CN110887755B - 用于抗磨损性能测试的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于抗磨损性能测试的装置，包括：环块磨损测试仪、恒压控制单元、抽真空单元、制冷剂供给单元，环块磨损测试仪通过恒压控制单元分别与抽真空单元、制冷剂供给单元连接，环块磨损测试仪内设有试验压力舱、加热装置及温度控制装置，抽真空单元和制冷剂供给单元并联连接于进剂管线上，恒压控制单元设置在抽真空单元与试验压力舱之间的进剂管线上，通过开启或关闭抽真空单元改变试验压力舱的压力，使得制冷剂供给单元内的制冷剂注入至试验压力舱内，加热装置加热试验压力舱，加热装置在温度控制装置的控制下加热至一试验温度并维持在该试验温度，在试验压力舱升温过程中，不断调节恒压控制单元使得试验压力舱的压力维持在某一试验压力值下。

Description

用于抗磨损性能测试的装置及方法

技术领域

本发明涉及用于抗磨损性能测试的装置及方法，特别涉及一种在冷冻机油与制冷剂混合状态下用于抗磨损性能测试的装置及方法，属于实验室用冷冻机油的研究技术领域。

背景技术

抗磨损性能是冷冻机油产品的一项重要性能指标。冷冻机油在磨合表面间形成一层油膜，降低了运动摩擦力，从而减少了摩擦耗功和摩擦热量，最终减小了零件的磨损量，提高了压缩机运行的可靠性和耐久性。

制冷压缩机运行过程中，冷冻机油在一定的压力与温度条件下与制冷剂相接触，制冷剂在压力作用下溶解到冷冻机油中，在温度和压力等条件下，摩擦副表面形成的油膜厚度不同，实际抗磨损性能也会发生改变。冷冻机油与制冷剂混合状态下的“减摩擦性能”极大的依赖于溶入制冷剂与冷冻机油的“相容性”特征。目前，国内外标准的润滑油抗磨性测试方法均是在一定的速度、负荷、温度、时间条件下测试试验件与油品两者接触状态下的“定性、定量”变化。而对于冷冻机油实际运行过程中，“润滑油、制冷剂、工件”三者接触状态性的摩擦性能的评价存在明显的不足。

准确地开展冷冻机油与制冷剂混合条件下的抗磨损试验，是冷冻机油技术研究的趋势。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种用于抗磨损性能测试的装置，其特征在于，包括：环块磨损测试仪、恒压控制单元、抽真空单元、制冷剂供给单元，所述环块磨损测试仪通过所述恒压控制单元分别与所述抽真空单元、制冷剂供给单元连接，所述环块磨损测试仪内设有试验压力舱、加热装置及温度控制装置，所述试验压力舱连接有设有进样阀的进样管线、设有进剂阀的进剂管线和设有放油阀的放油管线,所述进样管线用以注入所述冷冻机油至所述试验压力舱内；

所述抽真空单元和所述制冷剂供给单元并联连接于所述进剂管线上，所述恒压控制单元设置在所述抽真空单元与所述试验压力舱之间的所述进剂管线上，通过开启或关闭所述抽真空单元改变所述试验压力舱的压力，使得所述制冷剂供给单元内的制冷剂注入至所述试验压力舱内，所述加热装置加热所述试验压力舱，所述加热装置在所述温度控制装置的控制下加热至一试验温度并维持在该试验温度，在所述试验压力舱升温过程中，不断调节所述恒压控制单元使得所述试验压力舱的压力维持在某一试验压力值下。

于一实施例中，所述抽真空单元设有真空泵、与所述真空泵连接的真空缓冲罐，所述真空缓冲罐设有放空阀、真空阀，所述真空缓冲罐通过一真空阀与所述恒压控制单元连接。

于一实施例中，所述制冷剂供给单元包括制冷剂罐、安全压力释放阀、压力调节阀，所述制冷剂罐设有两个出口，其中一所述出口为制冷剂进出口，所述制冷剂进出口通过一耐高压管线与所述进剂管连接，所述耐高压管线上设有制冷剂阀和压力调节阀，另一所述出口与所述安全压力释放阀连接。

