膝关节磨损模拟器

髋关节置换是治疗髋关节疾病的一个有效手段,而假体在人体中的摩擦磨损是造成其失效的一个重要原因.借助人工髋关节模拟试验机,模拟髋关节假体在人体内的实际工况,考察假体材料的强度.摩擦磨损和蠕变等性能,对髋关节假体在临床中的成功应用是非常重要的.总结了髋关节假体摩擦磨损试验方法和髋关节模拟试验机的研究现状,并从试验机的结构模拟、运动模拟和润滑模拟三个方面对试验机进行了分析,探讨了模拟试验机的发展方向.髋关节假体摩擦磨损试验机-生物力学试验机髋关节假体摩擦磨损试验机-生物力学试验机。 聚乙烯用于人工髋、膝等关节置换材料已有40多年的历史,具有低的摩擦因数和磨损率、良好的机械性能及生物相容性.但聚乙烯磨损颗粒引起的局部界面骨溶解,导致假体无菌松动,是造成人工髋关节置换失败的主要原因.为了提高人工髋关节的摩擦性能,新的关节假体组合界面,如金属对金属、陶瓷对陶瓷引起了研究者的关注.金属对金属人工髋关节的线性摩擦率只相当于金属对普通超高分子聚乙烯的百分之一,但金属时金属人工髋关节存在应力遮挡效应,同时期释放的金属离子具有潜在的毒性.陶瓷材料具有良好的生物相容性、摩擦系数低,磨损小,耐磨力强,但陶瓷内衬断裂影响了陶瓷对陶瓷人工髋关节的长期效果.进一步改善材料的功能适应性,探索新的髋关节假体材料表面改性的方法,对人体髋关节生物摩擦行为和润滑机制进行研究是目前研究的主要问题.医学生物材料试验机，医用生物骨科材料试验机, 生物医用神经管材料试验机，骨组织 ... 医用材料试验机，医学生物骨科材料扭转试验机，髋关节模拟多功能测试机。[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=187025]306_Bi-axial_DATA_SHEET.pdf[/url]

影响试验结果因素　　摩擦磨损模拟试验结果评定是进行摩擦磨损模拟试验的最终目的。那么摩擦磨损模拟试验的结果分析就是一个重要的环节。摩擦磨损模拟试验结果分析中，有分析摩擦系数的，有分析磨损量、磨损率的，也有分析表面变化的，更有分析内部机理变化的。无论是分析哪个指标，都会发现试验结果与预想或与所查资料结果有不一致的情况。这种情况并不是单一的设备及人为误差引起的。　　第一，试样材料的加工精度及处理精度，比如尺寸、粗糙度、光洁度等。试样精度达不到要求，很容易导致试验无效，或无法正常进行摩擦磨损模拟试验，甚至损坏设备。　　第二，对偶件的选择。针对材料而言，同一批试样材料，不同材料的对偶件，有可能会导致试验结果、现象、趋势的不一致，也有可能导致摩擦磨损模拟试验不能正常进行，甚至损坏设备。　　第三，试验条件的选择。不同的试验条件也同样有可能导致试验结果、现象、趋势不一致的情况。比如其它条件一致的情况下，有些材料的摩擦系数随着转速的增大而减小，有些材料的摩擦系数反而随着转速的增大而增大；也有些材料的磨损量随着转速的增大而减小，有些材料的磨损量反而随着转速的增大而增大。　　第四，试验设备、摩擦形式及条件的选择，不同型号试验设备、不同摩擦形式、不同试验条件的试验结果是没有可比性的。即使是同一型号设备，相同试验条件，同一人员操作也存在一定误差。　　第五，辅助工具。比如测量磨损量所使用的电子天平，不同型号、精度的电子天平所测结果的准确性毫无疑问也是存在有一定误差的。即使同一人员操作，前后称量也存有一定误差。　　第六，人为因素。所有设备、工具、条件一致的情况下，不同的人员操作，试验结果亦会存在一定误差，比如清洗、称、量过程的细微不同。　　第七，材料自身内部组织、处理因素。有些材料有可能在加工、制作、成型时，或加入润滑材料处理（如渗碳），或进行造型处理，当材料内部或表面处理精度达不到时，直接影响摩擦磨损试验结果，甚至导致结果无可比性。　　第八，标准试样件。部分标准试验中，明确规定了进行试验所需样件的技术要求，比如四球试验必须选用符合标准的四球机专用钢球，柴油润滑性能评定试验必须选用符合标准的专用试验球、试验片，梯姆肯法必须选用符合标准要求的标准环、块，齿轮机法法必须选用符合标准要求的标准齿轮，航空煤油也必须选用符合标准要求的标准试验球、试验环。这类标准试验，进行标准试验时必须选用符合标准要求的标准试样件，否则试验结果作无效处理。 　　因此，提高摩擦磨损模拟试验的有效性：须严格规范试样制作、加工、处理精度，须选择合适的对偶件，须结合材料实际情况选择合适的试验设备、试验条件及摩擦形式，须严格规范人员试验操作规程。标准试验更必须选用符合标准要求的标准试样件。整个过程都须实事求是，认真对待，一丝不苟。只有这样，才会得到更有效的数据，才会益于对材料或油品作出更可靠的评价。

