DE2330837A1

DE2330837A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE FRICTION AND WEAR CRITERIA OF IN PARTICULAR FUELS AND FUELS

Info

Publication number: DE2330837A1
Application number: DE19732330837
Authority: DE
Inventors: Gerald Drechsler; Peter Huebner; Helmut Pohl; Heinrich Prof Dr Reith; Horst Richter; Hans-Peter Scholz
Original assignee: PETROLCHEMISCHES KOMBINAT
Current assignee: PETROLCHEMISCHES KOMBINAT
Priority date: 1972-06-28
Filing date: 1973-06-16
Publication date: 1974-01-17
Also published as: RO64431A; DD103507A1

Description

verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Reibungs- und Verschleißkriterien von insbesondere Eraft- und ureibstoffen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorriohtung zur Untersuchung und Bestimmung der Reibungs- und Versohleißkriterien von insbesondere Kraft- und Treibstoffen.method and device for determining the friction and wear criteria of in particular eraft and ureic substances "The invention relates to a method and a Vorriohtung for the investigation and determination of the friction and abrasion criteria of fuels and fuels in particular.

Es sind Verfahren und Vorrichtungen bekRnntJ die die Ermittlung von Schmierfähigkeitskriterien von Sohmierstoffen unter bestimmten Reibungs- und Sohmierungsbedingungen gestatten.There are known methods and devices for the determination of Lubricity criteria of soaking materials under certain friction and soothing conditions allow.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art werden vorzugsweise nur Einzelmessungen, wie Reibung, Verschleiß und/oder elektrische Messungen durchgeführt. Die Messungen werden dabei diskontinuierlich durchgeftihrt.With known devices of this type, preferably only individual measurements, such as friction, wear and / or electrical measurements are carried out. The measurements are carried out discontinuously.

laufende Reibungs-, Versohleiß- und elektrische Messungen erfolgen nur an dem Reib-Versohleiß-Gerät (BRD-Patent 1 236 830).ongoing friction, wear and electrical measurements are carried out only on the friction-wear device (BRD-Patent 1 236 830).

Für die Untersuchung und Kontrolle der SchmierfAhigkeitseigenschaften von Kraft-und Treibstoffen im Gebiet zwischen hydrodynamischer-und GrenzflEchenschmierung sind bisher keine kompakten in ihrem Aufbau einfachen Prüfgeräte, die eine kontinuierliche Bestimmung von gleichseitig mehreren Schmierfähigkeitskriterien, unter praxisnahen Bedingungen hinsichtlich der Werkstoffkombinationen und Belastungskriterien gestatten, bekannt.For the investigation and control of the lubricity properties of fuels in the area between hydrodynamic and interface lubrication are so far no compact in their structure simple test devices that a continuous Determination of several lubricity criteria at the same time, under practical Allow conditions with regard to the material combinations and load criteria, known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Schmierfähigkeitskriterien von Betriebsstoffen unter Berücksichtigung praxisnaher Bedingungen, hinsichtlich der liXerkstoffkombinationen und Belastungskriterien für die Gestaltung der anzuwendenden Prtifkdrper, sowie eine Vorrichtung zur Durch führung der Meßverfahren, die einen einfachen, kompakten Aufbau und eine einfache Handhabung ermöglicht, wobei die bestimmbaren Schmierfähigkeitskriterien der Betriebsstoffesinsbesondere für die Kontrolle bei der Herstellung und Anwendung der Betriebsstoffe und für Untersuchungen im Gebiet zwischen hydrodynamischer- und GrenzflEchenschmierwng sowie für die Ermittlung des Einflusses von Additives auf das Schmierverhalten von Betriebsstoffen geeignet sind, zu entwickeln.The invention is based on the object of a method for determining the lubricity criteria of operating materials taking into account more practical Conditions with regard to the combinations of materials and load criteria for the design of the test bodies to be used, as well as a device for implementation the measuring method, which has a simple, compact structure and easy handling made possible, the determinable lubricity criteria of the operating materials in particular for the control of the production and use of the operating materials and for investigations in the area between hydrodynamic and boundary surface lubrication as well as for the determination the influence of additives on the lubricating behavior of operating materials are to develop.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Bestimmung der Reibungs- und Verschleißkriterien von Kraftstoffen, Flugturbinenkraftstoffen und Mitteldldestillaten bei unterschiedlichen Prüfbedingungen wie Druck, Temperatur und Zusammensetzung der Atmosphäre und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kriterien gleichzeitig und kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet werden.The method according to the invention is used to determine the friction and wear criteria of fuels, aviation turbine fuels, and middle distillates under different test conditions such as pressure, temperature and composition the atmosphere and is characterized by the fact that the criteria are simultaneously and continuously measured and recorded.