于一实施例中，所述制冷剂进出口处连接一压力传感器，所述耐高压管路包裹有保温层。

于一实施例中，所述环块磨损测试仪为法莱克斯环块实验仪，所述恒压控制单元为一恒压阀。

本发明还公开了一种用于抗磨损性能测试的方法，该方法适用于用于抗磨损性能测试的装置，该装置包括：环块磨损测试仪、恒压控制单元、抽真空单元、制冷剂供给单元，所述环块磨损测试仪通过所述恒压控制单元分别与所述抽真空单元、制冷剂供给单元连接，所述环块磨损测试仪内设有试验压力舱、加热装置及温度控制装置，且外接有设有进样阀的进样管线、设有进剂阀的进剂管线和设有放油阀的放油管线，所述恒压控制单元设在抽真空单元与试验压力舱之间的所述进剂管线上，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1，将冷冻机油注入环块磨损测试仪的试验压力舱内；

步骤2，打开抽真空单元，对整个所述装置抽真空至所述试验压力舱内的压力小于所述制冷剂供给单元的压力；

步骤3，打开制冷剂供给单元，制冷剂从制冷剂供给单元注入到试验压力舱内与冷冻机油混合；

步骤4，对环块磨损测试仪的试验压力舱加热，持续加热至一试验温度，在加热过程中，不断调节恒压阀，保持试验压力舱内的试验压力始终恒定在一试验压力值下；

步骤5，温度到达所述试验温度时，所述试验压力舱在所述试验压力值下、在所述试验温度下至少维持1小时，使制冷剂充分溶解进冷冻机油中；

步骤6，启动环块磨损测试仪，进行磨损试验；

步骤7，试验结束后，打开试验压力舱，取出试验环与试验块，试验块用清洗剂清洗干净、干燥并称重；

步骤8、测试试验块的磨痕宽度及深度。

于一实施例中，步骤1还包括，将冷冻机油120±5ml注入试验压力舱内，冷冻机油体积占试验压力舱体积的三分之二。

于一实施例中，步骤2还包括，

步骤21，打开进剂阀、恒压控制单元，开启抽真空单元，对整个装置抽真空30分钟，至试验压力舱内的试验压力值降至50Pa以下；

步骤22，调节抽真空单元，使其与外界大气压达到平衡为止；

步骤23，打开进剂阀，关闭恒压控制单元，开启所述制冷剂供给单元，完成制冷剂到试验压力舱的注入，再缓缓打开恒压控制单元，至试验压力舱的压力达到试验压力值500KPa。

于一实施例中，步骤6还包括，进行磨损试验时的试验条件包括：试验温度(80±1)℃、试验时间(3600±2)s、转速(300±3)r/min，加载负荷2225N，试验压力值500KPa。

附图说明

图1是本发明中抗磨损性能测试装置的结构示意图。

图2是本发明中环块磨损测试仪的结构示意图。

图3为图2的侧视图。

其中附图标记为：

环块磨损测试仪 1

试压块 11

试验环 12

加载气泵 13

传动主轴 14

磨损测量表 15

试验压力舱 2

抽真空单元 3

真空缓冲罐 31

真空阀 311

真空泵 312

制冷剂供给单元 4

制冷剂罐 41

制冷剂阀 411

恒压阀 A

放空阀 B

进样阀 C

放油阀 D

进剂阀 E

具体实施方式

图1为本发明中抗磨损性能测试装置的结构示意图。图2是本发明中环块磨损测试仪的结构示意图。如图1、图2所示，用于抗磨损性能测试的装置，包括：环块磨损测试仪1、恒压控制单元、抽真空单元3、制冷剂供给单元4，所述环块磨损测试仪通过所述恒压控制单元分别与所述抽真空单元、制冷剂供给单元4连接，所述环块磨损测试仪1内设有试验压力舱2，所述试验压力舱2连接有设有进样阀C的进样管线、设有进剂阀E的进剂管线和设有放油阀D的放油管线,所述进样管线用以注入所述冷冻机油至所述试验压力舱2内。

所述抽真空单元3和所述制冷剂供给单元4并联连接于所述进剂管线上，在抽真空单元3与所述进剂阀E之间的所述进剂管线上设有恒压阀A，通过开启或关闭所述抽真空单元3改变所述试验压力舱2的压强，并在所述恒压阀A的调节下使所述试验压力舱2在某一设定压强下，并在该设定压强下将所述制冷剂供给单元4内的制冷剂注入至所述试验压力舱2内，所述试验压力舱2用于储存注入的冷冻机油或/和制冷剂。

