SU941899A1

SU941899A1 - Lubricating oil serviceability determination method

Info

Publication number: SU941899A1
Application number: SU802951335A
Authority: SU
Inventors: Вацлав Александрович Михеев; Вадим Валентинович Николаев; Юрий Иванович Турский; Юрий Васильевич Луньков
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6711
Priority date: 1980-07-03
Filing date: 1980-07-03
Publication date: 1982-07-07

Description

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СМАЗОЧНОГО(54) METHOD FOR DETERMINING THE PERFORMANCE OF THE LUBRICATING

МАСЛАOILS

1one

Изобретение относитс к способу определени работоспособности смазочных масел в механо-динамических услови х применительно к работе в т желонагруженных подшипниках качени .The invention relates to a method for determining the operability of lubricating oils in mechano-dynamic conditions as applied to work in yellow loaded roller bearings.

При разработке или подборе масла дл т желонагруженных механизмов провод т пр мые эксплуатационные испытани масел непосредственно в реальных издели х, отдельных его агрегатах , или провод т ресурсные испытани масел на стендах, максимально приближенных по услови м работы к работе реальных изделий.In the development or selection of oil for gravitationally loaded mechanisms, direct field tests of oils are carried out directly in actual products, individual units, or resource tests are carried out on stands that are as close as possible to the work conditions of actual products.

Известен способ определени работоспособности смазки в подшипниках качени путем испытани ее в услови х , соответствующих эксплуатационным при заданных значени х скорости, нагрузки , температуры. По окончании опыта устанавливают состо ние смазки, характер ее распределени в подшипниковом узле и легкость вращени подшипника . На основании полученных данных оценивают эксплуатационные свойства смазки El J.A known method for determining the performance of a lubricant in rolling bearings is by testing it under conditions corresponding to operating conditions at given values of speed, load, temperature. At the end of the experiment, the state of the lubricant, the nature of its distribution in the bearing assembly and the ease of rotation of the bearing are established. Based on the data obtained, the performance properties of El J. grease are evaluated.

Недостатком стендовых испытаний вл етс их больша длительность и низка воспроизводимость результат товThe disadvantage of bench tests is their long duration and low reproducibility.

Известен способ определени смазывающих свойств масел на четырехшариковой машине, на которой могут There is a method for determining the lubricating properties of oils on a four-ball machine, which can

to быть определены следующие показатели: РК. - критическа нагрузка заедаг ни ; PJJ - условна нагрузка сваривани ; диаметр п тна износа 2J.To be defined the following indicators: RK. - critical load; PJJ - conditional welding load; wear spot diameter 2J.

1515

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс способ определени работоспособности масел путем испытани их на подшипниках качени при переменной и The closest in technical essence to the present invention is a method for determining the performance of oils by testing them on rolling bearings with variable and