In an stich bekannter Weise wird gegen einen Reibzlinder, der auf einer Welle angeordnet ist, ein Reibstift, dessen Ende so ausgebildet ist, daß mit dem Reibzylinder eine punktfbrmige Berührung erfolgt, mit einstellbarer Kraft gedrückt.In a well-known manner against a friction cylinder that is on a shaft is arranged, a friction pin, the end of which is formed so that with the distribution cylinder a point-like contact takes place, pressed with adjustable force.

Die zwischen den Reibkdrpern auftretende Reibkraft wird mit Hilfe von in Vollbrückenschaltung aufgeklebten Dehnungsmeßstreifen, vorzugsweise Halbleiterdehnungsmeßstreifen, die auf der Welle und/ oder auf dem Reibstift angebracht sind ermittelt und kontinuierlich über Kompensations- oder Liniensohreiber aufgezeichnet.The frictional force occurring between the Reibkdrpern is with the help of strain gauges glued in full bridge circuit, preferably semiconductor strain gauges, which are mounted on the shaft and / or on the friction pin are determined and continuously recorded via compensation or line ear overheads.

Die Kontaktberührung der beiden Prüfkörper wird durch Anlagen einer Fremdspannung ( 15 mV - 1,5 V ) und Messung des Spannungsabfalls bestimmt und über Kompensations-oder Liniensthreiber aufge zeichne t.The contact between the two test specimens is ensured by a External voltage (15 mV - 1.5 V) and measurement of the voltage drop determined and over Compensation or line strikers are recorded.

Die Bestimmung des Verschleißes erfolgt über ein Przisionswägeverfahren bzw. durch die Ermittlung des durch den Verschleiß erzeugten Kalottendurchmessers am Reibstift.The determination of the wear is carried out using a precision weighing method or by determining the diameter of the spherical cap caused by wear on the friction pin.

