滚动与滑动摩擦试验机

TWR-3000 滚动接触面上的摩擦学见解

TwinRoller-3000 是一款先进的双辊摩擦磨损试验机,专为在各种滚动-滑动条件下研究牵引力、磨损和滚动接触疲劳(RCF)而设计。其开放式平台架构便于操作,并能灵活适应不同的实验布置。 该系统配备两台高扭矩、独立控制的伺服电机,可精确控制滚动速度和滑移比。 接触力通过电伺服驱动装置施加,确保了稳定且精确的载荷控制。结合全自动测试程序和先进的控制器,TwinRoller-3000 能够为科研和工业应用提供高度可重复、精确且可靠的摩擦学测量结果。

主要特点

滚动与滑动仿真

TwinRoller-3000 能够精确再现纯滚动、纯滑动以及滚滑混合工况,使研究人员能够模拟齿轮、轴承和牵引系统中实际存在的机械接触情况。独立的电机控制功能可实现精确的滑动比调节,从而提供逼真的摩擦学测试条件,其性能优于简化型或单模式测试系统。

高扭矩电机可进行高负载、高扭矩和高转速测试

TwinRoller-3000 提供 220 伏和 308/480 伏(3 至 10 千瓦电机)的电机配置,可进行高扭矩、高负载和高速测试。这使得测试能够更贴近实际应用场景。

适用于大规模样本的灵活且开放的样本架构

TwinRoller-3000 支持轻松安装不同直径(最大直径达 100 毫米)和各种几何形状的辊子。这种灵活性可满足广泛的研究应用需求,并支持快速完成测试设置。研究人员无需进行复杂的改装即可快速调整实验,因此该系统既适用于工业开发,也适用于学术研究。

在线测量与表面分析

TwinRoller-3000 集成了在线扭矩测量、摩擦监测、声学检测和 3D 光学检测功能,用于在测试过程中追踪表面变化和磨损情况。这一独特功能可提供有关滚动接触疲劳的实时洞察,从而实现对表面损伤的早期检测,并加深对摩擦学机制的理解。

精密伺服控制负载应用

TwinRoller-3000 采用精密伺服控制加载技术,加载范围广泛,从纳牛和微牛级力直至 8'000 N。 1 N 至 8'000 N 范围内的可互换称重传感器,可满足从精密润滑研究到高载荷滚动接触疲劳实验的各种测试需求,确保卓越的测量灵敏度、稳定性和重复性。

环境控制

TwinRoller-3000 可在测试过程中对液体进行加热和冷却。该设备支持的温度范围为 -35 至 150C。

更多相关信息

为什么使用双辊摩擦磨损试验机?

滚动接触疲劳(RCF)是滚动机械部件中的一种常见失效机制。当表面受到反复交变应力场的作用时,就会发生这种现象,从而导致裂纹的产生和扩展,最终造成点蚀、剥落或材料损失。

RCF的严重程度和作用机制取决于多个因素,包括润滑剂的清洁度、材料质量、表面粗糙度以及运行条件

随着高速列车、电动汽车、风力涡轮机和先进齿轮系统的快速发展,了解滚动接触疲劳现象变得至关重要。双滚子摩擦试验机使工程师和研究人员能够模拟真实的滚动接触工况,从而有助于防止部件过早失效,并提高机械系统的可靠性、效率和使用寿命。

Twin Roller Tester for rolling contact fatigue, friction, and wear testing.
Twin Roller Tester for evaluating rolling contact fatigue and wear under simulated operating conditions.