20 осевой нагрузках. По отношению времени работы подшипника до его выкраши ;вани на испытуемом масле ко времени работы на эталонном масле суд т 39 о работоспособности смазочного мас ла 3. Особенность способа заключаетс в том, что испытани провод т не при посто нной нагрузке, а периодически повтор ющимис циклами: нагружение разгружение . В период нагружени нагрузку ступенчато увеличивают до прин того значени . Однако эта особенность, призванна сократить врем испытаний, не измен ет характер самого способа cteндoвыx испытаний и не исключает присущие им недостатки. Недостатками известного способа вл ютс низка воспроизводитель ,ность результатов, больша длительность испытаний и, кроме того, невысока точность способа за счет того, что о свойствах испытуемого масла суд т не пр мым образом, оценива отдельные его качества, а косвенным по разрушению испытуемого подшипника При таком подходе качество самого подшипника, а точнее разброс качества , -предп тствует достоверной оценке свойств самого масла. Следует также отметить, что в известном спосюбе оценивают антипиттинговые свойства масла, т.е. его способность противосто ть усталостно му выкрашиванию. Вместе с те, дл работы в т жело нагруженных подшипниках качени важное значение имеют и другие свойства масла, а именно: нагрузочна способность и способность предотвращать пр цесс заедани трущихс поверхностей. Эти качества масла известным способо не оцениваютс . Цель изобретени - повышение точности , сокращение продолжительности, трудоемкости и стоимости способа, а ;также возможность получать не косвен ;Ную, а пр мую информацию о таких свойствах масла, как нагрузочна спо собность и способность предотвращать :задир трущихс поверхностей. : Поставленна цель достигаетс тем что в способе определени работоспособности смазочного масла путем ступенчатого повышени нагрузки в т желонагруженном подшипнике качени пр посто нной его частоте вращени , на каждой ступени определ ют температуру разогрева подшипника и по изменению температуры саморазогрева подшип ника при нагрузке, соответствующей 9 началу разрушени смазочного сло , суд т о работоспособности смазочного масла. Указанное отличие позвол ет повысить точность, существенно сократить расход материалов (подшипники, объем масла, и др.) и затраты труда, а также значительно сократить продолжительность испытани смазочного масла дл оценки его нагрузочной способности и способности предотвращать процесс заедани трущихс поверхностей высоконагруженных подшипников качени . Начертеже представлены кинематические кривые, характеризующие предлагаемый способ. Способ реализован при испытании масел в рабочем узле с подшипником качени с линейным контактом (например , роликовом коническом). Испытуемое масло заливают в рабочий узел до верхней кромки подшипника. Рабочий узел помещают в теплоизол ционную камеру минимально возможного объема. Стенд имеет систему нагружени , систему привода и систему измерени . температуры подшипника. Нагружение, например осевое, и печ редачу вращени подшипника осуществл ют через теплоизол ционную камеру с минимальной теплопередачей. Измерение и регистрацию температуЭЫ производ т непосредственно на неподвижном кольце работающего подшипника . Конструкци испытательной части стенда подчинена идее калориметрического устройства с тем, чтобы измерение температуры подшипника производить с максимальной чувствительностью и точностью. Начинают испыта(;)ие с опыта при нагрузке Р (заданной или произвольно выбранной). С момента включени стенда с помощью самописца записывают температурную кривую саморазогрева подшипника до момента достижени установившегос температурного режима (2-3 ч). Если нагрузочна способность масл ного сло выше приложенной нагрузки , то кинематические кривые имеют соответствующий нагрузкам Р и вид Р.(на чертеже а и б). Начальна температура невысока и соответствует установившемус режиму. 5 Тогда опыт останавливают, нагруз ку повышают на одну ступень (устана ливаетс экспериментально) и процед ра повтор етс . Испытание продолжают таким образом до момента, когда в первый пери од после пуска стенда начинаетс ин тенсивный рост температуры саморазо рева подшипника. Это означает, что нагрузочна способность смазочного сло превыше на и наступает переход от контактно гидродинамического режима смазки к смешанному и граничным режимам смаз ки. При этом возможны два случа поведени масла. В первом случае процесс разрушени смазочной пленки развиваетс спонтенно, температура подшипника непрерывно возрастает и возникает повреждение подшипника вследствие задира. Кинетическа ; крива ОА имеет вид, соответствующий нагрузке Ri (на чертеже а). Точка А - разрушение подшипника. Во втором случае кинетическа i крива OBCD имеет вид, представленный (на чертеже б) дл той же нагру ки Р4 или некоторой более высокой (Нагрузки . Участок ОВ соответствует кривой ОА (на чертеже а). Здесь имеет место интенсивный рост температуры и начало процесса заедани . В точке В процесс разрушени смазочного сло прекращаетс и начинаетс снижение температуры вплоть до невысокого установившегос значени в точке С. Вид кривой OBCD указывает на то, что на участке ОВ протекают реакции, инициированные температурой, которые привод т к образованию вторичного смазочного сло с повышенной нагрузочной способностью. Таким образом, устанавливаетс ,чт масло № 2 обладает специфической спо собностью образовывать с металлической поверхностью