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）两个陀螺(tuóluó)同时转动，哪个先停下来？受(shòu)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当量摩擦系数(mócāxìshù)测量方法，为(wèi)解决轴承摩擦特性评估难题提供了新思路。 这一科研成果(kēyánchéngguǒ)由天津大学(tiānjīndàxué)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(gǔndòngzhóuchéng)超精密加工技术与装备研究见长，他(tā)在科研中遇到一个难题：在太空等极端环境中，高精密轴承的摩擦(mócā)越少、能量损耗越小越好。但同一条生产线(shēngchǎnxiàn)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评测(píngcè)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，该科研团队提出了(le)一种(yīzhǒng)基于动能定理(dòngnéngdìnglǐ)的滚动轴承当量摩擦系数的测量方法。 当量摩擦系数测量原理及测量装置示意图。新华社发　　“就(jiù)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反映出来。而(ér)人类(rénlèi)对(duì)时间的测量可以极其精准，这就是该研究的关键一环。”任成祖解释说。 科研团队从使用评估的角度出发，思考如何设计出在空天、新能源汽车等领域具有(jùyǒu)更高服役可靠性和极端工况适用性的高精度轴承(zhóuchéng)。他们通过精巧的装置设计，使轴承像陀螺一样(yīyàng)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(mócā)力矩的测算关系(guānxì)，最终实现摩擦特性的评估。 研究团队放弃了传统方法，转而从能量角度入手，使用高精度磁栅角速度传感器(chuángǎnqì)，通过观察减速过程，捕捉动态的摩擦特性(tèxìng)，揭示出轴承(zhóuchéng)摩擦特性随转速动态变化(dòngtàibiànhuà)的规律。基于(jīyú)此，团队使用当量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(fāngfǎ)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、助力我国实现关键基础零部件自主可控奠定技术基础。