由于国内外标准的润滑油抗磨性测试方法均是在一定的速度、负荷、温度、时间条件下测试试验件与油品两者接触状态下的“定性、定量”变化，本申请是将试验件处于冷冻机油和制冷剂都有的环境下，比较接近真实运行环境。故本发明提供了“冷冻机油、制冷剂、试验件工件”三者接触状态性的摩擦性能的测试的装置，在本发明一实施例中，该抽真空单元3设有真空泵312、与真空泵312连接的真空缓冲罐31，所述真空缓冲罐31设有放空阀B、真空管线，所述真空管线通过一真空阀311与所述恒压阀A连接。

所述制冷剂供给单元4包括制冷剂罐41、安全压力释放阀(图中未标出)、压力调节阀(图中未标出)，所述制冷剂罐41设有两个出口，其中一所述出口为制冷剂进出口，所述制冷剂进出口通过一耐高压管线与所述进剂管连接，所述耐高压管线上设有制冷剂阀411和压力调节阀，另一所述出口与所述安全压力释放阀连接。

所述制冷剂进出口处连接一压力传感器，所述耐高压管路包裹有保温层。

本发明中所述环块磨损测试仪可采用法莱克斯环块试验机，法莱克斯环块试验机的结构以及用于机油抗磨损性能测试为现有技术。

环块磨损测试仪的试验压力舱2设有加热及温度控制模块、负荷加载模块、安全压力释放阀，所述加热及温度控制模块用于调节所述试验压力舱2内的温度，确保试验件处于一定的温度下，抽真空单元3、所述恒压阀A的联合调节下使所述试验压力舱2在某一设定压强下，另外试验压力舱2还设有安全压力释放阀，安全压力释放阀设定释放压力要小于试验仓的最大工作压力，使得环块磨损测试仪的试验压力舱2处于可控的压力、温度条件下。

参照图2、图3，图2为本发明中环块磨损测试仪的结构示意图，图3为图2的侧视图。试验压力舱2还设置有磨损测量表15、传动主轴14、试验架、试验环12和试压块11,试验环12安装在传动主轴14上。试验环12和试压块11之间加载一定的负荷，以增大所述试验环12环面的负荷，负荷加载模块安装在试块架上。软件控制系统通过变频调速器控制试验压力舱所需的转速，同时通过压力传感器信号控制加载气泵13提供试验所需的负荷。环块磨损测试仪下部外接所述加载气泵13，空气进入加载气泵13顶起活塞，带动杠杆向上运动，同时拉动负荷杠杆向下运动，向试压块11施压，完成试验负荷的加载，环块磨损测试仪如何实现加载负荷为现有技术，在此不再详细赘述。

本发明提供的一种用于抗磨损性能测试的方法，适用于冷冻机油与制冷剂混合状态下，该方法采用上述用于抗磨损性能测试的装置，该方法包括如下步骤：

该方法包括如下步骤：

步骤1，将冷冻机油注入环块磨损测试仪的试验压力舱内；

步骤2，打开抽真空单元3，对整个所述装置抽真空至所述试验压力舱内的压力小于所述制冷剂供给单元的压力；

步骤3，打开制冷剂供给单元，制冷剂从制冷剂供给单元注入到试验压力舱内与冷冻机油混合；

步骤4，对环块磨损测试仪的试验压力舱加热，持续加热至一试验温度80±1℃，在加热过程中，不断调节恒压阀A，保持试验压力舱内的试验压力始终恒定在一试验压力值下；

步骤5，温度到达所述试验温度时，所述试验压力舱在所述试验压力值下、在所述试验温度下至少维持1小时，使制冷剂充分溶解进冷冻机油中；

步骤6，启动环块磨损测试仪，进行磨损试验；

步骤7，试验结束后，打开试验压力舱，取出试验环12与试压块11，试压块11用清洗剂清洗干净、干燥并称重；

步骤8、测试试压块11的磨痕宽度及深度。

步骤1还包括，将试验油120±5ml注入试验压力舱内，试验油体积占试验压力舱体积的三分之二。

步骤2还包括，

步骤21，打开进剂阀E、恒压阀A，开启抽真空单元3，对整个装置抽真空30分钟，至试验压力舱内的试验压力值降至50Pa以下；

步骤22，调节抽真空单元3，使其与外界大气压达到平衡为止；

步骤23，打开进剂阀E，关闭恒压阀A，开启制冷剂供给单元，完成制冷剂从制冷剂罐41到试验压力舱的注入，再缓缓打开恒压阀A，至试验压力舱的压力达到试验压力值500KPa。

