摩擦学设计PPT之第6章：摩擦学系统分析详解.ppt

摩擦学设计 第六章 摩擦学系统分析 Analysis of Triboligical System 6.1.摩擦学系统 一、摩擦学系统的定义 1、系统 定义：系统是指相互之间具有有机联系、相互作用、相互依赖的若干组成部分（可以是环节、元素或部件）结合而成，并具有特定功能的有机整体。 系统有大有小、有繁有简。系统具有集合性、相关性、阶层性、整体性、目的性和环境适应性。 从不同的观点和不同的角度可把系统分为：自然系统与人工系统、实体系统与概念系统、闭式系统和开式系统、静态系统和动态系统、确定系统和离散系统等等。 2、摩擦学系统 根据摩擦学和系统的概念，可将摩擦学系统定义如下： 摩擦学系统是由具有特定功能的机械系统或其他自然系统抽象而成的、由摩擦学元素构成的、用以研究摩擦学元素的行为结果的系统。 6.1.摩擦学系统 二、摩擦学系统的构成 一台机器通常有多个摩擦副，它们是摩擦学系统的基本组成部分。这些摩擦副的结构、载荷、相对运动、环境条件可能有很大差别，但是它们又是处在同一系统中，相互之间具有多方面的联系和影响。如：一个摩擦副上的力和运动，往往通过构件传递到其他许多摩擦副上；在使用油润滑的机器中，各个摩擦副往往共用一个润滑系统。进入机器的磨粒、各个摩擦副产生的磨屑和摩擦热都由这个系统的润滑油作为载体携带到机器的各个部分。这些都表明，各摩擦副之间具有物质和能量的流动。 此外，为了保证摩擦副的正常工作，还需要许多支持子系统。如润滑子系统、状态监测和故障诊断子系统、状态补偿和控制子系统。这些子系统一般是针对整个系统而不是针对哪一个摩擦副的。 一台机器中所有摩擦副和支持子系统的集合构成了一个摩擦学系统，如图6—1所示。 6.1.摩擦学系统 6.2.摩擦学系统的描述 对摩擦学系统进行分析的首要步骤是确定系统的结构，建立起摩擦学系统。摩擦学系统建立的方法是：将一台机器或装置中需要进行摩擦学研究或试验的对象以适当的方式从中提取出来，与摩擦学特性无关的构件分隔开来。将研究对象及其所有参与摩擦磨损过程的材料表示为系统的元素放在一个框图内，并用各种符号加以说明。这些符号不仅显示系统中所包含的子系统和元素，还要描述元素之间的摩擦学行为、力的传递以及物质、能量和信息的流动，摩擦学系统符号如图6—2所示。 6.2.摩擦学系统的描述 摩擦学系统的描述就是用上述符号建立起系统的框图，即系统框图法。 左边是描述摩擦学系统所使用的符号及其意义；右边是描述膨胀机转子轴承摩擦学系统的系统框图。 用系统框图来描述摩擦学系统是因为，摩擦学系统中各元素之间的关系十分复杂，难以用数学表达式来描述。对于那些可以用数学方法描述的系统，尽可能采用数学描述方法。 6.3.摩擦学系统的特征 摩擦学系统不同于一般的实体系统，摩擦学系统的结构参数具有显著地时变特征，是一个时变系统。具体表现为： ①系统的行为使系统的结构参数变化。 如摩擦热引起热变形；磨损使间隙增大；材料转移改变了表层材料的性质；相对运动使某些润滑油的粘度下降等等。 ②运行参数使系统的结构参数变化。 如流体动压润滑轴承的支承（油膜）刚度和阻尼，随表面的相对运动速度的变化而变化。 ③环境使系统的结构参数变化。 尘埃进入摩擦副成为磨粒，将会使磨损加剧；振动使摩擦系数减小；气氛不同将影响表面膜的组成、结构和性质等等。 ④维护管理使系统的结构参数发生跃变。 这是摩擦学系统的独具特点。 6.3.摩擦学系统的特征 在系统生成后，运行中系统的行为使结构参数发生连续的变化，达到一定程度后就要更换那些变化过度的元素，例如添加或更换润滑剂、修复或更换易损件，包括更换滤清器的滤芯，从而使系统结构参数发生跃变。有时机器在维修后反而会出现严重故障，就是这种系统结构参数（非正常）跃变的结果。运行管理水平，影响两次更换之间连续变化的规律，维护水平则决定跃变的方向和程度。 摩擦学系统的时变特征要求在进行摩擦学设计时，不仅应考虑系统生成时的状态，而且要考虑生成后运行各个阶段中状态的变化，其中包括磨合过程、正常运行阶段中系统的变化，以及维护中可能发生的情况，直至完全损坏。 6.3.摩擦学系统的特征 另一方面，摩擦学系统还具有空间特征。摩擦学特性不仅取决于构成摩擦副的元素，而且还与摩擦学元素特性的系统依赖有关。也就是说，摩擦学特性不仅依赖于所有参与摩擦磨损过程的材料，而且还与运行条件等因素有关。通常，只要某一个影响因素发生微小变化，摩擦副的磨损量和摩擦系数就会发生明显地变化，摩擦副的摩擦学特性并不像硬度、强度或其它力学性能那样仅表现为材料的固有特性，而是表现为在给定的工作变量下受所有参与摩擦磨损过程的元素的共同作用制约的系统特性。因此在考虑摩擦学问题时，我们必须利用系统分析的方法，综合考虑各个方面的因素。 6.4.摩擦学系统的系统分析 一、步骤与方法 1.步