專利名稱：一種潤(rùn)滑油的極限工作溫度和高溫耐磨性能測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于潤(rùn)滑油性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及使用SRV裝置測(cè)試潤(rùn)滑油的極限 工作溫度和高溫耐磨性能。
背景技術(shù)：
高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱SRV試驗(yàn)機(jī))可以測(cè)量樣品在某種潤(rùn)滑條件下的 摩擦磨損特性，并且可以實(shí)現(xiàn)不同的試樣、潤(rùn)滑油、溫度、速度和載荷等條件，利用不同的上 試件和下試件實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線、面三種不同的摩擦測(cè)試接觸方式。目前利用SRV試驗(yàn)機(jī)對(duì)潤(rùn)滑油 的極限工作溫度和高溫耐磨性能的測(cè)試方法是，先用SRV試驗(yàn)機(jī)測(cè)量出在上、下試件間有 待測(cè)潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，在不同載荷或溫度下的上、下試件之間的摩擦系數(shù)，然后通過(guò)輔助裝置 表面輪廓儀得到下試件的磨損體積，同時(shí)使用光學(xué)儀器測(cè)量出上試件的磨斑大小，假定其 磨斑表面是規(guī)整的圓平面，然后計(jì)算出上試件磨損體積，由公式(磨損體積/(載荷*滑移 距離))計(jì)算體積磨損率，最后由摩擦系數(shù)和磨損率來(lái)評(píng)估潤(rùn)滑油的高溫的極限工作溫度 和高溫耐磨性能。但該方法測(cè)量和計(jì)算磨損率比較繁瑣，且計(jì)算和測(cè)量精確度并不高；或者 通過(guò)表面測(cè)量?jī)x測(cè)量出上下試件磨痕的深度和寬度隨溫度的變化情況，該方法在一定程度 可以給出高溫下的試件間待測(cè)潤(rùn)滑油的極限工作溫度及其高溫耐磨性能，但是該方法僅使 用試件磨痕的深度、寬度尺寸表征磨損，依賴于表面尺寸基準(zhǔn)的選取，具有一定片面性、誤 差較大；也有實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)量不同溫度下上試件、下試件磨損質(zhì)量和隨著滑移距離變化，并且 給出質(zhì)量磨損率(磨損質(zhì)量/滑移距離)隨著溫度和滑移距離的變化情況，來(lái)評(píng)定高溫下 的試件的耐磨行為，但潤(rùn)滑條件下下試件質(zhì)量磨損率并不是只與滑移距離相關(guān)，有時(shí)甚至 無(wú)關(guān)。上述這些方法在一定程度都能夠幫助了解試件或潤(rùn)滑油的高溫耐磨特性，但都沒(méi)有 給出油品高溫下極限工作溫度以及高溫耐磨特性的量化判定方法。這就給選擇簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確 且定量的評(píng)定潤(rùn)滑油或特定潤(rùn)滑涂層的極限工作溫度和高溫耐磨損的測(cè)量方法造成一定 的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了幫助選擇在高溫工況條件下具有最佳摩擦磨損性能的潤(rùn)滑 油，定量表征潤(rùn)滑油的極限工作溫度和高溫耐磨性能，提出一種潤(rùn)滑油的極限工作溫度和 高溫耐磨性能測(cè)試方法，該方法可以簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確且定量的評(píng)定潤(rùn)滑油的極限工作溫度和高 溫耐磨性能。本發(fā)明提出的一種潤(rùn)滑油的極限工作溫度和高溫耐磨性能測(cè)試方法，其特征在 于，包括以下步驟(1)清洗上、下試件，使上、下試件光潔、無(wú)劃傷痕跡和銹斑；稱量干燥后的下試件 質(zhì)量，多次稱量取平均值；(2)將上試件、下試件分別固定在SRV試驗(yàn)機(jī)的卡具內(nèi)，將SRV試驗(yàn)機(jī)設(shè)置到預(yù)定 溫度，等待該試驗(yàn)機(jī)達(dá)到所設(shè)定的溫度時(shí)，在上下試件的接觸區(qū)滴上待測(cè)試的潤(rùn)滑油后施
