使用往复式系统测试润滑油

往复式系统(如线性压缩机和发动机)的润滑油和表面测试，通常需要在最终部件测试之前使用大型摩擦计。本文介绍了使用UMT TriboLab™(Bruker, San Jose, CA)的摩擦测量装置，可以在台架上有效地筛选材料和润滑剂。欧洲杯足球竞彩

该装置允许样品在模拟条件下进行测试，以对表面和润滑剂的性能进行分级，同时使用一个基于压电的力传感器监测摩擦的微小变化。本文讨论了这种方法，并检验了它在模拟标准协议中的有效性，例如，ASTM D6245-17标准。

此外，重要的是，该系统为各种参数和条件提供了非凡的灵活性，包括温度变化、冲程长度和速度。最后，论证了计算技术对高频往复试验数据分析的关键意义。

往复系统中润滑油和材料的性能评估欧洲杯足球竞彩

需要连续开发往复式发动机和压缩机的表面和润滑剂，以增强汽车燃料经济性，实现不同的环境法规，延长组件耐久性。准确了解机械系统中的组件磨损和摩擦对于测量能量损失并估计这种表面的耐久性是重要的。因此，润滑剂性能的测量仍然是估计精确燃料经济性的重要因素。

为了成功地完成这一任务，我们应该考虑一系列问题，以准确模拟可能对这些系统的摩擦学性能起关键作用的特定条件和因素。幸运的是，这些测量现在可以用小型摩擦计来完成。

往复系统的摩擦学评估可以在实验室规模有效地进行，只有通过适当的执行运动和速度剖面，精确地模拟真实世界的摩擦系统的实际运动。为了正确模拟往复系统中的润滑油或材料，重要的是复制正弦运动——通常由曲柄欧洲杯足球竞彩滑块机构产生，在这种机构中，润滑状态可能会沿冲程发生变化——并监测摩擦的微小变化。这就需要高速、精确的位移传感器和力传感器。

汽车和润滑油行业采用各种标准。ASTM D6425-17(用SRV试验机测量极压(EP)润滑油摩擦和磨损性能的标准试验方法)¹在这个案子中尤为重要。这个特殊的协议使用极端的速度、温度和接触压力条件对润滑油进行排名。

执行往复Tribotests

为了模拟往复系统的行为，必须选择在摩擦学系统中播放关键角色的组件。这些组件包括：

• 冲程长度和往复频率将指导速度和运动轮廓
• 在被测表面触发摩擦化学反应的受控温度
• 测试样品的材料和几何形状
• 接触面之间的接触压力，它取决于接触面的几何形状、载荷和材料

测试期间可测量的重要结果参数包括:

• 温度变化
• 磨损测试后测量
• 摩擦力沿行程变化，因为摩擦力在往复式系统中不稳定

在本研究中，aTriboLab系统配备了最新的高频往复式钻机(HFRR)。使用小型摩擦计的一个重要好处是，在使用其他计量工具(如化学分析仪/光谱仪和轮廓仪)测试后，表面和润滑剂可以很容易地进行表征。图1展示了用于高频往复试验的TriboLab装置。该装置配有一个快速往复级，一个400°C加热器，一个法向力传感器和一个压电传感器。该传感器具有旋转功能，用户可以快速更换较低的样品并添加润滑油。

图1所示。城市轨道交通TriboLab与HFRR设置。左:设置包括往复式驱动，HFRR传感器，400°C加热器，负载传感器。右图:旋转可以方便地设置样品。

作为一个例子，图2展示了5W-30发动机油测试的标准结果，使用ASTM D6425-17条件和具有HFRR安排的往复式球对平(钢对钢)配置。在这里，摩擦变化被记录下来，并绘制成时间的函数，数据被收集并以高分辨率记录下来，以监测摩擦沿行程的微小变化。摩擦沿冲程的变化通常是表面变化、润滑状态的转变和机械运动产生的振动的综合结果。从高分辨率数据可以很容易地看出方向的变化。这使得精确选择峰间摩擦(根据ASTM标准推荐)或以用户喜欢的任何方式计算摩擦。

图2。在ASTM D6425-17条件下(350 N, 50 Hz, 1 mm, 120°C, 2小时)，使用TriboLab HFRR设置的球面试验测试发动机油的摩擦和磨损结果。左:计算COF使用10%的顶部点在每个行程，并插入显示的高分辨率数据摩擦力在~3600秒。表格显示了15、30、90和120 min时的COF，最小和最大COF，以及球的磨损直径。右图:测试后磨损疤痕。

