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(yuè)3日电（记者张建新、栗雅婷）两个陀螺同时转动，哪个先停下来？受陀螺旋转游戏的(de)启发，近日，我国科研人员提出了一种(yīzhǒng)基于动能定理的滚动轴承当量摩擦系数测量方法(cèliángfāngfǎ)，为解决轴承摩擦特性评估难题提供了新思路。 这一科研成果由天津大学(tiānjīndàxué)机械工程学院任成祖教授课题组取得(qǔde)，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超精密加工技术与(yǔ)装备研究(yánjiū)见长，他在科研中遇到一个难题：在太空等极端环境中，高精密轴承的(de)摩擦越(yuè)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，使用传统的摩擦力矩传感器(chuángǎnqì)评测滚动轴承的摩擦性能存在工况依赖性强、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，该科研团队提出(tíchū)了一种基于动能定理(dòngnéngdìnglǐ)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(cèliáng)原理及测量装置示意图。新华社(xīnhuáshè)发　　“就像不同的陀螺停止总有先后，能量的耗散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，这就是该研究的关键一环。”任成祖解释(jiěshì)说。 科研团队从使用评估的角度出发，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(kěkàoxìng)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(zhěnggè)过程中以时间为中介，巧妙(qiǎomiào)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。 研究团队放弃了传统方法，转而从能量(néngliàng)角度入手，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(dòngtài)的摩擦特性，揭示出轴承摩擦特性随(suí)转速动态变化的规律。基于此，团队使用当量摩擦系数综合评价不同(bùtóng)轴承的摩擦表现，成功(chénggōng)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，这一方法(fāngfǎ)大幅提升了轴承摩擦性能的(de)测量精度，为推动相关产业进一步升级、助力我国实现关键基础(jīchǔ)零部件自主可控奠定技术基础。