杜鵬飛，宋世遠(yuǎn)，李華峰

（解放軍后勤工程學(xué)院軍事油料應(yīng)用與管理工程系，重慶401311）

目前對(duì)于潤(rùn)滑油抗磨性能的研究有多種方法［1］。SH/T 0189［2］通過測(cè)量磨斑直徑來評(píng)價(jià)潤(rùn)滑油的抗磨性能、GB/T 3142［3］和 GB/T 12583［4］潤(rùn)滑劑承載能力測(cè)定法通過測(cè)量最大無卡咬負(fù)荷（PB）、燒結(jié)負(fù)荷（PD）、磨斑直徑來評(píng)定潤(rùn)滑油的極壓抗磨性能等。同一類型的油品在實(shí)際應(yīng)用中性能差別較大，但在試驗(yàn)測(cè)量時(shí)往往具有相近或完全相同的參數(shù)值，譬如，通過測(cè)量PB、PD值來評(píng)定同一類型的油品性能時(shí)，數(shù)據(jù)區(qū)分性往往不是很好。針對(duì)上述問題，本課題在變速變負(fù)荷條件下，采用四球試驗(yàn)機(jī)評(píng)定油品的抗磨性，通過對(duì)引起油品摩擦系數(shù)突變的參數(shù)負(fù)荷（P）和轉(zhuǎn)速（V）的研究，提出油品抗磨性特征參數(shù)（R）的概念。采用R對(duì)PB、PD值進(jìn)行修正，以參數(shù)R及修正后的PB、PD值評(píng)定同一類型油品的抗磨性能。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料和儀器

1.1.1試驗(yàn)材料 選用500SN為基礎(chǔ)油，二烷基二硫代磷酸鋅（T202）為添加劑。試驗(yàn)鋼球?yàn)镚Cr15軸承鋼二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)鋼球，直徑12.70mm，硬度為HRC 59～61；石油醚，分析純。

1.1.2試驗(yàn)儀器 濟(jì)南舜茂實(shí)驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)的MMW－1型立式萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)；濟(jì)南試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)的MQ－800型四球摩擦試驗(yàn)機(jī)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 潤(rùn)滑油抗磨性能 根據(jù)SH/T 0189方法對(duì)500SN基礎(chǔ)油及添加T202的調(diào)配油進(jìn)行抗磨性測(cè)試。實(shí)驗(yàn)條件為：負(fù)荷392N，轉(zhuǎn)速1 200r/min，試驗(yàn)時(shí)間60min，油溫（75±2）℃。試驗(yàn)在立式萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)MMW－1上進(jìn)行，每次試驗(yàn)前，鋼球在石油醚中超聲波清洗10min，按上述條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并記錄摩擦系數(shù)。采用精度為0.05mm的光學(xué)顯微鏡觀測(cè)鋼球的磨斑直徑，并取3次測(cè)量的平均值作為磨損的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2.2PB和PD值測(cè)定 在四球摩擦試驗(yàn)機(jī)MQ－800上，采用GB/T 3142潤(rùn)滑劑承載能力測(cè)定法和GB/T 12583潤(rùn)滑劑極壓性能測(cè)定法測(cè)量基礎(chǔ)油500SN及添加T202調(diào)配油的PB、PD值，按其規(guī)定的負(fù)荷級(jí)別依次進(jìn)行試驗(yàn)，直到燒結(jié)發(fā)生為止。

