在往复测试中生成Stribeck曲线
Stribeck曲线是用来描述液体润滑剂在边界润滑,混合润滑和流体动力润滑状态下的摩擦特性。每个状态由膜厚与表面粗糙度的比值或λ比(图1)定义。这些曲线通常用于评估润滑剂粘度变化、润滑剂添加剂变化或表面粗糙度的影响。生成Stribeck曲线的主要前提是流体被吸入摩擦副接触面间隙,从而产生支撑载荷的压力增量(图2)。
历史/传统测试的结构
瑟斯顿1,马顿斯2, Stribeck3.和赫西4的经典作品都是使用径向滑动轴承几何结构学完成的,该方法满足上述所有要求(图3)。使用仪器进行径向滑动轴承测试可评估在一定相对速度和/或负载范围内的摩擦力。在Stribeck曲线中,绘制摩擦系数(咖啡)对照的关键参数被称为赫西数。赫西数是速度(m / s)乘以动态粘度(Pa∙∙s = N s / m2)再除以轴承单位长度载荷(N / m)所得的无量纲数。
获得Stribeck曲线最简单和最常用的方法是,在已有适当汇聚间隙模型的前提下,将两个变量固定(如载荷和粘度),并在适当的范围内改动第三个变量(如速度),从而使接触界面穿过粗糙面接触(边界润滑)区域以及完全液膜分离(流体动力润滑)区域。在实验室中,最简单的实现方法是在浸没润滑下,使用销面对旋转盘(POD)进行单向摩擦测试,并根据销端面接触形状创造汇聚间隙模型。
产生Stribeck曲线的往复运动
然而,近来使用往复测试模式评估润滑剂摩擦特性引起了浓厚的兴趣。该类测试设备有时称为高频往复仪(HFRR)或SRV测试。(如果是德语Schwingung Reibung Verschleiß的缩写,意思是往复摩擦和磨损)。使用往复测试模式的一个示例是模拟汽车发动机气缸中活塞环的润滑情况。
在往复模式下生成Stribeck曲线的挑战在于,反转前需在足够长的冲程长度上产生足够的速度,以建立满足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条件下，使用抛光圆柱销钉侧面靠在高度抛光的平板上的模型进行的测试。为,此此项测试在配有加热高速往复样品台的布鲁克城市轨道交通TriboLab(图4)上进行。
在这类高频往复模块(HFRR)中,30 Hz条件下平均速度为0.42 m /秒,在中冲程时最大速度高达0.59米/秒,足以达到流体动力润滑状态。标准圆柱钢销(直径9.5毫米x长度15.5毫米,粗糙度19µm Ra)固定在可旋转自对齐支架中,并压在高度抛光的52100钢板(0.013µm Ra)上。图5 a显示了测试室中的样品,也可以使用由实际部件制成的样品替代圆柱销和平板(图5 b)。
所有测试中的冲程长度固定为7毫米,载荷固定为20 N,频率为0.1赫兹到30 Hz不等。使用了三种不同粘度的聚α-烯烃油(有关),即PAO-2, PAO-10和PAO-40(破折号数字指100℃时以春秋国旅为单位的粘度)。测试在室温下进行。图6显示了这三种粘度的润滑剂测试中产生的Stribeck曲线。
其他标准往复测试功能
目前无论对于往复运动还是单向运动,都没有已发布的生成Stribeck曲线的标准测试方法,但对于下方的样品,可以用相同的往复运动进行许多其他与润滑剂性能相关的测试。通过将上方圆柱销样品替换为球形或扁销,并调整频率和/或冲程长度,可以使用相同的设置运行以下ASTM,喧嚣或ISO等标准发布的往复测试:
ASTM D5706-11:使用高频线性振荡(SRV)试验机测定润滑脂极端压力特性的标准试验方法
ASTM D5707-11:润滑脂摩擦磨损性能测量(高频线性振动试验机法)标准试验方法
ASTM D6425:测量极压(EP)润滑油摩擦和磨损特性的标准试验方法
ASTM D6079-11:使用高频往复试验机(HFRR)评估柴油燃料润滑性的标准试验方法
ASTM D7688-11:通过目视检验使用高频往复试验机(HFRR)评估柴油燃料润滑性的标准试验方法
ASTM D7594-11:使用高频线性震荡(SRV)试验机测定润滑脂在高赫兹接触压力下的摩擦磨损耐受性的标准试验方法
ASTM D7755-11:高频线性振荡(SRV)试验机用标准试样磨损量的标准操作规程
ASTM G133-10:线性往复式球平面滑动磨损的标准试验方法
ASTM G203-10:测定往复运动摩擦系统中的摩擦能耗散的标准指南
ASTM G206-11:在往复磨损试验中测量活塞环形片冲撞平试样的磨损量的标准指南
DIN 51834:测定润滑油的摩擦值和磨损值
ISO 12156 - 1:2006:柴油,使用高频往复装置(HFRR)进行润滑油的评定。第1部分:试验方法
作者
史蒂夫·谢弗博士
布鲁克高级应用科学家
参考资料
- 瑟斯顿罗伯特·H。用新方法和新仪器测定摩擦定律和摩擦系数,Trubner和Co,伦敦,1879。
- Martens阿道夫,Schmieroluntersuchungen[石油研究],Mitteilungen来自窝Koniglichen Technischen Versuchsanstalten祖茂堂柏林,Erganzungsheft III(柏林皇家技术测试研究所发布,补充第三卷),Julius施普林格柏林,1888年,1-37。
- Stribeck,理查德,死Wesentlichen Eigenschaften der格雷特——和Rollenlager[滑动轴承和滚动轴承的主要特征),Zeitschrift des联盟德国Ingenieure[德国工程师协会杂志)36(段46),1902年,1341 - 48、1432 - 38年,1463年和-70年。
- 赫西,梅奥,水平径向轴承的润滑规律,华盛顿科学院学报,1914。
- 摩擦学家和润滑工程师学会- www.stle.org