высокопрочный защит ный смазочный слой, предотвращающий поверхности трени от разрушени . Следовательно, масло, имеющее вид кинетической кривой температуры саморазогрева типа OBCD (на чертеже б) имеет лучшие смазывающие свойства и более высокую работоспособность. Масло № 2 оцениваетс как хорошее ЭЭ Масло № 1 имее| иной вид кинематической кривой, не обладает достоинствами масла № 2 и оцениваетс как плохое. Чем выше нагрузка, при которой масло способно обеспечить температурные кривые типа OBCD, тем выше качество масла. Продолжительность испытани по предлагаемому способу составл ет 1012 ч, что на несколько пор дков менее продолжительности эксплуатационных испытаний и ресурсных испытаний на стендах. Дл подтверждени преимуществ предлагаемого способа по сравнению с используемыми, проведены сравнительные испытани по нагрузочной способности образцов двух масел. В качестве способов были выбраны: способ определени смазывающих свойств на четырехшариковой машине; испытание на реальном стенде. Эти способы широко используютс в промышленности дл оценки смазывающих свойств масел различного назначени , в том числе и дл оценки масел, примен емых в высоконагруженных подшипниках качени , в то врем , как известный способ не позвол ет оценить этот показатель у масла. В таблице приведены результаты Испытани масел дл зысаконагруженных подшипников качени разными способами . Из данных таблицы;следует, что использу метод оценки смазывающих свойств на четырехшариковой машине по ГОСТ 9 90-75. невозможно дифференцировать испытуемые масла дл высоконагруженных подшипников качени . Способ определени работоспособности смазочного масла согласно изобретению однозначно раздел ют испытанные масла. Так, масло № 1 только при нагрузке в 1000 кг обнаруживает необратимое нарастание температуры в подшипнике , т.е. обеспечивает надежную защиту трущихс поверхностей подшипника от заедани и повреждений, TOI да как масло № 2 уже при нагрузке 150 кг не может предотвратить повреждени подшипника. Сравнение результатов испытани масел № 1 и N° 2 по способу согласно изобретению с результатами стендовых испытаний этих же масел показывает хорошую коррел цию. Таким образом, использование предлагаемого способа 7 оценки работоспособности смазочного масла позвол ет быстро по сравнению с натурными врем испытани сокращаетс на 2 пор дка), точно и надежно оценить качество смазочныл масел дл высоконагруженных подшипников качени . Способ будет использован в химмотологии и машиностроении как точный и надежный инструмент оценки нагрузочной способности смазочного масла и его способности предотвращать процесс заедани трущихс поверхностей высоконагруженных подшипников качени .20 axial loads. In relation to the bearing operating time before it has crumbled, the vanilla on the tested oil at the time of working on the reference oil is judged 39 about the performance of lubricating oil 3. The peculiarity of the method is that the tests are carried out not at constant load, but in periodically repeated cycles : loading unloading. During the loading period, the load is incrementally increased to the accepted value. However, this feature, designed to shorten the time of testing, does not change the nature of the very method of step tests and does not eliminate its inherent drawbacks. The disadvantages of this method are the low reproducibility, the consistency of the results, the long duration of the tests and, moreover, the accuracy of the method is low due to the fact that the properties of the test oil are not directly judged by assessing its individual qualities, but indirectly by the destruction of the tested bearing. In such an approach, the quality of the bearing itself, or rather the variation in quality, presupposes a reliable assessment of the properties of the oil itself. It should also be noted that, in a known way, the anti-pitting properties of the oil are evaluated, i.e. his ability to resist fatigue-chipping. Along with those, for working in heavy loaded rolling bearings, other properties of the oil are also important, namely: the load capacity and the ability to prevent the jarring of rubbing surfaces. These qualities of the oil are not assessed in a known manner. The purpose of the invention is to improve the accuracy, reduce the duration, laboriousness and cost of the method, as well as the ability to obtain not indirectly, Noah, but direct information about such properties of the oil as load capacity and the ability to prevent: scuffing of rubbing surfaces. : The goal is achieved by the fact that in the method of determining the operability of lubricating oil by stepwise increasing the load in a yellow loaded rolling bearing at a constant rotational speed, the bearing heating temperature is determined at each step and by changing the bearing self-heating temperature at a load corresponding to the 9 start of failure lubricating layer, judging the performance of lubricating oil. This difference makes it possible to increase accuracy, significantly reduce the consumption of materials (bearings, oil volume, etc.) and labor costs, as well as significantly reduce the duration of testing lubricating oil to assess its load capacity and ability to prevent the jigging of high-loaded rolling bearings. The drawing shows the kinematic curves characterizing the proposed method. The method is implemented when testing oils in a