本發(fā)明涉及材料摩擦磨損技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種評估材料磨耗行為的方法及裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代裝備中的運(yùn)動部件存在滾動、滑動等運(yùn)動狀態(tài)，在實(shí)際工況中，有些運(yùn)動部件往往不是單一的純滾動或者純滑動，而是既有滑動又有滾動的復(fù)雜的運(yùn)動狀態(tài)。例如，軸承和軸類零部件在實(shí)際應(yīng)用中就存在滾動和滑動相結(jié)合的運(yùn)動形式。汽車輪胎在實(shí)際使用情況中由于使用場合和條件的不同，既有純滑動和純滾動，也有一定滾滑比條件下的滾動和滑動相結(jié)合的運(yùn)動。例如，汽車在勻速行駛過程中輪胎是純滾動，在急剎車情況下是純滑動，在加速或減速情況下是存在一定滾滑比的運(yùn)行狀態(tài)。

現(xiàn)有的摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)絕大多數(shù)只能評估純滑動或純滾動條件下的摩擦學(xué)行為，很難真實(shí)評估上述運(yùn)動部件在實(shí)際工作狀態(tài)下的磨耗行為和磨損機(jī)制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種評估材料磨耗行為的方法，該方法可實(shí)現(xiàn)在純滑動、純滾動和不同滾滑比條件下材料的磨耗行為評估。

本發(fā)明所提供的評估材料磨耗行為的方法如下：

設(shè)置兩個可獨(dú)立轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動輪，一個為試樣輪，另一個為對磨輪，將待評估材料附著在試樣輪表面，將對磨材料附著在對磨輪表面；試樣輪或/和對磨輪轉(zhuǎn)動時，待評估材料與對磨材料進(jìn)行摩擦，形成摩擦副，并且在摩擦過程中產(chǎn)生磨屑；通過對磨屑和摩擦副的磨痕進(jìn)行分析而評估待評估材料的磨耗行為。

所述的待評估材料不限，可以是涂層材料、薄膜材料、密封材料、輪胎用橡膠材料等。

所述的對磨材料可模擬待評估材料的實(shí)際工況環(huán)境，例如可以是鋼材、陶瓷或者模擬馬路路面的材料等。

所述的待評估材料可通過涂覆、粘接等方式附著在試樣輪表面。

所述的對磨材料可通過涂覆、粘接等方式附著在對磨輪表面。

作為優(yōu)選，在摩擦副間施加載荷。作為一種實(shí)現(xiàn)方式，所述的試樣輪設(shè)置負(fù)荷托架，用于載荷，從而在摩擦副間施加載荷；或者/和，所述的對磨輪設(shè)置負(fù)荷托架，用于載荷，從而在摩擦副間施加載荷。

作為優(yōu)選，所述的摩擦副下方設(shè)置用于盛接磨屑的收集裝置。

所述的試樣輪直徑與對磨輪直徑可以相同也可以不同。

作為優(yōu)選，所述的試樣輪轉(zhuǎn)軸與對磨輪轉(zhuǎn)軸之間的夾角范圍為0-25°，更優(yōu)選地，所述的試樣輪轉(zhuǎn)軸與對磨輪轉(zhuǎn)軸之間的夾角范圍在0-25°可調(diào)。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的試樣輪轉(zhuǎn)軸與對磨輪轉(zhuǎn)軸平行。

通過調(diào)整試樣輪與對磨輪的運(yùn)動狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)不同的摩擦條件：

當(dāng)試樣輪轉(zhuǎn)動，對磨輪固定不動，或者，對磨輪轉(zhuǎn)動，試樣輪固定不動時，則實(shí)現(xiàn)純滑動條件；

當(dāng)對磨輪固定不動，試樣輪轉(zhuǎn)動時帶動對磨輪轉(zhuǎn)動，或者，當(dāng)試樣輪固定不動，對磨輪轉(zhuǎn)動時帶動試樣輪轉(zhuǎn)動，則實(shí)現(xiàn)純滾動條件；

當(dāng)試驗(yàn)輪和對磨輪分別以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，則實(shí)現(xiàn)即有滾動又有滑動的條件，即，實(shí)現(xiàn)不同滾滑比條件。

本發(fā)明還提供了一種評估材料磨耗行為的裝置，如圖1所示，包括基座，支撐在基座上的兩個可獨(dú)立轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動輪，一個為試樣輪，另一個為對磨輪；待評估材料附著在試樣輪表面，對磨材料附著在對磨輪表面；試樣輪或/和對磨輪轉(zhuǎn)動時，待評估材料與對磨材料進(jìn)行摩擦，形成摩擦副，并且在摩擦過程中產(chǎn)生磨屑。

作為優(yōu)選，所述的試樣輪設(shè)置用于載荷的托架，從而在摩擦副間施加載荷。

作為優(yōu)選，所述的對磨輪設(shè)置用于載荷的托架，從而在摩擦副間施加載荷。

作為優(yōu)選，所述的摩擦副下方設(shè)置用于盛接磨屑的收集裝置。

所述的試樣輪直徑與對磨輪直徑可以相同也可以不同。

作為優(yōu)選，所述的試樣輪轉(zhuǎn)軸與對磨輪轉(zhuǎn)軸之間的夾角范圍為0-25°，更優(yōu)選地，所述的試樣輪轉(zhuǎn)軸與對磨輪轉(zhuǎn)軸之間的夾角范圍在0-25°可調(diào)。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的試樣輪轉(zhuǎn)軸與對磨輪轉(zhuǎn)軸平行。

