DE2853128A1

DE2853128A1 - Verfahren und einrichtung zur pruefung der schmiereigenschaften von schmiermitteln

Info

Publication number: DE2853128A1
Application number: DE19782853128
Authority: DE
Inventors: Czeslaw Dr Ing Kajdas; Krzysztof Dr Ing Krawczyk; Jozef Dr Ing Nita
Original assignee: Politechnika Swietokrzyska
Current assignee: Politechnika Swietokrzyska
Priority date: 1977-12-10
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1979-06-13
Also published as: GB2009946A; PL118884B1; NL7811870A; PL202856A1; GB2009946B; FR2411413A1; US4311036A

Description

PATENTANWALTS

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL.-ING. W.EITLE · D R. RER. NAT. K. HOFFMAN N · Dl PL.-ING. W. LEH N

DIPL.-1NG, K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) · D-8000 MO N CH EN 81 > TELEFON (089) ΪΠ087 . TELEX 05-29619 (PATH E)

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Politechnika Swietokrzyska, Kielce (Polen)

Verfahren und Einrichtung zur Prüfung der Schmiereigenschaften von Schmiermitteln

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Prüfung der Schmiereigenschaften von Schmiermitteln, welche die Bestimmung der Reibungsart wie auch eine genaue und schnelle Messung aller wesentlichen diese Eigenschaften kennzeichnenden Parametern ermöglichen. Diese Schmiereigenschaften eines Schmiermittels bestimmen die Eignung desselben zur Vermeidung einer unzulässigen Reibung, Abnutzung und eines Fressens von Reibpaarungen.

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Bisher werden meistens Einrichtungen, wie Vierkugelapparate, Timken-Maschinen,' Almen-Wieland-Maschinen, Amsler-Maschinen und Einrichtungen der SAE zur Prüfung von Schmiermitteln eingesetzt.

Der Vierkugelapparat besitzt als Reibelemente vier Kugeln aus Lagerstahl. Drei Kugeln sind ortsfest angeordnet und in das zu prüfende Schmiermittel eingetaucht. Die vierte Kugel ist in einem Halter befestigt, der durch einen Elektromotor über ein Zahnradgetriebe mit variabler Übersetzung in eine Drehbewegung versetzt wird. Die drehende Kugel wird belastet und reibt über die restlichen drei Kugeln. Die Größe der Reibungskraft und die Abnutzung der Kugeln sind von der angelegten Prüfbelastung und der Drehgeschwindigkeit der Kugel, von der Art des Schmiermittels und seiner Temperatur abhängig. Diese Einrichtung ermöglicht ausschließlich die Messung des Reibungsmomentes und der Reibungsspurgröße und die Vergleichsuntersuchungen. Ein weiterer Nachteil der Einrichtung besteht darin, daß sich die Kontaktfläche der Reibungselemente während der Prüfung ändert, wie auch darin, daß die gemessenen Reibungswiderstände durch Belastung der im Mess-System vorgesehenen Stützlager verfälscht werden. Außerdem ist der Werkstoff der Kugeln festgelegt. Dieser Werkstoff wird jedoch selten bei Getriebeanordnungen verwendet, bei welchen das geprüfte Schmiermittel eingesetzt wird.

Die Almen-Wielandsehe Maschine besitzt als Reibungselemente eine drehbar angetriebene Rolle aus Stahl, an welche zwei Halbpfannen aus Stahl angedrückt werden. Die Rolle und die Halbpfannen sind in das zu prüfende Schmiermittel eingetaucht. Die Messung wird bis zum Festfressen der Reibungselemente geführt, was durch Abdrehen der Rolle in der Kerbstelle zum Ausdruck kommt. Die Reibelemente können aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgeführt werden. Die Einrichtung erlaubt die

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Messung der Festfressbelastung, der Reibungskraft und der Temperatur unter der Reibungsfläche. Sie ermöglicht deshalb zwar die Durchführung von Vergleichsuntersuchungen. Diese sind jedoch wenig genau. Ein weiterer Nachteil besteht in einer ungleichmäßigen Verteilung der Einheitsdrücke auf den Reibungsflächen, was sich aus den konstruktiven Merkmalen der Reibeinheit ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Prüfung.der Schmiereigenschaften von Schmiermitteln zu schaffen, welche die Nachteile der oben genannten Lösungen vermeiden und die Prüfung der Schmiereigenschaften über den gesamten Reibungsbereich, d.h. von der Fließreibung bis zu der Trockenreibung ermöglichen. Außerdem sollen das Verfahren und die Einrichtung eine Linearprogrammierung der Prüfbedingungen für das Schmiermittel ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung gemäß den Patentansprüchen gelöst.

