在往复试验中生成Stribeck曲线
术语Stribeck曲线被用来描述一个图，显示了液体润滑剂的摩擦特性，通常跨越边界，混合和流体动力学的状态。每一种状态都由膜厚与表面粗糙度的比值定义，或λ比值(图1)。这样的曲线经常用于评估润滑油粘度或润滑油添加剂包的变化的影响，或表面粗糙度的影响。生成Stribeck曲线的主要要求是一种流体，它可以被拉入一个汇聚的间隙中，从而产生压力增加以支持负载(图2)。
历史/传统测试几何
瑟斯顿的经典作品1,马顿斯2, Stribeck3.和赫西4采用具有上述所有要求(图3)的轴颈轴承几何体进行测试。仪器化的轴颈轴承测试允许在相对速度和/或载荷范围内评估摩擦。在Stribeck曲线中，与摩擦系数(COF)相对应的关键参数称为赫西数。赫西数为速度(m/s)乘以动力黏度(Pa∙s = N∙s/m2)除以单位轴承长度载荷(N/m)得到的无量纲数。
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),以及全流体-膜分离(流体力学)。在实验室中，这是最容易做到的单向方式，在水浸润滑下，使用销钉对着旋转盘(POD)，销钉端接触几何形状创建会聚间隙。
Stribeck曲线生成的往复运动
然而，最近有相当多的兴趣评价润滑剂摩擦特性使用往复试验模式。这种测试平台有时被称为高频往复钻机(HFRR)或srv型测试。(SRV是德语Schwingung Reibung Verschleiß的首字母缩写，意思是往复摩擦和磨损)。一个例子是如何使用往复试验模式来模拟汽车发动机缸内活塞环的润滑状况。
在往复模式下形成Stribeck曲线所面临的挑战是在换向前，在足够长的冲程长度内形成足够的速度，以增加达到流体动力润滑状态所需的压力和膜厚。本说明描述了在高频往复运动的条件下，使用抛光圆柱形定位销对高度抛光平板的几何形状进行的测试。Bruker UMT TriboLab(图4)配备了加热的高速往复级，用于这项工作。
在这种高频往复钻机(HFRR)中，在30 Hz的条件下，平均速度为0.42米/秒，最大行程为0.59米/秒，足以达到流体动力润滑状态。将标准圆柱形钢定位销(直径9.5 mm × 15.5 mm，粗糙度19µm Ra)固定在一个旋转的自对准支架中，并加载到高度抛光的52100钢板(0.013µm Ra)上。图5a为测试箱中的样品。作为圆柱销和平板的替代品，从实际组件制作的样品也可以使用(图5b)。
所有测试的行程长度固定在7 mm，负载为20 N，频率从0.1 Hz到30 Hz不等。使用三种不同粘度的聚α -油(PAOs)，分别是PAO-2、PAO-10和PAO-40 (dash号为cSt在100°C下的粘度)。试验在室温下进行。图6显示了这三种粘度润滑剂测试得到的Stribeck曲线。
额外的标准往复测试能力
虽然目前还没有发布的标准测试方法来生成Stribeck曲线，无论是在往复运动还是单向运动中，许多其他与润滑剂性能相关的测试可以对低样本进行相同的往复运动。通过将圆柱体一侧上部样品更换为球或平脚，并调整频率和/或冲程长度，相同的设置可用于运行下列标准ASTM-， DIN-或iso -发布的往复试验:
ASTM D5706-11:使用高频线性振荡(SRV)试验机测定润滑脂极压特性的标准试验方法
ASTM D5707-11:使用高频线性振荡(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:用高频往复式钻机(HFRR)评定柴油润滑性的标准试验方法
ASTM D7688-11:用肉眼观察高频往复钻机(HFRR)评定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耐磨性的标准试验方法
ASTM D7755-11:测定的标准规程高频线性振荡(SRV)试验机使用的标准试件的磨损量
ASTM G133-10:线性往复球对平面滑动磨损的标准试验方法
ASTM G203-10:往复摩擦系统中测定摩擦能量耗散的标准指南
ASTM G206-11:在往复磨损试验中测量与平片相碰撞的活塞环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)的润滑性评定。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
- 《用新方法和新仪器测定摩擦定律和摩擦系数》，Trübner和公司，伦敦，1879。
- 阿道夫·马滕斯，Schmieröluntersuchungen[石油研究]，奥地利Mitteilungen ausden 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[滑动和滚子轴承的主要特性]，Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure [Journal of the Association of German Engineers] 36 (Band 46)， 1902, 1341 - 48,1432 - 38，和1463 - 70。
- 赫西，梅奥，水平轴颈轴承的润滑规律，华盛顿科学院学报，第4期，1914。
- 摩擦学家和润滑工程师学会- www.stle.org
