Starzenie samochodowych olejów przekładniowych. Część I. Wpływ na zacieranie modelowego węzła tarcia

• Autorzy: Tuszyński W.

Warianty tytułu

EN

Degradation of automotive gear oils. Part I. An influence on scuffing of a model tribosystem

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zbadano właściwości przeciwzatarciowe dwóch samochodowych olejów przekładniowych klasy jakościowej API GL-3 i GL-5, które poddano procesom laboratoryjnego starzenia przez zanieczyszczanie pyłem, wodą i utlenianie. Badania wykonano za pomocą aparatu czterokulowego pracującego w styku ślizgowym. Stwierdzono, że ani obecność pyłu, ani wzrost jego koncentracji w badanym oleju praktycznie nie wpływa na właściwości przeciwzatarciowe. Natomiast zanieczyszczenie oleju wodą powoduje pogorszenie tych właściwości. Utlenianie ma wpływ raczej pozytywny, ale gdy trwa dłużej, właściwości przeciwzatarciowe mogą ulec pogorszeniu (olej GL-3). Wyniki badań tribologicznych zinterpretowano w oparciu o analizy warstwy wierzchniej śladu zużycia za pomocą SEM i EDS. Niniejsze badania przeprowadzono w ramach projektu badawczego 8 T07B 001 21 finansowanego przez Komitet Badań Naukowych.

EN

In the devices like automotive transmissions a significant degradation of the lubricating oil due to exploitation takes place. It affects the life of components in the transmissions, like gears, rolling bearings, etc. This paper concerns the influence of the gear oil degradation on one of the dominating forms of wear of toothed gears - scuffing. The tribological tests were performed in a four-ball tester denoted as T-02, designed and manufactured at ITeE-PIB. The extreme-pressure properties of the tested oils were determined in sliding motion. For this purpose scuffing propagation was analysed according to a test method developed at the Tribology Department. Two automotive gear oils of API GL-3 and GL-5 performance level were tested. Prior to the tribological testing, the oils had been contaminated with a special test dust (100, 500, 1000 ppm), distilled water (1, 5, 10% vol.) and oxidised (25, 50, 100 hrs). The main constituents of the dust were inorganic particles: SiO2 (72,4% wt.) and Al2O3 (14,2%), and the maximum particle size did not exceed 0,08 žm. The way of oil contamination was typical of what takes place in automotive transmissions during exploitation. It has been observed that neither the presence of the dust, nor its concentration in the oil, affects the oil's extreme-pressure properties. The reason is that scuffing brings about such intensive wear as the abrasive action of the dust does not matter. The contamination of the gear oils by water has a deleterious effect - it is observed for 1% or more water in the GL-3 oil and 10% of water in case of GL-5 one. The oil oxidation exerts a rather positive effect, but for the longest its period the extreme-pressure properties of the oxidised oil deteriorate (GL-3 oil). By using SEM and EDS for analysis of the worn surface, the author identified mechanisms of interaction between deteriorated oils and the surface, and related them to the tribological results. So, the wear scar surface layer was greatly modified by the presence of some elements coming from active compounds in the lubricating additives, like sulfur or phosphorus. This modification is a result of physical and chemical adsorption followed by tribochemical reactions of active compounds in lubricating additives with the surface. Shortly speaking, chemical compounds of S and P prevent creation of adhesive bonds or enable their shearing, in this way protecting the surface from scuffing. This is why both for the oils contaminated with water and GL-3 oil oxidised by 100 hrs a lower content of S and/or P in the wear scar surface layer accompanies poorer extreme-pressure properties. It has been concluded that the degradation of the automotive gear oils does not exert a clear-cut negative influence on their extreme-pressure properties, and may even have a positive effect. Of course other than scuffing forms of wear like e.g. rolling contact fatigue (typical of rolling bearings) should also be taken into account with regard to gear oil degradation. It is a subject of another paper presented at this congress.