1.2.3 變速變負(fù)荷試驗(yàn) 變速變負(fù)荷試驗(yàn)在立式萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)MMW－1上進(jìn)行，試驗(yàn)前鋼球在石油醚中超聲波清洗10min，通過試驗(yàn)機(jī)配套軟件設(shè)定變速變負(fù)荷試驗(yàn)程序，并記錄實(shí)驗(yàn)過程中摩擦系數(shù)的變化情況。由于在試驗(yàn)過程中，摩擦系數(shù)都出現(xiàn)突變，鋼球都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重摩擦磨損，故試驗(yàn)結(jié)束后不需要測(cè)量鋼球的磨斑直徑。變速變負(fù)荷試驗(yàn)條件為：設(shè)置初始負(fù)荷為100N，初始轉(zhuǎn)速為1 000r/min，試驗(yàn)時(shí)間為30min，油溫（75±2）℃，在30min的試驗(yàn)期間內(nèi)負(fù)荷由100N呈線性均勻上升到600N，轉(zhuǎn)速由1 000r/min呈線性均勻上升到1 600r/min。在此過程中測(cè)量摩擦系數(shù)的變化，記錄油品摩擦系數(shù)發(fā)生突變時(shí)的P和V的數(shù)值，每個(gè)油品在該變速變負(fù)荷試驗(yàn)條件下重復(fù)進(jìn)行3次，計(jì)算出該油品摩擦系數(shù)出現(xiàn)波峰時(shí)P與V的乘積平均值作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

以500SN為基礎(chǔ)油，T202添加劑添加量（w）分別為0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%時(shí)的PB、PD值及磨斑直徑見表1。從表1可以看出：添加劑T202能明顯改善基礎(chǔ)油的抗磨性能。當(dāng)T202添加劑添加量（w）分別為 0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%時(shí)，磨斑直徑分別為0.72，0.59，0.56，055，0.53mm；T202添加量為1.0%與1.5%時(shí)的磨斑直徑僅相差0.01mm，T202添加量為1.5%與2.0%時(shí)的磨斑直徑也僅相差0.02mm。從表1還可以看出：當(dāng)T202添加劑添加量（w）分別為0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0% 時(shí)，PB值 分 別 為695.8，921.2，921.2，1 048.6，1 117.2N，PD值分 別 為 980.0，1 234.8，1 234.8，1 568.0，1 568.0N，其中，T202添加量為0.5%與1.0%時(shí)的PB值同為921.2N，PD值同為1 234.8N，而且T202添加量為1.5%與2.0%時(shí)的PD值也同為1 568.0N?？梢姡ㄟ^PB、PD值及磨斑直徑很難具體區(qū)分出油品抗磨性能的好壞，評(píng)價(jià)效果不理想。

表1 幾種油品的抗磨性能

在變速變負(fù)荷條件下，以500SN為基礎(chǔ)油，T202添加劑添加量（w）分別為0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%時(shí)的摩擦系數(shù)見圖1。由圖1可見，上述5種油品摩擦系數(shù)出現(xiàn)峰值時(shí)的時(shí)間分別為1 250，1 538，1 580，1 709，1 790s，測(cè)定此時(shí)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速分別為 445，526，540，573，596N 和1 417，1 514，1 530，1 570，1 597r/min。5種油品在變速變負(fù)荷試驗(yàn)條件下，摩擦系數(shù)都會(huì)出現(xiàn)突變，隨著T202添加劑添加量的增加，出現(xiàn)峰值的時(shí)間、負(fù)荷及轉(zhuǎn)速都依次增加。摩擦系數(shù)出現(xiàn)峰值的原因可能是由于添加劑T202中含有的S、P等元素與鋼球表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成反應(yīng)膜，該反應(yīng)膜所能承受的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速有一定的限度，當(dāng)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速增大到反應(yīng)膜所能承受的臨界值時(shí)，摩擦表面的溫度急劇升高使反應(yīng)膜失效或熔化時(shí)，反應(yīng)膜就發(fā)生破裂，摩擦系數(shù)迅速增大，出現(xiàn)波峰；而且隨著T202添加劑添加量的增加，形成的反應(yīng)膜厚度增加，其所承受的最大負(fù)荷和轉(zhuǎn)速也依次增加，這也是上述5種油品出現(xiàn)波峰依次推后的原因。其中加入0.5%T202油品的摩擦系數(shù)出現(xiàn)2次波峰，且第2次波峰強(qiáng)度更大，但選用第1次出現(xiàn)波峰時(shí)的P與V乘積，原因是第1次出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，其負(fù)荷和速度已經(jīng)達(dá)到了反應(yīng)膜所能承受的臨界限度，致使油膜破裂，摩擦系數(shù)出現(xiàn)波動(dòng)。由于第1次摩擦系數(shù)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，鋼球已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的摩擦磨損，會(huì)有金屬磨粒產(chǎn)生，金屬磨粒的存在導(dǎo)致第2次波峰強(qiáng)度更大。

