Page 123 - 《摩擦学学报》2020年第6期

806 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

Large particles

100 μm 100 μm

(a) Test1 (b) Test2

Fig. 7 Ferrography images of wear particles
图 7 磨粒铁谱图片

大显著. 高频循环载荷下摩擦力曲线特征、磨痕特征及磨粒特
通过对铁谱图片二值化处理后，获得的磨粒百分 征等摩擦磨损信息，对球面接触滑动副的摩擦状态和
[17-18]
覆盖面积值(IPCA) ，并用激光颗粒计数器YJS- 推力垫片的磨损形式进行了分析评估.
170对油样中的磨粒进行观测，获取大于100 μm的磨 a. 受到幅值较小的高频循环载荷时，球面滑动副
损颗粒数目，结果如图8所示，在载荷较小的Test1中 磨合过程较长，摩擦力波动较大，在幅值较大的高频
IPCA为4.11%，油样中大磨粒数为54，而载荷较大的 循环载荷作用下，摩擦副的磨合期较短，但瞬时的高
Test2中，IPCA高达27.43%，油样中大磨粒数为495. 结 频高幅循环载荷易造成摩擦力急剧增加，摩擦状态易
果表明，球面接触摩擦副在相对较低的高频脉动循环 失稳.
载荷下，磨损量较小，且主要为粒径较小的磨粒，当幅 b. 采用DWT对摩擦力信号分析可知，摩擦力的高
值较大时，球面摩擦副磨损严重，产生的磨粒尺寸较 频成分D1信号幅值变化与高频循环载荷的幅值变化
大. 该现象与所述试验后获取的SEM照片(见图6)所示 趋势一致，而低频成分D5信号能够表征弹簧悬载受到
磨痕形貌的定性结果所反映的磨损现象和磨损程度 激励后摩擦副摩擦状态的稳定性，可以用于评估高频
较为一致. 循环载荷下球面摩擦副的摩擦状态，而A5信号能够显
示出摩擦过程的平均变化趋势，因此，可以采用小波

30 600
IPCA 27.43% 分析的手段，对受高频循环载荷的摩擦副摩擦状态进
Particle number 500
495 行在线分析和过程监测.
20 400 c. 球面摩擦副对高幅高频循环载荷的抗磨损能
PICA/% 300 Particle number (bigger than 100 μm) 力较弱，生成的磨粒难以及时脱离接触副易引起严重

10 200 的磨粒磨损. 当高频循环载荷幅值过高时，磨损量显
4.11% 著升高，磨粒尺寸较大，磨损类型复杂，磨痕表面恶化
100
54 严重. 因此，球面接触副在受到高频循环载荷时，易采
0 0
Test1 Test2 用载荷幅值梯度缓慢增加的方式进行磨合，并尽量降
Test No.
低瞬时极端载荷大小，从而减少摩擦，降低磨损，提高
Fig. 8 Particle quantities in the lubricant samples after tests
图 8 试验油样磨粒含量 零部件使用寿命.
参 考 文 献

3 结论 [ 1 ] Wu H, Dong G, Qin L, et al. Modification of spider gear back to
uniform the stress and improve the anti-wear performance of a real
试验研究了差速齿轮端面与推力垫片的球面接
thrust washer[J]. Engineering Failure Analysis, 2016, 60: 107–116.
触滑动副在高频循环载荷下的摩擦学特征. 通过激励 doi: 10.1016/j.engfailanal.2015.11.047.
弹簧振子系统产生高频载荷，获取不同均值和幅值的 [ 2 ] Li Qi, Wang Xiancheng, Cai Zhihai, et al. Influence of loads on