綜上所述，本發(fā)明將待評估材料與對磨材料設(shè)置在兩個獨(dú)立轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動輪表面形成摩擦副，通過調(diào)整控制兩個轉(zhuǎn)動輪的轉(zhuǎn)動速度，可實(shí)現(xiàn)在純滑動、純滾動和不同滾滑比條件下對材料的摩擦學(xué)行為評估。并且，通過對轉(zhuǎn)動輪施加負(fù)荷，可實(shí)現(xiàn)摩擦副間不同載荷的施加。因此，該方法可模擬材料在實(shí)際工作狀態(tài)下的磨耗行為和磨損機(jī)制，適用于對橡膠材料，涂層和薄膜等材料的摩擦學(xué)行為評估。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中評估材料磨耗行為的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a是本發(fā)明實(shí)施例1中丁苯橡膠在純滾動條件下的磨痕形貌；

圖2b是本發(fā)明實(shí)施例1中丁苯橡膠在滾動和滑動并存條件下的磨痕形貌；

圖3a是本發(fā)明實(shí)施例1中丁苯橡膠在純滾動條件下的磨屑形貌；

圖3b是本發(fā)明實(shí)施例1中丁苯橡膠在滾動和滑動并存條件下的磨屑形貌；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1-4中丁苯橡膠在純滾動和滾動與滑動并存條件下的磨耗。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，需要指出的是，以下所述實(shí)施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。

圖1中的附圖標(biāo)記為：基座-1，對磨輪-2，試樣輪-3，集屑槽-4，托架-5，砝碼-6，第一電機(jī)7，第二電機(jī)8。

實(shí)施例1:

本實(shí)施例中，待評估材料為輪胎用丁苯橡膠，其炭黑型號為N220，對磨材料為砂輪，評估該輪胎用丁苯橡膠磨耗行為的方法如下：

如圖1所示，在基座1上設(shè)置兩個可獨(dú)立轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動輪，一個為第一電機(jī)7驅(qū)動轉(zhuǎn)動的試樣輪3，另一個為第二電機(jī)8驅(qū)動轉(zhuǎn)動的對磨輪2，將輪胎用丁苯橡膠剪裁成長條狀，粘附在試樣輪表面。粘接時該丁苯橡膠試樣不應(yīng)受到張力，接頭粘接時應(yīng)光滑過渡，粘接后的試樣輪至少調(diào)節(jié)16小時。對磨輪為商用的砂輪。試樣輪設(shè)置用于載荷的托架5，在托架上放置砝碼6載荷，從而在試樣材料表面施加載荷27N。

通過調(diào)整試樣輪與對磨輪的運(yùn)動狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)不同的摩擦條件：

(1)調(diào)整砂輪轉(zhuǎn)速為0r/min，試樣輪的轉(zhuǎn)速為70r/min，試樣輪帶動砂輪轉(zhuǎn)動，為純滾動方式。此時，待評估材料與對磨材料進(jìn)行摩擦，形成摩擦副，并且在摩擦過程中產(chǎn)生磨屑，通過設(shè)置在摩擦副下方的集屑槽4收集。

(2)調(diào)整砂輪的速度為50r/min，試樣輪的轉(zhuǎn)速為70r/min，兩個轉(zhuǎn)動輪的轉(zhuǎn)速不同，滾動與滑動并存。此時，待評估材料與對磨材料進(jìn)行摩擦，形成摩擦副，并且在摩擦過程中產(chǎn)生磨屑，通過設(shè)置在摩擦副下方的集屑槽4收集。

對上述(1)與(2)中的磨屑和丁苯橡膠表面的磨痕進(jìn)行分析。圖2a與圖2b分別為丁苯橡膠在純滾動和滾動與滑動并存時的磨痕形貌，從圖2a與圖2b可以看出，純滾動時磨痕表面形成磨粒，而滾動與滑動并存時表面則形成橡膠表面分層剝落所產(chǎn)生的梯田狀磨耗圖紋。圖3a與圖3b分別為丁苯橡膠在純滾動和滾動與滑動并存時的磨屑形貌，從圖3a與圖3b可以看出，純滾動和滾動與滑動并存時的磨屑均為顆粒狀，后者的磨屑尺寸明顯增大。

實(shí)施例2:

將實(shí)施例1中的待評估材料輪胎用丁苯橡膠的炭黑型號替換為N330，其他條件以及評估方法與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例3:

將實(shí)施例1中的待評估材料輪胎用丁苯橡膠的炭黑型號替換為N550，其他條件以及評估方法與實(shí)施例1完全相同。

實(shí)施例4:

將實(shí)施例1中的待評估材料輪胎用丁苯橡膠的炭黑型號替換為N660，其他條件以及評估方法與實(shí)施例1完全相同。

圖4為丁苯橡膠在純滾動和滾動與滑動并存時的磨耗結(jié)果，從圖4中可以看出對不同成份的丁苯橡膠，滾動與滑動并存條件下的磨耗均遠(yuǎn)大于純滾動條件下橡膠的磨耗。

以上所述的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充或類似方式替代等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。