Diese Bestimmungsmethode ist allgemein bekanne Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß die genannten Kriterien gleichzeitig und kontinuierlich unter praxisnahen Bedingungen bestimmt werden. So werden die Reibungs- und Verschleißkriterien bei Temperaturen von 20 - 140 0C, bei einer Belastung des Reibstiftes von 50 - 5000 g, insbesondere 200 -1000 g und einer Drehzahl von 50 - 500 U/min ermittelt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Gehäuse und einem über einen Hebelarm belasteten elektrisch isolierten feststehenden Reibkörper, der ein einfacher Reibstift, dessen Ende als Halbkugel ausgebildet ist oder eine Kugel, die in einer Kugelhalterung festeingespannt ist, sein kann. Dieser Reibkörper drückt auf einen rotierenden Zylinder, der verschiebbar auf einer Welle gelagert ist. Entspreohend den praxisnahen Prüfbe dingungen und der durch die Betriebsstoffe vorgegebenen hydrodynamischen- bzw Grenzflächenschmierung erfolgt die Wahl der Belastungskriterien hinsichtlich der Drehzahl des Zylinders der Belastung des Reibkörpers und der Temperatur der Betriebsstoffe.This method of determination is generally known. A particular advantage of the method according to the invention is that the criteria mentioned simultaneously and continuously determined under practical conditions. This is how they are Friction and wear criteria at temperatures of 20 - 140 0C, with a load of the friction pin of 50-5000 g, in particular 200-1000 g and a speed of 50 - 500 rpm determined. The inventive device for performing the Procedure consists of a housing and an electrically loaded via a lever arm isolated fixed friction body, which is a simple friction pin, the end of which is used as a Hemisphere is formed or a ball that is firmly clamped in a ball holder is, can be. This friction body presses on a rotating cylinder that can be moved is mounted on a shaft. According to the practical test conditions and the hydrodynamic or interface lubrication specified by the operating materials the selection of the load criteria is made with regard to the speed of the cylinder the load on the friction body and the temperature of the operating materials.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind neben den genannten Schmierfähigkeitskriterien Reibung Verschleiß und Kontaktberührung, auch Temperaturmessungen an der Reibstelle durch Anbringen eines Thermoelementes im Reibkörper sowie Untersuohungen des Einflusses verschiedener atmosphGrischer Bedingungen mittels eines beispielsweise aus Plexiglas gefertigten Gerätegehauses mglich.With the aid of the device according to the invention are in addition to those mentioned Lubricity criteria, friction, wear and contact, including temperature measurements at the Friction point by attaching a thermocouple in the friction body as well as investigations of the influence of various atmospheric conditions by means of an appliance housing made of plexiglass, for example.

Das erfindungsgem§ße Kugel-Stift-Zylindergerbt ist in seinem Aufbau einfach und kompakt.The ball-and-pin cylinder tanned according to the invention is in its construction simple and compact.

Auf Grund der einfach herstellbaren Reibkörper, die als einfache Drehkörper ausgebildet sind und der zur Prüfung notwendigen geringen Betriebsstoffmenge von max. 300 ml sowie einer kurzen Prüfzeit von beispielsweise 30 min. ist die erftndungsgemäße Vorrichtung technisch ökonomisch günstig zur Ermittlung der SchmierfUiigkeitskriterien von insbesondere Kraft- und Treibstoffen vorzugsweise bei der Herstellung und Anwendung der Betriebsstoffe sowie für die Untersuchungen des Einflusses von Additives und atmosphärischen Bedingungen geeignet.Due to the friction body, which is easy to manufacture, which acts as a simple rotating body are trained and the small amount of fuel required for testing of max. 300 ml and a short test time of, for example, 30 minutes is the one according to the invention Device technically and economically favorable for determining the lubricity criteria of especially fuels and fuels, preferably during manufacture and use of the operating materials as well as for the investigation of the influence of additives and suitable for atmospheric conditions.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung sollen nachfolgend an Ausführungsbeispielen erläutert werden.The method according to the invention and the method according to the invention for carrying it out The device required for the method will be described below on the basis of exemplary embodiments explained.

Beispiel 1 Bestimmung der Verschleißeigen schaften von Hydrierdieselkraftstoff und raffinierten Flugturbinenkraftstoff bei 25 0c und normalen atmosphErischen Bedingungen, wobei als Reibkörperpaarung Wälzlagerstahl (Kugel) und St 42 (Zylinder) verwendet wurde.Example 1 Determination of the wear properties of hydrogenated diesel fuel and refined aviation turbine fuel at 25 0c and normal atmospheric conditions, the friction element pairing being roller bearing steel (ball) and St 42 (cylinder) was used.

Belastung Drehzahl mittlerer Verschleiß-(g) (U/min) zu narbendurohmesser der Kugel Hydrierdieselkraftstoff raffinierter Flugturbinenkraftstoff (mm) (mm) 200 200 0,35 0,63 600 200 0,45 0,67 4000 200 0,57 0,69 Beispiel 2 Ermittlung der Kontaktberührung von Hydrierdieselkraftstoff zwischen den Prüfkörpern in Abhängigkeit von Belastung und Drehzahl bei 25 °C und normalen atmosphärischen Bedingungen.Load speed of average wear (g) (rpm) to grain diameter the sphere hydrogenated diesel fuel refined aviation turbine fuel (mm) (mm) 200 200 0.35 0.63 600 200 0.45 0.67 4000 200 0.57 0.69 Example 2 Determination of the Contact contact of hydrogenating diesel fuel between the test specimens as a function of load and speed at 25 ° C and normal atmospheric conditions.

