在往复试验中生成Stribeck曲线
术语斯特里贝克曲线用来描述显示液体润滑剂在通常跨越边界、混合和流体动力状态的条件下的摩擦特性的图表。每一种状态都是由膜厚与表面粗糙度的比值定义的，或者λ比值(图1)。这样的曲线经常被用来评估改变对润滑剂的粘度或润滑剂的添加剂包的影响，或表面粗糙度的影响。生成Stribeck曲线的主要要求是流体可以被绘制到一个收敛的间隙中，从而产生一个压力增加来支持负载(图2)。
历史/传统测试几何
这是瑟斯顿的经典之作1,马顿斯2, Stribeck3.和赫西4采用具有上述所有要求的轴颈轴承几何结构进行测试(图3)。仪器化的轴颈轴承测试可以评估在一定范围内的相对速度和/或负载下的摩擦。在斯特里贝克曲线中，用来绘制摩擦系数(COF)的关键参数称为赫西数。赫西数是由速度(m/s)乘以动态粘度(Pa∙s = N∙s/m2)除以轴承单位长度的载荷(N/m)得到的无因次数。
最简单的方法获得Stribeck曲线和最常用的方法,提供了一个适当的收敛缺口几何,是保持固定两个变量(例如,负载和粘度)和第三个不同(例如,速度)在一个合适的范围内,这样接触界面经过粗糙面接触的区域(边界),以及全液膜分离(流体力学)。在实验室中，这是最容易实现的单向方式，使用销侧对旋转盘(POD)，在溢流润滑下，销端接触几何形状产生汇聚间隙。
往复运动的Stribeck曲线生成
然而，近年来，利用往复试验模式来评估润滑油的摩擦特性已经引起了相当大的兴趣。这种测试设备有时被称为高频往复钻机(HFRR)或srv型测试。(SRV是德语Schwingung Reibung Verschleiß的首字母缩写，意思是往复摩擦磨损)。如何使用往复试验模式的一个例子是模拟汽车发动机气缸中活塞环的润滑条件。
在往复模式下绘制Stribeck曲线所面临的挑战是在反转前获得足够的速度和足够长的冲程，以建立所需的压力和油膜厚度，达到流体动力润滑状态。本文描述了这样一种测试，在高频往复运动的条件下，使用一个抛光的圆柱销钉对着一个高度抛光的平板。Bruker UMT TriboLab(图4)配备了加热的高速往复工作台，用于这项工作。
在这种高频往复钻机(HFRR)中，30hz条件下的平均速度为0.42 m/s，中程时的最大速度为0.59 m/s，足以达到流体动力润滑状态。将直径9.5 mm，长15.5 mm，粗糙度19 μ m Ra的标准圆柱形钢定位销固定在一个旋转的自对准支架上，并加载在高度抛光的52100钢板(0.013 μ m Ra)上。图5a为试验箱内的样品。作为圆柱形侧面销和平板的替代品，也可以使用实际组件制作的样品(图5b)。
所有测试的行程长度固定为7毫米，负载为20 N，频率从0.1 Hz到30 Hz不等。选用三种不同粘度的聚α -酚醛油(PAOs)，即PAO-2、PAO-10和PAO-40 (dash number为100℃时cSt的粘度)。试验在室温下进行。图6显示了这三种粘度润滑剂测试得到的Stribeck曲线。
额外的标准往复测试功能
虽然目前还没有标准的测试方法来生成Stribeck曲线，无论是在往复运动还是单向运动，许多其他与润滑油性能相关的测试可以在相同的往复运动下对下样品进行。通过将圆柱体侧上样品换成球销或平销，并调整频率和/或行程长度，同样的装置可用于执行以下ASTM、DIN或iso发布的标准往复测试:
ASTM D5706-11:用高频线性振荡(SRV)试验机测定润滑脂的极压特性的标准试验方法
ASTM D5707-11:用高频线性振荡(SRV)试验机测量润滑脂摩擦和磨损特性的标准试验方法
ASTM D6425:测定极压润滑油摩擦磨损性能的标准试验方法
ASTM D6079-11:用高频往复装置(HFRR)评定柴油润滑性的标准试验方法
ASTM D7688-11:通过目视观察用高频往复装置(HFRR)评定柴油燃料润滑性的标准试验方法
ASTM D7594-11:用高频线性振荡(SRV)试验机测定润滑脂在高赫兹接触压力下的微动磨损性的标准试验方法
ASTM D7755-11:测定的标准实施规程高频线性振荡(SRV)试验机对标准试样的磨损量进行了研究
ASTM G133-10:直线往复球平滑动磨损的标准试验方法
ASTM G203-10:测定往复摩擦系统中摩擦能量耗散的标准指南
ASTM G206-11:在往复磨损试验中对平套运行的活塞环段的磨损量测量的标准指南
DIN 51834:润滑油摩擦磨损数据的测定
ISO 12156 - 1:2006:柴油。用高频往复式钻机(HFRR)进行润滑性评估。第1部分:测试
作者
史蒂夫·谢弗博士。
布鲁克高级应用科学家
参考文献
- 瑟斯顿，罗伯特H.，用新方法和新仪器测定摩擦定律和摩擦系数，Trübner and Co，伦敦，1879。
- Martens, Adolf, Schmieröluntersuchungen[石油研究]，Mitteilungen aus den Königlichen Technischen Versuchsanstalten zu Berlin, Ergänzungsheft III[柏林皇家技术测试研究所发布，补充第三卷]，Julius施普林格，柏林，1888,1-37。
- Stribeck, Richard, Die Wesentlichen Eigenschaften der Gleit- und Rollenlager[滑动和滚子轴承的主要特征]，Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure [Journal of German Engineers] 36 (Band 46)， 1902, 1341 - 48,1432 - 38，和1463 - 70。
- 赫西，梅奥，水平轴颈轴承的润滑规律，华盛顿科学院学报，4,1914。
- 摩擦学和润滑工程师协会- www.stle.org
