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附錄
一種新的檢測液壓油的機械試驗方法應(yīng)用
施密特，克勞斯
產(chǎn)品開發(fā)和機械工程設(shè)計研究所，漢堡技術(shù)大學(xué)，德國
摘 要：本文介紹了在一臺新開發(fā)的試驗臺上進行一個摩擦磨損試驗，該試驗臺開發(fā)于涂漢堡哈爾堡，用于研究液壓油的潤滑性能。開發(fā)這種新的檢測方法的目的是為了更好的表述摩擦學(xué)與流體動力機械之間的影響與聯(lián)系，采用線接觸研究液壓油的潤滑性能表明，可利用摩擦、磨損和腐蝕試驗區(qū)分不同液體的潤滑性能。在不同的試驗通過不斷的改進試驗裝置和開發(fā)測試實驗的全自動控制程序來滿足高重復(fù)性的邊界條件。該試驗機的開發(fā)符合測試程序、形狀結(jié)構(gòu)簡單的要求，可以從各種材料和生產(chǎn)設(shè)備公司生產(chǎn)，現(xiàn)有的這類公司都生產(chǎn)流體動力元件。
關(guān)鍵詞：液壓 流體 潤滑 試驗
1.引言：
液壓油的一個非常重要特點的是它可能使摩擦加載面分離以減少這種連接中的摩擦磨損，試驗測試液壓油潤滑性能最可靠的試驗是實地測試，即流體在典型工作條件和典型操作期間下的應(yīng)用。出于多種原因，實地測試費時而且成本高，以及操作環(huán)境的不同應(yīng)用方法通常也會很大不同，因此實地測試的結(jié)果往往不具有通用性。這種情況導(dǎo)致流體生產(chǎn)者以及靜壓機械生產(chǎn)者必須先在測試實驗室測試他們的產(chǎn)品，然后再去做現(xiàn)場試驗。應(yīng)當(dāng)清楚地看到，只有當(dāng)他們能夠逼真的模擬出機器摩擦接觸時的狀態(tài)時，實驗室測試才能起到作用。
漢堡科技大學(xué)的產(chǎn)品開發(fā)和機械工程設(shè)計研究所開發(fā)了新的試驗臺和測試方法，用于研究液壓油的潤滑性能[1]，按照DIN51389，今后的這項測試可能代替葉片泵試驗[2]。該項目的目的是找到一個測試方法，盡可能的再現(xiàn)所有摩擦磨損對液壓機械的影響，通過簡單的測試形式和試驗臺的簡單測量，從中獲得力學(xué)參數(shù)。負載條件下的摩擦系統(tǒng)內(nèi)液壓件（接觸壓力，相對運動形式）、速度、析構(gòu)函數(shù)和連接部分的屬性決定了連接區(qū)域的參數(shù)（溫度和幾何構(gòu)造），對摩擦系統(tǒng)的摩擦系數(shù)、臨界載荷和磨損性能產(chǎn)生主要影響。測試方法和試驗機的開發(fā)源自研究項目DGMK514[3]，514-1[4]610[5]的一種系統(tǒng)方法。
2.主要測試儀器的安排
開發(fā)新的測試方法是為了實現(xiàn)以下目的：
·使定量測試結(jié)果精度高；
·測試樣本簡單，不需要特殊的制造技術(shù)；
·自動化、能耗低、測試液量小和測試時間短的測試方法。
對液壓件內(nèi)部的摩擦接觸的詳細分析是對這個新的測試方法和試驗臺詳細說明的基礎(chǔ)。設(shè)計方法、順序配置以及實驗的主要發(fā)現(xiàn)如圖1所示。這臺試驗臺的配置允許測試線接觸和面接觸。在研究過程中發(fā)現(xiàn)，線接觸更有趣，能夠產(chǎn)生數(shù)據(jù)區(qū)分不同液壓油的潤滑性能。這也是大多數(shù)的測試只使用線接觸數(shù)據(jù)的原因。
圖1 MPH試驗臺-主要測試儀器的安排
液壓油的潤滑性能量化參數(shù)如下：
·PHD,crit 壓力導(dǎo)致材料粘結(jié)掉落（金屬粘結(jié)磨損）
·μEx,average 線接觸的平均摩擦系數(shù)
·Vline 試樣滑塊的磨損量
這些參數(shù)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性確定了測試液壓油潤滑性能的優(yōu)劣程度，可分為高，中，低等。而對速度、轉(zhuǎn)矩和壓力等機械參數(shù)的精確測量、計算中考慮導(dǎo)向裝置和軸承中可能的摩擦接觸力、精確的方法測量和計算試樣的磨損體積是取得可靠結(jié)果的根本。
在研究過程中，為了改善測量的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，對試驗臺做了許多的改進。
3.試驗條件
為了確定短期和長期測試（短期試驗是臨界載荷試驗，長期試驗是測試摩擦系數(shù)和磨損量）最佳試驗條件做了大量的測試工作，這些測試結(jié)果表明，試驗的起動過程對測試結(jié)果有重要影響。
3.1起動方法
起動過程通過設(shè)置補償參數(shù)和線接觸中運行控制來實現(xiàn)誤差調(diào)整。而這一起動過程的自動化使得后面的試驗誤差有了明顯的改善。
3.2短期試驗
短期試驗是用來尋找滑動接觸到開始磨損材料從自然到磨損的臨界壓力PHD,crit，作用在活塞上的壓力產(chǎn)生的臨界壓力使得摩擦接觸時起潤滑作用的潤滑膜消失，混合摩擦變?yōu)楣腆w摩擦。圖2顯示了一個典型的短期測試的參數(shù)隨時間改變情況。
圖2 短期測試參數(shù)的典型變化
3.3長期試驗
長期試驗是用來尋找線接觸具體工作流體摩擦系數(shù)和試樣滑塊的損失量。所有試驗的摩擦接觸的負載都是恒定的，這里的負載是指作用在活塞上的平均壓力，從而使得孔測試中作用于偏心軸和滑動器線接觸上的力恒定。圖3顯示了一個典型的長期測試的參數(shù)隨時間改變情況。
圖3 長期測試參數(shù)的典型變化
4.COMPLETET系列試驗結(jié)果
