Nowoczesne metody badania właściwości tribologicznych olejów smarowych

• Autorzy: Tuszyński W. , Rogoś E.

Warianty tytułu

EN

New methods of testing tribological properties of lubricating oils

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Weryfikacja jakości np. nowoopracowywanych olejów przekładniowych wymaga wykonywania badań z użyciem testowej przekładni zębatej. Najpopularniejszy system badań przekładniowych (FZG) opracowano w Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau Politechniki Monachijskiej. W artykule przedstawiono trzy nowe metody badania olejów smarowych na stanowisku przekładniowym typu FZG. Metody te są na etapie normalizacji, a procedury badawcze aktualnie dostępne są w arkuszach robo-czych FVA. Metoda pierwsza, oznaczona symbolem S-A10/16,6R/120, dotyczy różnicowania olejów smarowych pod względem ich wpływu na zacieranie. Jest ona prowadzona w znacznie ostrzejszych warunkach (tzw. "zacierania szokowego") niż popularna metoda badania zacierania A/8,3/90, w której stopień obciążenia niszczącego - będący miarą właściwości przeciwzatarciowych badanych olejów - przekracza dla samochodowych olejów przekładniowych wysokich klas jakościowych maksymalną wartość 12, niezależnie od klasy jakości oleju. Stwierdzono, że nowa metoda ma znacznie lepszą rozdzielczość, a wymuszenia są wystarczające do badania samochodowych olejów przekładniowych nawet wysokich klas jakościowych API: GL-4/GL-5, GL-5 oraz GL-5(LS). Druga z metod, oznaczona symbolem PT C/10/90, dotyczy badania wpływu olejów smarowych na powierzchniową trwałość zmęczeniową (ang. pitting) przekładni zębatej. Stwierdzono, że pozwala ona uzyskać - pomimo dużych rozrzutów wyników, nieodłącznych w badaniach zmęczeniowych - "oczekiwaną" formę zużycia, czyli wykruszenie zmęczeniowe, a inne formy zużycia (np. zacieranie) mają znaczenie drugorzędne, bądź nie występują wcale. Ostatnia z metod dotyczy badania wpływu olejów smarowych na mikropitting i jest oznaczona symbolem GT-C/8,3/90. Stwierdzono, że pozwala ona uzyskać "oczekiwaną" formę zużycia, jaką jest mikropitting. Dodatkowo pozwala rozróżnić wpływ samochodowych olejów przekładniowych klasy API GL-3 i GL-5 na mikropitting. W artykule opisano również stanowisko T-12U do kompleksowych badań przekładni zębatej, opracowane i wytwarzane w ITeE-PIB w Radomiu. Ponieważ badania przekładniowe są wielokrotnie dłuższe i droższe od badań na prostych próbkach, przedstawiono także opracowaną w ITeE-PIB metodę badania właściwości przeciwzatarciowych olejów smarowych za pomocą aparatu czterokulowego, w warunkach liniowego wzrostu obciążenia. Wyniki porównano do uzyskiwanych przekładniową metodą zacierania szokowego, stwierdzając, że metoda czterokulowa pozwala różnicować samochodowe oleje przekładniowe nie gorzej od metody przekładniowej, ale przy znacząco niższej czasochłonności i koszcie badań. Opisane metody mogą znaleźć zastosowanie w laboratoriach przemysłu petrochemicznego, ale również w laboratoriach ośrodków zajmujących się pracami rozwojowymi z dziedziny inżynierii powierzchni i inżynierii materiałów na koła zębate.

