实验十金属材料的滚动摩擦磨损

实验十金属材料滚动摩擦磨损

一、实验目的

1. 了解磨损试验机的结构及磨损试验方法

2. 掌握滚动摩擦磨损的步骤及方法

二、实验原理

各种滚动运动都可以视为以下三种基本滚动形式的组合，这三种滚动形式的表面作用和摩擦机理各不相同：

（1）自由滚动：圆柱体或球体沿着平面无约束地作直线滚动，这是最简单的滚动形式；

（2）具有牵引力的滚动：在接触区内同时受到法向载荷和切向牵引力的作用，例如摩擦轮传动；

（3）伴随滑动的滚动：当两个滚动体的几何形状造成接触面上的切向速度不相等时，滚动中必将伴随滑动，例如向心推力球轴承中球与滚道之间的滚动。

滚动摩擦机理显然与滑动摩擦不同。除非接触面存在很大的滑动，滚动摩擦通常不存在犁沟效应，而粘着结点的剪切阻力也不是滚动摩擦的主要原因。滚动摩擦阻力主要由以下四种因素组成：

（1）微观滑动：微观滑动是滚动过程中普遍存在的现象。当两个弹性模量不同的物体作自由滚动时，由于接触表面产生不相等的切向位移，就将有微观滑动出现。微观滑动所产生的摩擦阻力占滚动摩擦的较大部分，它的机理与滑动摩擦相同。

（2）塑性变形：在滚动过程中，当表面接触应力达到一定值时，首先在距表面一定深度处产生塑性变形。随着载荷增加塑性变形区域扩大。塑性变形消耗的能量表现为滚动摩擦阻力，可以根据弹塑性力学计算；

（3）弹性滞后：滚动过程中产生的弹性变形需要一定能量，而弹性变形能的主要部分在接触消除后得到回复，其中小部分消耗于材料的弹性滞后现象。粘弹性材料的弹性滞后能量消耗远大于金属材料，它往往是滚动摩擦阻力的主要组成；

（4）粘着效应：滚动表面相互紧压形成的粘着结点在滚动中将沿垂直接触面的方向分离。因为结点分离是受拉力作用，又没有结点面积扩大现象，所以粘着力很小，通常只占滚动摩擦阻力的很小部分。

1、耐磨性

耐磨性是材料抵抗磨损的性能，这是一个系统性质。迄今为止，还没有一个统一的意义明确的耐磨性指标。通常用磨损量来表示材料的耐磨性，磨损量越小，则材料的耐磨性越高。磨损量即可用试样磨损表面法线方向的尺寸减少来表示，也可以用试样体积或质量损失来表示。

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