Das Wesen der Erfindung besteht danach in einer linearen Aufgabe der Belastung oder Rutschgeschwindigkeit auf die Probemuster-Reibpaarung in Anwesenheit des zu prüfenden Schmiermittels und in der gleichzeitigen Aufzeichnung der Reibungskraft, der Temperatur unter der Reibungsfläche und dem elektrischen Widerstand in der Reibungszone. Die Belastung wird dabei auf einen Wert gebracht, der den Reibungsbedingungen der Trockenreibung entspricht.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß zwei Arten von Untersuchungen gemäß den Ansprüchen 1 und 2 durchgeführt werden.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht gemäß Anspruch 3 aus drei Baugruppen.

Die Reibungseinheit besteht aus einem drehbaren Zylinderring und zwei gegenüberliegend angeordneten Gegenproben, die die Probemuster-Reibpaarung bilden. Der drehbare Ring ist auf die Welle eines Antriebsmotors aufgesetzt. Die beiden Gegenproben sind in Haltern gelagert, die selbst in Isolierführungen angeordnet sind. Die Halter der Gegenproben sind längs ihrer Längsachsen beweglich, sind jedoch nicht um diese Achsen drehbar. Die Isolierführungen sind in das Gehäuse der Einrichtung eingesetzt, das aus einer das zu prüfende Schmiermittel enthaltenden Innenkammer und einer eine Thermostatflüssigkeit enthaltenden Außenkammer besteht. Der Antriebsmotor der Drehprobe ist mit dem Gehäuse mittels eines Kugellagers und eines federnden Elements verbunden, an welches Dehnungsgeber zur Reibungskraftmessung aufgeklebt sind.

Die beiden Halter der Gegenproben enden mit ihren aus den Isolierführungen herausragenden Teilen in Isoliereinlagen, in deren Öffnungen zylindrisch bearbeitete Enden von Schrauben mit einem Außengewinde eingeführt sind. Diese Schrauben sind in die Enden des in Form eines Hufeisens ausgeführten Kraftmessers eingeschraubt, wobei auf einer dieser Schrauben ein Drehknopf zur Handregelung der Kraftmesserspannung befestigt ist und die zweite Schraube von einem Schneckengetriebe mittels eines Hubmotors antreibbar ist. In eine der Gegenproben ist über ihren Halter direkt unter der Reibungsfläche ein Temperaturfühler eingeführt. Ein zweiter Fühler ist in das Schmiermittel eingetaucht und dient zur Ermittlung und gegebenenfalls zur Stabilisierung dessen Temperatur.

Die Baugruppe zur Aufgabe und Stabilisierung der Parameter umfaßt eine Einrichtung zur Einstellung der Temperatur und

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eine Einrichtung zur Konstanthaltung der Temperatur des zu prüfenden Schmiermittels. Diese Einrichtungen werden von dem in das Schmiermittel eingetauchten Temperaturfühler gesteuert. Die Rutschgeschwindigkeit in der Reibpaarung wird mittels Einrichtungen zur Einstellung und Konstanthaltung geregelt und stabilisiert. Die Belastungen der Reibpaarung werden automatisch nach einem beliebigen Programm mittels einer automatischen Einrichtung zur Einstellung des Drucks in der Reibpaarung aufgegeben.

Die Meß- und Registrier-Einheit besteht aus drei Blöcken und dient der genauen Messung der Werte und der gleichzeitigen und kontinuierlichen Registrierung des elektrischen Widerstands in der Reibungszone, der Reibungskraft und der Temperatur unter der Reibungsfläche..

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Blockschaltplan der Einrichtung und

Fig. 2 das Schema der das Reibungspaar umfassenden Arbeitsgruppe.

