CN109991112B - 润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明设计润滑脂极压抗磨能力试验技术，具体涉及到润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其中在工程机械承重销轴上打入润滑脂并进行空载运转，然后在(10～150)％额定载荷下至少运转一次，运转时间0.5min～100h，然后通过分析承重销轴表面的磨损情况，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告。

Description

润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法

技术领域

本发明设计润滑脂极压抗磨能力试验技术，具体涉及到润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法。

背景技术

目前国内外评价润滑脂极压抗磨性能的方法主要有四球机法和梯姆肯试验机法。其中，梯姆肯试验机的试验材料为钢环和钢块，试验轴转速为800r/min±5r/min，加载负荷为0N～270N，摩擦副接触形式为线摩擦；四球机法的试验材料为钢球，试验转速为1770r/min，加载负荷范围为0N～7846N，摩擦副接触形式为点摩擦。

现有的润滑脂极压抗磨能力评价方法不能完全适用于低速、重载、冲击负荷等各类工况：通过四球机和梯姆肯试验机试验的润滑脂在实际应用中也可能出现异常磨损、磨损失效、异响等问题。

目前国内外没有关于润滑脂极压抗磨性能的整车评价方法。针对此情况，本发明提供一种利用工程机械整车测试方法来评价润滑脂的极压抗磨性能，突破现有润滑脂标准体系极压抗磨性能指标可靠性不高的瓶颈。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，在工程机械承重销轴上打入润滑脂并进行空载运转，然后在(10～150)％额定载荷下至少运转一次，运转时间0.5min～100h，然后通过分析承重销轴表面的磨损情况，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告。

作为一种优选的技术方案，所述工程机械的额定载荷范围为0.1～80吨。

作为一种优选的技术方案，所述(10～150)％额定载荷下的运转时间为0.5～30min。

作为一种优选的技术方案，额定载荷范围为[0.1,2)吨的工程机械的关键承重销轴有效运转时间为[15,30)min。

作为一种优选的技术方案，额定载荷范围为[2,9)吨的工程机械的关键承重销轴有效运转时间为[5,15)min。

作为一种优选的技术方案，额定载荷范围为[9,80)吨的工程机械的承重销轴有效运转时间为[0.5,5)min。

作为一种优选的技术方案，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1)：选定工程机械和关键承重销轴；

步骤2)：在关键承重销轴打入润滑脂，试运转关键承重销轴，使得润滑脂分布均匀；

步骤3)：选定工程机械分别在空载、(10n～10n±2)％额定载荷下有效运转；

步骤4)：查看关键承重销轴的磨损情况，出具润滑脂极压抗磨能力的评价报告；其中n为1～15的整数。

作为一种优选的技术方案，n值在小于15时的载荷下有效运转后观察关键销轴表面的磨损情况，若关键销轴表面没有磨损，则提高n值进行不同载荷下的有效运转；若关键销轴表面出现磨损，则完成该载荷下的有效运转后停止待测润滑脂的测试，并依据不同载荷下关键销轴表面的磨损情况的判断，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告。

作为一种优选的技术方案，不同载荷下关键销轴的有效运转过程中，记录是否发生异响，并按照如下公式收集噪声峰值：

作为一种优选的技术方案，不同载荷下关键销轴的有效运转过程中，若出现异响，则完成该配重的有效运转后停止待测润滑脂的测试。

作为一种优选的技术方案，依据不同载荷下关键销轴有效运转过程中的异响、噪声峰值和关键销轴表面的磨损情况的判断，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告。

附图说明

图1：润滑脂B的磨损情况图。

图2：润滑脂C的磨损情况图。

图3：装载机工作装置铰接点结构示意图。

具体实施方式

为了下面的详细描述的目的，应当理解，本发明可采用各种替代的变化和步骤顺序，除非明确规定相反。此外，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。

尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由其各自测试测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。

此外，应当理解，本文所述的任何数值范围旨在包括归入其中的所有子范围。例如，“1至10”的范围旨在包括介于(并包括)所述最小值1和所述最大值10之间的所有子范围，即具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。

本发明提供了一种润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，在工程机械承重销轴上打入润滑脂并进行空载运转，然后在(10～150)％额定载荷下至少运转一次，运转时间0.5min～100h，然后通过分析承重销轴表面的磨损情况，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告。

