不同轉(zhuǎn)速下彈性環(huán)滾動(dòng)載流摩擦性能和損傷分析*

陳天驊 宋晨飛 吳海紅 張 林 呂 斌 張永振

(1.河南科技大學(xué)高端軸承摩擦學(xué)技術(shù)與應(yīng)用國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室 河南洛陽 471023；2.中船九江精達(dá)科技股份有限公司 江西九江 332008)

導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是實(shí)現(xiàn)2個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件間傳輸功率和信號(hào)的輸電裝置，屬于電傳輸關(guān)鍵核心部件，廣泛應(yīng)用于航天、航空及新能源開發(fā)等領(lǐng)域[1-2]。傳統(tǒng)的導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)通過環(huán)體與刷絲滑動(dòng)摩擦的接觸方式實(shí)現(xiàn)電傳輸，該滑動(dòng)電接觸形式在使用過程中表現(xiàn)出高摩擦因數(shù)、高磨損率、高電阻波動(dòng)性、電弧損傷等缺點(diǎn)。為突破滑動(dòng)電接觸的固有缺陷，美國發(fā)明了滾環(huán)導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，導(dǎo)電部件由內(nèi)、外滾道及安裝在其中的彈性環(huán)組成[3-4]。通過彈性環(huán)一定的徑向壓縮量以保證適當(dāng)?shù)慕佑|壓力，從而保持穩(wěn)定的電接觸和滾動(dòng)摩擦接觸[5]。滾動(dòng)導(dǎo)電部件在旋轉(zhuǎn)摩擦過程中完成電傳輸，是典型的載流摩擦副。

速度是影響載流摩擦性能的關(guān)鍵因素之一。BOUCHOUCHA等[6]研究了不同滑動(dòng)速度對(duì)銅-不銹鋼配副摩擦的影響，結(jié)果表明較高的滑動(dòng)速度會(huì)造成接觸表面氧化速率升高，減少了金屬之間的接觸，致使導(dǎo)電性能的惡化。XIE等[7]研究了不同滑動(dòng)速度下AuAgCu電刷/鍍金對(duì)的滑動(dòng)電接觸行為，發(fā)現(xiàn)高速滑動(dòng)會(huì)引起振動(dòng)和實(shí)際接觸面積的變化，導(dǎo)致接觸電壓降增大，產(chǎn)生明顯的電噪聲。HUANG等[8]研究了Ti3AlC2的載流摩擦行為，結(jié)果表明摩擦因數(shù)隨滑動(dòng)速度的增大而增加?？梢姡D(zhuǎn)速可影響滑動(dòng)載流摩擦副表面黏著和氧化，并導(dǎo)致接觸失穩(wěn)和有效導(dǎo)電面積的波動(dòng)，從而誘發(fā)載流摩擦性能惡化。LI等[9]在銅盤對(duì)滾的載流摩擦試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速超過240 r/min(電流1 A)時(shí)剛性滾動(dòng)接觸面出現(xiàn)電弧放電和電弧侵蝕，導(dǎo)致電流劇烈波動(dòng)。HE等[10]研究了滾動(dòng)速度對(duì)輪材料摩擦磨損性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著速度的提升，疲勞裂紋的擴(kuò)展和深度均顯著增加。DING等[11]在輪軌滾動(dòng)摩擦試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，輪材料黏著磨損增加，疲勞裂紋主要沿著較軟的鐵素體線生長；軌材料的裂紋則是轉(zhuǎn)向磨損表面，該結(jié)果與轉(zhuǎn)速升高后輪軌材料硬度比下降有關(guān)。因此，轉(zhuǎn)速對(duì)剛性對(duì)滾配副的摩擦接觸和載流摩擦接觸均產(chǎn)生影響。

然而，彈性環(huán)滾動(dòng)載流摩擦副的運(yùn)動(dòng)形式既不是傳統(tǒng)的滑動(dòng)，也并非剛性對(duì)滾；其滾動(dòng)形式為從動(dòng)滾動(dòng)，存在公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，載荷施加形式為彈性壓縮力，并非試驗(yàn)機(jī)外加載荷。因此本文作者研究的載流摩擦副與上述文獻(xiàn)研究的載流摩擦副有顯著差異，不同轉(zhuǎn)速下彈性環(huán)滾動(dòng)載流摩擦性能和材料損傷尚不清楚。為推動(dòng)滾環(huán)導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的應(yīng)用，有必要開展彈性環(huán)滾動(dòng)載流摩擦基礎(chǔ)研究。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)樣品與材料