working unit with a rolling bearing with a linear contact (for example, a roller conic). The test oil is poured into the working unit to the upper edge of the bearing. The working unit is placed in the heat insulating chamber of the smallest possible volume. The bench has a loading system, a drive system and a measurement system. bearing temperature. Loading, for example, axially, and the kiln rotation of the bearing are carried out through the heat-insulating chamber with minimal heat transfer. Temperature measurement and recording is performed directly on the stationary ring of the operating bearing. The design of the test bench is subordinated to the idea of a calorimetric device so that the bearing temperature can be measured with maximum sensitivity and accuracy. Begin the test (;) not with experience under load P (given or randomly selected). From the moment the bench was turned on using a recorder, the temperature curve of the bearing self-heating was recorded until the steady-state temperature was reached (2-3 hours). If the load capacity of the oil layer is higher than the applied load, then the kinematic curves have the corresponding load P and type P. (in drawing a and b). The initial temperature is low and corresponds to the steady state. 5 Then the experiment is stopped, the load is increased by one step (established experimentally) and the procedure is repeated. The test is continued in this manner until the moment when the first period after the launch of the test bench starts an intensive increase in the temperature of the self-locking bearing. This means that the load capacity of the lubricant layer is higher than and the transition from the contact hydrodynamic lubrication mode to the mixed and boundary lubrication regimes occurs. There are two possible cases of oil behavior. In the first case, the process of destruction of the lubricating film develops spontaneously, the temperature of the bearing continuously increases and there is damage to the bearing due to scuffing. Kinetic; OA curve has the form corresponding to the load Ri (in drawing a). Point A - the destruction of the bearing. In the second case, the kinetic i OBCD curve has the form shown (in drawing b) for the same load of P4 or some higher (Load. Part of the OV corresponds to the OA curve (in drawing a). There is an intense temperature rise and the beginning of the jamming process At point B, the process of destruction of the lubricant layer stops and the temperature decreases to a low steady-state value at point C. The appearance of the OBCD curve indicates that temperature-induced reactions occur in the OB region, which lead to Thus, it is established that oil No. 2 has a specific ability to form with a metal surface a high-strength protective lubricating layer that prevents friction surfaces from breaking. (in drawing b) has better lubricating properties and higher performance. Oil No. 2 is rated as Good EE. Oil No. 1 has | another kind of kinematic curve, does not have the virtues of oil No. 2, and is rated as bad. The higher the load at which the oil is able to provide temperature curves like OBCD, the higher the quality of the oil. The duration of the test according to the proposed method is 1012 hours, which is several orders of magnitude shorter than the duration of the operational tests and life tests on the stands. To confirm the advantages of the proposed method in comparison with those used, comparative tests were carried out on the load capacity of the samples of two oils. The following methods were chosen: a method for determining lubricity on a four-ball machine; test on a real stand. These methods are widely used in industry for evaluating the lubricating properties of oils for various purposes, including for evaluating oils used in high-loaded rolling bearings, while the known method does not allow to evaluate this indicator in oil. The table shows the results of testing oils for loaded roller bearings in various ways. From the data in the table; it follows that using the method of evaluating lubricating properties on a four-ball machine according to GOST 9 90-75. It is impossible to differentiate the test oils for high-loaded rolling bearings. The method for determining the operability of the lubricating oil according to the invention clearly separates the tested oils. Thus, oil No. 1 only with a load of 1000 kg detects an irreversible increase in temperature in the bearing, i.e. provides reliable protection of the bearing surfaces of the bearing from sticking and damage, TOI and the like oil No. 2, even with a load of 150 kg, cannot prevent bearing damage. A comparison of the results of testing oils No. 1 and N ° 2 according to the method according to the invention with the results of bench tests of the same oils shows a good correlation. Thus, the use of the proposed method 7 for evaluating the performance of lubricating oil quickly reduces the test order by 2 orders of magnitude compared with the actual ones), accurately and reliably assess the quality of lubricant oils for high-loaded rolling bearings. The method will be used in chemotology and mechanical engineering as an accurate and reliable tool for assessing the load capacity of lubricating oil and its ability to prevent the process of seizing the rubbing surfaces of high-loaded rolling bearings.