Belastung Drehzahl %Kontaktbe- PrUfzeit-(g) (U/min) rührung dauer (min) 2 400 275 46,6 1 2 400 275 20,0 10 2 400 275 13,3 20 2 400 275 6,7 30 Beispiel 3 In der Fig. 1,2 und 3 ist die erfindungsgemELße Vorrichtung dargestellt.Load speed% contact test time (g) (rpm) contact duration (min) 2 400 275 46.6 1 2 400 275 20.0 10 2 400 275 13.3 20 2 400 275 6.7 30 example 3 In Figs. 1, 2 and 3 the device according to the invention is shown.

Fig. 1 Vorderansicht der Vorrichtung Fig. 2 Draufsicht der Vorrichtung Fig. 3 Seitenansicht der Vorrichtung Auf einer Grundplatte 1 sind die Vorrichtungseinzelteile montiert. Die Grundplatte 1 wird durch die BolzenJustierung 2 für die Durchführung des Prtlfverfahrens justiert. Der Testkraftstoffbehalter 3 wird auf der Grundplatte 1 aufgebracht. Durch das bei.spielsweise aus Plexiglas gefertigte GerGtegehGuse 4 ist die Vorrichtung auoh ftfr Verfahren und Untersuchungen unter Inertgasatmosphäre geeignet. Die Ständer 5, die mittels Querträger 6 miteinander starr verbunden sind, werden auf die Grundplatte 1 aufgeschraubt. Der Hebelarm 7, durch einen Bolzen in den Ständem 5 gelagert, wird durch die Gewichte 14 belastet. Durch Gegengewichte 8 wird die Empfindlichkeit der Vorrichtung erhöht und das Gleichgewicht vor entsprechender Belastung eingestellt.Fig. 1 front view of the device. Fig. 2 top view of the device 3 side view of the device. The individual device parts are on a base plate 1 assembled. The base plate 1 is through the bolt adjustment 2 for the implementation of the test procedure adjusted. The test fuel tank 3 is on the base plate 1 applied. With the GerGtegehGuse, for example made of Plexiglas 4 is the device for methods and investigations under an inert gas atmosphere suitable. The uprights 5, which are rigidly connected to one another by means of cross members 6, are screwed onto the base plate 1. The lever arm 7, through a bolt in the stand 5 stored is loaded by the weights 14. With counterweights 8 the sensitivity of the device is increased and the balance before appropriate Load set.

Die beiden Reibkörper, Reib-Stift oder -:ENgel 9 und Reibzylinder 11 können entsprechend praxisnahen Bedingungen aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt werden und unterschiedliche Härte grade und/oder Oberfläohenrauhigkeiten aufweisen.The two friction bodies, friction pin or -: ENgel 9 and distribution cylinder 11 can be made of different materials according to practical conditions and have different degrees of hardness and / or surface roughness.

Der Reibstift oder die Kugel 9 wird in einem elektrisch isolierten Meßkopf 10 fest verankert.The friction pin or ball 9 is electrically insulated in an Measuring head 10 firmly anchored.

Die Isolation ist für die Durchführung der elektrischen Messungen erforderlich.The insulation is for performing electrical measurements necessary.