3加載荷，進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄摩擦系數(shù)；(3)達(dá)到預(yù)定時(shí)間后取出上、下試件，等待下試件冷卻后清洗并干燥下試樣；再稱 量下試件，得到下試件的質(zhì)量數(shù)據(jù)，然后將多次稱量的結(jié)果取平均值，得到所設(shè)定的溫度和 載荷下的一組質(zhì)量數(shù)據(jù)；(4)更換新的上、下試件摩擦測(cè)試表面，改變不同的載荷或改變溫度重復(fù)步驟 (1)_(3)，得到多組不同溫度和載荷下的摩擦系數(shù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)組成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(5)對(duì)所述多組處理后獲得不同載荷下上、下試件之間摩擦系數(shù)與工作溫度的變 化曲線，以及不同溫度下，下試件磨損質(zhì)量隨載荷PV值的變化曲線；(6)截取摩擦系數(shù)溫度曲線上臨界點(diǎn)處橫坐標(biāo)的溫度值作為該潤(rùn)滑油品在該載荷 下的極限工作溫度值；截取磨損質(zhì)量值隨PV值變化曲線臨界點(diǎn)處橫坐標(biāo)的PV值作為評(píng)定 潤(rùn)滑油高溫耐磨性能的指標(biāo)。本發(fā)明的有益效果該方法測(cè)量簡(jiǎn)單且能夠全面的考慮溫度和載荷的影響。使用SRV試驗(yàn)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)試 件上測(cè)量不同在載荷下溫度組合下的摩擦系數(shù)，并且多次測(cè)量磨損質(zhì)量。通過(guò)得到的數(shù)據(jù) 進(jìn)行繪圖直觀定量的得出潤(rùn)滑油的極限工作溫度和高溫耐磨損特性。


圖1為采用本發(fā)明方法測(cè)試得到的高溫范圍下油品的摩擦系數(shù)隨溫度變化的曲 線圖。圖2為采用本發(fā)明方法測(cè)試得到的高溫范圍下油品的磨損質(zhì)量隨PV值變化的曲 線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的潤(rùn)滑油的極限工作溫度和高溫耐磨性能測(cè)試方法結(jié)合實(shí)施例及附 圖詳細(xì)說(shuō)明如下本發(fā)明的實(shí)施例所使用的高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)由德國(guó)Optimol Instrument公司 制造的，該SRV試驗(yàn)機(jī)的加載范圍為0 1200N、行程0 4mm、頻率范圍10 200Hz、加溫 范圍室溫 500°C、500°C 900°C (須使用高溫附件)、采用往復(fù)式運(yùn)動(dòng)、可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線、面三 種接觸形式。本實(shí)施實(shí)例使用該試驗(yàn)機(jī)的線接觸運(yùn)動(dòng)模式(可根據(jù)實(shí)際情況改變接觸運(yùn)動(dòng)模 式)，在本實(shí)施實(shí)例中SRV試驗(yàn)機(jī)工作的載荷范圍為50N 200N，及其溫度范圍為100°C 200°C (可根據(jù)實(shí)際情況選擇溫度和載荷)。本實(shí)施例中，使用的上試樣為015mmX22mm、粗 糙度Ra為0. 4 ii m，下試樣為①24mmx7. 88mm、粗糙度Ra為0. 2 y m，上、下試樣材料均為采用 45#鋼、SRV往復(fù)式高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)往復(fù)頻率為50Hz、沖程為1. 5mm、單個(gè)潤(rùn)滑油樣品實(shí) 驗(yàn)時(shí)間為30min(上述上、下試件的材料和實(shí)驗(yàn)參數(shù)以及試驗(yàn)機(jī)運(yùn)動(dòng)頻率和沖程都可以根 據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取)；使用由德國(guó)Sartorius公司制造的電子天平稱量，該電子天平的分 辨率為10 y g。