摩擦学与节能环保.doc

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1、摩擦学与节能环保2008年的北京奥运、2010年的上海世博会,这一切都给中国未来经济的发展提供了光明、广阔的前景。然而,经济的迅猛发展伴随着庞大的能源消耗之同时,中国的能源使用效率及国民的节能、环保意识还较低。因此,2010年以后,中国最大的危机之一是能源和环境污染,港绝不是危言耸听。1966年，摩擦学（Tribology）—词在英国诞生，它是摩擦、磨损与润滑科学的总称。摩擦学是研究摩擦与磨损过程中两个相对运动表而Z间的相互作用、变化与其有关的理论与实践的一门科学。摩擦引起能量的转换，磨损则导致表面损坏和材料损耗，而润滑是降低摩擦和减少磨损的最有效

2、措施。摩擦学在国民经济中对能源节约的作用举足轻重。如图1所示，机械（机器）是由许多相对运动的要素（单元）构成的，这些相对运动的要索（单元）构成多个摩擦副，而每个摩擦副都是由相互接触的物体A、物体B、介TA、B之间的介质C以及环绕A、B、C的气氛D构成的。所有产品的开发都可归结为物体A、物体B和介质C的开发，以及对气氛D的控制。@1构成机械（机器）的摩擦副1970年，英国Jost教授等人发表了著名的Jost报告。他的主要内容是，摩擦学技术在国民经济中对节约能源所产生的经济效果。1977年，美国海军研究所、能源部、美国机械学会(ASME)等联合按照Jo

3、st的方法，就摩擦学技术的开发对全美能源消耗的经济节约效果进行了推算，认为可节约全美能源消耗总量的11%,约160亿美元，占GNP的0.84%。1981年根据石油价格的变动，他们乂进行了修正，认为可节约能源费约210亿美元，占GNP的0.79%o近儿年，FI本按照Jost的方法，进行了同样的推算，认为可节约能源费约13兆日元。据此可知，摩擦学在国民经济中对节约能源所处的举足轻重的地位。推进节能，实现环保，需要从以下三个方面着手：(1)政府的政策、法律法规的健全化和止确引导。(2)企业的技术开发，企业自身产品的节能、环保技术的开发是主要的。(3)全民

4、节能、环保意识的提高。NSK(日本精工)的产品，无论是传统的轴承、还是领先世界的汽车零部件,都倾注了NSK对环保的满腔热情。下面以半环形无级变速器(HalfToroidalCVT)及无忧运转——向顾客提供整套解决方案为例，介绍血L在产品开发中使用的摩擦学技术及贯彻的节能、环保理念。NSK节能环保新产品一一半环形无级变速器的开发如图2所示，半环形无级变速器(HalfToroidalCVT)是一种典型的摩擦传动，它是通过改变夹在输出圆盘和输入圆盘Z间的动力滚子中心轴的倾角来实现平稳、顺畅、连续无级差变速的新型变速器。人类开发CVT的历史可追溯到1877

5、年，100年后的1978年，NSK开始正式立项研发。整整用了21年的时间，终于率先研制成功并批量生产，现已成功地使用在日本尼桑公司（Nissan）生产的天际线（Skyline）、公爵（Cedric）、荣耀（Gloria）等高档轿车中。它使用的是一种由NSK等共同开发的特殊润滑油•这种润滑油能够在高压下固化形成厚度约为1/1000mm左右的玻璃状薄膜，借助这种油膜的剪切应力进行动力传递。与传统的变速器相比,CVT实现了真正意义上的无级差变速，使换挡过程不仅平稳、顺畅、安静，而且效率高，油耗低，并大大降低了有害气体的排放，有利于节能和环保，是一•种划吋

6、代的新型变速器。由于输入（输出）圆盘与动力滚子接触区内的接触应力很高，高应力条件下材料表面的疲劳剥落是造成零件或部件损坏的主要原因。为了解决这个问题，NSK开发了超高纯净度钢——CVT钢，同时采用特殊热处理技术，使材料在高负荷、高温、高速等恶劣环境下依然具有长寿命和高可靠性。在CVT的设计过程屮,NSK采用其独特的解析技术，对系统的运动、摩擦、发热等进行模拟数值解析，来确定各项设计参数。同时利用先进的摩擦学试验技术，对产品的各项性能进行试验评价，根据试验结果确定最优化的设计参数并投入批量生产。正是依靠在材料、润滑、解析、试验等摩擦学技术领域的突破，

7、结合精淇的轴承制造技术•才使得NSK能够不断开发出长寿命、高精度、高可靠性，同时乂具有节能、环保特点的新产品（图3）o无忧运转——为客户提供整套解决方案解决方案轴承作为支承机械和使机器图3NSK产品开发的核心技术运转的重要零件，具使用性能对整机的性能和运行成木产生重要影响。除了轴承自身的品质Z外，正确安装、合理润滑和良好密封是提高轴承使用性能并降低主机寿命周期成本的重耍条件。图3NSK产品开发的核心技术厂维护成本运行成本采购成本寿命周期成左二NSK確承一般精承4寿命周期成本的比较如图4所示，主机的寿命周期成本LCC(LifeCycleCost)由轴

8、承的初期采购成木、运行成本和维护成本三部分构成。NSK不仅是轴承产品供应商(ProductProvider),更是整套解决