本发明中对所述的工程机械的作用是配重举升，对其的选择没有进行特殊限定，可以选用本领域技术人员所熟知的所有工程机械，包括但不限于挖掘机、起重机、叉车、装载机等。

本发明中所述的承重销轴为机械术语，其制备材料(以装载机为例)如下表1所示：

表1承重销轴材质

销轴材料	轴套材料
		40Cr	45/20CrMnTi

本发明中工程机械在一定载荷配重下的运转时间的长短，可以根据工程机械重量的大小进行调整。在(10～150)％额定载荷下的常规有效运转时间一般为0.5～30min，但是当工程机械的额定载荷比较小，而润滑脂的极压抗磨能力又较高的时候，可以通过延长工程机械在(10～150)％额定载荷下的有效运转时间来表征润滑脂的极压抗磨能力，因此工程机械运转时间可以在0.5min～100h范围之内均属于本发明所要保护的范围之内。

在一些实施方式中，所述工程机械的额定载荷范围为0.1～80吨。

进一步地，所述润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法包括如下步骤：

步骤1)：选定工程机械和关键承重销轴；

步骤2)：在关键承重销轴打入润滑脂，试运转关键承重销轴，使得润滑脂分布均匀；

步骤3)：选定工程机械分别在空载、(10n～10n±2)％额定载荷下有效运转；

步骤4)：查看关键承重销轴的磨损情况，出具润滑脂极压抗磨能力的评价报告；其中n为1～15的整数。

本方案中在步骤1)和步骤2)之间可以加入试运行工程机械和关键承重销轴，保证设备正常运行的操作步骤。

本发明中所述的关键承重销轴是指工程机械在有效运转过程中，承重最大，最容易因摩擦而产生刮伤的承重销轴。以装载机为例，其关键承重销轴分别为动臂与前车架连接处、动臂油缸与前车架连接处以及动臂与动臂油缸连接处，分别为图3中的A、S、Q点。在实验结束后Q点进行拆解，观察销轴表面的磨损情况。因此在对润滑脂的极压抗磨能力评价过程中，先选定工程机械和测点位置(关键承重销轴)，对关键承重销轴打入润滑脂，并以此处的极压抗磨性能来表征润滑脂的极压抗磨能力。

本发明中，以装载机为例，A/S/Q点处摩擦副是装载机工作装置工作过程中单位面积所受压力最大的位置，对润滑剂的极压抗磨性能要求最苛刻。通过在这几处摩擦副加注不同的润滑脂，然后进行同等强度的作业，采集并分析各测点的噪声和Q点销轴磨损情况，可以很好区分不同润滑脂在实际工况下的极压抗磨能力。

很多工程机械、国防装备、农用机械常在低转速和较高负荷下工作，这对润滑脂的极压抗磨性能提出更高的要求。现有的润滑脂极压抗磨能力评价方法均设置在较高转速(≥800r/min)，不能完全适用于低速、重载、冲击负荷等各类工况。本试验方法利用工程机械整车测试方法(≤20r/min)评价润滑脂的极压抗磨能力，突破了现有润滑脂标准体系极压抗磨性能指标可靠性不高的瓶颈。

此外，需要指出所述工程机械在“(10n～10n±2)％额定载荷下有效运转”，中的(10n～10n±2)％处需要以“约”处理，在进行具体测试过程中发现的标准偏差必然产生的某些误差。

在一些实施方式中，n值在小于15时的载荷下有效运转后观察关键销轴表面的磨损情况，若关键销轴表面没有磨损，则提高n值进行不同载荷下的有效运转；若关键销轴表面出现磨损，则完成该载荷下的有效运转后停止待测润滑脂的测试，并依据不同载荷下关键销轴表面的磨损情况的判断，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告。

本发明中工程机械进行空载运转之后，一般先以较小的配重载荷下进行有效运转(例如10％、13％、30％、50％额定载荷等)，若在该运转过程中关键销轴表面没有发生磨损或刮伤，意味着润滑脂的极压抗磨能力相对较高，需要通过改变上述n值来提高配重载荷，然后在新配重载荷下进行有效运转，判断是否发生磨损或刮伤，并依据不同载荷下关键销轴表面的磨损情况的判断，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告。在越高配重载荷下运转相应的时间后，不出现磨损或刮伤，或刮伤程度越低，则润滑脂的极压抗磨能力越好。

本申请人在实验研究过程中主要从保护工程机械的角度考虑，没有进行超过工程机械额定载荷150％的配重实验，但是这并不意味着配重载荷不能超过150％，若其余操作步骤与本申请类似的情况下，只提高配重载荷使其超过150％的情况，应当被认为属于本申请创造精神，落在本申请所要保护的范围之内。

