CN111638151A - 一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法 - Google Patents

一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及摩擦副的抗磨损性能的检测技术领域，公开一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其包括：S1、在耐久台架上使用基准润滑油润滑基准摩擦副的情况下，检测基准摩损参数；S2、在实验台架上采用实验润滑油、实验摩擦副，通过控制实验边界条件，检测实验摩擦副的实验摩损参数；S3、实验摩损参数与基准摩损参数一致，采用对比摩擦副和/或对比润滑油，并采用实验边界条件，检测对比摩擦副或者实验摩擦副的第一对比摩损参数；S4、改变S3中的实验边界条件中的至少一个，检测对比摩擦副或者实验摩擦副的第二对比摩损参数。本发明的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法检测速度快，能够得到与不同摩擦副相匹配的边界条件和润滑油。

Description

一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法
技术领域
本发明涉及摩擦副的抗磨损性能的检测技术领域，尤其涉及一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法。
背景技术
发动机为柴油机时，气缸套和活塞环配副是柴油机中最重要的一对摩擦副，且工作条件比较苛刻，在高温、高压、润滑不良的条件下进行高频往复运动，其抗磨损性能在很大程度上决定了柴油机的工作可靠性及耐久性。在发动机的摩擦副的开发验证及润滑油的选择过程中，为考核不同摩擦副与不同润滑油配套使用时的抗磨损性能，需要在耐久台架进行一系列的试验以确定不同的摩擦副和不同的润滑油配合时具有的抗磨损性能，从而选择可靠性好的摩擦副和润滑油，这种检测方法试验周期较长且检测成本较高。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，检测方法简单，检测成本降低，检测时长较现有技术大大缩短。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，包括以下步骤：
S1、在耐久台架上使用基准润滑油润滑基准摩擦副的情况下，检测所述基准摩擦副的基准摩损参数，其中，所述基准摩损参数包括基准摩擦副的基准重量损失、基准体积损失及基准磨损深度；
S2、在实验台架上采用所述基准润滑油作为实验润滑油、所述基准摩擦副作为实验摩擦副，所述实验台架的实验发动机驱动所述实验摩擦副摩擦，通过控制实验边界条件，检测所述实验摩擦副的实验摩损参数，所述实验摩损参数包括实验摩擦副的实验重量损失、实验体积损失及实验磨损深度，所述实验边界条件包括实验润滑油温度、实验润滑油流量、实验摩擦副的往复次数及实验摩擦副的压力；
S3、若所述实验摩损参数与所述基准摩损参数一致，采用对比摩擦副和/或对比润滑油，并在所述实验边界条件下检测所述对比摩擦副或者所述实验摩擦副的第一对比摩损参数，并将所述第一对比摩损参数与所述基准摩损参数进行对比，所述对比摩擦副与所述实验摩擦副相比，至少一个物理参数不同，所述对比润滑油与所述实验润滑油的型号不同；
S4、改变S3中的所述实验边界条件，检测所述对比摩擦副或者所述实验摩擦副的第二对比摩损参数，并将所述第二对比摩损参数与所述基准摩损参数进行对比。
作为一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法的优选方案，所述实验重量损失与所述基准重量损失的比值为0.95-1.05、所述实验体积损失与所述基准体积损失的比值为0.95-1.05且所述实验磨损深度与所述基准磨损深度的比值为0.95-1.05，否则，判定所述实验摩损参数与所述基准摩损参数不一致。
作为一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法的优选方案，在S3中，若所述实验摩损参数与所述基准摩损参数不一致，则返回S2。
作为一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法的优选方案，在S3中，所述物理参数为材料、长度、宽度及厚度。
作为一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法的优选方案，所述实验发动机的转速和实验运行时长的乘积为所述实验摩擦副的往复次数，其中，所述实验运行时长与耐久实验的耐久时长、耐久转速及实验摩擦副的摩擦频率相关。
作为一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法的优选方案，所述实验摩擦副的摩擦频率为10Hz-100Hz。