因鈹青銅 (GB/T 5231—2001)具有優(yōu)異的彈性穩(wěn)定性、較高的強(qiáng)度以及較好的導(dǎo)電性能，文中選擇其為試驗(yàn)?zāi)Σ粮钡脑牧希唧w的化學(xué)成分見表1。滾動(dòng)載流摩擦副由內(nèi)、外滾道和彈性滾環(huán)組成，文中試驗(yàn)將內(nèi)、外滾道的尺寸固定，直徑分別為64和130 mm，分別沿內(nèi)滾道的外圓和外滾道的內(nèi)圓面設(shè)計(jì)加工出幾何形式為等腰直角三角形的溝槽。彈性環(huán)呈圓形，其外徑為37.5 mm，寬度為5 mm，厚度為0.5 mm，見圖1。彈性環(huán)的直徑略大于內(nèi)外滾道之間的徑向尺寸，裝卡后產(chǎn)生壓縮力。根據(jù)幾何尺寸關(guān)系，可以得到彈性環(huán)裝配后的壓縮變形量為2.5 mm。彈性環(huán)在確定壓縮量下與其所受壓縮力的關(guān)系為

圖1 彈性環(huán)尺寸及其與滾道接觸關(guān)系

表1 試驗(yàn)材料鈹青銅QBe2.0化學(xué)成分

(1)

式中：E為材料的彈性模量；r為彈性環(huán)的外緣半徑；I為彈性環(huán)截面對(duì)對(duì)中性軸的慣性矩 (I=bt3/12，t為彈性環(huán)的厚度)。由式(1)計(jì)算可得彈性環(huán)所受彈性壓縮力為17.1 N。

1.2 滾動(dòng)載流摩擦試驗(yàn)

在FTM-CF100滾動(dòng)載流摩擦試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)工裝并裝卡彈性滾環(huán)，詳見圖2。將絕緣尼龍板固定在環(huán)境腔側(cè)壁，再將外導(dǎo)電環(huán)安裝于絕緣板上，使用錐形鋼套輔助安裝以保證導(dǎo)電外環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸的同軸度。然后，使用緊固螺母將內(nèi)導(dǎo)電環(huán)固定在旋轉(zhuǎn)軸上，內(nèi)、外導(dǎo)電環(huán)同軸且滾道中心處于同一垂直面。將彈性環(huán)也裝入內(nèi)、外導(dǎo)電環(huán)之間的徑向空間。彈性滾環(huán)的直徑要略大于內(nèi)導(dǎo)電環(huán)與外導(dǎo)電環(huán)之間的徑向距離。彈性滾環(huán)受到擠壓而彎曲變形，隨之產(chǎn)生的彈性力使其與內(nèi)、外導(dǎo)電環(huán)上的V形滾道緊密接觸。彈性力在滾道側(cè)壁法向分力為滾動(dòng)接觸面的法向力。內(nèi)導(dǎo)電環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)彈性滾環(huán)在內(nèi)、外導(dǎo)電環(huán)之間滾動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)軸的末端配合安裝了一個(gè)型號(hào)為TQ-665的扭矩傳感器用于測(cè)量摩擦扭矩，未裝卡彈性環(huán)時(shí)對(duì)扭矩進(jìn)行校準(zhǔn)清零。使用恒壓直流電源并通過水銀導(dǎo)電環(huán)向摩擦副回路中提供直流電，電流通過水銀導(dǎo)電環(huán)、主軸、內(nèi)滾道、彈性環(huán)、外滾道，然后通過導(dǎo)線返回電源，試驗(yàn)初始電流為1.5 A。試驗(yàn)時(shí)主驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速分別設(shè)置為240、300、400 和 600 r/min，對(duì)應(yīng)的內(nèi)滾道的線速度分別為0.80、1.00、1.34和2.01 m/s。試驗(yàn)轉(zhuǎn)速與螺旋槳除冰裝置用導(dǎo)電環(huán)工況相符。如圖2 所示，彈性環(huán)與內(nèi)外滾道之間存在4個(gè)接觸點(diǎn)受到摩擦力。一個(gè)滾道上的2個(gè)點(diǎn)承受變形彈力，另一滾道上的2個(gè)點(diǎn)承受該彈力的反作用力。根據(jù)幾何關(guān)系可得出每個(gè)接觸點(diǎn)的法向力Fn：