在一些实施方式中，额定载荷范围为[0.1,2)吨的工程机械的关键承重销轴有效运转时间为[15,30)min。

在一些实施方式中，额定载荷范围为[2,9)吨的工程机械的关键承重销轴有效运转时间为[5,15)min。

在一些实施方式中，额定载荷范围为[9,80)吨的工程机械的承重销轴有效运转时间为[0.5,5)min。

为了使权利要求所要保护的范围清楚，申请人在上述方案中采用数学符号“(,)”和“[,]”来表示相应数值范围的开放或封闭方式，例如[2,9)表示包括2～9范围的左端点2，但不包括右端点9。不过需要指出的是，申请文件中除非特殊解释说明，否则其余的范围、技术术语、或特征等均应该根据本领域技术人员所熟知的方式理解。

本申请中工程机械的有效运转时间和额定载荷没有明显的关系，但是由于不同配重载荷的机型在做测试过程中的能耗等均不同，尤其是较大机型能耗较高，此类机型在进行有效运转过程中，测试时间过长，能耗越高，而且产生误差的概率越大。根据本申请中的技术方案，可以在降低能耗的同时，也可以在一定程度上提高准确度。

在一些实施方式中，不同载荷下关键销轴的有效运转过程中，记录是否发生异响，并按照如下公式收集噪声峰值：

本发明中为了提高评价方法的准确度，减小评判刮伤和磨损过程中的认为误差，优选的，对工程机械在配重载荷下进行有效运转过程中，不仅要观察磨损和刮伤情况，还会通过在运转过程中发生的异响来进一步辅助评价润滑脂的极压抗磨能力。实验过程中，在不同载荷下关键销轴的有效运转过程中，若出现异响，则完成该配重的有效运转后停止待测润滑脂的测试。

通过记录是否发生异响，并按照如上述公式收集噪声峰值，以此判断工程机械在有效运转过程中的抗磨能力。

上述公式的意义在于，记录并计算每阶段负载下30次举升过程中前5次下降和后5次下降过程中的噪声峰值的平均值，取两者的最大值记为“噪声峰值”。

本发明中，所述噪声峰值的范围为65-80dB(A)，在此噪声峰值范围即可判断润滑脂的极压抗磨能力。

本发明中，所述记录噪声峰值的采集数据的仪器系统选用符合IEC 61672-1：2002中Ⅰ级要求的积分平均声级计(采集时长0.5s)。

本发明中工程机械，以装载机为例，典型工作方式包括铲斗铲装、工作装置举升、卸料、工作装置下降。在实际工况中，举升过程中工作装置受到的负载最大，因此最容易产生噪声。本发明中的有效运转主要指举升过程，所述举升包括上升和下降两个过程。由于在举升过程中，发动机转速最高，会对举升过程中的噪声产生影响；而下降过程中发动机处于怠速，噪声干扰小。因此，为了准确评估润滑脂的极压抗磨性能，本标准采取举升后不卸料，采集工作装置下降过程中的噪声的测试方法。

作为一种优选的技术方案，依据不同载荷下关键销轴有效运转过程中的异响、噪声峰值和关键销轴表面的磨损情况的判断，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告。

下面对本发明提供的整车评价方法进行具体测试结果说明。

实施例1：具体测试过程如下：

1.润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，所述方法的步骤如下：

步骤1)：选定装载机和测点位置；

步骤2)：完成10次及以上空载举升，保证液压系统温度达到45～50℃；

步骤3)：在每个测点位置打入280g的润滑脂A，完成10次空载举升，使得润滑脂分布均匀；

步骤4)：依次完成30次空载举升、30次(3000±20)kg配重举升、30次(5000±20)kg配重举升；

步骤5)：按照如下公式收集噪声峰值：

步骤6)：查看各测点位置的磨损情况，出具润滑脂极压抗磨能力的评价报告；

其中，所述举升包括上升和下降两个过程。

所述步骤1)中装载机的额定载重量为5000kg。

所述步骤1)中装载机的工作装置采用反转六连杆机构。

所述步骤1)中测点位置为反转六连杆机构的A/S/Q点，即为动臂和前车架连接处(A)、动臂油缸和前车架连接处(S)、动臂和动臂油缸连接处(Q)。

所述步骤2)中一次空载举升的时间为20±4秒，且下降过程中控制发动机处于怠速。

所述步骤4)中上升过程动臂转动到最大位置，且动臂的回转角为82°～87°。

上升过程中，动臂最高点距离地面4米。

上升过程耗时12±2S。

下降过程耗时8±2S。

所述步骤4)中，在完成步骤3)完成10次空载举升后，开始依次完成第一阶段、第二阶段、第三阶段。

若在完成第一阶段、第二阶段和第三阶段中任何一次的举升中，工作装置下降过程中出现异响，则完成举升所述阶段的举升后立即停止待测润滑脂的测试；否则完成步骤4)中的全部配重的举升测试。

