使用超声波润滑实验一压电辅助摩擦试验机和光学轮廓

摩擦存在于两个接触表面的界面，当他们滑动或相对于彼此滚动。摩擦通常发生随着磨料或粘附磨损^。1超声波的背后是高频现象的科学，也就是说，波行进以上频率的声范围（20千赫）。超声波的领域包括两种根本不同的制度。一种机制包括象在成像过程使用，例如医疗超声或结构的非破坏性检查低强度波。另一种是，其中高能量​​波被用于执行或帮助工程过程，如塑料和金属焊接的高功率制度。它已被证明在两个表面的界面，后一种超声波振动的应用在滑动接触减少有效摩擦力在界面处。这种现象被称为超声润滑。

实现两个滑动对象之间的超声波的润滑，以超声波频率相对振动，必须在它们之间建立。振动通常施加到两个对象中的一个，无论是在纵向，横向，或垂直的方向相对于滑动速度。在这项研究中，一个摩擦计的销装配有压电致动器，使得其尖端垂直振动的方向与摩擦计的旋转盘。压电材料是一类“智能”的材料变形时，接触到的电场，振动在相同的频率作为激励场。压电材料可在频率以及振动到MHz范围内。被叠加到宏观速度，超声振动具有交替的瞬时摩擦力的方向与所述表面之间的接触，这在组合导致减少的有效摩擦力和表面磨损的效果。 </p>

超声波摩擦减少已被证明在实用的制造系统。例如，此技术已被用于降低刀具和工件在金属加工和成形，例如钻孔，冲压，轧制片，和拉丝过程之间的力。好处包括改善表面光洁度²和昂贵的和有害环境的洗涤剂减少需要从最终产物中除去润滑剂。有在其他区域的超声波润滑潜在应用程序。例如，超声波润滑可通过省去了润滑剂或涂层基本上提高个人保健品的用户体验。在汽车应用中，摩擦调制可以提高球窝接头的性能，而车辆座椅和轨之间的摩擦减少有助于座椅移动，节省空间和质量，否则将通过传统的组件和mechani被占用短信。超声波的润滑也有助于提高燃料效率通过减少摩擦在动力总成和悬挂系统^。3在空间应用中，传统的润滑剂不能使用，超声波润滑可以用于减少磨损，显着延长的关键部件的寿命。

通过超声波润滑减摩实验室演示多不胜数。摩擦减少被量化为没有超声波润滑和施加超声振动的摩擦力测量的摩擦力之间的差别。在两种情况下，摩擦力直接测量与力传感器。利特曼等人^4-5连接的压电驱动致动器到一个滑动件，在其上的力传感器和一帧被安装用于测量摩擦力和施加正常负载。气动致动器被用来将滑动件一起沿导轨致动器推动。 UltrasoniÇ振动进行的方向上施加纵向的滑动速度。巴拉德瓦和Dapino ^6-7进行使用连接到一个锥形波导在堆叠的任一端的压电致动器叠层类似的实验。触点锥体的球形边缘和导轨的表面之间发生了。系统参数，例如接触刚度，正常负载，和整体刚度的影响进行了研究。 Kumar和哈钦斯⁸安装在其通过超声换能器激励的超声波发生器的销。分别产生并传送到销，将其放置成与工具钢表面接触的超声波振动。法向力是由一个气压缸施加和由测力传感器测得。销和盘之间的相对运动是由一个往复表创建。

Pohlman和Lehfeldt ⁹还实施了销-盘试验。不像其他的研究中，他们使用了一个magnetostrict香港专业教育学院换能器产生超声波振动。为了研究最佳方向超声波减小摩擦，换能器小心地对准，使得所述振动方向为纵向，横向，并垂直于宏观速度。他们研究了干燥和润滑表面超声波减少摩擦。波波夫等人¹⁰利用带锥形波导的致动器。致动器被放置在与旋转底板接触。取得九材料的各种硬度锥被采纳，研究材料的硬度对超声波摩擦减小的影响。洞和Dapino ^11月13日使用的压电换能器以产生并传送超声波振动的棱柱波导具有圆边。纵向振动引起的垂直振动，由于泊松效应。采用了弧形顶部的滑盖划归在接触波导。一个框架的建立是为了应用法向力在接触界面。 Ť他滑块被手动拉动围绕波导的中心区域;摩擦力是通过被连接到所述滑动件的负载传感器测量的。

超声波诱导降低磨损进行了研究和论证。容积损失，体重减轻，以及表面粗糙度的改变被用来量化wear.Chowdhury的严重程度和Helali ¹⁴中的销-盘设置振动的旋转盘。由位于旋转盘下两个平行的板的支撑结构中产生的振动。顶板具有球形球安装偏离中心在底表面上，滑动在被刻在底板的上表面，一个槽。槽被加工具有周期性可变深度，使得顶板旋转期间上下移动。频率按照旋转速度大约100赫兹不等。

科比和约克^15-16研究对W微振动的影响耳下降。它们通过一个保持器插入一个碳圆筒一端休息纺丝钢盘，并连接到一个线圈弹簧的另一端上。在一种情况下，该圆筒紧贴装配在支架中，使有振动没有空间。在另一些情况下，间隙被留，以允许微振动气缸而气缸是在与纺丝盘接触。重量损失气缸测定来计算磨损率。结果表明，在自生的微振动得益于高达50％的减少磨损。

后藤和芦田^17-18还通过销-盘试验。它们经由一锥形锥和一个喇叭连接销样品的换能器。销垂直于盘表面振动的方向。一团是连接到换能器在其顶部施加正常负载。摩擦力从被施加到转动盘上的扭矩被翻译。磨损被认定为粘接剂，因为这两个碳钢针和盘发了言。磨损率计算从量损耗测量。

它已经显示，线性速度起着超声波润滑中起重要作用。这项研究的实验部分侧重于摩擦和磨损减少对线速度的依赖性。