磨损状态的确定以及磨损过程中的磨损机理的判定都依赖于对摩擦副表面形貌和磨损过程中生成的磨粒的分析研究。对正在运行的机器设备,磨粒比较容易获得,但磨损表面形貌往往无法直接获取,因此,研究磨损表面与磨粒表面之间的相互关系具有重要的意义。 本文针对现今摩擦学测试手段的不足,开发了基于激光共焦扫描显微镜和图像处理技术的三维表面数字化描述的新方法,运用该方法能够获得精确的磨粒和磨损表面的三维表面形貌,然后用小波理论分离磨损表面和磨粒表面的表面粗糙度、波纹度和形状误差,并用计算机图像分析技术来获得磨粒的二维特征参数以及磨粒和磨损表面的三维表面特征参数,进而开展摩擦副系统中磨粒表面和磨损表面的研究。在此基础上以矿山和港口机械为研究背景,针对这类机械的运行环境,在摩擦磨损试验机上模拟这类机械摩擦副中广泛存在的滑动磨损形式,考察污染物、高温、润滑状况等因素影响下的磨损过程,综合运用开发的三维表面数字化描述方法、铁谱、磨粒分析仪、激光共焦扫描显微镜等技术和手段,研究磨损进程中磨损颗粒和磨损表面的变化情况及其相互关系,深入探讨磨损机理。 对于矿山和港口机械,一些硬颗粒如二氧化硅和低硬度颗粒污染物不可避免地存在于这些机械的润滑系统中。在销盘磨损试验机上通过模拟试验研究了高硬度的二氧化硅颗粒和低硬度的铁粉颗粒存在润滑油中时的滑动磨损过程,分析了不同磨损阶段中的磨损表面和磨粒表面特征,探讨了二氧化硅颗粒和铁粉颗粒的单独作用和协同效应;研究了当污染物颗粒存在于润滑油中时,润滑油温度对滑动磨损过程的影响,结果表明,温度严重影响着粘着和氧化磨损发生的概率和程度,这充分说明外来污染物在磨损过程中起着重要作用。可以相信从这些研究中获取的知识将有助于加深理解高温且污染物存在于润滑系统中