汽车行业:实验室中的传动油老化

汽车制造商建议,变速器油应该每6万至10万公里更换一次,因为油可能会老化或随着时间的推移而降解。降解油润滑性差,对传动部件的使用寿命产生不利影响。

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这种机油降解是添加剂消耗的结果,如抗磨剂(AW)、粘度指数改进剂(VII)或极压剂(EP),以及氧化增加和对污染物(如颗粒物或水)的抗性降低。

汽车变速器系统的工作参数会对车辆性能产生巨大影响油老化.例如,传输油反复暴露在175 ~ 220℃的高温环境中,可能会增加油的降解速率。

实际上,这意味着在变速箱系统的使用寿命内,换油周期将缩短,整个变速箱系统可能因磨损而需要更换。当然,这增加了拥有卡车的总体成本。

有许多实验方法侧重于在极端操作条件下延迟油降解的方法。实验室测试在降低此解决方案开发成本方面具有重要作用。

杜康在实验室中制定了动态油老化试验方案。KRL用于增长油,使用FBT-3和HFRR测试这种油的摩擦和磨损行为。

图1.杜康在实验室中制定了动态油老化试验方案。KRL用于增长油,使用FBT-3和HFRR测试这种油的摩擦和磨损行为。图片来源:Ducom

长期以来,润滑工程师一直依赖于涉及人工老化油的实验室测试。ASTM D 2893是一个这样的实验室测试方法,在清洁的玻璃试管中存在的油通过加热在95°C或121°C的油浴中氧化,在控制的干燥空气流动。

试管颜色的变化,与运动粘度的增加相结合,被视为变速器油降解的证据。还可以测量总酸数(TAN,KOH / g的百分比变化),以突出任何耗竭AW / EP添加剂。

但是,这是一项静态老化试验,即油不会像在变速箱系统中观察到的那样被机械剪切。实验室氧化和现场氧化结果之间也没有比较或相关性,这意味着,尽管静态老化实验是可重复的,但它们可能并不完全可靠。

防止汽车工业中的机油老化

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本研究尝试在实验室内实现油的动态老化。由于需要大量的机械剪切,因此采用了Ducom KRL剪切稳定性测试仪来模拟石油在传动系统中的粘度损失。预计KRL老化油中的添加剂将会枯竭。

这一假设将通过测量混合润滑和边界润滑的磨损得到实验证实四个球测试仪(FBT-3)A.高频往复钻机(HFRR)(图1)。

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在这项研究中使用的传动油包括三种类型的市售油。嘉实多车轴、壳牌Spirax和参考液rl209均为商业购买。嘉实多车轴和壳牌Spirax在100℃时具有相似的粘度指标和运动粘度(表1)。

表格1。KRL老化过程中使用的Shell Spirax、Castrol轴和参考流体(RL 209)的物理特性。资料来源:Ducom

防止汽车工业中的机油老化

DUCOM KRL剪切稳定性测试仪(图2)是由CEC L-45-99识别的台式仪器。它配备了精密温度控制系统和自动气动装载系统,使其方便和用户友好。它还配备了更多的传感器 - 例如原位摩擦传感器 - 与任何其他目前可用的KRL系统相比,在长时间测试中提供出色的稳定性,超过200小时。

本研究中使用的Ducom KRL剪切稳定性测试仪的图像(桌面,自动负载控制系统)。

图2。本研究中使用的Ducom KRL剪切稳定性测试仪的图像(桌面,自动负载控制系统)。图片来源:Ducom

使用参考流体RL 209(图S1),测试Ducom KRL剪切稳定性试验机是否符合CEC L-45-99。在验证过程之后,根据图S2中概述的方案,将卡斯特罗或壳牌油剪切100小时。然后测量KRL老化前后油的粘度,以确定粘度损失(图2-1)。

FBT-3的摩擦和AW测试

DUCOM FBT-3符合DIN,ASTM和IP标准,同时具有10 kN的最大负载能力。其预先构建的测试标准,气动装载系统和体内磨损测量系统的测试后急剧简化了用户体验,允许最大的便利性。

在这里,根据ASTM D4172对Ducom FBT-3参考流体进行了验证(图S3)。验证后,壳牌和嘉实多油-无论是新鲜的和KRL老化-然后测试符合ASTM D4172。最后,记录并报告了平均磨痕直径(MWSD)和摩擦系数(CoF)。

HFRR中的摩擦和AW测试

这个Ducom HFRR是符合ASTM D6079的球盘式摩擦计,包括线性往复式发动机(或振动器),温度控制单元和摩擦压电传感器。

在该实验中,如上所述符合参考流体A的DUCOM HFRR。在HFRR验证测试之后,Castrol和Shell油 - 新鲜以及krl老化 - 用ASTM D6079进行测试。同样,平均磨损瘢痕直径(MWSD)和摩擦系数(COF)并记录并报道。

解释老化油的磨损行为

现有文献通常认为机油老化程度与添加剂的氧化有关,从而提高了发动机机油和齿轮油的耐磨性。这在标题分别为“由新鲜和老化发动机机油形成的抗磨膜的特性”(wear,2007)和“润滑剂老化对齿轮性能的影响”(Borg Warner和齿轮研究中心,FZG)的文章中进行了概述。欧洲杯猜球平台