电动汽车摩擦学和电化学阻抗

集成了恒电位仪和交流/直流电源,能够在各种滑动/滚动测试中提供从微安到几安的电流。这些功能使得能够生成定制的电波形,并测量电化学性能随滑动速度、载荷、温度和润滑状态的变化情况。 当接触状态从欧姆行为转变为电容行为时,电化学阻抗可直接反映润滑膜的形成与厚度。由此获得的阻抗图可精确识别电动汽车润滑剂、轴承及传动系统部件中的润滑状态边界和电接触行为。

双辊摩擦磨损试验数据

数据展示了带涂层和不带涂层的滚动试样在滚动接触疲劳过程中的摩擦系数结果。其中一个试样经过了表面处理。数据表明,在进行热喷涂涂层处理后,滚动接触疲劳寿命得到了提升。
样本 1– 未涂层
示例 2——热喷涂涂层

  • 500 牛顿的力
  • SRR 从 0 到 0.6
  • 温度 70°C
Traction curve graph showing coefficient of friction COF versus sliding rolling ratio SRR for coated and uncoated surfaces – Rtec Instruments TwinRoller tribometer
负载范围5'000 N / 8'000 N(高负载型号)
扭矩最高 60 牛米(480 伏)
滑移-滚动比(SRR)通过独立驱动的碟片,实现-10000%至+10000%之间的滑移率(SRR)。
同步速度最高可达 18 米/秒(取决于滚筒尺寸)
温度范围-35 °C 至 160 °C

常见问题解答

双辊摩擦试验机用于研究滚动接触摩擦学,包括摩擦、磨损、牵引力和滚动接触疲劳(RCF)。它模拟了轴承、齿轮、轨道-车轮系统和牵引驱动装置中的接触工况,有助于研究人员在真实的滚动和滚动-滑动条件下评估材料、涂层和润滑剂。
双滚子系统能够再现纯滚动、纯滑动以及滚动-滑动接触。通过调节两个滚子之间的滑动比,研究人员可以模拟真实的机械接口,例如齿轮齿面接触或轴承滚道。
当表面在滚动接触过程中受到反复的循环应力时,就会发生滚动接触疲劳。随着时间的推移,这些应力会引发并扩展裂纹,从而导致点蚀、剥落或表面失效。滚动接触疲劳(RCF)测试有助于工程师提高机械部件的耐久性和可靠性。
双辊摩擦磨损试验机广泛应用于汽车、轨道交通、航空航天、风能以及润滑剂研发领域。在研究电动汽车传动系统、轴承、齿轮、涡轮机以及轨道-车轮接触面中的滚动接触现象方面,该设备具有特别重要的价值。
关键测试参数包括载荷、速度、滑动比、温度和润滑条件。先进的系统还能测量扭矩、摩擦系数、声学信号和表面磨损情况,从而实现全面的摩擦学分析。
双辊系统可对包括金属、涂层、陶瓷和经表面处理的部件在内的多种材料进行测试。研究人员通常会对涂层辊、润滑接触面、淬火钢以及先进的摩擦学材料进行评估。
通常使用内联扭矩传感器来测量摩擦。这些传感器可捕获在滚动接触界面产生的扭矩,从而在滚动或滚动-滑动实验中精确计算牵引系数和摩擦系数。
电动汽车、高速列车和现代齿轮系统在高负荷、高速和复杂的润滑工况下运行。双滚子试验有助于工程师了解牵引性能、润滑性能和抗疲劳性能,从而提高效率并防止部件过早失效。
双滚子摩擦试验机专门用于研究滚动和滚动-滑动接触,而许多摩擦试验机则侧重于滑动接触,例如销盘试验。双滚子系统能够模拟轴承、齿轮和牵引传动系统中实际存在的机械接口,因此非常适合进行滚动接触疲劳和牵引性能研究。
牵引力测试用于测量润滑条件下滚动表面之间产生的摩擦力,通常在弹性流体动力润滑(EHL)工况下进行。双辊摩擦试验机常用于研究齿轮、轴承和汽车变速器中的牵引力行为,有助于优化润滑剂配方和表面材料。
双辊摩擦试验机利用两个独立驱动的辊体来模拟滚动接触界面。通过控制载荷、速度、滑移比、温度和润滑条件,该系统能够准确再现齿轮齿面接触、轴承滚道以及车轮与轨道接触界面中的实际工作条件。
典型的测量参数包括摩擦系数、牵引力、磨损、滚动接触疲劳寿命、扭矩、声学信号和表面损伤。先进的系统还可集成在线光学表面检测功能,使研究人员能够在实验过程中监测裂纹萌生、点蚀和磨损情况。

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