圖2 滾動(dòng)載流摩擦副安裝示意

Fn=0.5F/sin45°

(2)

式中：F是彈性環(huán)變形產(chǎn)生的彈力，按照公式(1)求得。

經(jīng)計(jì)算，試驗(yàn)中彈性環(huán)與滾道接觸單點(diǎn)的法向力為12.31 N。單次試驗(yàn)的轉(zhuǎn)數(shù)為108 000轉(zhuǎn)，該條件下摩擦因數(shù)和接觸電阻均達(dá)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。每次測(cè)試前，對(duì)彈性環(huán)接觸面依次用800、1 000、1 500目的碳化硅防水砂紙打磨，然后在Mp-2B金相拋光機(jī)上用3.5 μm金剛石懸浮液拋光；對(duì)滾道依次用 800、1 000和1 500目的碳化硅防水砂紙打磨。試驗(yàn)過程中用攝像機(jī)(索尼FDR-AX400，上海索廣電子有限公司)對(duì)彈性環(huán)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行錄制，視頻采樣頻率為50 Hz。試驗(yàn)在開放大氣條件下進(jìn)行，室溫25 ℃，相對(duì)濕度50%。每個(gè)工況下的試驗(yàn)重復(fù)5次。

1.3 樣品表征

使用精度為0.1 mg的電子天平 (FA224C)稱取彈性環(huán)試驗(yàn)前后的質(zhì)量來確定磨損量。使用光學(xué)金相顯微鏡(DMi 8c，Leica，德國)和掃描電子顯微鏡(SEM，TESCAN vEGA3SBH，捷克)分析表面損傷情況，并結(jié)合能譜儀 (EDS，EDAX octane SDD Series，美國)給出磨損表面的元素分布。為了解彈性環(huán)接觸區(qū)域下方材料的組織變形情況，將樣品切割后進(jìn)行鑲嵌、打磨、拋光，之后用含有8 g CuCl2+ 92 mL NH3的混合溶液蝕刻5 s。為輔助磨損分析，采用ABAQUS軟件分析彈性環(huán)與滾道靜態(tài)接觸時(shí)的應(yīng)力分布，選擇等效Mises應(yīng)力作為輸出。

摩擦力功率計(jì)算公式為

P=fv

(3)

式中：f為總摩擦力；v為內(nèi)滾道平均線速度。

電阻熱功率計(jì)算公式為

W=i2R

(4)

式中：i為測(cè)試電流；R為穩(wěn)態(tài)接觸電阻。

2 結(jié)果與分析

2.1 載流摩擦性能

圖3所示為不同轉(zhuǎn)速下穩(wěn)態(tài)階段的平均摩擦力與平均接觸電阻。隨著轉(zhuǎn)速的增加，摩擦力逐漸升高，240、300、400和600 r/min轉(zhuǎn)速下的摩擦力分別為3.8、6.3、6.4和7.6 N；接觸電阻逐漸降低，4種轉(zhuǎn)速下的接觸電阻分別為0.52、0.42、0.41和0.34 Ω。為了比較電流對(duì)摩擦力的影響，進(jìn)行了600 r/min轉(zhuǎn)速下的無電流機(jī)械摩擦測(cè)試，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)平均摩擦力為4.13 N，低于有電流時(shí)的7.6 N。

