使用雙盤摩擦計以超低滑移率牽引

滾動滑動接觸是軸承，動力傳動系統(tǒng)，軌道-車輪接口和軋機必不可少的部分，通常會承受較高的接觸壓力（1.5至4 GPa）和滑移率（0至100％）。實際滑移率取決于設(shè)計構(gòu)型（例如，驅(qū)動齒輪和從動齒輪的尺寸）或表面之間的牽引特性（例如，凸輪從動件接觸，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.具有主要失效機理的潤滑劑與滑移率的特征牽引曲線（A），與純滾動相比，牽引力對滾動滑動接觸件表面應(yīng)力分布的影響。 

一種這樣的情況是在軋機中，電動汽車正在推動制造用于輕型結(jié)構(gòu)的高級高強度鋼（AHSS）和用于高效牽引電機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，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。

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）時實現(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，實時載荷波動為2200 N（B）。負載精度在2200 N時優(yōu)于0.5％。 

Ducom Twin Disc具有雙碟片，雙碟片由伺服電機獨立驅(qū)動，可精確控制各個速度，精度達<0.1 rpm，以實現(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中顯示了計算的滑移率。

圖5.上輥和下輥速度的實時變化。速度精度和穩(wěn)定性<0.1 rpm

圖6.計算的滑移率及其在500 rpm和1000 rpm時的穩(wěn)定性。

使用連接至上滾輪殼體的應(yīng)力計傳感器（連桿-摩擦測量系統(tǒng)）測量滾動-滑動界面的摩擦，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）時的實時變化。

每個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綜合摩擦銷盤試驗機 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滑動觸點的牽引力。結(jié)合達到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，可以改善您實驗室中的摩擦學(xué)測試。

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