CN101893535B - 一种润滑油的极限工作温度和高温耐磨性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种润滑油的极限工作温度和高温耐磨性能测试方法，属于润滑油性能测试技术领域，包括：清洗上、下试件，多次称量干燥后的下试件质量；待试验机达到所设定的温度时，在上、下试件的接触区滴上待测试的润滑油后施加载荷，记录摩擦系数；多次称量下试件质量，得到所设定的温度和载荷下的一组质量数据；更换新的上、下试件摩擦测试表面，改变载荷或变温度，得到多组实验数据；获得不同载荷下上、下试件之间摩擦系数与工作温度的变化曲线和不同温度下，下试件磨损质量随载荷PV值的变化曲线；截取两条曲线上临界点处横坐标分别作为该润滑油品在该载荷下的极限工作温度值和评定润滑油高温耐磨性能的指标。该方法测量简单直观定量。
Description
技术领域
本发明属于润滑油性能测试技术领域，特别涉及使用SRV装置测试润滑油的极限工作温度和高温耐磨性能。
背景技术
高温摩擦磨损试验机(以下简称SRV试验机)可以测量样品在某种润滑条件下的摩擦磨损特性，并且可以实现不同的试样、润滑油、温度、速度和载荷等条件，利用不同的上试件和下试件实现点、线、面三种不同的摩擦测试接触方式。目前利用SRV试验机对润滑油的极限工作温度和高温耐磨性能的测试方法是，先用SRV试验机测量出在上、下试件间有待测润滑油润滑时，在不同载荷或温度下的上、下试件之间的摩擦系数，然后通过辅助装置表面轮廓仪得到下试件的磨损体积，同时使用光学仪器测量出上试件的磨斑大小，假定其磨斑表面是规整的圆平面，然后计算出上试件磨损体积，由公式(磨损体积/(载荷*滑移距离))计算体积磨损率，最后由摩擦系数和磨损率来评估润滑油的高温的极限工作温度和高温耐磨性能。但该方法测量和计算磨损率比较繁琐，且计算和测量精确度并不高；或者通过表面测量仪测量出上下试件磨痕的深度和宽度随温度的变化情况，该方法在一定程度可以给出高温下的试件间待测润滑油的极限工作温度及其高温耐磨性能，但是该方法仅使用试件磨痕的深度、宽度尺寸表征磨损，依赖于表面尺寸基准的选取，具有一定片面性、误差较大；也有实验通过测量不同温度下上试件、下试件磨损质量和随着滑移距离变化，并且给出质量磨损率(磨损质量/滑移距离)随着温度和滑移距离的变化情况，来评定高温下的试件的耐磨行为，但润滑条件下下试件质量磨损率并不是只与滑移距离相关，有时甚至无关。上述这些方法在一定程度都能够帮助了解试件或润滑油的高温耐磨特性，但都没有给出油品高温下极限工作温度以及高温耐磨特性的量化判定方法。这就给选择简单、准确且定量的评定润滑油或特定润滑涂层的极限工作温度和高温耐磨损的测量方法造成一定的困难。
发明内容
本发明的目的是为了帮助选择在高温工况条件下具有最佳摩擦磨损性能的润滑油，定量表征润滑油的极限工作温度和高温耐磨性能，提出一种润滑油的极限工作温度和高温耐磨性能测试方法，该方法可以简单、准确且定量的评定润滑油的极限工作温度和高温耐磨性能。
本发明提出的一种润滑油的极限工作温度和高温耐磨性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)清洗上、下试件，使上、下试件光洁、无划伤痕迹和锈斑；称量干燥后的下试件质量，多次称量取平均值；
(2)将上试件、下试件分别固定在SRV试验机的卡具内，将SRV试验机设置到预定温度，等待该试验机达到所设定的温度时，在上下试件的接触区滴上待测试的润滑油后施加载荷，进行摩擦磨损试验，并在实验过程中实时记录摩擦系数；
(3)达到预定时间后取出上、下试件，等待下试件冷却后清洗并干燥下试样；再称量下试件，得到下试件的质量数据，然后将多次称量的结果取平均值，得到所设定的温度和载荷下的一组质量数据；
(4)更换新的上、下试件摩擦测试表面，改变不同的载荷或改变温度重复步骤(1)-(3)，得到多组不同温度和载荷下的摩擦系数和质量数据组成的实验数据；
(5)对所述多组处理后获得不同载荷下上、下试件之间摩擦系数与工作温度的变化曲线，以及不同温度下，下试件磨损质量随载荷PV值的变化曲线；
(6)截取摩擦系数温度曲线上临界点处横坐标的温度值作为该润滑油品在该载荷下的极限工作温度值；截取磨损质量值随PV值变化曲线临界点处横坐标的PV值作为评定润滑油高温耐磨性能的指标。