圖1 幾種油品的摩擦系數(shù)隨時(shí)間的變化

以500SN基礎(chǔ)油在變速變負(fù)荷條件下出現(xiàn)摩擦系數(shù)峰值時(shí)的P與V乘積作為參考標(biāo)準(zhǔn)，引進(jìn)一個(gè)參數(shù)（R），定義R為所測(cè)油品的PV乘積與500SN基礎(chǔ)油PV乘積的比值。R的數(shù)值大于1，說明該油品的抗磨性能好于500SN基礎(chǔ)油的抗磨性能，且R值越大說明油品的抗磨性能相對(duì)越好。通過計(jì)算得到上述5種油品的參數(shù)R見表2。由表2可以看出，通過引進(jìn)參數(shù)R可以直觀地判斷油品抗磨性能的好壞，以500SN基礎(chǔ)油為參考標(biāo)準(zhǔn)，5種油品的參數(shù)R依次為1.00，1.26，1.31，1.43，1.51，含有添加劑 T202的調(diào)配油與500SN基礎(chǔ)油相比，參數(shù)R的差值比較明顯，說明T202添加劑能明顯改善500SN基礎(chǔ)油的抗磨性能；且隨著T202添加劑添加量的增加，參數(shù)R依次增加，與表1中的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出較好的一致性。

表2 油品的參數(shù)R

以500SN基礎(chǔ)油的PB、PD值為基準(zhǔn)，引進(jìn)參數(shù)R對(duì)PB、PD值進(jìn)行修正（油品對(duì)應(yīng)的參數(shù)R乘以500SN基礎(chǔ)油的PB、PD值），幾種油品修正后的PB、PD值見表3。從表3可以看出，以500SN為基礎(chǔ)油，T202添加劑添加量（w）分別為0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，油品參數(shù)R修正后的PB值分別為695.8，876.7，911.5，995.0，1 050.7 N，修 正 后 的PD值 分 別 為 980.0，1 234.8，1 283.8，1 401.4，1 479.8N，與測(cè)試的PB、PD值相比具有明顯的區(qū)分性，可以區(qū)分同一類型油品的抗磨性能。

表3 幾種油品通過參數(shù)R修正后的PB、PD值

3 結(jié) 論

（1）在變速變負(fù)荷試驗(yàn)方法下，通過對(duì)引起油品摩擦系數(shù)突變時(shí)的負(fù)荷（P）和轉(zhuǎn)速（V）的研究，提出了特征參數(shù)R的概念，參數(shù)R定義為油品摩擦系數(shù)出現(xiàn)波峰時(shí)的P與V的乘積與基準(zhǔn)油對(duì)應(yīng)的PV乘積的比值。

（2）研究表明，特征參數(shù)R的引入能直觀地評(píng)定油品的抗磨性能，且參數(shù)R修正后的PB、PD值對(duì)同一類型油品抗磨性能的評(píng)定具有更好的區(qū)分性。

［1］宋世遠(yuǎn)，李子存，馮新滬.油料模擬臺(tái)架試驗(yàn)［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2001：151－154

［2］SH/T 0189—1992，潤(rùn)滑油抗磨性能測(cè)定法［S］.1992

［3］GB/T 3142，潤(rùn)滑劑承載能力測(cè)定法（四球法）［S］.1982

［4］GB/T 12583，潤(rùn)滑劑極壓性能測(cè)定法（四球法）［S］.1998