电子汽车引擎是推动创新的快速发展在汽车润滑脂,因为需要润滑剂能够承受新的苛刻的工作条件。
润滑剂高性能电动汽车必须承受各种载荷、速度,有效减少摩擦磨损和温度。
制造商和实验室需要摩擦学的测试评估和排名润滑剂性能改善配方为新的应用程序。
测试在一个真正的系统是一个既昂贵又耗时的方法。因此,不同的国家及国际测试标准可用来评估不同润滑剂的性能和承载力外一个真正的系统。
固体润滑剂的测试是使用最广泛的方法之一,选择润滑剂添加剂和批量生产质量控制。
本文提出了一种实用的测试解决方案迅速和批判性评估电机在控制环境中油脂和自动化不同测试条件下使用力量城市轨道交通TriboLab®系统。
磨损率、摩擦力矩、摩擦系数、临界发作,和焊接点是实验确定分析商用电动油脂的耐磨性能。
执行四球试验
力量的城市轨道交通TriboLab(图1)雇佣了一个典型的四球测试设置。上持有人有一个固定钢球接触三个低钢铁球牢牢地固定在一个旋转的杯座。使测试润滑油或油脂,ball-to-ball接触区域与被测材料涂层。
热电偶和PID反馈循环加热器控制润滑剂400°C。
力量黄金系列线性力传感器允许应用程序持续的或进步加载2 kN。上部和下部持有人都集中沿着对称轴旋转,确保负载分配。力量的扭矩传感器,连接到tribotester测量摩擦力矩10纳米。
图1所示。原理图四球旋转试验机的轨道交通TriboLab力量。图片来源:力量纳米表面
表1总结了一些标准化四球试验协议,描述了ASTM,评估各种润滑油和润滑脂的性能。由于其模块化,城市轨道交通TriboLab可以执行所有协议表1中列出。
表1。总结标准化四球测试来评估各种润滑剂的性能。来源:力量纳米表面
| 测试方法 |
描述 |
负载(N) |
速度(转速) |
温度(°C) |
测试持续时间 |
| ASTM-D2266 |
穿预防——油脂 |
392±2 |
1200±60 |
75±2 |
60±1分钟 |
| ASTM-D2596 |
极压性能——油脂 |
载荷步,从784年开始 |
1770±60 |
27±8 |
10±2 s /负载的一步。(新球每一步) |
| ASTM-D2783 |
极压性能——液体 |
载荷步,从784年开始 |
1760±40 |
18岁到35岁 |
10±2 s /负载的一步。(新球每一步) |
| ASTM-D4172 |
穿预防——液体 |
147±2或392±2 |
1200±60 |
75±2 |
60±1分钟 |
| ASTM-D5183 |
摩擦系数-润滑油 |
穿着:392
负载测试:一步,从98.1开始 |
600年 |
75±2 |
穿着:1 h
测试:10分钟/负载的一步 |
| iso - 20623 |
极压抗磨性能——液体 |
载荷步,从100年开始 |
1450年到1500年 |
室温 |
10或者60±0.5±0.2 |
评估电机润滑脂的抗磨性能
本研究批判性评估使用TriboLab电动机润滑脂的抗磨特性。
确定润滑磨损行为和两个商用合成轴承润滑脂的磨损率,即polyolester(坡)和聚脲(PU),固体润滑剂的标准测试程序(ASTM D2266-01)。
执行的测试是通过应用低392 N负荷三个球(AISI 52100钢,Ø12.7毫米)测试的覆盖着一层油脂的速度为60分钟1200转75°C的温度控制的环境。
光学显微镜的放大倍数为4.5 x是利用测量的平均穿疤痕三球比较抗磨性能较低。磨损量和磨损系数被确定使用方程来自现有文献。1、2
在哪里V是磨损体积,d是穿的直径毫米的切口,然后呢l应用负载的公斤。
在哪里H720克/毫米吗2,t测试时间的分钟,23.3是每分钟的转数。文献也报道直接从白光干涉磨损计算区域地形测量,它把大量的视野与独家纳米垂直分辨率(图2和表2)。
图2。地形是映射使用力量白光干涉法3 d分析器。图片来源:力量纳米表面和计量
表2。直接穿体积计算的例子从图2使用地形信息。来源:力量纳米表面和计量
| 体积计算 |
[μm3] |
| 自然卷 |
294813.28 |
| 正常的体积 |
0.82 |
| 负的体积 |
97191.68 |
| 积极的体积 |
17990.81 |