該項目對HL類、HLP類和HEES合成酯類礦物油進行了測試，試驗還把測試對象擴大到以多級機油和齒輪油為主的礦產(chǎn)和酯類。現(xiàn)已完成測試階段的主要任務(wù)是找出這些類型油液的不同潤滑性能，因為它們可能代表著不同類型。最重要的一點是相同的流體多次測試結(jié)果要在一個狹窄的變換范圍，可查看平均值小偏離。本文介紹了有關(guān)6種不同類型液壓油的測試結(jié)果，其中一種HEES型，三種HLP型和兩種HL類型。所有油液都有抗腐蝕和老化添加劑，在HEES類和HLP類添加了不同濃度的EP、AW添加劑。
圖4中的表格提供一個典型測試的范圍絕對值。重要的是要看到，三次試驗得出的臨界壓力和平均摩擦系數(shù)或多或少接近平均值，而相同精度條件，相同油液下不同試驗試樣的體積損失顯示較大偏差。它也可以看出，臨界載荷、平均摩擦系數(shù)和體積損失之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。另一方面，該表顯示，比較流體相對潤滑能力并不是很容易的，因為大量的試驗結(jié)果都必須考慮進去。因此，不同的產(chǎn)生了不同的比較方式，這也顯示在圖4，如圖所示基于測試結(jié)果的等距介紹，數(shù)字橢球代表不同流體測量值，所有值以HF-1類油液作為參考基準(zhǔn)。
圖4 試驗結(jié)果的絕對值和等距表示
圖5顯示了圖4三維圖可以清楚的看到用MPH試驗臺測試不但能夠區(qū)分不同類別的油液而且同類的中的不同油液也能區(qū)分。
圖5 結(jié)果參數(shù)的三維圖顯示（見圖4）的結(jié)果參數(shù)
結(jié)論
通過MPH項目大量的試驗結(jié)果表明，MPH試驗臺完全有測試區(qū)分液壓油的潤滑性能的能力，隨著試驗臺的設(shè)計改進和全自動控制的發(fā)展，試驗臺測試結(jié)果的重復(fù)性有所改善，通過最近試驗臺的試驗可以看出，摩擦系數(shù)和臨界壓力值平均偏差不超過±10％，試樣磨損量偏差范圍為最大量的±15％，這可通過更準(zhǔn)確的測量技術(shù)來減少[6][7]。測試結(jié)果的重復(fù)性是MPH項目的要點，已取得的精確度可以用于其他用來測試液壓油試驗的比較標(biāo)準(zhǔn)。在葉片泵試驗也就是FZG試驗[8]中沒有確定試運行的最低數(shù)量，測試結(jié)果中也沒有精確要求。根據(jù)這兩項測試的標(biāo)準(zhǔn)流體分類只有一個試運行是必要的，這導(dǎo)致的結(jié)論是，假設(shè)至少每流體進行三次試運行，MPH試驗臺測試能比其他測試提供更好的可靠數(shù)據(jù)。
參考文獻
[1] Kessler, M., Entwicklung eines Testverfahrens zur mechanischen Prufung von Hydraulikflussigkeiten, Dissertation, Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 1, Nr. 335, 2000.
[2] DIN 51389, Mechanische Prufung von Hydraulikflussigkeiten in der Flugelzellenpumpe, Deutsches Institut fur Normung e.V., Beuth Verlag Berlin, 1982.
[3] Kessler, M., Feldmann, D.G., Mechanische Prufung von Hydraulikflussigkeiten, DGMK Forschungsbericht 514, Hamburg, Juli 1999.
[4] Kessler, M., Feldmann, D.G., Mechanische Prufung von Hydraulikflussigkeiten II, DGMK Forschungsbericht 514-1, Hamburg, Sept. 2001.
[5] Schmidt, J.; Feldmann, D.G.; Padgurskas, Mechanische Prufung von Hydraulikflussigkeiten, DGMK Forschungsbericht 610, Hamburg, 2006.
[6] Feldmann, D.G., Padgurskas, J., Analysis of the Lubrication Capabilities of Hydraulic Fluids using a Test Method with Line Contact, Engineering Materials & Tribology 2004, Riga, 23.-24. Sept. 2004.
[7] Schmidt, J., Feldmann, D.G., Padgurskas, J., Application of a new test procedure for mechanical testing of hydraulic fluids, 5. International Fluid Power Conference, Vol. 2, p.269-280, Aachen, 20.-22. March 2006.
[8] DIN 51354, FZG-Zahnrad-Verspannungs-Prufmaschine, Deutsches Institut fur Normung e.V., Beuth Verlag Berlin, 1990
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