分析结果

通过使用高精度系统获得优质数据是实验的重要组成部分;但是，分析数据的方式同样重要。图3表示作为位置的函数的摩擦系数（COF），因为速度是正弦的，而不是线性的;与仅作为时间的函数收集的数据相比，该描绘是沿着行程的行为更加逼真。

由于在快速往复级中集成了线性可变位移变压器(LVDT)， HFRR系统能够精确记录位置。这幅图生动地说明了摩擦力是如何在每一个极端的行程中增加的，以及力是如何沿着行程减少和衰减的，直到下一个极端的方向转变。

图3。摩擦力作为位移的函数，用于在3600到3601秒之间收集的数据。

力量的城市轨道交通TriboLab在如何分析从快速往复测试中收集的数据方面，软件为用户提供了完全的灵活性。为了估计COF，用户可以在各种技术之间进行选择;一种简单的技术是使用每个笔划中摩擦最大值的一定百分比(见图4，左)，另一种高级技术是在笔划中间选择一定百分比的点(见图4，右)。这种潜力使用户能够定制数据收集和分析，提供摩擦值，从而提高他们对润滑剂之间细微变化的理解。

图4。简单和先进的方法，使计算之间的变化，积极和消极的摩擦在每个行程。

为了更好地了解计算方法的含义，图5展示了使用不同技术对同一发动机油进行计算时，总体COF计算的差异。

图5。在ASTM D6425条件下测试发动机油的结果。计算可以改变COF的报告值。

当计算各种技术的咖啡,可以观察值明显不同,从整体的价值观~ 0.14当使用简单的方法以1%的点,到~ 0.11当使用30%的点,和较低的(~ 0.10),当使用先进技术以50%的点中间的中风。先进的技术可能更一致，50%和80%的点重叠。

很明显，简单的技术不如先进技术的均匀;然而，它存在，因为确定ASTM标准要求的峰值峰值（顶点的小百分比）摩擦。

当比较性能非常接近的润滑剂时，选择计算COF的技术非常重要。关于往复系统的摩擦，它不仅仅是一个简单的绝对值，而是高度依赖于分析技术。为了更好地描述对润滑剂排名/比较的影响，图6展示了使用ASTM D6425-17在两种性能非常接近的润滑剂(油A: 5W-30和油B: 0W-20)中进行的测试结果，以及不同技术之间的数据变化情况。

图6。油A和油b的比较。COF的变化取决于计算方法。

当使用1%的简单技术时，A油和B油之间的差异明显比使用50%的高级技术时，润滑剂的行为重叠。这些变化不仅仅是数值上的差异，还可以表明润滑剂在冲程中表现出的不同，这意味着它们在机制或润滑剂性能的基础上表现出不同的机械方式。

研究润滑油和具有卓越弹性的表面

显示设置/钻机的开发具有无与伦比的灵活性，不仅仅适用于协议。它使科学家能够在不同的条件下进行测量，这对于了解润滑剂在不同状态下的性能差异是必要的。TriboLab的往复阶段可以在高达60hz的速度和低至0.01 Hz的速度下移动。在高速下，基于压电的力传感器不漏电流，传感器可以准确记录准静态或极慢运动系统。

可以应用的正常力是类似的灵活性，因为Triceolab的11个不同传感器的范围，覆盖在几毫林之间至千岩之间的范围。另外，变量笔划能够从10秒的微米到25mm。图7示出了基于压电的传感器捕获的数据的质量，用于以各种速度进行的测试，展示如何执行测试以了解在极其不同的方案中进行的摩擦和机械事件。

图7。油B在10hz, 5hz, 1hz和0.5 Hz测试。

结论

的城市轨道交通TriboLab的高频往复钻机已被确立为一种可靠的方法，用于筛选润滑油和往复应用材料，如在压缩机和发动机中发现的那些。欧洲杯足球竞彩该系统的灵活性使其能够在不同状态下对润滑油进行评估，同时还可以完全控制数据分析。UMT TriboLab有潜力执行与ASTM 6425相似的协议来评估润滑剂的摩擦，并可以帮助在摩擦系统功能的广泛阵列中做出显著的区别。

参考

1.ASTM D6425-17，用SRV试验机测量极压(EP)润滑油摩擦磨损性能的标准试验方法，ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017，www.astm.org

这些信息来源于布鲁克纳米表面公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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