本實(shí)施例的測(cè)試方法包括以下步驟(1)用石油醚、丙酮、無(wú)水乙醇依次超聲波清洗上、下試件，使上、下試件光潔、無(wú)劃傷痕跡和銹斑；使用電子天平稱量干燥后(采用氮?dú)獯蹈?的下試件質(zhì)量(并做記錄)，多 次測(cè)量取平均值(剔除其中壞點(diǎn)數(shù)據(jù)后，一般為三次測(cè)量結(jié)果的平均值)；(2)打開(kāi)SRV試驗(yàn)機(jī)動(dòng)力電源開(kāi)關(guān)，將上試件、下試件分別固定在SRV試驗(yàn)機(jī)的卡 具內(nèi)，將SRV試驗(yàn)機(jī)設(shè)置到預(yù)定溫度，等待該試驗(yàn)機(jī)達(dá)到所設(shè)定的溫度時(shí)(本實(shí)施例中選 取的溫度分別為100°C、15(TC、20(rC，可根據(jù)實(shí)際情況選擇溫度)，在上下試件的接觸區(qū)滴 IOml (可根據(jù)實(shí)際情況改變，達(dá)到充分潤(rùn)滑效果即可)待測(cè)試的潤(rùn)滑油；施加載荷(本實(shí)施 例中分別為50N、100N、200N，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取載荷)，將頻率旋鈕調(diào)整至50Hz (根 據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取)，確認(rèn)沖程控制旋鈕在0位；并啟動(dòng)試驗(yàn)相關(guān)程序(啟動(dòng)開(kāi)始開(kāi)關(guān)調(diào) 整沖程控制旋鈕逐漸增大沖程至1. 5mm后，進(jìn)行30min摩擦磨損試驗(yàn)(沖程和時(shí)間可以根 據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取)，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄摩擦系數(shù)(此步驟為常規(guī)方式)；(3)達(dá)到預(yù)定時(shí)間后先將沖程調(diào)整到零后再停機(jī)，停機(jī)后卸載，取出上、下試件，等 待下試件冷卻后依次用石油醚、丙酮、無(wú)水乙醇超聲波清洗下試樣；干燥后，再在電子天平 上稱量下試件的質(zhì)量，記錄測(cè)量的質(zhì)量數(shù)據(jù)，然后將多次稱量的結(jié)果取平均值(剔除其中 壞點(diǎn)數(shù)據(jù)后，一般為三次測(cè)量結(jié)果的平均值)，得到所設(shè)定的溫度和載荷下的一組質(zhì)量數(shù) 據(jù)；(4)更換新的上、下試件摩擦測(cè)試表面，改變不同的載荷或改變溫度重復(fù)步驟 (1)_(3)，得到多組不同溫度和載荷下的摩擦系數(shù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)組成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(5)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后獲得兩條測(cè)試曲線即不同載荷下上、下試件之間摩 擦系數(shù)與工作溫度的變化曲線，不同溫度下，下試件磨損質(zhì)量隨載荷P與Vmax的乘積(PV 值)的變化曲線；具體步驟如下；<5. 1>首先，SRV試驗(yàn)機(jī)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄不同載荷和溫度下的摩擦系數(shù)，分 別對(duì)實(shí)驗(yàn)中得到的這些不同載荷和溫度下的摩擦系數(shù)求取平均值(剔除其中實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí) 和結(jié)束時(shí)不穩(wěn)定的點(diǎn))，然后以實(shí)驗(yàn)的溫度作為橫坐標(biāo)值，以不同溫度或載荷的上、下試件 的摩擦系數(shù)(就是上述求取不同溫度載荷下的摩擦系數(shù)的平均值)作為縱坐標(biāo)值作圖，得 到不同載荷下，摩擦系數(shù)隨溫度的變化曲線(即極限工作溫度曲線)如圖1所示。