步骤6还包括，进行磨损试验时的试验条件，见表1或表2，当实验条件为表1时，试验条件为试验温度(80±1)℃、试验时间(3600±2)s、转速(300±3)r/min，加载负荷2225N，试验压力值500KPa。

表1制冷剂R134a摩擦磨损试验条件

表2制冷剂R22摩擦磨损试验条件

冷冻机油与制冷剂在温度80±1℃，在选定的制冷剂试验压力的条件下静止1小时开始试验。由试验机主轴带动试验环在静止的试块上转动。主轴转速为300±3r/min，试验时间为3600±2s。试验环和试验块之间加载一定的负荷，通过观察试验块表面磨痕(磨痕宽度和磨痕深度)、失重，可以得到冷冻机油与制冷剂共存条件下的抗磨损性能。

以下为一具体实施例说明采用本发明的装置以及方法的优势：

选取多元醇酯型合成冷冻机油A、B两种，进行试验，并与参比油结果进行对比，考察油品类型对冷冻机油摩擦性能的影响。多元醇酯型合成冷冻机油A、B两种理化性质见表3。

表3多元醇酯型合成冷冻机油A、B理化性质

试验步骤如下：

步骤一、将试验油约120±5ml注入试验压力舱(试验油体积占试验压力舱体积的三分之二)。

步骤二、如图1用真空管线连接真空泵、真空缓冲罐31、试验机设备、恒压阀、制冷剂罐。

步骤三、打开试验压力舱的进剂阀E、恒压阀A、真空阀以及放空阀B，关闭制冷剂罐出口阀门；开启真空泵，缓缓关闭真空缓冲罐31的放空阀B，系统抽真空30分钟，至系统内残压降至50Pa以下。依次关闭真空阀、真空泵，同时缓缓开启放空阀B，至真空缓冲罐31内与外界大气压达到平衡为止；然后保证试验压力舱进剂阀E处于开启状态，关闭恒压阀A，开启制冷剂出口阀门至完全开启状态，然后缓缓打开恒压阀A，至系统内压力达到设定值(见表4)，完成制冷剂从制冷剂罐到试验压力舱的注入。

步骤四、打开试验压力舱的加热功能，温度设置为80±1℃，升温过程中，缓缓调节恒压阀，保持系统内压力始终恒定在设定值(见表4)。温度到达以后，在设定的试验压力(见表4)下保持1小时，使制冷剂充分溶解进试验油中。

步骤五、按表4规定的试验条件进行试验。

表4制冷剂R134a摩擦磨损试验条件

试验温度/℃	试验时间/s	转速/r/min	试验负荷/N	试验压力/KPa
					80±1	3600±2	300±3	2225	500

步骤六、试验结束后，待试验压力舱温度降到室温以后，从试验压力舱下部的油样放空阀排放油剂混合液至废液回收器中。

步骤七、打开试验压力舱，取出试验环与试验块，试验块用清洗剂清洗干净、干燥并称重。

失重计算：失重＝试验前试块质量-试验后试块质量，单位mg

步骤八、测试试块的磨痕宽度及深度，单位mm

试验结果见表5。

表5试验结果表

由表5可以看出，试验结果区分性好，利用本发明提供的装置以及方法，很容易的区别不同考察油品类型对冷冻机油摩擦性能的影响程度。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开之实施例并未限制本发明之范围。相反地，包含于申请专利范围的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种用于抗磨损性能测试的方法，该方法使用抗磨损性能测试装置，该装置包括：环块磨损测试仪、恒压控制单元、抽真空单元、制冷剂供给单元，所述环块磨损测试仪通过所述恒压控制单元分别与所述抽真空单元、制冷剂供给单元连接，所述环块磨损测试仪内设有试验压力舱、加热装置及温度控制装置，且外接有设有进样阀的进样管线、设有进剂阀的进剂管线和设有放油阀的放油管线，所述恒压控制单元设在抽真空单元与试验压力舱之间的所述进剂管线上，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1，将冷冻机油注入环块磨损测试仪的试验压力舱内；

