我国科研人员从陀螺获取灵感解决轴承摩擦特性评估难题

新华社天津6月3日电（记者张建新、栗雅婷）两个(liǎnggè)陀螺(tuóluó)同时转动，哪个先停下来？受陀螺旋转游戏的启发，近日，我国科研人员提出了一种基于动能定理的滚动轴承(gǔndòngzhóuchéng)当量摩擦(mócā)系数测量方法，为解决轴承摩擦特性评估难题提供了新思路。 这一科研成果(chéngguǒ)由(yóu)天津大学机械工程学院任成祖教授课题组取得，该成果近日发表在国际期刊《摩擦》上。 任成祖以高精度滚动轴承(zhóuchéng)超精密加工技术与装备研究见长，他在科研(kēyán)中遇到一个难题：在太空(tàikōng)等极端环境中，高精密(gāojīngmì)轴承的摩擦越少、能量损耗越小越好。但同一条生产线上产出的几乎一模一样的超高精密轴承，哪个摩擦性能更好一些？ 任成祖发现，使用传统的(de)摩擦力矩传感器评测滚动轴承的摩擦性能存在(cúnzài)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。受陀螺旋转游戏的启发，该科研(kēyán)团队提出了一种基于动能定理的滚动轴承当量摩擦系数的测量方法(cèliángfāngfǎ)。 当量摩擦系数测量原理及测量装置示意图。新华社发　　“就像不同的陀螺停止总有先后，能量的耗散(hàosàn)也就是摩擦做功可以随时间(shíjiān)反映出来。而人类对时间的测量可以极其精准(jīngzhǔn)，这就是该研究(yánjiū)的关键一环。”任成祖解释说。 科研团队从(cóng)使(shǐ)用评估的(de)角度出发，思考如何设计(shèjì)出在空天、新能源汽车(qìchē)等领域具有更高服役可靠性和极端工况适用性的高精度轴承。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，整个过程中以时间为中介，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。 研究团队放弃(fàngqì)了传统方法，转而(zhuǎnér)从能量角度(jiǎodù)入手，使用高精度磁栅角速度传感器，通过观察减速过程，捕捉动态的摩擦(mócā)特性，揭示出轴承摩擦特性随转速动态变化的规律。基于此，团队使用当量(dāngliàng)摩擦系数综合评价不同轴承的摩擦表现，成功将同一批次的十个高精度轴承按摩擦性能进行了排序，多次验证均得到相同结果。 任成祖表示(biǎoshì)，这一方法大幅提升了轴承摩擦性能的测量精度，为(wèi)推动相关产业进一步升级(shēngjí)、助力我国实现关键基础零部件自主可控奠定技术基础。