Определение смазывающих свойств на четырехшариковой машине.Determination of lubricating properties on a four-ball machine.

Нагрузка сваривани Load welding

PC PC

Диаметр п тна износа,Wear spot diameter

ммmm

иand

2.Предлагаемый способ2. The proposed method

Нагрузочна способность, кг (нагрузка, при которой наблюдаетс необратимый рост температуры)Load capacity, kg (load at which an irreversible increase in temperature is observed)

3.Натурный стенд.3. Natural stand.

Врем работы стенда до выхода подшипника из стро ,-чThe operating time of the stand until the bearing is out of service, -h

формула ;изобретени formula

Способ определени работоспособности смазочного масла путем ступенчатого повышени нагрузки в т желонагруженном подшипнике качени при посто нной его частоте вращени , отличаю-щийс тем, что, с целью повышени точности и сокращени времени испытани , на каждой ступени определ ют температуру разогрева подшипника и по изменению температуры саморазогрева подшипника при нагрузке, соответствующей началуThe method of determining the performance of lubricating oil by stepping up the load in a heavy duty rolling bearing at a constant rotational speed, characterized in that, in order to improve accuracy and shorten the test time, the temperature of the bearing and the change in the self-heating temperature are determined at each step bearing load corresponding to the top

250250

0,62 0.62

о:бзabout: bz

10001000

150150

1000-15001000-1500

10-2010-20

Ьазрушени смазочного сло , суд т о работоспособности смазочного масла.Destruction of the lubricating layer, judging the performance of lubricating oil.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Авторское свидетельство СССР ff i 2728l, кл. G 01 N 33/30, 197.1. USSR author's certificate ff i 2728l, cl. G 01 N 33/30, 197.

2.Папок К.К, и др. Словарь по топливам, маслам, присадкам и специальным жидкост м. М., Хими , 1975.2. Papok K.K., et al. Dictionary of Fuels, Oils, Additives and Special Fluids, M. Chem., 1975.

с. .with. .

3.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 N 33/30, 1973 (прототип). Э Способ можно использовать при разработке новых смазочных масел дл высоконагруженных подшипников качени в качестве экспресс-метода оценки качества новых композиций, дл сравнени отечественных и зарубежных сортов масел одного назначени , а также при синтезе новых классов присадок дл выдачи рекомендаций дл направленного синтеза. Предлагаемый метод может быть применен при конструировании новых типов высоконагруженных подшипников качени .3. USSR author's certificate №, cl. G 01 N 33/30, 1973 (prototype). E Method can be used in the development of new lubricating oils for high-loaded rolling bearings as an express method for assessing the quality of new compositions, for comparing domestic and foreign varieties of oils of a single purpose, as well as in the synthesis of new classes of additives for issuing recommendations for directional synthesis. The proposed method can be applied in the design of new types of high-loaded rolling bearings.

a)a)

S)S)

,,

-o iKjUMf P2-o iKjUMf P2

ftft

VV

Claims

The formula of the invention

A method for determining performance of the lubricating oil by stepwise increasing load in heavy-duty rolling bearing at a constant frequency of its rotation, characterized in that, in order to increase the accuracy and ⁵⁰ The reduction time reversal test at each step determining a bearing on the heating temperature and the change in temperature of the bearing at the self-heating load corresponding to the beginning of ⁵⁵ i

destruction of the lubricating layer, judge the performance of the lubricating oil.