EN

The verification of performance of lubricants, e.g. new gear oils requires that gear tests should be carried out. The most popular system of gear research has been developed in the Gear Research Center (German abbreviation: FZG) at the Technical University of Munich. The authors present three new FZG gear test methods for the testing of lubricating oils. The test methods are at the stage of standardisation; for the time being their procedures are available in the FVA Information Sheets. The first test method, denoted as S-A10/16,6R/120, is intended for differentiating between lubricating oils from the point of view of their EP (extreme-pressure) properties. It is carried out under much severer ('shock') test conditions than the popular scuffing test method A/8,3/90. The reason is that the A/8,3/90 test makes it impossible to differentiate between e.g. modern automotive gear oils of high performance (API GL) levels because the Failure Load Stage (i.e. the load at which significant scuffing appears) exceeds maximum - 12th - load stage irrespectively of the oil performance level. It has been shown that the 'shock' test method has a better resolution and makes it possible to differentiate between automotive gear oils that belong to API GL-4/GL-5, GL-5 and GL-5(LS) level. The second test method, denoted as PT C/10/90, is intended for investigation of an influence of lubricating oils on surface fatigue (pitting) of test gears. It has been shown that - despite big scatter of results, typical of surface fatigue tests - the method makes it possible to obtain a 'desired' form of wear, i.e. pitting, while other forms of wear (e.g. scuffing) are of minor significance or do not appear at all. The third test method, denoted as GT-C/8,3/90, concerns investigation of an effect of lubricating oils on micropitting of test gears. It has been shown that the method makes it possible to obtain a 'desired' form of wear, i.e. micropitting, and additionally differentiates between an effect of automotive gear oils of API GL-3 and GL-5 level on micropitting. A new test rig, denoted as T-12U, for comprehensive gear testing, designed and manufactured by ITeE-PIB in Radom, is also presented in the paper. Because gear tests are much longer and much more expensive than tests performed on simple specimens, a four-ball test method developed at ITeE-PIB is presented for reference. The method is intended for testing EP properties of lubricating oils at continuously increasing load. The results obtained have been referred to the results of the gear 'shock' test S-A10/16,6R/120. It has been shown that the four-ball test makes it possible to differentiate between automotive gear oils in the way similar to the gear tests, but at significantly shorter time and lower cost. The presented test methods can be successfully applied in R&D laboratories in the petroleum industry, as well as in laboratories carrying out R&D work in the field of gear materials and surface engineering.

Słowa kluczowe

PL

olej smarowy; właściwości tribologiczne; metody badawcze

EN

lubricating oil; tribological properties; research methods

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 66, nr 10
• Strony: 927--935
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Tuszyński W.

autor

Rogoś E.

• Instytut Technologii Eksploatacji - PIB, Radom

Bibliografia

• [1] DGMK Information Sheet No. 377, 1996. Method to assess the wear characteristics of lubricants in the FZG gear test rig.
• [2] FVA Information Sheet No. 2/IV Status July 1997. Influence of lubricant of the pitting capacity of casecarburized gears in load-spectra and single-stage investigations.
• [3] FVA Information Sheet No. 243 Status June 2000. Method to assess the scuffing load capacity of lubricants with high EP performance using an FZG gear test rig.
• [4] FVA Information Sheet No. 54/7 Status July 1993. Test procedure for the investigation of the micro-pitting capacity of gear lubricants.
• [5] Hoehn B.-R. i in.: A scuffing load capacity test with the FZG gear test rig for gear lubricants with high EP performance. Tribotest Journal, t. 5, nr 4, s. 383–390, 1999.
• [6] Hoehn B.-R. i in.: Improvement of standardized test methods for evaluating the lubricant influence on micropitting and pitting resistance of case carburized gears. AGMA Technical Paper, No. 06FTM07.
• [7] Hoehn B.-R., Michaelis K.: Influence of oil temperature on gear failures. Tribology International, t. 37, s. 103–109, 2004.
• [8] Hoehn B.-R., Oster P., Schedl U.: Pitting load capacity test on the FZG gear test rig with load-spectra and one-stage investigations. Tribotest Journal, t. 5, nr 4, s. 417–430, 1999.
• [9] Jao T.C. i in.: Influence of surface roughness on gear pitting behavior. Gear Technology, s. 31–38, May/June 2006.
• [10] Michaelis K., Hoehn B.-R., Graswald C.: Scuffing tests for API GL-1 to GL-5 gear lubricants. Materiały 13 Międzynarodowego Kolokwium Tribologicznego w Ostfildern/ Nellingen (Niemcy), t. II, s. 1133–1137, 2002.
• [11] Michaelis K., Hoehn B.-R., Oster P.: Influence of lubricant on gear failures – test methods and application to gearboxes in practice. Tribotest Journal, t. 11, nr 1, s. 43–56, 2004.
• [12] Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W.: The action of lubricants under extreme pressure conditions in a modified four-ball tester. Wear. t. 249, s. 188–193, 2001.
• [13] Pytko S., Środa P.: Podział i ocena maszyn do badania materiałów na koła zębate. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, z. 1, s. 39–58, 1975.
• [14] Szczerek M., Tuszyński W.: A method for testing lubricants under conditions of scuffing. Part I. Presentation of the method. Tribotest Journal, t. 8, nr 4, s. 273–284, 2002.
• [15] Szczerek M., Tuszyński W.: Badania tribologiczne. Zacieranie. Wyd. ITeE, Radom 2000.
• [16] Tuszyński W., Wulczyński J.: Nowe metody badania wpływu olejów smarowych na zacieranie, pitting i mikropitting kół zębatych. Tribologia, nr 3, s. 303–317, 2007.