圖3 不同轉(zhuǎn)速下穩(wěn)態(tài)階段摩擦力與接觸電阻

圖4所示為不同轉(zhuǎn)速下穩(wěn)態(tài)階段內(nèi)滾道表面溫度，隨著轉(zhuǎn)速從240 r/min增加至600 r/min，表面溫度從34 ℃增加至41 ℃。由公式(3)、(4)計(jì)算得出，對(duì)應(yīng)的摩擦力功率從3.04 W 增加至15.28 W，電阻熱功率從1.17 W降低至0.765 W。有/無電流對(duì)比試驗(yàn)中，同等條件下的載流摩擦表面溫度高于機(jī)械摩擦溫度。內(nèi)滾道溫升的熱源包括摩擦力做功和電阻熱，文中試驗(yàn)條件下摩擦力做功對(duì)溫升起到了主導(dǎo)作用。額外的電阻熱可進(jìn)一步促進(jìn)接觸面金屬材料間的黏著作用，使載流摩擦力高于同等條件下的機(jī)械摩擦力[12-14]。

圖4 不同轉(zhuǎn)速下穩(wěn)態(tài)階段內(nèi)滾道接觸表面溫度

為了解彈性環(huán)的磨損特性，對(duì)不同時(shí)段的磨痕寬度和磨損量進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果見圖5。隨著轉(zhuǎn)速的提升，磨痕寬度與磨損量逐漸增加。經(jīng)過27 600轉(zhuǎn)后，磨痕寬度已經(jīng)產(chǎn)生而此時(shí)磨損量極低甚至未檢測(cè)到。當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)累積到一定程度后(超過42 000轉(zhuǎn))才表現(xiàn)出明顯的質(zhì)量損失。該結(jié)果表明，在摩擦初期接觸表面材料損傷主要以金屬塑性變形為主，未發(fā)生材料去除。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)量得出，240、300、400和600 r/min轉(zhuǎn)速下對(duì)應(yīng)的磨痕寬度分別為269.95、280.25、298.06和323.69 μm，載流磨損量為12.47～32.14 mg。600 r/min機(jī)械磨損量為28.79 mg。磨痕寬度的增加意味著摩擦接觸面積和導(dǎo)電接觸面積均有所增加，從而導(dǎo)致摩擦力上升與接觸電阻下降[15]。

圖5 不同轉(zhuǎn)速下不同轉(zhuǎn)數(shù)累積磨痕寬度(a)與磨損量(b)

為進(jìn)一步驗(yàn)證磨痕寬度對(duì)載流摩擦性能的影響，選取磨痕寬度分別為234.48、272.05、284.01和289.82 μm的磨損樣品，在轉(zhuǎn)速240 r/min和電流1.5 A下開展載流摩擦測(cè)試。試驗(yàn)時(shí)長10 min，不引入額外磨損，保持磨痕寬度不變。隨著磨痕寬度從234.48 μm增加到289.92 μm(增幅為23.6%)，載流摩擦力從5.11 N增加到5.67 N，增幅約9.9%；接觸電阻從0.48 Ω降低到0.38 Ω，降幅約21.2%(見圖6)。圖5中不同轉(zhuǎn)速下的磨痕寬度從269.95 μm增加至323.69 μm，增幅為19.9%；對(duì)應(yīng)摩擦力增幅約50.0%，接觸電阻降幅約為32.6%?？梢?，在磨痕寬度增幅相近的條件下，相同轉(zhuǎn)速下(240 r/min)的摩擦力增幅(9.9%)小于變速條件下(240～600 r/min)的摩擦力增幅(50.0%)。因此，轉(zhuǎn)速自身對(duì)摩擦力大小也有影響，后文將討論影響機(jī)制。高的摩擦力會(huì)導(dǎo)致摩擦接觸區(qū)承受更大的剪應(yīng)力，通過觀察晶粒變形情況(見圖7)，可評(píng)估損傷表層的塑性變形程度。隨著轉(zhuǎn)速從240 r/min升高至600 r/min，接觸表面下方的塑性流動(dòng)現(xiàn)象加劇，晶粒變形嚴(yán)重，流動(dòng)層厚度從無增加至約30 μm。

圖6 不同磨痕寬度下摩擦力(a)與接觸電阻(b)