步骤2，打开抽真空单元，对整个所述装置抽真空至所述试验压力舱内的压力小于所述制冷剂供给单元的压力；

步骤3，打开制冷剂供给单元，制冷剂从制冷剂供给单元注入到试验压力舱内与冷冻机油混合；

步骤4，对环块磨损测试仪的试验压力舱加热，持续加热至一试验温度，在加热过程中，不断调节恒压阀，保持试验压力舱内的试验压力始终恒定在一试验压力值下；

步骤5，温度到达所述试验温度时，所述试验压力舱在所述试验压力值下、在所述试验温度下至少维持1小时，使制冷剂充分溶解进冷冻机油中；

步骤6，启动环块磨损测试仪，进行磨损试验；

步骤7，试验结束后，打开试验压力舱，取出试验环与试验块，试验块用清洗剂清洗干净、干燥并称重；

步骤8、测试试验块的磨痕宽度及深度。

2.如权利要求1所述的用于抗磨损性能测试的方法，其特征在于，步骤1还包括，将冷冻机油120±5ml注入试验压力舱内，冷冻机油体积占试验压力舱体积的三分之二。

3.如权利要求1所述的用于抗磨损性能测试的方法，其特征在于，步骤2还包括，

步骤21，打开进剂阀、恒压控制单元，开启抽真空单元，对整个装置抽真空30分钟，至试验压力舱内的试验压力值降至50Pa以下；

步骤22，调节抽真空单元，使其与外界大气压达到平衡为止；

步骤23，打开进剂阀，关闭恒压控制单元，开启所述制冷剂供给单元，完成制冷剂到试验压力舱的注入，再缓缓打开恒压控制单元，至试验压力舱的压力达到试验压力值500KPa。

4.如权利要求1所述的用于抗磨损性能测试的方法，其特征在于，步骤6还包括，进行磨损试验时的试验条件包括：试验温度(80±1)℃、试验时间(3600±2)s、转速(300±3)r/min，加载负荷2225N，试验压力值500KPa。

5.如权利要求1所述的用于抗磨损性能测试的方法，其特征在于，抗磨损性能测试装置包括：环块磨损测试仪、恒压控制单元、抽真空单元、制冷剂供给单元，所述环块磨损测试仪通过所述恒压控制单元分别与所述抽真空单元、制冷剂供给单元连接，所述环块磨损测试仪内设有试验压力舱、加热装置及温度控制装置，所述试验压力舱连接有设有进样阀的进样管线、设有进剂阀的进剂管线和设有放油阀的放油管线,所述进样管线用以注入所述冷冻机油至所述试验压力舱内；

所述抽真空单元和所述制冷剂供给单元并联连接于所述进剂管线上，所述恒压控制单元设置在所述抽真空单元与所述试验压力舱之间的所述进剂管线上，通过开启或关闭所述抽真空单元改变所述试验压力舱的压力，使得所述制冷剂供给单元内的制冷剂注入至所述试验压力舱内，所述加热装置加热所述试验压力舱，所述加热装置在所述温度控制装置的控制下加热至一试验温度并维持在该试验温度，在所述试验压力舱升温过程中，不断调节所述恒压控制单元使得所述试验压力舱的压力维持在某一试验压力值下。

6.如权利要求5所述的用于抗磨损性能测试的方法，其特征在于，所述抽真空单元设有真空泵、与所述真空泵连接的真空缓冲罐，所述真空缓冲罐设有放空阀、真空阀，所述真空缓冲罐通过一真空阀与所述恒压控制单元连接。

7.如权利要求5所述的用于抗磨损性能测试的方法，其特征在于，所述制冷剂供给单元包括制冷剂罐、安全压力释放阀、压力调节阀，所述制冷剂罐设有两个出口，其中一所述出口为制冷剂进出口，所述制冷剂进出口通过一耐高压管线与所述进剂管连接，所述耐高压管线上设有制冷剂阀和压力调节阀，另一所述出口与所述安全压力释放阀连接。

8.如权利要求7所述的用于抗磨损性能测试的方法，其特征在于，所述制冷剂进出口处连接一压力传感器，所述耐高压管线 包裹有保温层。

9.如权利要求5所述的用于抗磨损性能测试的方法，其特征在于，所述环块磨损测试仪为法莱克斯环块实验仪，所述恒压控制单元为一恒压阀。

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