Słowa kluczowe

PL

samochodowy olej przekładniowy; starzenie; zacieranie; aparat czterokulowy; SEM; EDS

EN

automotive gear oil; degradation; scuffing; four-ball tester; SEM; EDS

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2005
• Tom: nr 4
• Strony: 291--308
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tuszyński W.

• Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy, Radom

Bibliografia

• 1. Baczewski K., Hebda M.: Filtracja płynów eksploatacyjnych. Tom 1. Wyd. MCNEMT. Radom 1991/1992.
• 2. Praca zbiorowa (red. Łuksa A.): Ekologia płynów eksploatacyjnych. Wyd. MCNEMT. Radom 1990.
• 3. Stachowiak G.W., Batchelor A.W.: Engineering tribology. Wyd. Elsevier. Amsterdam 1993.
• 4. Nosal S.: Tribologiczne aspekty zacierania się węzłów ślizgowych. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 1998.
• 5. Pytko S.: Podstawy tribologii i techniki smarowniczej. Wyd. AGH, Kraków 1989.
• 6. Szczerek M., Tuszyński W.: Badania tribologiczne. Zacieranie. Wyd. ITeE, Radom 2000.
• 7. Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszyński W.: The action of lubricants under extreme pressure conditions in a modified four-ball tester. Wear. 2001, t. 249, s. 188-193.
• 8. Szczerek M., Tuszyński W.: A method for testing lubricants under conditions of scuffing. Part I. Presentation of the method. Tribotest. 2002, t. 8, nr 4, s. 273-284.
• 9. Burakowski T., Szczerek M., Tuszyński W.: Scuffing and seizure - characterization and investigation. Praca zbiorowa (red. G.E. Totten, H. Liang): Mechanical tribology. Materials, characterization, and applications. Wyd. Marcel Dekker, Inc. (USA). 2004, s. 185-234.
• 10. Godfrey D.: Boundary Lubrication. Materiały sympozjum „Interdisciplinary approach to friction and wear" w San Antonio, 1967, s. 335-384.
• 11. Forbes E.S.: The load carrying action of organo-sulphur compounds - a review. Wear. 1970, t. 15, s. 87-96.
• 12. Coy R.C., Quinn T.F.J.: The use of physical methods of analysis to identify surface layers formed by organosulphur compounds in wear tests. ASLE Trans. 1975, t. 18, s. 163-174.
• 13. Bujanowski I.A.: Tiempieraturno-kinieticzieskij mietod ocienki tiempieraturnych priediełow rabotosposobnosti smazocznych matieriałow pri tiażiełych rieżimach granicznoj smazki. Trienije i iznos. 1993, t. 14, nr 1, s. 129 -142.
• 14. Laber A., Laber S.: Modyfikowanie warunków pracy węzłów tarcia niekonwencjonalnymi dodatkami niskotarciowymi - mechanizmy działania. Prace Wydziału Mechanicznego Politechniki Zielonogórskiej. 1998, s. 17-38.
• 15. Senatorski J., Wachal A.: Wpływ dodatków siarkowych i fosforowo-siarkowych w oleju smarowym na zużycie stali w styku niekonforemnym. Tribologia. 1991, nr 1, s. 7-11.
• 16. Johansson E., Hogmark S., Redelius P.: Surface analysis of lubricated sliding metal contacts. Part II. Tribologia (periodyk fiński). 1997, t. 16, s. 26-38.
• 17. Yamada H. i inni: The influence of contamination and degradation of lubricants on gear tooth failure. Materiały 6 Międzynarodowego Kongresu Tribologicznego EUROTRIB'93 w Budapeszcie. 1993, s. 241-246.
• 18. Makowska M., Grądkowski M.: Oznaczanie zawartości dialkiloditiofosforanu cynku w olejach smarowych. Problemy Eksploatacji. 1999, nr 4, s. 127-133.
• 19. Raport z grantu nr 8 T07B 001 21 (pod kier. W. Tuszyńskiego): Właściwości przeciwzużyciowe, przeciwzatarciowe i trwałość zmęczeniowa węzła tarcia jako efekt kompozycji i eksploatacji środków smarowych. Zakład Tribologii ITeE, Radom 2004.