系，来计算轴承摩擦耗能的功率，这就是该研究的关键一环。”任成祖解释说。

研究人员从使用评估的角度出发，思考如何设计出在空天、新能源汽车等领域具有更高服役可靠性和极端工况适用性的高精密轴承。他们通过精巧的装置设计，使轴承像陀螺一样高速旋转直至停下，整个过程以时间为中介，巧妙地搭建起动能损耗和摩擦力矩的测算关系，最终实现摩擦特性的评估。

据介绍，新方法大幅提升了轴承摩擦性能的测量精度，为推动产业进一步升级、助力我国实现关键零部件自主可控奠定技术基础。