本发明的有益效果：
该方法测量简单且能够全面的考虑温度和载荷的影响。使用SRV试验机在标准试件上测量不同在载荷下温度组合下的摩擦系数，并且多次测量磨损质量。通过得到的数据进行绘图直观定量的得出润滑油的极限工作温度和高温耐磨损特性。
附图说明
图1为采用本发明方法测试得到的高温范围下油品的摩擦系数随温度变化的曲线图。
图2为采用本发明方法测试得到的高温范围下油品的磨损质量随PV值变化的曲线图。
具体实施方式
本发明提出的润滑油的极限工作温度和高温耐磨性能测试方法结合实施例及附图详细说明如下：
本发明的实施例所使用的高温摩擦磨损试验机由德国Optimol Instrument公司制造的，该SRV试验机的加载范围为0～1200N、行程0～4mm、频率范围10～200Hz、加温范围室温～500℃、500℃～900℃(须使用高温附件)、采用往复式运动、可实现点、线、面三种接触形式。
本实施实例使用该试验机的线接触运动模式(可根据实际情况改变接触运动模式)，在本实施实例中SRV试验机工作的载荷范围为50N～200N，及其温度范围为100℃～200℃(可根据实际情况选择温度和载荷)。本实施例中，使用的上试样为Φ15mmx22mm、粗糙度Ra为0.4μm，下试样为Φ24mmx7.88mm、粗糙度Ra为0.2μm，上、下试样材料均为采用45#钢、SRV往复式高温摩擦磨损试验机往复频率为50Hz、冲程为1.5mm、单个润滑油样品实验时间为30min(上述上、下试件的材料和实验参数以及试验机运动频率和冲程都可以根据实际情况进行选取)；使用由德国Sartorius公司制造的电子天平称量，该电子天平的分辨率为10μg。
本实施例的测试方法包括以下步骤：
(1)用石油醚、丙酮、无水乙醇依次超声波清洗上、下试件，使上、下试件光洁、无划伤痕迹和锈斑；使用电子天平称量干燥后(采用氮气吹干)的下试件质量(并做记录)，多次测量取平均值(剔除其中坏点数据后，一般为三次测量结果的平均值)；
(2)打开SRV试验机动力电源开关，将上试件、下试件分别固定在SRV试验机的卡具内，将SRV试验机设置到预定温度，等待该试验机达到所设定的温度时(本实施例中选取的温度分别为100℃、150℃、200℃，可根据实际情况选择温度)，在上下试件的接触区滴10ml(可根据实际情况改变，达到充分润滑效果即可)待测试的润滑油；施加载荷(本实施例中分别为50N、100N、200N，可根据实际情况进行选取载荷)，将频率旋钮调整至50Hz(根据实际情况进行选取)，确认冲程控制旋钮在0位；并启动试验相关程序(启动开始开关调整冲程控制旋钮逐渐增大冲程至1.5mm后，进行30min摩擦磨损试验(冲程和时间可以根据实际情况进行选取)，并在实验过程中实时记录摩擦系数(此步骤为常规方式)；
(3)达到预定时间后先将冲程调整到零后再停机，停机后卸载，取出上、下试件，等待下试件冷却后依次用石油醚、丙酮、无水乙醇超声波清洗下试样；干燥后，再在电子天平上称量下试件的质量，记录测量的质量数据，然后将多次称量的结果取平均值(剔除其中坏点数据后，一般为三次测量结果的平均值)，得到所设定的温度和载荷下的一组质量数据；
(4)更换新的上、下试件摩擦测试表面，改变不同的载荷或改变温度重复步骤(1)-(3)，得到多组不同温度和载荷下的摩擦系数和质量数据组成的实验数据；
(5)对上述实验数据处理后获得两条测试曲线：即不同载荷下上、下试件之间摩擦系数与工作温度的变化曲线，不同温度下，下试件磨损质量随载荷P与Vmax的乘积(PV值)的变化曲线；具体步骤如下；
<5.1>首先，SRV试验机在实验过程中实时记录不同载荷和温度下的摩擦系数，分别对实验中得到的这些不同载荷和温度下的摩擦系数求取平均值(剔除其中实验开始时和结束时不稳定的点)，然后以实验的温度作为横坐标值，以不同温度或载荷的上、下试件的摩擦系数(就是上述求取不同温度载荷下的摩擦系数的平均值)作为纵坐标值作图，得到不同载荷下，摩擦系数随温度的变化曲线(即极限工作温度曲线)如图1所示。图1中，棱形标注的曲线是载荷为50N时，摩擦系数随温度的变化情况；方形标注的曲线是载荷为100N时，摩擦系数随温度的变化曲线；三角形标注的曲线是载荷为200N时，摩擦系数随温度的变化情况。