所述销轴的制备材料如下：

表2承重销轴材质

销轴材料	轴套材料
		40Cr	45/20CrMnTi

测试完成后，对Q点的销轴进行拆解，观察销轴表面的磨损情况，如果销轴表面出现明显的磨痕(磨痕长度大于1cm)，且磨痕的宽度或深度大于3mm记为严重磨损。其余现象记为非严重磨损。

表3极压抗磨能力判断方法

精密度和偏差：按下述规定判断试验结果的可靠性(95％的置信水平)。

重复性r

在同一实验场地，同一操作者使用同一试验设备，按照相同方法，对同一试样连续测定的两个试验结果之差不得超过1个极压抗磨能力等级。

r＝1

再现性R

在不同实验场地，不同操作者使用不同试验设备，按照相同方法，对同一试样测定的两个单一、独立结果之差不能超过1个极压抗磨能力等级。

R＝1

实施例2：上述步骤3)的润滑脂分别为润滑脂B和润滑脂C，两种润滑脂都完成步骤4)的全部测试。

初步测试结果如下：

表4初步测试结果

	异响记录	磨损情况	噪声峰值dB(A)
				润滑脂B	有	严重磨损	69.12
润滑脂C	无	非严重磨损	67.65

从Q点摩擦副销轴拆解的情况看，润滑脂C具有更优异的极压抗磨能力，能提高整机的可靠性。

对比例1：采用传统的四球评价方法对实施例2中润滑脂B和润滑脂C的极压抗磨能力进行测试。

测试结果见下表

表5测试结果

	P<sub>o</sub>/kgf(四球法烧结负荷)
		润滑脂B	250
润滑脂C	250

由此看出，用传统的四球评价方法很难区分润滑脂B和润滑脂C的极压抗磨能力。这两种润滑脂分别通过(5000±20)kg负载下的整车测试，在有无异响和噪声峰值的数值上表现出不同。显然，润滑脂C能带给客户更好的舒适体验。

上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其特征在于，在工程机械承重销轴上打入润滑脂并进行空载运转，然后在（10～150）%额定载荷下至少运转一次，运转时间0.5min~100h，然后通过分析承重销轴表面的磨损以及承重销轴运转过程中的噪声峰值情况，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告；

所述噪声峰值情况为：不同载荷下关键销轴的有效运转过程中，记录是否发生异响，记录并计算每阶段负载举升过程中前5次运转过程中的噪声最大值取平均作为前噪声峰值，对后5次运转过程中的噪声最大值取平均作为后噪声峰值，选取前噪声峰值和后噪声峰值两者之间的最大值记为噪声峰值。

2.如权利要求1所述的润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其特征在于，所述工程机械的额定载荷范围为0.1~80吨。

3.如权利要求1所述的润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其特征在于，所述（10～150）%额定载荷下的运转时间为0.5~30min。

4.如权利要求2所述的润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其特征在于，额定载荷范围为[0.1, 2）吨的工程机械的关键承重销轴有效运转时间为[15, 30）min。

5.如权利要求2所述的润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其特征在于，额定载荷范围为[2, 9）吨的工程机械的关键承重销轴有效运转时间为[5, 15）min。

6.如权利要求2所述的润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其特征在于，额定载荷范围为[9, 80）吨的工程机械的承重销轴有效运转时间为[0.5, 5）min。

7.如权利要求1～6任意一项所述的润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1)：选定工程机械和关键承重销轴；

步骤2)：在关键承重销轴打入润滑脂，试运转关键承重销轴，使得润滑脂分布均匀；

步骤3)：选定工程机械分别在空载、（10n～10n±2）%额定载荷下有效运转；

步骤4)：查看关键承重销轴的磨损情况，出具润滑脂极压抗磨能力的评价报告；其中n为1～15的整数。

8.如权利要求7所述的润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其特征在于，n值在小于15时的载荷下有效运转后观察关键销轴表面的磨损情况，若关键销轴表面没有磨损，则提高n值进行不同载荷下的有效运转；若关键销轴表面出现磨损，则完成该载荷下的有效运转后停止待测润滑脂的测试，并依据不同载荷下关键销轴表面的磨损情况的判断，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告。

9.如权利要求1所述的润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其特征在于，不同载荷下关键销轴的有效运转过程中，若出现异响，则完成该载荷的有效运转后停止待测润滑脂的测试。

10.如权利要求9所述的润滑脂极压抗磨能力的整车评价方法，其特征在于，依据不同载荷下关键销轴有效运转过程中的异响、噪声峰值和关键销轴表面的磨损情况的判断，出具润滑脂极压抗磨能力的整车评价报告。

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