非标试验设备选型（下）　　无论是油品（包含切削液、乳化液、生物油等）还是材料方面的摩擦磨损模拟试验，都会有非标试验，尤其是缺少标准规定的材料方面的摩擦磨损模拟试验。 1.油品润滑性能　　油品方面（包含切削液、乳化液、生物油等）的非标试验可选择四球摩擦磨损试验机、柴油润滑性能评定试验机或航空燃料润滑性能评定试验机等。在同一台设备上，选择相同的试验条件，测试相同的指标，进行对比性试验；也可选择往复类、旋转类的材料磨损试验机。在设备允许的范围内，用相同的材料，相同的试验条件，加入不同的油品作为介质，通过测试材料的磨损程度及试验过程中的摩擦系数，评价油品的润滑性能。 2.金属、非金属材料　　材料方面（包括金属材料、非金属材料）的非标试验相对油品方面的非标试验较为复杂。目前有很多材料类的摩擦磨损模拟试验没有统一的标准方法。像这种没有统一标准的试验，在设备的选型及试验条件的选择上就需根据自己的研究内容、试验目的，再结合材料的实际情况而定。 　　如果是要模拟实际工况，就要根据所研究材料具体的工作环境及方式选择摩擦磨损模拟试验形式。比如具体的运动方式是旋转式还是往复式；摩擦方式是点接触、线接触还是面接触；工作环境是滴油润滑、浸油润滑、边界润滑还是干摩擦；试验介质是水、酸性溶液、泥浆、特殊溶液还是固体磨料，需要工作气氛介质空气、N2、CO2、He等惰性气体还是真空环境，工作温度是室温、高温还是低温。除此之外，还需要考虑到材料本身所能承受的工作压强（载荷）、速度以及设备所允许的范围。综合试验相关的所有因素选择或定制合适的设备及试验条件进行摩擦磨损模拟试验。　　如果做的是材料性的对比试验，那考虑的因素要相对简单些。在制备试样简便、保证精度的前提下，在同一台设备上只需在试样材料承受的范围内选择一致的试验条件，且在设备所允许使用的范围内即可。比如MMW-1A 立式万能摩擦磨损试验机、MRH-3高速环块摩擦磨损试验机、MDW-02机械式往复摩擦磨损试验机、MMU-5G 材料端面高温摩擦磨损试验机、MMQ-02G高温摩擦磨损试验机、MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机、MRH-1环块摩擦磨损试验机等都可以选择。除此之外，还可选择测定油品类指标的摩擦磨损试验机，如四球摩擦磨损试验机、柴油润滑性能评定试验机等，可将所研究材料加工成样件，用相同的油品作试验介质，设定相同的试验条件，在设备所允许的范围内，做材料的对比性试验。　　综上所述，无论是标准试验，还是非标试验，无论是油品类试验，还是材料类试验。要正常、有效进行摩擦磨损模拟试验，设备合理选型，是能正常进行摩擦磨损模拟试验的第一步，也是正常、有效进行摩擦磨损模拟试验的基础。