滚动轴承作为高速列车传动系统的关键基础零部件，量化其摩擦性能是考核滚动轴承服役状态、解释轴承异常温升现象的关键手段。针对传统径向滚动轴承摩擦力矩测试中“量程大则精度低，精度高则量程小”、多轴承轴系摩擦力矩难解耦的难题，孙守光教授团队提出一种基于能量守恒原理的径向滚动轴承摩擦力矩解耦高精度测试方法。该方法分两步来实现一个三轴承轴系中目标被测轴承摩擦力矩的高精度解耦测试，测试原理如图1所示。首先，在给定的重载条件下，根据能量守恒原理，通过测量轴系的自由减速度来测量三轴承轴系的总摩擦力矩。然后，通过线性叠加法结合轴上配重的定量调整，将被测轴承的滚子和滚道之间的摩擦扭矩从轴承-轴系统的总扭矩中解耦出来。本研究突破了传统力矩平衡法的稳态测量局限，攻克了多轴承轴系中单一轴承摩擦性能定量解耦表征难题，实现了径向大载荷下单一目标滚动轴承摩擦性能的高精度表征。该测试方法及相关装置已于2022年授权中国发明专利。
基于上述测试方法，团队已研制了径向滚动轴承摩擦力矩解耦高精度测试原理样机一台，如图2所示，实现了径向外载下圆锥滚子轴承的摩擦力矩解耦高精度识别，相关成果已发表于国际顶级期刊《Tribology International》。
此外，针对高速列车轴箱轴承性能高效评价需求，团队在原理样机基础上自主研制了高速列车轴箱轴承摩擦力矩高精度测试试验台，如图3所示。试验台可以实现0-100kN外加径向载荷，0-2900rpm主轴转速（等效列车速度0-450km/h）工况下轴箱轴承内部摩擦力矩的定量测试。该试验台的建立为有效提升国产化轴承正向减摩设计能力、实现国内外轴承对标对表高效评价提供了有效技术手段。
图1 径向滚动轴承摩擦力矩解耦高精度测试原理 (a)测试装置示意图；(b)基于配重精准调整的被试轴承摩擦力矩解耦测试原理示意图
图2 径向滚动轴承摩擦力矩解耦高精度测试原理样机
图3 轨道车辆轴箱轴承摩擦力矩高精度测试试验台
本研究主要完成人为王曦教授、侯宇副研究员和硕士研究生蔡国华（已毕业），工作受到国家自然科学基金项目（U1834202，12302238）支持，相关论文及专利如下：
- 孙守光, 王曦, 李强, 侯宇, 邹骅, 刘志明, 王文静. 一种滚动轴承滚子与滚道间摩擦力矩确定方法与测试装置. 中国, ZL202110460855.2.
- Guohua Cai, Yu Hou*, Xi Wang*, et al. A measurement method for friction torque between rollers and raceways of tapered roller bearings under radial heavy load conditions. Tribology International, 2024, 200: 110071.