新測量方法破解軸承摩擦特性評估難題

科技日報天津6月3日電 （記者陳曦 通訊員陳思 劉曉豔）記者3日從天津大學獲悉，受陀螺旋轉游戲的啓發，該校機械工程學院任成祖教授團隊提出了一種基於動能定理的滾動軸承當量摩擦係數測量方法，解決了軸承摩擦特性評估難題。相關研究成果近日發表於國際期刊《摩擦》。

在太空等極端環境中，高精密軸承摩擦越少，能量損耗就越小。但同一條生產線上產出的幾乎一模一樣的超高精密軸承，哪個摩擦性能更好？任成祖發現，使用傳統的摩擦力矩傳感器評測滾動軸承的摩擦性能存在工況依賴性強、離散性大、穩定性差等問題，無法區分出高精密軸承摩擦性能極為微小的差異。

研究團隊受陀螺旋轉游戲啓發，提出了一種滾動軸承當量摩擦係數測量方法。“就像不同品質的陀螺減速過程快慢各不相同，能量耗散即摩擦做功可以隨減速反映出來。我們通過精確測量減速過程中軸承轉速隨時間的變化關係，來計算軸承摩擦耗能的功率，這就是該研究的關鍵一環。”任成祖解釋説。

研究人員從使用評估的角度出發，思考如何設計出在空天、新能源汽車等領域具有更高服役可靠性和極端工況適用性的高精密軸承。他們通過精巧的裝置設計，使軸承像陀螺一樣高速旋轉直至停下，整個過程以時間為中介，巧妙地搭建起動能損耗和摩擦力矩的測算關係，最終實現摩擦特性的評估。

據介紹，新方法大幅提升了軸承摩擦性能的測量精度，為推動產業進一步升級、助力我國實現關鍵零部件自主可控奠定技術基礎。