<5.2>将磨损过程中的频率(本实例中是50Hz)和最大冲程(本实例中是1.5mm)相乘得到实验磨损过程中的最大磨损速度Vmax，将实验的载荷P与Vmax作乘积得到PV值。在实验过程中，测量得到在不同载荷和温度情况下，下试件磨损前后的质量(该值就是上述测量得到的平均值)，求取不同载荷和温度下的下试件质量的差值，该值即为不同载荷和温度下的磨损质量。以实验中PV值作为横坐标值，以不同温度下PV对应的磨损质量作为纵坐标值，得到不同温度下，磨损质量随着PV值变化的曲线，如图2所示。图2中，棱形标注的曲线是温度为100℃时，磨损质量随着PV值变化的曲线；方形标注的曲线是温度为150℃时，磨损质量随着PV值变化的曲线；三角形标注的曲线是温度200℃时，磨损质量随着PV值变化的曲线。
(6)根据某一载荷下摩擦系数与温度曲线中的临界点(临界点定义：摩擦接近固固摩擦时的摩擦系数值0.2)，即摩擦系数为0.2数值，截取的摩擦系数温度曲线上临界点处的横坐标温度值作为该润滑油品在该载荷下的极限工作温度值；截取磨损质量值随PV值变化曲线临界点(临界点定义：磨损质量允许值为临界点。可根据实际情况进行选取，本实例中选取的磨损质量允许值即临界点为0.5mg)处的横坐标PV值作为评定润滑油高温耐磨性能的指标。
本实施例中，由摩擦系数随温度变化的图1可知该实验的润滑油在200N载荷下，当温度为150℃时其摩擦系数趋近0.2数值，所以该润滑油在200N载荷下的极限工作温度约为150℃；在100N和50N载荷下，由于在试验范围的温度下，其摩擦系数都没有达到临界值，所以在100N和50N载荷下极限工作温度更高。通过这种方法，可以简单、定量地评定出润滑油的极限工作温度。由不同温度下磨损质量与PV值关系图2可以看出，以0.5mg作为磨损质量允许值，200度高温下曲线显著增加并出现临界值时的PV值约为17N*m/s，150度高温下，曲线显著增加并出现临界值时的PV值约为27N*m/s，在100度温度下，该润滑油对应更高的PV值。通过这种方法，可以定量地评定出该润滑油的高温耐磨性能PV值。
Claims (2)
1.一种润滑油的极限工作温度和高温耐磨性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)清洗上、下试件，使上、下试件光洁、无划伤痕迹和锈斑；称量干燥后的下试件质量，多次测量取平均值；
(2)将上试件、下试件分别固定在SRV试验机的卡具内，将SRV试验机设置到预定温度，等待该试验机达到所设定的温度时，在上、下试件的接触区滴上待测试的润滑油后施加载荷，进行摩擦磨损试验，并在实验过程中实时记录摩擦系数；
(3)达到预定时间后取出上、下试件，等待下试件冷却后清洗并干燥下试样；再称量下试件，得到下试件的质量数据，然后将多次称量的结果取平均值，得到所设定的温度和载荷下的一组质量数据；
(4)更换新的上、下试件摩擦测试表面，改变不同的载荷或改变温度重复步骤(1)-(3)，得到多组不同温度和载荷下的摩擦系数和质量数据组成的实验数据；
(5)对所述多组实验数据处理后获得不同载荷下上、下试件之间摩擦系数与工作温度的变化曲线，以及不同温度下，下试件磨损质量随载荷PV值的变化曲线；
(6)截取摩擦系数温度曲线上临界点处横坐标的温度值作为该润滑油品在该载荷下的极限工作温度值；截取磨损质量值随PV值变化曲线临界点处横坐标的PV值作为评定润滑油高温耐磨性能的指标；所述摩擦系数温度曲线上临界点为摩擦接近固固摩擦时的摩擦系数值，所述磨损质量值随PV值变化曲线临界点为磨损质量允许值；
所述步骤(5)具体步骤如下；
<5.1>首先，SRV试验机在实验过程中实时记录不同载荷和温度下的摩擦系数，分别对实验中得到的这些不同载荷和温度下的摩擦系数求取平均值，然后以实验的温度作为横坐标值，以不同温度或载荷的上、下试件的摩擦系数作为纵坐标值作图，得到不同载荷下，摩擦系数随温度的变化曲线；
<5.2>将磨损过程中的频率和最大冲程相乘得到实验磨损过程中的最大磨损速度Vmax，将实验的载荷P与Vmax作乘积得到PV值；求取不同载荷和温度下的下试件的磨损质量；以PV值作为横坐标值，以不同温度下PV对应的磨损质量作为纵坐标值，得到不同温度下，磨损质量随着PV值变化的曲线。
2.根据权利要求1中的所述的方法，其特征在于，所述称量下试件使用电子天平。
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