Die Welle 12 auf der der Reibzylinder 11 festgesohraubt ists wird vorzugsweise durch einen stufenlos regelbaren Elektromotor angetrieben. Die Lagerung der Welle 12 erfolgt in zwei lagern 13. Für die Wahl von neuen lauf spuren auf dem Reibzylinder 11 ist dieser nach beiden Seiten versetzbar, Der Reibzylinder 11 tauoht bei der Drehung in den Destk:raftstoffbehRlter 3 ein und wird bei Rotation mit Testkraftstoff benetzt. Für die Durchführung der elektrisohen Messungen ist eine konstante Stromabnahme erforderlich.The shaft 12 on which the distribution cylinder 11 is screwed tight preferably driven by an infinitely variable electric motor. Warehousing The shaft 12 takes place in two bearings 13. For the choice of new tracks on the Distribution cylinder 11 is displaceable to both sides, the distribution cylinder 11 tauoht When rotating, it enters the fuel tank 3 and, when rotating, is loaded with test fuel wetted. A constant current consumption is required to carry out the electrical measurements necessary.

Diese Konstanz wird erreicht, in-dem der Strom durch die Welle 12 über eine in Quecksilber eintauchende beispielsweise aus Kupfer bestehenden Scheibe geführt wird. Die Stomabnahme über Quecksilberband 15 ist auf der Grundplatte 1 befestigt.This constancy is achieved by the current flowing through the shaft 12 via a disc, for example made of copper, which is immersed in mercury to be led. The current collection via the mercury strip 15 is on the base plate 1 attached.

Die für die Reibkraftmessungen erforderlichen Dehnungsmeßstreifen 16 sind beispielsweise in Vollbrückenschaltung auf seinen verJlingten Absatz der Welle 12 aufgeklebt.The strain gauges required for the frictional force measurements 16 are, for example, in full bridge circuit on his twisted paragraph of the Shaft 12 glued on.

Die Stromkontak tabnahme für die Reibkraftmessungen erfolgt Uber das Queoksilberbad 17, Uber die im Testkraftstoffbehalter 3 angebrachten Betriebsstoffleitungen 18 wird der Testkraftstoff einer Pumpe zum Umpumpen zugeführt und kann über ein Heizsystem, welches beispielsweise mS; einem Thermostaten gekoppelt ist, auf entsprechende Prüftemperaturen aufgeheizt werden. Die Temperaturmessung erfolgt beispielsweise im Testkraftstoffbehälter 3 mittels eines Widerstandsthermometers.The current contact for the frictional force measurements takes place via the Mercury bath 17, via the operating fluid lines installed in the test fuel tank 3 18, the test fuel is fed to a pump for pumping and can be via a Heating system, which for example mS; a thermostat is coupled to appropriate Test temperatures are heated up. The temperature measurement takes place, for example in the test fuel tank 3 by means of a resistance thermometer.

Claims

1. Procedure for determining friction and wear criteria of Operating materials under different test conditions such as pressure, temperature and Composition of the atmosphere with one rotating around its axis of rotation Friction body an electrically insulated friction pin with adjustable force is characterized in that the friction and Versohleiß criteria of force and aviation turbine fuels and middle oil distillates and the influence of additives on the lubrication behavior can be measured and recorded by the between the Friction forces occurring with the help of friction bodies on the shaft and / or on the friction pin applied strain gauges' the abrasion of the friction pin and the voltage drop between the friction bodies as a measure for the metal contact simultaneously and continuously be determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that the friction and wear criteria at temperatures of 20 - 140 0c 'with a load of 50-5000 g, in particular 200-1000 g and a speed of 50-500 rpm will.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1 and 2, consisting of a circuit for measuring the contact voltage and a housing by the two friction bodies are, characterized in that a rotating Distribution cylinder is arranged displaceably on a shaft and used to measure the Friction force necessary expansion strips on the shaft and / or on the friction pin are attached, wherein the friction pin is designed so that the contact of the two Friction body is punctiform.

4. Device according to Anspruoh 3, characterized in that the friction pin is designed as a hemisphere at its end and for measuring the temperature at the point of contact is provided with a longitudinal hole in which a thermocouple is located.

5. Apparatus according to claim 3 and 4, characterized in that Instead of the friction pin, a ball that is firmly clamped in a ball holder is used