作为一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法的优选方案，在S2、S3及S4中，每隔预设时长观察所述实验摩擦副或者所述对比摩擦副的实际摩损参数，并将所述实际摩损参数与所述基准摩损参数进行对比，所述预设时长小于所述运行时长。
作为一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法的优选方案，在S1至S4中，所述基准摩擦副、所述实验摩擦副及所述对比摩擦副的摩擦行程均为2mm-5mm。
作为一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法的优选方案，所述基准润滑油润滑所述基准摩擦副时采用非循环润滑方式，所述实验润滑油或所述对比润滑油润滑所述实验摩擦副润或者所述对比摩擦副滑时采用非循环润滑方式。
作为一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法的优选方案，所述实验摩擦副的压力为所述实验发动机在额定转速和100％负荷工况下的所述实验摩擦副之间的压力。
本发明的有益效果为：本发明公开的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法首先以耐久台架上测得的基准摩擦副采用基准润滑油润滑得到的基准摩损参数，接着在实验台架上采用与耐久台架相同基准摩擦副和基准润滑油得到实验摩损参数，并将两者进行对比，以保证实验台架的实验结果的准确性，实验摩损参数与基准摩损参数一致后，采用对比摩擦副和/或对比润滑油，或者同时改变实验边界条件，得到对比摩擦副或实验摩擦副的第一对比摩损参数或者第二对比摩损参数，并将其与实验磨损参数进行对比，最终得到与不同摩擦副相匹配的边界条件和润滑油，在保证实验结果准确的前提下提高了检测的速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施例提供的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法的框图；
图2是本发明具体实施例提供的基准摩擦副和实验摩擦副的凹坑的坐标与摩擦副的宽度的曲线图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本实施例提供一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，包括以下步骤：
S1、在耐久台架上使用基准润滑油润滑基准摩擦副的情况下，检测基准摩擦副的基准摩损参数，其中，基准摩损参数包括基准摩擦副的基准重量损失、基准体积损失及基准磨损深度；
S2、在实验台架上采用基准润滑油作为实验润滑油、基准摩擦副作为实验摩擦副，实验台架的实验发动机驱动实验摩擦副摩擦，通过控制实验边界条件，检测实验摩擦副的实验摩损参数，实验摩损参数包括实验摩擦副的实验重量损失、实验体积损失及实验磨损深度，实验边界条件包括实验润滑油温度、实验润滑油流量、实验摩擦副的往复次数及实验摩擦副的压力；
S3、若实验摩损参数与基准摩损参数一致，采用对比摩擦副和/或对比润滑油，并在实验边界条件下检测对比摩擦副或者实验摩擦副的第一对比摩损参数，并将第一对比摩损参数与基准摩损参数进行对比，对比摩擦副与实验摩擦副相比，至少一个物理参数不同，对比润滑油与实验润滑油的型号不同；
S4、改变S3中的实验边界条件，检测对比摩擦副或者实验摩擦副的第二对比摩损参数，并将第二对比摩损参数与基准摩损参数进行对比。
具体地，在S4中，改变实验边界条件为改变实验润滑油温度、实验润滑油流量、实验摩擦副的往复次数及实验摩擦副的压力中的至少一个。
本实施例的实验台架与耐久台架相比，实验台架的结构简单，只需要通过摩擦副的摩擦即可检测摩擦副的抗磨损性能，从而达到在实验台架以低成本的摩擦磨损试验方式来替代发动机耐久性试验。
具体地，耐久台架的结构与发动机实际工作环境较为类似，测试结果较为准确，耐久台架的耐久发动机为柴油机，整个耐久台架的设备比较复杂，为了保证试验的精确性，耐久台架上设有15个计量设备，成本较高，一般在百万以上，每进行一次试验大约消耗1000小时至3000小时不等。而实验台架则是对耐久台架的简化，实验台架的实验发动机使用电能进行驱动，且省去了计量设备，结构更加简单，成本更低，约在30万以内，且每进行一次试验所消耗的时间是原来的1/5，测试速度大幅提升。
需要说明的是，基准摩擦副的基准重量损失为在耐久台架上摩擦耐久时长后基准摩擦副损失的重量，基准体积损失为基准摩擦副的体积与摩擦前相比所减小的体积，基准磨损深度为基准摩擦副在第一位置、第二位置、第三位置、第四位置及第五位置测得的基准摩擦副上磨损形成的凹坑的平均深度。
相应的，实验重量损失和实验体积损失定义分别与基准重量损失和基准体积损失类似。在S2中，实验磨损深度为实验摩擦副在与基准摩擦副上的相同的第一位置、第二位置、第三位置、第四位置及第五位置测得的实验摩擦副上磨损形成的凹坑的平均深度。当然，在其他实施例中，还可以取其他个数的凹坑深度的平均值作为比较，具体个数及选取点的位置根据实际需要进行选定。
