我國科研人員從陀螺獲取靈感解決軸承摩擦特性評估難題

新華社天津6月3日電（記者張建新、栗雅婷）兩個陀螺同時轉動，哪個先停下來？受陀螺旋轉游戲的啟發，近日，我國科研人員提出了一種基于動能定理的滾動軸承當量摩擦系數測量方法，為解決軸承摩擦特性評估難題提供了新思路。

這一科研成果由天津大學機械工程學院任成祖教授課題組取得，該成果近日發表在國際期刊《摩擦》上。

任成祖以高精度滾動軸承超精密加工技術與裝備研究見長，他在科研中遇到一個難題：在太空等極端環境中，高精密軸承的摩擦越少、能量損耗越小越好。但同一條生產線上產出的幾乎一模一樣的超高精密軸承，哪個摩擦性能更好一些？

任成祖發現，使用傳統的摩擦力矩傳感器評測滾動軸承的摩擦性能存在工況依賴性強、離散性大、穩定性差等問題，無法區分出高精密軸承摩擦性能極為微小的差異。受陀螺旋轉游戲的啟發，該科研團隊提出了一種基于動能定理的滾動軸承當量摩擦系數的測量方法。

當量摩擦系數測量原理及測量裝置示意圖。新華社發

“就像不同的陀螺停止總有先后，能量的耗散也就是摩擦做功可以隨時間反映出來。而人類對時間的測量可以極其精準，這就是該研究的關鍵一環?！比纬勺娼忉屨f。

科研團隊從使用評估的角度出發，思考如何設計出在空天、新能源汽車等領域具有更高服役可靠性和極端工況適用性的高精度軸承。他們通過精巧的裝置設計，使軸承像陀螺一樣高速旋轉直至停下，整個過程中以時間為中介，巧妙地搭建起動能損耗和摩擦力矩的測算關系，最終實現摩擦特性的評估。

研究團隊放棄了傳統方法，轉而從能量角度入手，使用高精度磁柵角速度傳感器，通過觀察減速過程，捕捉動態的摩擦特性，揭示出軸承摩擦特性隨轉速動態變化的規律?；诖?，團隊使用當量摩擦系數綜合評價不同軸承的摩擦表現，成功將同一批次的十個高精度軸承按摩擦性能進行了排序，多次驗證均得到相同結果。

任成祖表示，這一方法大幅提升了軸承摩擦性能的測量精度，為推動相關產業進一步升級、助力我國實現關鍵基礎零部件自主可控奠定技術基礎。