| 净失踪的体积 |
79100.87 |
| 流离失所的总额 |
115182.49 |
力的同质性和分布式应用的三个低球tetrahedral-geometry四球试验受旋转对称的影响。
TriboLab有独特的四杯设计确保较低的球位置平行于旋转轴,有助于准确的测量和有意义的结论。
图3。疤痕直径、磨损量和磨损系数PU油脂(A, B, C)和坡油脂(D, E, F),一式三份测试证明了高度可重复的和可重复的结果。罗马数字I, II和III表示三个钢球在测试杯。图片来源:力量纳米表面
这种设计允许穿疤痕一致,如图3所示,在一小时的金属滑动测试与PU和坡油脂。的圆形伤疤,如图4所示,确认球仍然贴在测试。
疤痕平均直径0.4166毫米的PU油脂匹配结果报道在制造商的技术数据表,支持的准确性TriboLab的四球试验实现和油脂质量控制的适用性。
图4。光学显微图每个降低钢球磨损伤痕。测试与PU油脂(我、C-II C-III)产生较小的疤痕比较测试使用坡油脂(d - i, D-II, D-III)。图片来源:力量纳米表面和计量
结果绘制在图3是高度可重复的和可再生的,证明穿疤痕的高重复性测量(PU: 0.4166±0.0065毫米和坡:0.5073±0.0018毫米)和95%置信上限。
然而,最小的变化中看到穿疤痕测量导致重大变化穿系数(穿率)由于磨合效果取决于速度、负荷、温度、润滑油添加剂,根据文学。1、3
是接受合适的油脂磨损率较低(更小的磨损系数和磨损量)。基于这一研究获得的实验数据,可以得出结论,PU油脂,由于穿的伤疤和磨损率较低,提供了更好的穿比坡油脂保护。
通过Step-Load确定摩擦系数测试
减少接触表面之间的摩擦力在评估润滑脂的性能是至关重要的。评估润滑剂的标准方法之一是测量摩擦系数(咖啡),获得step-load测试/ ASTM D5183-21标准。
城市轨道交通的TriboLab提供的便利执行step-load和四球试验在同一平台由于其固有的灵活性和可编程负载。
为了说明,step-load测试进行了聚氨酯和坡油脂,测量摩擦力矩是用来确定各自的咖啡值,总结如表3所示。
其中T是摩擦力矩(kg.mm)和W是应用负载公斤。ASTM D5183测试协议适用于现场绩效评估和tool-matching相关性研究。
表3。测试协议确定润滑剂的摩擦系数,如ASTM D5183-21所述。来源:力量纳米表面
|
穿着 |
测试 |
| 温度 |
75±2°C |
75±2°C |
| 速度 |
600转 |
600转 |
| 持续时间 |
60分钟 |
10分钟 |
| 负载 |
每60分钟392 N |
每10分钟98.1 N负荷增加,表明早期发作 |
图5。摩擦系数的函数加载申请坡和PU油脂。图片来源:力量纳米表面和计量
图5举例说明了计算摩擦系数(咖啡)两个电动油脂。无论是油脂展出焊接,但聚脲的承载力(PU)和polyolester(坡)油脂在极压(EP)条件下明显不同。
观察,PU油脂显示较低的摩擦系数和磨损的伤疤比坡润滑脂在相同的操作条件下,使它更适合选择高负载和高压应用程序。
聚氨酯的咖啡油脂保持相对恒定,当受到增量加载从490.1 N 882.5 N,表明它促进了水动力影响step-load测试和预防癫痫的发生。
相比之下,坡油脂演示了可怜的抗癫痫,其咖啡增加两倍以上时,外加负载从392增加N(µ= 0.1204)到490.1(µ= 0.2673)。
坡的初期发作油脂可能是因为EP电影或润滑故障,在坡油脂进行了化学反应的变化导致可能的分解。4
超过500 N,摩擦系数的降低归因于mixed-lubricant政权之间造成直接的粗糙面接触钢球。这个政权诱导氧化形成,导致薄tribofilm层,进一步减少摩擦。
确定癫痫发作和焊接
虽然大多数轴承设计比设备上安装,过早失效可能发生由于磨损和润滑不当。app亚博体育
润滑剂失去承载力作为润滑油膜太薄,导致与金属接触滚动元素和详细信息,可导致癫痫发作和焊接。
尽管实地测试润滑油的承载能力可以为制造商,昂贵的和不切实际的TriboLab四球检测组件提供了一个可行的解决方案,可以快速检测润滑油失败。