Nach Fig. 1 umfaßt die Einrichtung eine Reibeinheit A, die die Probemuster-Reibpaarüng enthält. Die Temperatur des Schmiermittels wird durch eine Einrichtung X zur Einstellung und Konstanthaltung geregelt. Die "belastung der Reibpaarung wird durch eine Einrichtung II zur Einstellung des Drucks auf die Reibpaarung bestimmt. Mittels einer Einrichtung III zur Rutschgeschwindigkeitseinstellüng und -konstanthaltung wird

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die Rutschgeschwindigkeit der Reibpaarung linear abgesenkt. Gleichzeitig werden der elektrische Widerstand in der Reibungszone mittels eines Meß- und Registriergeräts IV, die Reibungskraft mittels eines Meß- und Registriergeräts V und die Temperaturzunähme unter der Reibungsfläche mittels eines Meß- und Registriergeräts VI gemessen und registriert. Die Probemuster-Reibpaarung ist dabei in das zu prüfende Schmiermittel eingetaucht.

In der Reibungseinheit A kann ferner mittels der automatischen Druckeinstelleinrichtung II in der Reibpaarung linear der Einheitsdruck erhöht werden. Gleichzeitig werden dann der elektrische Widerstand in der Reibungszone und die Temperaturzunahme unter der Reibungsfläche mittels der Geräte IV und VI gemessen.

Das Verfahren wird mittels einer aus drei Baugruppen bestehenden Einrichtung durchgeführt:

- der Reibungseinheit A, die die Probemuster-Reibpaarung enthält,

- der Einheit B zur Einstellung und Konstanthaltung der Parameter, bestehend aus der Einrichtung I zur Einstellung und Konstanthaltung der Schmiermitteltemperatur, d^r automatischen Druckeinstelleinrichtung II vor* der Rutschgeschwindigkeitseinstelleinrichtung III,

- der Meß- und Registriereinheit C für die Parameter, bestehend aus: dem Meß- und Registriergerät IV für den elektrischen Widerstand in der Reibungszone , dem Meß- und Registriergerät V für die Reibungskraft und dem Meß- und Registriergerät VI für Temperatur unter der Reibungsfläche.

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Die Reibpaarung entspricht eng bestimmten Parametern bezüglich der Abmessungen, der Rauheitsklasse der Reibungsflächen, des Werkstoffs und dgl.

Das Reibpaar besteht aus einer ringförmigen, auf der Welle eines Antriebsmotors 2 angeordneten Drehprobe 1 und aus zwei Gegenproben 3, wobei in eine dieser Gegenproben ein die Temperatur unter der Reibungsfläche messender Temperaturfühler 4 eingesetzt ist. Die Gegenproben 3 sind in Haltern 5 gelagert. Mit der Drehprobe 1 und einer der Gegenproben 3 sind Meßleitungen eines Meß- und Registriergerätes für den elektrischen Widerstand in der Reibungszone V verbunden. Die Halter 5 sind längs ihrer Achsen beweglich, können jedoch nicht um diese Achsen gedreht werden und sind in in dem Gehäuse 7 der Einrichtung eingesetzten Isolierführungen 6 angeordnet. Die Einrichtung besteht aus einer das zu prüfende Schmiermittel, in welches ein dessen Temperatur messender Temperaturfühler 10 eingetaucht ist, enthaltenden Innehkammer 8 und aus einer eine Thermostatflüssigkeit enthaltenden Außenkammer 11. Der Antriebsmotor 2 ist an dem Gehäuse 7 mittels eines Kugellagers 13 und über ein federndes Element 14 mit daran angeklebten Dehnungsgebern 15 befestigt. Die beiden Halter 5 der Gegenproben 3 enden mit ihren aus den Isolierführungen 6 herausragenden Teilen in Isoliereinlagen 16. Diese Einlagen besitzen in der Achse der Halter 5 Sackbohrungen, in welche die zylindrisch bearbeiteten Enden von Schrauben 17 mit Außengewinden eingeführt werden, mittels welchen sie in die beiden Enden eines hufeisenförmigen Kraftmessers 18 eingeschraubt werden. Auf einer der Schrauben 17 ist ein Drehknopf 20 zur Einstellung der Spannung des Kraftmessers von Hand befestigt, während die zweite Schraube 17 mit einem von einem Hubmotor 22 angetriebenen Schneckengetriebe verbunden ist. Auf dem hufeisenförmigen Kraftmesser 18 sind Dehnungsgeber

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angeklebt, die zur Belastungsmessung in der Reibungseinheit bestimmt sind. Das zu prüfende Schmiermittel 9 wird der Innenkammer 8 über den Einlaß 23 zugeführt und über das Ventil 24 abgeleitet.