圖7 不同轉(zhuǎn)速下載流摩擦測(cè)試后彈性環(huán)縱截面金相組織

2.2 表面損傷

圖8所示為不同轉(zhuǎn)速下測(cè)試后的彈性環(huán)磨損形貌。在低轉(zhuǎn)速240 r/min，表面呈現(xiàn)出輕微的起伏以及少量的微小裂紋。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到300 r/min時(shí)，表面微裂紋增多，并出現(xiàn)了局部的嚴(yán)重金屬流變。隨著轉(zhuǎn)速升高到400 r/min時(shí)，可以看到層片狀的金屬從接觸表面剝落。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到600 r/min時(shí)，出現(xiàn)大面積的層片狀的金屬剝落，表明摩擦副發(fā)生了嚴(yán)重的疲勞現(xiàn)象。圖8中表面疲勞嚴(yán)重程度的變化規(guī)律與圖7中次表層塑性變形程度一致。

圖8 不同轉(zhuǎn)速下載流測(cè)試后彈性環(huán)磨損形貌

圖9所示為基于EDS的不同轉(zhuǎn)速下磨損表面氧、銅含量及O∶Cu原子個(gè)數(shù)比。隨著轉(zhuǎn)速的提升，彈性環(huán)磨損表面O∶Cu原子比從0.088 1降至0.047 7。該結(jié)果說明轉(zhuǎn)速升高加劇表面材料去除，表面氧化物在摩擦過程中脫落，有利于降低接觸電阻。

圖9 基于EDS的不同轉(zhuǎn)速下磨損表面O∶Cu原子個(gè)數(shù)比

2.3 彈性環(huán)磨損機(jī)制分析

為進(jìn)一步了解彈性環(huán)摩擦過程中的磨損演變規(guī)律，利用有限元軟件ABAQUS對(duì)滾環(huán)載流摩擦副進(jìn)行靜力學(xué)分析。在Solidworks中建立彈性環(huán)載流摩擦副的三維模型并導(dǎo)入ABAQUS軟件。設(shè)置材料參數(shù)：彈性模量為128 GPa，泊松比為0.3，密度為8.2 g/cm3。選擇靜態(tài)通用(Static General)分析步，建立有限元分析項(xiàng)目。劃分網(wǎng)格時(shí)，選擇六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，單元類型為C3D8R，彈性環(huán)與滾道之間采用面-面接觸模式。用位移方式對(duì)彈性環(huán)施加2.5 mm的壓縮量，彈性環(huán)與內(nèi)滾道均只有徑向自由度，外滾道為底部固定約束。彈性環(huán)裝配后應(yīng)力仿真結(jié)果如圖10所示，應(yīng)力最大處位于內(nèi)、外表面且靠近與滾道接觸區(qū)域。此時(shí)彈性環(huán)外表面受拉，最大應(yīng)力值達(dá)到1 140 MPa，與滾道接觸區(qū)域的應(yīng)力值也接近1 000 MPa。而鈹青銅對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度約為1 250 MPa，非比例極限σp0.2約為1 200 MPa[16]。因此，靜止?fàn)顟B(tài)下的彈性環(huán)不會(huì)發(fā)生塑性變形。一旦彈性環(huán)開始滾動(dòng)，摩擦力必然會(huì)加劇接觸區(qū)所受剪應(yīng)力，導(dǎo)致接觸區(qū)材料塑性變形、疲勞和剝落。文中不同轉(zhuǎn)速下試驗(yàn)的初始接觸狀態(tài)一致而最后的磨損狀態(tài)不一致，該現(xiàn)象與不同轉(zhuǎn)速下摩擦力的差異有關(guān)。圖6的結(jié)果表明，磨痕寬度對(duì)相同轉(zhuǎn)速條件下的摩擦力影響有限，因此可以推測(cè)摩擦力與轉(zhuǎn)速本身有較大關(guān)聯(lián)。

