低温高速摩擦试验机的发展：设计理念和实验结果SubramonianHYPERLINK"http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509305011949"\l"aff1#aff1"aandBikramjitBasuHYPERLINK"http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509305011949"\l"aff2#aff2"b,a印度特拉凡得伦JSPSRonpaku空间部门b印度坎普尔高级陶瓷材料及冶金工程实验室摘要：为了评估安装在液体火箭发动机中的高速低温涡轮泵里的滚珠轴承的摩擦特性，需要一台能在高速低温环境中操作的摩擦试验机。为了满足以上要求，已经设计出了一台这样的机器。利用这台试验机，可以对在低温流体中受到高接触应力（高达2.5Gpa）的情况下快速运转（>0.5-45m/s）的各种不同材料与润滑剂配合形式的机构进行摩擦磨损情况评估。这台试验机还有另外两个特点：（a）含有一个滚球和圆盘状测试仪，目的是测量在以上条件下的摩擦；(b)无润滑或有润滑的滚珠轴承（孔径为10mm）的测试要在液氮或液氦环境中进行，而且此时轴承的转速非常高（36000rpm）。此外，也考虑到了轴承在承受50N的最大轴向载荷时摩擦力矩的连续测量问题。这篇文章讨论的重点是这台新型摩擦试验机的设计细节。这篇文章也记录了新型试验机最初的试验结果，试验是在液氮环境中和满足以上实验条件的前提下，测试440C和AISI304无润滑状态下摩擦磨损情况的。在液氮环境中以Pb-IP为润滑剂的滚珠轴承，转速达36000rpm时的摩擦磨损情况也已经有试验结果了。关键词：低温摩擦试验机；摩擦系数；真空摩擦学文章大纲1.绪论2.新型低温摩擦试验机介绍2.1主轴部件2.2带有球形面的试样装卡部件和轴承安装部件2.3试验样本安装单元和施加载荷装置2.4驱动马达和齿轮箱2.5数据采集系统和电子控制器3高速低温摩擦试验机的初期试验4结论参考文献1.绪论有关在低温环境下新型材料摩擦磨损的研究成果关系到真空摩擦学的应用。关于金属材料的报告有很多，但是有关陶瓷应用的资料，与疏松物质和润滑剂的研究成果一样是有限的。Boes等人HYPERLINK"http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509305011949"\l"bib1#bib1"[1]研究了使用不同固体润滑剂的球轴承在-142°C到537°C温度下转速达20000rpm时的特性。研究的润滑剂包括70Ag–20PTFE–10MoSe2,80Ag–15PTFE–5MoSe2and70AgHg–20PTFE–10MoSe2（都是体积百分比）。在24°C时，所研究的材料的摩擦系数从0.11到0.21不等，而其中70AgHg–20PTFE–10MoSe2的摩擦系数最低。在315°C时，这种材料的摩擦系数甚至达到0.06,。Chaudhuri等人研究了440C在纯氧气中，在无润滑剂的前提下从-185°C到675°C时的滑动磨损情况HYPERLINK"http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509305011949"\l"bib1#bib1"[2]。很明显滑动摩擦系数的平均值取决于平衡状态下施加载荷的大小，而载荷随着滑动速度和整体温度的增加而减小。在众多金属材料中，AISI440C马氏体不锈钢是航天飞机主发动机中高压氧气涡轮泵的首选材料。Chaudhuri等人测试了440C在无润滑条件下滑动时，载荷、速度、温度（-185°C到675°C）对其摩擦磨损（平均滑动摩擦系数和磨耗率）情况的影响HYPERLINK"http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509305011949"\l"bib1#bib1"[3]。在剧烈的磨损过程中有一瞬间温度超过了1000°C。当达到稳定状态时温度降到了200°C。随着温度的下降，滑动摩擦系数从0.6降到了0.25左右HYPERLINK"http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509305011949"\l"bib1#bib1"[4]。除了金属材料的摩擦特性，也在室温和不同湿度的条件下研究了陶瓷、高分子材料和润滑剂HYPERLINK"http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509305