描述液体润滑剂在混合和流体动力学状态及边界条件下的摩擦特性的图称为Stribeck曲线。每个机制是由表面粗糙度和薄膜厚度之间的比率定义的,也称为λ比率(图1)。
图1。Stribeck曲线示意图。
Stribeck曲线在评价润滑油添加剂包或润滑油粘度变化的影响以及表面粗糙度的影响方面起着重要作用。产生Stribeck曲线的主要条件是流体能够被拉进一个收缩间隙,从而增加压力以支持负载(图2)。
图2。几何形成流体动力压力和升力。
历史/传统测试几何
Hersey、Martens、Stribeck和Thurston通过使用具有上述所有要求的轴颈轴承几何结构来完成他们的经典工作(图3)。通过进行仪器式轴颈轴承测试,可以在很大的载荷和/或相对速度范围内评估摩擦。摩擦系数(COF)的标绘与赫西数,这是一个关键参数在Stribeck曲线。赫西数是无量纲的,可以通过速度(m/s)与动力粘度(Pa。s = n / m2),然后用轴承单位长度的载荷(N/m)除以产品。
图3。汇总轴颈轴承的间隙。
最常见和简单的方法用于获取Stribeck曲线是通过维护两个变量(如负载和粘度)和不同第三(如速度)在一个适当的范围内,这样接触界面通过粗糙面接触区域(边界)和通过完整的液膜分离(动力)。然而,这种技术只有在已知适当的收敛间隙几何时才适用。这种技术可以在实验室中很容易地以单向方式进行,在浸水润滑下,使用销钉对着旋转盘(POD),销钉端部接触几何形状创造了会聚间隙。
Stribeck曲线生成的往复运动
然而,在近期,通过采用往复测试模式,在评估润滑剂的摩擦特性时已经显示了重大兴趣。这些类型的测试钻机通常被称为高频往复式钻机(HFRR)或SRV型测试,其中SRV代表Schwingung ReibungVerschleiß,这是一种德国表达,意味着往复摩擦和磨损。使用往复测试模式的一种方法是在汽车发动机缸中模拟活塞环的润滑条件。
在往复模式下开发Stribeck曲线所面临的挑战之一是,需要在换向前的足够长冲程内形成足够的速度,以增加压力和达到流体动力润滑状态所需的油膜厚度。本文提出了一种在高频往复运动条件下,利用抛光圆柱形销钉与高度抛光的平板(图4)的几何关系进行测试的方法。一个Bruker Umt-3摩擦计用加热的高速往复阶段固定用于进行该测试(图5)。
图4。(a)圆柱形凸缘与抛光钢板。(b)活塞环和气缸衬套段。
图5。力量城市轨道交通摩擦计
所有试验载荷固定为20 N,行程固定为7 mm。频率从0.1 Hz到30 Hz不等。利用三种不同粘度的聚α -油(PAOs) (PAO-2、PAO-10和PAO-40)。在这里,破折号后面的数字表示石油在cSt在100°C的粘度。测试是在室温下进行的。图6给出了三种不同粘度润滑剂的Stribeck曲线。
图6。使用往复测试模式生成的Stribeck曲线。
额外的标准往复测试能力
目前还没有发布的标准测试方法,可以用于生成Stribeck曲线,无论是在单向运动或往复运动。然而,可以用相同的往复运动对下试样进行各种润滑油性能相关的测试。圆柱体侧上样品可以用球或平脚交换,冲程长度和/或频率可以调整,以使相同的设置用于执行下列标准ASTM-, DIN-或iso -颁发的往复试验:
- ASTM D5706-11:使用高频线性振荡(SRV)试验机测定润滑脂极压特性的标准试验方法
- ASTM D5707-11:使用高频,线性振荡(SRV)试验机测量润滑脂摩擦和磨损性能的标准试验方法
- ASTM D6425:测量极压润滑油摩擦和磨损性能的标准试验方法
- ASTM D6079-11:高频往复式钻机评估柴油燃料润滑性的标准试验方法(HFRR)
- ASTM D7688-11:通过肉眼观察用高频往复钻机(HFRR)评价柴油润滑性的标准试验方法
- ASTM D7594-11:使用高频线性振动(SRV)试验机在高赫兹接触压力下确定润滑油润滑脂耐磨耐磨性的标准试验方法
- ASTM D7755-11:测定高频,线性振荡(SRV)试验机使用的标准试验片上磨损量的标准做法
- ASTM G133-10:线性往复球在平面滑动磨损的标准试验方法
- ASTM G203-10:测定往复摩擦系统摩擦能量耗散的标准指南
- ASTM G206-11:测量活塞环段的磨损量的标准指南在往复磨损试验中对扁平优惠券进行换票
- DIN 51834:润滑油摩擦和磨损数据的测定
- ISO 12156-1:2006:柴油燃料 - 使用高频往复钻机(HFRR)评估润滑性,第1部分:试验Metho
结论
使用Stribeck曲线往复运动测试评估润滑剂和表面处理,与使用单向测试生成经典Stribeck曲线相比,具有相当的挑战性。可调行程长度和频率范围的选择和高速线性振荡阶段Bruker的Umt.系统,以及它们的配套软件数据缩减算法,使这些特征能够有效地执行。往复试验方法生成的Stribeck曲线可直接应用于汽车发动机系统和各种关键工程系统领域的润滑油开发和评价。
这些信息来源于布鲁克纳米表面公司提供的材料。亚博网站下载
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