进一步地，为了验证实验的准确性，基准摩损参数还包括基准润滑油中的基准金属含量，基准润滑油中的基准金属含量为基准润滑油内各种金属的含量。相应的，实验磨损参数包括实验润滑油中的实验金属含量，实验润滑油中的实验金属含量为实验润滑油内各种金属的含量，具体可通过仪器进行检测。
本实施例提供的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法首先以耐久台架上测得的基准摩擦副采用基准润滑油润滑得到的基准摩损参数，接着在实验台架上采用与耐久台架相同基准摩擦副和基准润滑油得到实验摩损参数，并将两者进行对比，以保证实验台架的实验结果的准确性，实验摩损参数与基准摩损参数一致后，采用对比摩擦副和/或对比润滑油，或者同时改变实验边界条件，得到对比摩擦副或实验摩擦副的第一对比摩损参数或者第二对比摩损参数，将第一对比磨损参数和第二对比摩损参数分别与基准摩擦参数相比，最终得到与不同摩擦副相匹配的边界条件和润滑油，在保证实验结果准确的前提下提高了摩擦副的抗磨损性能的检测速度。
具体地，实验重量损失与基准重量损失的比值为0.95-1.05、实验体积损失与基准体积损失的比值为0.95-1.05且实验磨损深度与基准磨损深度的比值为0.95-1.05，则判定实验摩损参数与基准摩损参数一致。否则，则判定实验摩损参数与基准摩损参数不一致，在S3中，若是实验摩损参数与基准摩损参数不一致，则返回S2，直至实验摩损参数与基准摩损参数一致。
本实施例的摩擦副为气缸套和活塞环配副，活塞环配副相对于气缸套往复摩擦滑动。如图2所示，图中的两条曲线的横坐标L代表摩擦副的宽度，纵坐标D代表凹坑的位置，纵坐标的0代表气缸套内表面完全光滑时的坐标值，虚线代表基准气缸套的宽度与凹坑纵坐标的关系曲线，实线代表实验气缸套的宽度与凹坑纵坐标的关系曲线，由图2可知，基准气缸套和实验气缸套的中部的凹坑的深度较深。具体地，本实施例的基准气缸套上的第一位置、第二位置、第三位置、第四位置及第五位置均是横坐标为0-4mm，且这五个位置在基准气缸套的同一横截面上。
在S3中，物理参数为材料、长度、宽度及厚度等参数，由于摩擦副的性能与其材料、长度、宽度、厚度等因素相关，因此需要检测不同物理参数的摩擦副的抗磨损性能。具体地，首先改变实验摩擦副的至少一个物理参数，并采用实验润滑油和实验边界条件，检测对比摩擦副的第一对比磨损参数，并与基准摩损参数对比。接着改变实验边界条件，即改变实验润滑油温度、实验润滑油流量、实验摩擦副的往复次数及实验摩擦副的压力中的至少一个，此时可以采用实验润滑油或者对比润滑油，通过采用不同的对比边界条件，检测对比摩擦副的第二对比磨损参数，从而检测对比摩擦副与实验边界条件和实验润滑油、或者实验边界条件和对比边界条件、或者对比边界条件和实验润滑油、或者对比边界条件和对比润滑油之间的关系，最终得出与对比摩擦副相匹配的边界条件和润滑油，这里的边界条件为实验边界条件或者对比边界条件，润滑油为实验润滑油或者对比润滑油。最后，将对比摩擦副的第一对比摩损参数与基准摩损参数进行对比，若是第一对比摩损参数小于或者等于基准摩损参数，则判定对比摩擦副在实验边界条件和实验润滑油下、或者对比摩擦副在实验边界条件和对比边界条件下、或者对比摩擦副在对比边界条件和实验润滑油下、或者对比摩擦副在对比边界条件和对比润滑油下的抗磨损性能优于或者等于试验摩擦副。
若是实验摩擦副不变，只采用对比润滑油，即改变实验润滑油的型号，并在实验边界条件或者不同的对比边界条件下检测实验摩擦副的第一对比磨损参数或者第二对比磨损参数，从而检测实验摩擦副与对比润滑油和实验边界条件、或者对比润滑油和对比边界条件之间的关系，最终得出与实验摩擦副相匹配的润滑油和边界条件，这里的边界条件为实验边界条件或者对比边界条件，润滑油为实验润滑油或者对比润滑油。最后，将实验摩擦副的第一对比摩损参数或者第二对比摩损参数与基准摩损参数进行对比，若是第一对比摩损参数或者第二对比摩损参数不大于基准摩损参数，则判定实验摩擦副在对比润滑油和实验边界条件下、或者实验摩擦副在对比润滑油和对比边界条件下的抗磨损性能优于或者等于试验摩擦副。
因此，通过采用不同的摩擦副和润滑油模拟不同的摩擦副的实际运行状态，能够达到快速验证试验的边界条件，检验和对比与不同摩擦副相匹配使用的不同润滑油和不同边界条件，替代了部分发动机耐久性试验，同时降低了试验成本且缩短了试验时间。
具体地，本实施例的实验摩擦副的往复次数等于实验发动机的转速和实验运行时长的乘积，其中，实验运行时长与耐久实验的耐久时长、耐久转速及实验摩擦副的摩擦频率相关，具体地，实验运行时长等于耐久实验的耐久时长和耐久转速的乘积与60倍的实验摩擦副的摩擦频率的比值，其中耐久时长为耐久台架摩擦基准摩擦副的时长，其单位为分钟，耐久转速为柴油机在每小时内的每分钟的平均转速，实验摩擦副的摩擦频率为实验摩擦副每秒摩擦的次数，实验摩擦副的摩擦频率为10Hz-100Hz。当然，在其他实施例中，实验摩擦副的摩擦频率并不限于本实施例的这种限定，还可以为其他数值，具体根据实际需要设置。
