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        齒輪油承載性能模擬試驗(yàn)研究

        2020-01-01 03:04:14李小剛王愛香李旭
        潤滑油 2019年6期
        關(guān)鍵詞:齒輪油試驗(yàn)機(jī)臺(tái)架

        李小剛,王愛香,李旭

        (中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心,甘肅 蘭州 730060)

        0 引言

        由于齒輪傳動(dòng)可以在任意兩軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,且傳遞功率范圍大、效率高, 廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)重要工業(yè)部門的機(jī)械傳動(dòng),例如礦山機(jī)械、交通運(yùn)輸、電力、化工機(jī)械及軍事工業(yè)的各種傳動(dòng)機(jī)械。齒輪油是保證齒輪傳動(dòng)工作效率和延長齒輪使用壽命的重要潤滑材料[1]。隨著工業(yè)的發(fā)展,齒輪油的發(fā)展方向是低黏化,長壽命和減摩性能最佳化。降低潤滑油黏度有利于節(jié)約燃油和動(dòng)力消耗[2]。

        齒輪油品中含有的極壓抗磨添加劑在接觸區(qū)的高壓、高溫條件下,添加劑分子裂解,放出硫、磷、氯等活性元素,這些活性元素在新生金屬表面和外激電子的作用下與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成抗壓強(qiáng)度大、抗剪切強(qiáng)度低的無機(jī)化合物膜,把接觸的金屬表面隔開,保護(hù)了金屬表面[3]。目前評(píng)定工業(yè)齒輪油承載能力的方法有:(1)四球機(jī)的PB、PD值法;(2)Timken 的OK值法;(3)FZG 齒輪試驗(yàn)機(jī)法。四球機(jī)是1933年開始使用的;Timken 試驗(yàn)機(jī)是1932年開始使用的;FZG 齒輪試驗(yàn)機(jī)是60年代在德國Niemann教授領(lǐng)導(dǎo)下設(shè)計(jì)出來的一種齒輪試驗(yàn)機(jī),由于它具有多方面的優(yōu)越性,已納入德國國家標(biāo)準(zhǔn)(DIN 51354)。英美等國也相繼承認(rèn)FZG 的可靠性,并列為自己的工業(yè)齒輪油規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)[4]。解生澤、周朝梅等人研究表示:四球試驗(yàn)PB和Timken試驗(yàn)OK值在評(píng)定齒輪油承載能力方面是不可靠的[5]。

        因此,目前評(píng)價(jià)齒輪油承載能力的方法主要還是FZG臺(tái)架試驗(yàn),而臺(tái)架試驗(yàn)周期長、需要的試驗(yàn)油量較大、試驗(yàn)件成本也較高,因此,開發(fā)評(píng)價(jià)齒輪油承載性能的模擬試驗(yàn)方法具有重要的意義。本文采用SRV?4型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究建立模擬齒輪油承載能力試驗(yàn)(FZG臺(tái)架試驗(yàn))的試驗(yàn)方法,為油品配方篩選提供一定的技術(shù)支持。

        1 SRV?4型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)簡介和控制參數(shù)

        SRV?4型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)是由德國OPTIMOL公司研制并生產(chǎn)的研究潤滑油脂和材料涂層摩擦磨損性能的高頻往復(fù)試驗(yàn)機(jī),它以可以實(shí)現(xiàn)摩擦副點(diǎn)、線、面接觸模式的優(yōu)勢(shì)而被全球摩擦學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。SRV?4型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、試驗(yàn)腔體及本文所涉及到的摩擦副接觸形式如圖1所示。

        圖1 SRV?4型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、試驗(yàn)腔體及摩擦副

        SRV?4型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)控制參數(shù)如表1所示。

        表1 SRV?4型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)控制參數(shù)

        2 模擬試驗(yàn)方法研究

        2.1 模擬試驗(yàn)條件確定

        本試驗(yàn)方法根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備特點(diǎn)和模擬齒輪運(yùn)行工況的要求來確定試驗(yàn)參數(shù)。因?yàn)辇X輪嚙合過程既有滑動(dòng)也有滾動(dòng),因此,我們?cè)谀M試驗(yàn)中選擇試驗(yàn)柱-試驗(yàn)圓盤的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來模擬齒輪的運(yùn)行工況。

        結(jié)合齒輪油承載能力評(píng)定FZG齒輪機(jī)法中的試驗(yàn)條件,研究確定模擬試驗(yàn)頻率為50 Hz,行程為2~4 mm,負(fù)荷級(jí)根據(jù)FZG齒輪機(jī)的負(fù)荷換算得到并用相同的加載方式進(jìn)行模擬試驗(yàn)。

        2.2 參比油簡介

        本文選用的參比油在FZG試驗(yàn)臺(tái)架上試驗(yàn)結(jié)果為:參比油A失效級(jí)7級(jí),參比油B失效級(jí)大于12級(jí),參比油C失效級(jí)10級(jí)。

        2.3 參比油試驗(yàn)結(jié)果

        將參比油A、B、C在研究確定的模擬試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表2所示,摩擦系數(shù)如圖2所示。

        表2 參比油試驗(yàn)結(jié)果

        圖2 參比油摩擦系數(shù)

        從表2可以看到:參比油模擬試驗(yàn)結(jié)果和臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果一致,并且重復(fù)性較好。同時(shí)通過圖2 中摩擦系數(shù)對(duì)比可以同時(shí)評(píng)價(jià)三種參比油的抗磨損性能以及重復(fù)性試驗(yàn)的穩(wěn)定性。

        2.3 模擬方法的應(yīng)用

        為了能更好地建立SRV模擬試驗(yàn)和FZG臺(tái)架試驗(yàn)的相關(guān)性,本文選取了6種不同黏度級(jí)別做過FZG臺(tái)架試驗(yàn)的油品進(jìn)行模擬試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

        表3 模擬方法應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果

        表3(續(xù))

        對(duì)表3的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行線性回歸計(jì)算,計(jì)算出相關(guān)系數(shù)r=0.92,相關(guān)性較好,表明建立的SRV模擬試驗(yàn)方法可以作為潤滑油承載能力FZG試驗(yàn)機(jī)法的篩選措施,為油品研發(fā)提供技術(shù)支持。

        3 結(jié)論

        (1)以SRV?4型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)為試驗(yàn)平臺(tái),模擬潤滑油承載能力FZG臺(tái)架試驗(yàn),自主研究建立的模擬評(píng)定方法能較好地區(qū)分出不同承載性能的傳動(dòng)系潤滑油品,為油品研發(fā)提供一定的數(shù)據(jù)支撐;

        (2)建立的模擬試驗(yàn)方法重復(fù)性較好,同時(shí)與FZG臺(tái)架試驗(yàn)的相關(guān)性較好,建議作為潤滑油承載能力試驗(yàn)法(FZG試驗(yàn)機(jī)法)的篩選手段,為油品研發(fā)提供技術(shù)支持。

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