在一个模拟的测试,用来诱发癫痫和焊接,钢球涂上一层薄薄的PU油脂受到1000 N负荷在不同旋转速度的1000,1500,2000,2500 rpm。测试的结果呈现在图6所示。
图6。摩擦力矩(T的变化z),旋转速度的1000、1500、2000和2500 rpm。激烈的Tz在2500 rpm相应增加咖啡表示完全发作,钢的焊接球发生的地方。图片来源:力量纳米表面和计量
摩擦系数(咖啡)聚氨酯油脂减少随着转速的增加,从混合边界的边界政权政权转移(0.019在1000 rpm, 0.018在1500 rpm, 0.011在2000 rpm)。
突然改变转动力矩(Tz)和咖啡在图6中提供的一个可靠指标发作和焊接。在2000转,Tz从4.2增加到6.8 Nmt= 20年代,然后回落至约5海里。
尽管咖啡保持0.018的范围内,波动Fz建议球滑动由于早期发作的可能性。完整的癫痫发生在约t= 38个年代Tz大幅超过10 Nm和咖啡突然增加。
高扭矩值激活一个安全功能,部队的摩擦计停止超过电动机的最大驱动力矩。这个安全功能保护的组件力量城市轨道交通TriboLab传感器免受损害,使自动癫痫检测,使无人测试和快速筛查。
图7描述了焊接钢表面球,球上明显磨损,其金属表面转移到较低的球。局部损伤的增长和扩展的低球构成发作。
这种视觉和非标准化评价有利于快速评估各种润滑液和油脂的性能。
图7。严重破坏钢球与氧化的迹象,滑动和焊接。图片来源:力量纳米表面和计量
结论
力量的城市轨道交通TriboLab是一个有价值的工具在快速发展的电动汽车技术空间。它提供了一个灵活的平台,准确地模拟实际tribo-conditions。它还支持快速筛查润滑油和油脂,可以维持高转速和高转矩速度为零。
本文主要关注使用高精度四球tribotesting评价润滑油的抗磨和极端属性在不同负载和旋转速度根据国际收养和公认的标准。
与旋转对称四球检测组件设计,正确评估润滑剂属性,包括摩擦、抗磨指数,去年non-seizure负载,最初发作负载,和焊接点。
独特的模块化概念TriboLab提供完整的和不妥协的测试范围广泛的摩擦磨损机制和操作条件,为创新提供一个基准润滑油和油脂。
引用和进一步阅读
- Torbacke, M。,Rudolphi, A., and Kassfeldt, E. “Lubricants: Introduction to Properties and Performance,” John Wiley & Sons. (2014).http://dx.doi.org/10.1002/9781118799734
- 罗,C。,Peterson, M., Wiler, W. “Wear Control Handbook”, American Society of Mechanical Engineers. (1980).
- 彼得森,m .“有效穿的设计考虑控制”,美国机械工程师学会。(1980)。
- Sethuramiah,。冈,H。,Sakurai, T., “Critical Temperatures in EP Lubrication,” Wear. (1973).https://doi.org/10.1016/0043 - 1648 (73) 90134 - 8
相关标准
ASTM D2266-01,”穿的标准测试方法预防润滑脂的特点(四球法)、“ASTM国际。(2015)。
ASTM D2596-20”标准测试方法测量耐特高压润滑脂的属性(四球法)、“ASTM国际。(2020)。
ASTM D2783-19”标准测试方法测量耐特高压润滑流体的性质(四球法)、“ASTM国际。(2019)。
ASTM D4172-20”抗磨润滑流体的特性的标准试验方法(四球法)、“ASTM国际。(2020)。
ASTM D5183-21”标准试验方法测定润滑剂的摩擦系数用四球磨损试验机器,“ASTM国际。(2021)。
ISO 20623:2017,“石油及相关产品——决心耐特高压和抗磨性能的润滑剂——四球法(欧洲条件)、“ISO。(2017)。
这些信息已经采购,审核并改编自力量提供的材料纳米表面和计量。亚博网站下载
在这个来源的更多信息,请访问力量纳米表面。