优选地，在S1至S4中，基准摩擦副、实验摩擦副及对比摩擦副的摩擦行程均为2mm-5mm，摩擦行程为活塞环配副相对于气缸套滑动的距离。当然，在其他实施例中，摩擦行程并不限于本实施例的这种限定，还可以为其他数值，具体根据实际需要设置。
具体地，本实施例的实验润滑油流量为泵油时长和单位时间泵入的油量的乘积。实验摩擦副的压力为实验发动机在额定转速和100％负荷工况下的实验摩擦副之间的压力。
在S2、S3及S4中，每隔预设时长观察实验摩擦副或者对比摩擦副的实际摩损参数，并将实际摩损参数与基准摩损参数进行对比以实时检测摩擦副的磨损状况，其中，预设时长小于运行时长，本实施例的预设时长为半小时。
为了防止基准润滑油老化对基准摩擦副的影响，基准润滑油润滑基准摩擦副时采用非循环润滑方式，同样的，实验润滑油或对比润滑油润滑实验摩擦副或者对比摩擦副时采用非循环润滑方式，以避免实验润滑油或对比润滑油的老化对实验摩擦副润或者对比摩擦副的影响。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在耐久台架上使用基准润滑油润滑基准摩擦副的情况下，检测所述基准摩擦副的基准摩损参数，其中，所述基准摩损参数包括基准摩擦副的基准重量损失、基准体积损失及基准磨损深度；
S2、在实验台架上采用所述基准润滑油作为实验润滑油、所述基准摩擦副作为实验摩擦副，所述实验台架的实验发动机驱动所述实验摩擦副摩擦，通过控制实验边界条件，检测所述实验摩擦副的实验摩损参数，所述实验摩损参数包括实验摩擦副的实验重量损失、实验体积损失及实验磨损深度，所述实验边界条件包括实验润滑油温度、实验润滑油流量、实验摩擦副的往复次数及实验摩擦副的压力；
S3、若所述实验摩损参数与所述基准摩损参数一致，采用对比摩擦副和/或对比润滑油，并在所述实验边界条件下检测所述对比摩擦副或者所述实验摩擦副的第一对比摩损参数，并将所述第一对比摩损参数与所述基准摩损参数进行对比，所述对比摩擦副与所述实验摩擦副相比，至少一个物理参数不同，所述对比润滑油与所述实验润滑油的型号不同；
S4、改变S3中的所述实验边界条件，检测所述对比摩擦副或者所述实验摩擦副的第二对比摩损参数，并将所述第二对比摩损参数与所述基准摩损参数进行对比。
2.根据权利要求1所述的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其特征在于，若所述实验重量损失与所述基准重量损失的比值为0.95-1.05、所述实验体积损失与所述基准体积损失的比值为0.95-1.05且所述实验磨损深度与所述基准磨损深度的比值为0.95-1.05，则判定所述实验摩损参数与所述基准摩损参数一致，否则，判定所述实验摩损参数与所述基准摩损参数不一致。
3.根据权利要求2所述的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其特征在于，在S3中，若所述实验摩损参数与所述基准摩损参数不一致，则返回S2。
4.根据权利要求1所述的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其特征在于，在S3中，所述物理参数为材料、长度、宽度及厚度。
5.根据权利要求1所述的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其特征在于，所述实验发动机的转速和实验运行时长的乘积为所述实验摩擦副的往复次数，其中，所述实验运行时长与耐久实验的耐久时长、耐久转速及实验摩擦副的摩擦频率相关。
6.根据权利要求5所述的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其特征在于，所述实验摩擦副的摩擦频率为10Hz-100Hz。
7.根据权利要求5所述的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其特征在于，在S2、S3及S4中，每隔预设时长观察所述实验摩擦副或者所述对比摩擦副的实际摩损参数，并将所述实际摩损参数与所述基准摩损参数进行对比，所述预设时长小于所述运行时长。
8.根据权利要求1所述的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其特征在于，在S1至S4中，所述基准摩擦副、所述实验摩擦副及所述对比摩擦副的摩擦行程均为2mm-5mm。
9.根据权利要求1所述的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其特征在于，所述基准润滑油润滑所述基准摩擦副时采用非循环润滑方式，所述实验润滑油或所述对比润滑油润滑所述实验摩擦副或者所述对比摩擦副时采用非循环润滑方式。
10.根据权利要求1所述的检测摩擦副的抗磨损性能的试验方法，其特征在于，所述实验摩擦副的压力为所述实验发动机在额定转速和100％负荷工况下的所述实验摩擦副之间的压力。
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