圖10 彈性環(huán)裝配后應(yīng)力仿真結(jié)果

對(duì)應(yīng)大多數(shù)滾動(dòng)摩擦測(cè)試，轉(zhuǎn)速的增高一般會(huì)導(dǎo)致摩擦力下降，其主要原因是高速轉(zhuǎn)動(dòng)下較高的表面溫度提升了氧化程度，致使表面易形成氧化膜，可弱化金屬之間的黏著作用[9]。然而文中試驗(yàn)中的摩擦力卻呈現(xiàn)出相反的結(jié)果。由于裝配后的彈性環(huán)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力以及與滾道的接觸應(yīng)力是確定的，因此產(chǎn)生摩擦磨損演變差異的主要原因便是彈性環(huán)運(yùn)動(dòng)特性的不同。圖11所示為彈性環(huán)運(yùn)動(dòng)示意圖，內(nèi)滾道沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，彈性環(huán)在內(nèi)滾道的驅(qū)動(dòng)下沿逆時(shí)針進(jìn)行公轉(zhuǎn)，同時(shí)又繞著自身的質(zhì)心自轉(zhuǎn)。不同轉(zhuǎn)速下內(nèi)滾道的驅(qū)動(dòng)將造成彈性環(huán)不同的運(yùn)動(dòng)行為。根據(jù)內(nèi)、外滾道的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，文中設(shè)靜坐標(biāo)系OXY和動(dòng)坐標(biāo)系o′xy，分別建立在外滾道和內(nèi)滾道上。為了解內(nèi)滾道對(duì)彈性環(huán)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)上彈性環(huán)上一點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，先通過計(jì)算彈性環(huán)質(zhì)心A的速度，再得出點(diǎn)B處的速度。取彈性環(huán)的質(zhì)心A為動(dòng)點(diǎn)，可以得到如下關(guān)系：

vB=ve+vr+vBA

(5)

(6)

式中：vB為點(diǎn)B在OXY中的速度；ve為牽連運(yùn)動(dòng)速度(即內(nèi)滾道接觸點(diǎn)在OXY中的線速度)；vr為點(diǎn)A在o′xy中的速度(即點(diǎn)A相對(duì)于動(dòng)坐標(biāo)系的線速度差)；vBA為OXY中點(diǎn)B相對(duì)點(diǎn)A的速度；ωi為彈性環(huán)自轉(zhuǎn)角速度。

其中參量vr是影響彈性環(huán)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的重要參考指標(biāo)，體現(xiàn)內(nèi)滾道驅(qū)動(dòng)對(duì)彈性環(huán)運(yùn)動(dòng)的影響程度。

(7)

根據(jù)彈性環(huán)公轉(zhuǎn)視頻，得出隨著轉(zhuǎn)速的提升彈性環(huán)質(zhì)心公轉(zhuǎn)角速度ωA分別為76、96.5、126和188 r/min。將上述數(shù)值代入式(6)計(jì)算得到，隨著轉(zhuǎn)速的升高，彈性環(huán)質(zhì)心相對(duì)于內(nèi)滾道之間的速度差明顯增大(見圖12)，這一結(jié)果表明彈性環(huán)繞點(diǎn)O的實(shí)際公轉(zhuǎn)在減少，產(chǎn)生了運(yùn)動(dòng)滯后。即，內(nèi)滾道轉(zhuǎn)速提升帶來的有效驅(qū)動(dòng)在降低，說明彈性環(huán)滾動(dòng)過程中滑動(dòng)占比升高。然而滑動(dòng)占比的增加將不可避免地導(dǎo)致滑滾比的升高，并最終造成摩擦副接觸應(yīng)力的改變和材料磨損發(fā)生變化[17-18]。

3 結(jié)論

通過改變內(nèi)滾道轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)不同驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而研究彈性環(huán)在不同驅(qū)動(dòng)下的載流摩擦性能。通過對(duì)表面形貌、磨損率、接觸應(yīng)力以及運(yùn)動(dòng)分析，揭示了轉(zhuǎn)速對(duì)載流摩擦材料損傷和導(dǎo)電性能的影響機(jī)制，主要結(jié)論如下：

(1)隨著內(nèi)滾道轉(zhuǎn)速升高，摩擦力增大，接觸電阻下降，磨損量增大。同等轉(zhuǎn)速下載流摩擦力高于機(jī)械摩擦力。

(2)磨痕寬度增幅相近的條件下，相同轉(zhuǎn)速下的摩擦力增幅小于變速條件下的摩擦力增幅。轉(zhuǎn)速增加引起的摩擦力增高與高轉(zhuǎn)速下彈性環(huán)滑滾增加也有關(guān)系。

(3)隨著內(nèi)滾道轉(zhuǎn)速升高，接觸表面疲勞磨損嚴(yán)重，次表層塑性變形明顯，表面材料剝落導(dǎo)致高轉(zhuǎn)速磨損面氧化程度下降。