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Claims

HOFFMANN · EITLlL Sl PAIITjTOSR PATE N TAN WALTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . D I PL.-I N G. W. EITLE · D R. R ER. NAT. K. H O FFMAN N · O I PL.-I N G. W. LEH N DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) · D-8000 MO N CH EN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29019 (PATHE) 31 460/1 v/er Politechnika Swietokrzyska, Kielce (Polen) Verfahren und Einrichtung zur Prüfung der Schmiereigenschaften von Schmiermitteln Patentansprüche

1. Verfahren zur Prüfung der Schmiereigenschaften von Schmiermitteln, .dadurch gekennzeichnet , daß bei einer bei bestimmten Temperatur- und einheitlichen Druckbedingungen in Anwesenheit des zu prüfenden Schmiermittels arbeitenden Probemuster-Reibpaarung linear die Rutschgeschwindigkeit der Reibpaarung abgesenkt und gleichzeitig die Temperaturzunähme unter der Reibfläche, die Reibkraft und der elektrische Widerstand in der Reibzone registriert werden, wobei die Rutschgeschwindigkeit auf einen minimalen Grenzwert abgesenkt wird, der dem Zustand entspricht, in dem der elektrische Widerstand der Reibzone und die Reibkraft die bei Trockenreibung auftretenden Werte erreichen.

2. Verfahren zur weiteren Prüfung der Schmiereigenschaften von Schmiermitteln, dadurch gekennzeichnet , daß bei einer bei bestimmten Temperatur- und Rutschgeschwindigkeitsbedinguncren in Anwesenheit des zu prüfenden

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Schmiermittels arbeitenden Probemuster-Reibpaarung linear '■■ die Einheitsdrücke erhöht und gleichzeitig die Temperaturzunahme unter der Reibungsfläche, die Reibungskraft und der elektrische Widerstand in der Reibungszone registriert werden, wobei die Einheitsdrücke bis auf den maximalen Grenzwert erhöht werden, der dem Zustand entspricht, in dem der Widerstand und die Reibungskraft die bei der Trockenreibung auftretenden Werte erreichen.

3. Einrichtung zur Prüfung der Schmiereigenschaften von Schmiermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige Drehprobe (1) auf der Welle eines diese Probe antreibenden Motors (2) aufgesetzt ist und zwei Gegenproben (3), in eine von welchen ein Temperaturfühler (4) angeordnet ist, in Haltern (5) befestigt sind, die in in dem Gehäuse (7) der Einrichtung eingesetzten Isolierführungen (6) angeordnet sind, und das Gehäuse (7) aus einer das zu prüfende Schmiermittel (9) mit einem in dieses eingetauchten Temperaturfühler (10) enthaltenden Innenkammer (8) und aus einer eine Thermostatflüssigkeit (12) enthaltenden Außenkammer (11) besteht, wobei das Gehäuse des Motors (2) mit dem Gehäuse (7) mittels eines Kugellagers (13) und eines federnden Elements (14) mit daran angeklebten Dehnungsgebern (15) verbunden ist und die beiden Halter (5) der Gegenproben (3) mit ihren aus den Isolierführungen (6) herausragenden Teilen in Isoliereinlagen (16) enden, welche in der Achse der Halter (5) liegende Sackbohrungen aufweisen, in welche die in die Enden eines hufeisenförmigen Kraftmessers (18) mit daran angeordneten Dehnungsgebern (19) eingeschraubten Enden von Schrauben (17) eingeführt sind, wobei auf einer der Schrauben (17) ein Drehknopf (20) zur Einstellung der Spannung des Kraftmessers (18) von Hand befestigt ist und die zweite Schraube (17) über ein Schneckengetriebe (21) von einem Hubmotor (22) antreibbar ist.

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