圖1中， 棱形標(biāo)注的曲線是載荷為50N時(shí)，摩擦系數(shù)隨溫度的變化情況；方形標(biāo)注的曲線是載荷為 100N時(shí)，摩擦系數(shù)隨溫度的變化曲線；三角形標(biāo)注的曲線是載荷為200N時(shí)，摩擦系數(shù)隨溫 度的變化情況。<5. 2>將磨損過(guò)程中的頻率(本實(shí)例中是50Hz)和最大沖程(本實(shí)例中是1. 5mm) 相乘得到實(shí)驗(yàn)?zāi)p過(guò)程中的最大磨損速度Vmax，將實(shí)驗(yàn)的載荷P與Vmax作乘積得到PV值。 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)量得到在不同載荷和溫度情況下，下試件磨損前后的質(zhì)量(該值就是上 述測(cè)量得到的平均值)，求取不同載荷和溫度下的下試件質(zhì)量的差值，該值即為不同載荷和 溫度下的磨損質(zhì)量。以實(shí)驗(yàn)中PV值作為橫坐標(biāo)值，以不同溫度下PV對(duì)應(yīng)的磨損質(zhì)量作為縱 坐標(biāo)值，得到不同溫度下，磨損質(zhì)量隨著PV值變化的曲線，如圖2所示。圖2中，棱形標(biāo)注 的曲線是溫度為100°C時(shí)，磨損質(zhì)量隨著PV值變化的曲線；方形標(biāo)注的曲線是溫度為150°C 時(shí)，磨損質(zhì)量隨著PV值變化的曲線；三角形標(biāo)注的曲線是溫度200°C時(shí)，磨損質(zhì)量隨著PV 值變化的曲線。(6)根據(jù)某一載荷下摩擦系數(shù)與溫度曲線中的臨界點(diǎn)(臨界點(diǎn)定義摩擦接近固 固摩擦?xí)r的摩擦系數(shù)值0. 2)，即摩擦系數(shù)為0. 2數(shù)值，截取的摩擦系數(shù)溫度曲線上臨界點(diǎn)處的橫坐標(biāo)溫度值作為該潤(rùn)滑油品在該載荷下的極限工作溫度值；截取磨損質(zhì)量值隨PV 值變化曲線臨界點(diǎn)(臨界點(diǎn)定義磨損質(zhì)量允許值為臨界點(diǎn)?？筛鶕?jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取，本 實(shí)例中選取的磨損質(zhì)量允許值即臨界點(diǎn)為0. 5mg)處的橫坐標(biāo)PV值作為評(píng)定潤(rùn)滑油高溫耐 磨性能的指標(biāo)。 本實(shí)施例中，由摩擦系數(shù)隨溫度變化的圖1可知該實(shí)驗(yàn)的潤(rùn)滑油在200N載荷下， 當(dāng)溫度為150°C時(shí)其摩擦系數(shù)趨近0. 2數(shù)值，所以該潤(rùn)滑油在200N載荷下的極限工作溫度 約為150°C ；在100N和50N載荷下，由于在試驗(yàn)范圍的溫度下，其摩擦系數(shù)都沒(méi)有達(dá)到臨界 值，所以在100N和50N載荷下極限工作溫度更高。通過(guò)這種方法，可以簡(jiǎn)單、定量地評(píng)定出 潤(rùn)滑油的極限工作溫度。由不同溫度下磨損質(zhì)量與PV值關(guān)系圖2可以看出，以0. 5mg作為 磨損質(zhì)量允許值，200度高溫下曲線顯著增加并出現(xiàn)臨界值時(shí)的PV值約為17N*m/s，150度 高溫下，曲線顯著增加并出現(xiàn)臨界值時(shí)的PV值約為27N*m/s，在100度溫度下，該潤(rùn)滑油對(duì) 應(yīng)更高的PV值。通過(guò)這種方法，可以定量地評(píng)定出該潤(rùn)滑油的高溫耐磨性能PV值。
權(quán)利要求
一種潤(rùn)滑油的極限工作溫度和高溫耐磨性能測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟(1)清洗上、下試件，使上、下試件光潔、無(wú)劃傷痕跡和銹斑；稱量干燥后的下試件質(zhì)量，多次測(cè)量取平均值；(2)將上試件、下試件分別固定在SRV試驗(yàn)機(jī)的卡具內(nèi)，將SRV試驗(yàn)機(jī)設(shè)置到預(yù)定溫度，等待該試驗(yàn)機(jī)達(dá)到所設(shè)定的溫度時(shí)，在上、下試件的接觸區(qū)滴上待測(cè)試的潤(rùn)滑油后施加載荷，進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄摩擦系數(shù)；(3)達(dá)到預(yù)