在往复试验中生成Stribeck曲线
术语Stribeck曲线用来描述液体润滑剂在边界、混合和流体动力条件下的摩擦特性。每一种状态由膜厚与表面粗糙度的比值或λ比定义(图1)。这样的曲线通常用于评估变化对润滑油粘度或润滑油添加剂包装的影响，或表面粗糙度的影响。生成Stribeck曲线的主要要求是能够将流体拉进收敛间隙，从而产生支撑载荷的压力增加(图2)。
历史/传统测试几何
瑟斯顿的经典之作1,马顿斯2, Stribeck3.和赫西4采用具有上述所有要求的轴颈轴承几何结构进行测试(图3)。仪器式轴颈轴承测试可以评估在相对速度和/或载荷范围内的摩擦力。在Stribeck曲线中，绘制摩擦系数(COF)的关键参数称为赫西数。赫西数是速度(m/s)乘以动态粘度(Pa∙s = N∙s/m2)除以单位轴承长度的载荷(N/m)得到的无因次数。
最简单的方法获得Stribeck曲线和最常用的方法,提供了一个适当的收敛缺口几何,是保持固定两个变量(例如,负载和粘度)和第三个不同(例如,速度)在一个合适的范围内,这样接触界面经过粗糙面接触的区域(边界),以及完全的液膜分离(水动力)。在实验室中，这是最容易实现的单向方式，即在浸水润滑下将销对着旋转圆盘(POD)，销端接触几何形状产生了会聚间隙。
往复运动的Stribeck曲线生成
然而，近年来，人们对利用往复试验模式评估润滑剂的摩擦特性产生了相当大的兴趣。这种试验设备有时被称为高频往复钻机(HFRR)或srv型试验。(SRV是德语Schwingung Reibung Verschleiß的首字母缩写，意思是往复摩擦和磨损)。如何使用往复式试验模式的一个例子是模拟汽车发动机气缸活塞环的润滑状况。
在往复模式下开发Stribeck曲线的挑战在于，在换向前的足够长的冲程内，开发足够的速度，以建立达到流体动力润滑状态所需的压力和油膜厚度。本说明描述了在高频往复运动条件下，使用抛光圆柱销钉的几何形状对着高度抛光的平板进行测试。为了完成这项工作，我们建立了一个配备了加热高速往复式工作台的Bruker UMT TriboLab(图4)。
在高频往复钻机(HFRR)中，30赫兹条件下的平均速度为0.42米/秒，中冲程时的最大速度为0.59米/秒，足以达到流体动力润滑状态。将标准圆柱形钢榫钉(9.5 mm直径x 15.5 mm长，粗糙度19 μ m Ra)置于旋转自对准支架中，并加载在高度抛光的52100钢板(0.013 μ m Ra)上。图5a为试验室内的样品。作为圆柱形销钉和平板的替代方案，也可以使用由实际组件制作的样品(图5b)。
在所有测试中，行程长度固定在7 mm，负载为20 N，频率从0.1 Hz到30 Hz不等。使用了三种不同粘度的聚α烯烃油(PAOs)，即PAO-2、PAO-10和PAO-40 (dash号为cSt在100°C下的粘度)。试验是在室温下进行的。图6为三种粘度润滑剂试验结果的Stribeck曲线。
额外的标准往复测试能力
虽然目前还没有公布的标准测试方法来产生往复运动或单向运动中的Stribeck曲线，但许多其他与润滑剂性能相关的测试可以对较低的样品进行相同的往复运动。通过将气缸侧上试样换成球或平销，并调整频率和/或冲程长度，相同的设置可用于执行下列ASTM-、DIN-或iso发布的往复试验标准:
ASTM D5706-11:用高频线性振荡(SRV)试验机测定润滑脂极压特性的标准试验方法
ASTM D5707-11:用高频线性振荡(SRV)试验机测量润滑脂摩擦和磨损性能的标准试验方法
ASTM D6425:测量极压润滑油摩擦和磨损性能的标准试验方法
ASTM D6079-11:用高频往复钻机(HFRR)评价柴油润滑性的标准试验方法
ASTM D7688-11:用高频往复钻机(HFRR)用目测法评价柴油润滑性的标准试验方法
ASTM D7594-11:用高频线性振荡(SRV)试验机测定润滑脂在高赫兹接触压力下的微动磨损性能的标准试验方法
ASTM D7755-11:测定的标准做法高频直线振动(SRV)试验机所使用的标准试件的磨损量
ASTM G133-10:直线往复球-平面滑动磨损的标准试验方法
ASTM G203-10:测定往复式摩擦系统中摩擦能量耗散的标准指南
ASTM G206-11:在往复磨损试验中，测量活塞环管片对平片的磨损量的标准指南
DIN 51834:润滑油摩擦磨损数据的测定
ISO 12156 - 1:2006:柴油。使用高频往复钻机(HFRR)的润滑性评估，第1部分:测试
作者
史蒂夫·谢弗博士。
布鲁克高级应用科学家
参考文献
- 刘文杰，用新方法和新仪器测定摩擦系数和摩擦系数，Trübner和Co, 1879。
- Martens, Adolf, Schmieröluntersuchungen[石油研究]，Mitteilungen aus den Königlichen Technischen Versuchsanstalten zu Berlin, Ergänzungsheft III[柏林皇家技术测试研究所发布，补充卷III]， Julius施普林格，柏林，1888,1-37。
- Stribeck, Richard, Die Wesentlichen Eigenschaften der Gleit- und Rollenlager[滑动轴承和滚子轴承的主要特征]，Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure[德国工程师协会学报]36 (Band 46)， 1902, 1341 - 48,1432 - 38，和1463 - 70。
- 赫西，梅奥，水平滑动轴承润滑规律，华盛顿科学院学报，1914年4月。
- 摩擦学与润滑工程师学会www.stle.org
