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）两个陀螺同时转动，哪个先停下来(tíngxiàlái)？受陀螺旋转游戏(yóuxì)的启发，近日，我国科研人员(kēyánrényuán)提出了(le)一种基于动能定理的滚动轴承当量摩擦系数测量方法，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(qīkān)《摩擦》上。 任成祖以高精度滚动轴承超精密加工技术与装备(zhuāngbèi)研究见长，他在(zài)科研中遇到一个难题：在太空等极端环境中，高精密轴承的摩擦越少、能量损耗越小越好。但同一条(yītiáo)生产线上产出(chǎnchū)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(mócā)力矩传感器评测滚动轴承的摩擦性能(xìngnéng)存在工况(gōngkuàng)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，该科研团队提出了一种(yīzhǒng)基于动能定理的滚动轴承当量摩擦系数的测量方法。 当量摩擦系数测量(cèliáng)原理及测量装置示意图。新华社发　　“就像不同的陀螺停止(tíngzhǐ)总有(zǒngyǒu)先后，能量的耗散也就是摩擦做功可以随时间反映出来。而人类对时间的测量可以极其精准，这就是该研究的关键(guānjiàn)一环。”任成祖解释说。 科研团队从使用(shǐyòng)评估的角度出发(chūfā)，思考如何设计(shèjì)出在空天、新能源汽车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(jīngqiǎo)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(cèsuàn)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(guòchéng)，捕捉动态的摩擦特性，揭示出轴承摩擦特性随(suí)转速动态变化的规律。基于(jīyú)此，团队使用当量摩擦系数综合(zōnghé)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(xiāngtóng)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，为推动(tuīdòng)相关产业进一步升级、助力(zhùlì)我国实现关键基础零部件自主可控奠定技术基础。