定時(shí)間后取出上、下試件，等待下試件冷卻后清洗并干燥下試樣；再稱量下試件，得到下試件的質(zhì)量數(shù)據(jù)，然后將多次稱量的結(jié)果取平均值，得到所設(shè)定的溫度和載荷下的一組質(zhì)量數(shù)據(jù)；(4)更換新的上、下試件摩擦測(cè)試表面，改變不同的載荷或改變溫度重復(fù)步驟(1) (3)，得到多組不同溫度和載荷下的摩擦系數(shù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)組成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；(5)對(duì)所述多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后獲得不同載荷下上、下試件之間摩擦系數(shù)與工作溫度的變化曲線，以及不同溫度下，下試件磨損質(zhì)量隨載荷PV值的變化曲線；(6)截取摩擦系數(shù)溫度曲線上臨界點(diǎn)處橫坐標(biāo)的溫度值作為該潤(rùn)滑油品在該載荷下的極限工作溫度值；截取磨損質(zhì)量值隨PV值變化曲線臨界點(diǎn)處橫坐標(biāo)的PV值作為評(píng)定潤(rùn)滑油高溫耐磨性能的指標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的所述的方法，其特征在于，所述步驟(5)具體步驟如下；<5. 1>首先，SRV試驗(yàn)機(jī)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄不同載荷和溫度下的摩擦系數(shù)，分別對(duì) 實(shí)驗(yàn)中得到的這些不同載荷和溫度下的摩擦系數(shù)求取平均值，然后以實(shí)驗(yàn)的溫度作為橫坐 標(biāo)值，以不同溫度或載荷的上、下試件的摩擦系數(shù)作為縱坐標(biāo)值作圖，得到不同載荷下，摩 擦系數(shù)隨溫度的變化曲線；<5. 2>將磨損過(guò)程中的頻率和最大沖程相乘得到實(shí)驗(yàn)?zāi)p過(guò)程中的最大磨損速度 Vmax,將實(shí)驗(yàn)的載荷P與Vmax作乘積得到PV值；求取不同載荷和溫度下的下試件的磨損質(zhì) 量；以PV值作為橫坐標(biāo)值，以不同溫度下PV對(duì)應(yīng)的磨損質(zhì)量作為縱坐標(biāo)值，得到不同溫度 下，磨損質(zhì)量隨著PV值變化的曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中的所述的方法，其特征在于，所述稱量下試件使用電子天平。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種潤(rùn)滑油的極限工作溫度和高溫耐磨性能測(cè)試方法，屬于潤(rùn)滑油性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，包括清洗上、下試件，多次稱量干燥后的下試件質(zhì)量；待試驗(yàn)機(jī)達(dá)到所設(shè)定的溫度時(shí)，在上、下試件的接觸區(qū)滴上待測(cè)試的潤(rùn)滑油后施加載荷，記錄摩擦系數(shù)；多次稱量下試件質(zhì)量，得到所設(shè)定的溫度和載荷下的一組質(zhì)量數(shù)據(jù)；更換新的上、下試件摩擦測(cè)試表面，改變載荷或變溫度，得到多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；獲得不同載荷下上、下試件之間摩擦系數(shù)與工作溫度的變化曲線和不同溫度下，下試件磨損質(zhì)量隨載荷PV值的變化曲線；截取兩條曲線上臨界點(diǎn)處橫坐標(biāo)分別作為該潤(rùn)滑油品在該載荷下的極限工作溫度值和評(píng)定潤(rùn)滑油高溫耐磨性能的指標(biāo)。該方法測(cè)量簡(jiǎn)單直觀定量。
文檔編號(hào)G01N3/56GK101893535SQ201010221759
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者喬小溪, 張向軍, 徐金龍, 熊春華, 王淵淵, 趙巍 申請(qǐng)人:清華大學(xué);中國(guó)人民解放軍總后勤部油料研究所