这一早期的研究结果导致了一种假设,即FBT-3和HFRR中MWSD或磨损的降低可以表明KRL老化油中抗磨添加剂氧化的严重程度。

结果

图3比较了用于区分Shell Spirax和Castrol Axix的所有六个变量。还对RL 209进行了可比分析,作为参考(图S4)。发现卡斯特罗油的粘度损失小于壳牌Spirax(图S5)。这表明,与卡斯特罗油相比,壳牌油老化严重。

应该注意的是,壳体和肠溶色的差异也在烘箱老化测试中验证(图3,图3-4)。

新鲜、KRL老化和烘箱老化壳牌Spirax和Castrol车轴的摩擦学和物理参数。每个参数都表示为该参数的新鲜机油显示值的百分比。通过凝胶渗透色谱(GPC)测定分子量(Mn),通过热重分析(TGA)测定降解温度(起始温度)。

图3。新鲜、KRL老化和烘箱老化壳牌Spirax和Castrol车轴的摩擦学和物理参数。每个参数都表示为该参数的新鲜机油显示值的百分比。通过凝胶渗透色谱(GPC)测定分子量(Mn),通过热重分析(TGA)测定降解温度(起始温度)。图片来源:Ducom

AW和摩擦的变化

在使用FBT-3的混合润滑试验下,KRL老化壳螺晕速度较低,摩擦较高。然而,Castrol的摩擦行为不受krl或烘箱中的老化的影响。这表明,根据KRL老化油的FBT-3试验,与壳相比,Castrol显示出改善的性能(图3)。

在HFRR边界润滑试验中,壳牌和嘉实多的摩擦行为没有受到KRL时效的影响。然而,这两种润滑油的磨损性能都受到影响,壳牌润滑油的磨损性能低于嘉实多润滑油。由于较低的磨损意味着添加剂的氧化,因此可以得出嘉实多在HFRR试验中的表现优于壳牌。

应当注意,应进行TAN和元素浓度分析(P,Zn,S)以支持由于KRL老化引起的添加剂氧化的断言,这是严重添加剂耗尽的前体。

结论

在这个研究中,壳牌和卡斯特罗变速箱油按照Ducom制定的相同KRL老化方案进行试验。卡斯特罗油仍然比壳牌油“年轻”,因此,发现卡斯特罗轮轴中的摩擦和抗磨添加剂比壳牌Spirax中的添加剂更稳定。

本研究证实了Ducom油老化试验方案可用于延长油的使用寿命,该方案包括三种常用的摩擦磨损仪,如KRL、FBT-3和HFRR。

补充材料

KRL验证测试根据CEC L45-99。(a)润滑剂温度的实时变化,(b)旋转速度和(c)与参考流体R1209的试验运行的正常负载。运动粘度测量显示在(d)中。红色虚线表示由标准CEC L-45-99设置的上限和下限。

图S1。KRL验证测试根据CEC L45-99。(a)润滑剂温度的实时变化,(b)旋转速度和(c)与参考流体R1209的试验运行的正常负载。运动粘度测量显示在(d)中。红色虚线表示由标准CEC L-45-99设置的上限和下限。图片来源:Ducom

用于KRL老化的操作参数的描述。根据KRL老化协议,润滑剂温度(A),旋转速度(B)和正常负载(C)的实时变化。

图S2。用于KRL老化的操作参数的描述。根据KRL老化协议,润滑剂温度(A),旋转速度(B)和正常负载(C)的实时变化。图片来源:Ducom

根据ASTM D4172,使用DUCOM参考流体进行FBT-3验证测试。(a)润滑温度的实时变化,(b)正常载荷,(c)摩擦扭矩和球磨损疤痕的光学显微镜图像(d)。

图S3。根据ASTM D4172,使用DUCOM参考流体进行FBT-3验证测试。(a)润滑温度的实时变化,(b)正常载荷,(c)摩擦扭矩和球磨损疤痕的光学显微镜图像(d)。图片来源:Ducom

rl209 -新鲜、krl -陈化和焙烤的摩擦学和物理参数的变化。每个参数都表示为该参数的新鲜油所显示值的百分比。通过凝胶渗透色谱(GPC)测定分子量(Mn),通过热重分析(TGA)测定降解温度(起始温度)。

图S4.rl209 -新鲜、krl -陈化和焙烤的摩擦学和物理参数的变化。每个参数都表示为该参数的新鲜油所显示值的百分比。通过凝胶渗透色谱(GPC)测定分子量(Mn),通过热重分析(TGA)测定降解温度(起始温度)。图片来源:Ducom

KRL测定了KRL中RL 209、Shell Spirax和Castrol轴的变化。100小时内摩擦扭矩的实时变化(A)、油的运动粘度损失(B)以及新鲜油和KRL老化油的图像(C)

图S5。KRL在KRL中确定了RL 209,Shell Spix和Castrol轴的变化。摩擦扭矩的实时变化为100h(a),油脂(b)的运动粘度丧失和新鲜和krl老化油(c)的图像。图片来源:Ducom

致谢

由全球申请团队的原料制作,来欧洲杯足球竞彩自DUCOM的材料。

这些信息已经从杜康提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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    杜科姆(2021年2月2日)。汽车工业:变速器油在实验室老化。于2021年9月7日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=19380.

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    杜科姆。“汽车工业:实验室中的变速箱造盘”。氮杂.07 2021年9月07日。

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    杜科姆。“汽车工业:实验室中的变速箱造盘”。Azom。//www.wireless-io.com/article.aspx?articleId=19380。(107,2021年9月7日)。

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    杜科姆。2021汽车行业:实验室中的传动油老化.viewed September 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=19380。

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