Starzenie samochodowych olejów przekładniowych. Cz. III. Wpływ na zużycie modelowego węzła tarcia

• Autorzy: Tuszyński W.

Warianty tytułu

EN

Degradation of automotive gear oils. Part III. An influence on sliding wear of a model tribosystem

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zbadano właściwości przeciwzużyciowe oraz wyznaczono współczynnik tarcia dla dwóch samochodowych olejów przekładniowych klasy jakościowej API GL-3 i GL-5, które poddano procesom laboratoryjnego starzenia przez zanieczyszczanie pyłem (w ilości 100, 500 i 1000 ppm), wodą (1, 5 i 10% obj.) i utlenianie (przez 25, 50 i 100 h). Badania wykonano za pomocą aparatu czterokulowego pracującego w styku ślizgowym w umiarkowanych warunkach tarcia. Stwierdzono, że zanieczyszczenie badanych olejów pyłem w warunkach smarowania cienkim filmem olejowym pogarsza ich właściwości przeciwzużyciowe. Obecność wody w stężeniu 1% lub wyższym powoduje gwałtowne pogorszenie właściwości przeciwzużyciowych, szczególnie oleju GL-5. Odmienna sytuacja występuje dla olejów utlenianych – obserwuje się poprawę właściwości przeciwzużyciowych po pierwszym, najkrótszym (25 h) okresie utleniania; po dłuższym czasie termooksydacji następuje pogorszenie tych właściwości, szczególnie widoczne dla oleju GL-3. Zatem czynnikiem najbardziej negatywnie wpływającym na właściwości przeciwzużyciowe oleju przekładniowego jest zanieczyszczenie wodą. Nie stwierdzono korelacji pomiędzy "stopniem" starzenia olejów a wartościami współczynnika tarcia. Wyniki badań tribologicznych zinterpretowano w oparciu o analizy warstwy wierzchniej śladu zużycia za pomocą SEM i EDS.

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 sliding wear. The tribological tests were performed in a four-ball tester denoted as T-02, designed and manufactured at ITeE-PIB. The antiwear properties of the tested oils were determined in sliding motion at moderate load and sliding speed. 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 way of oil contamination was typical of what takes place in automotive transmissions during exploitation. The contamination of the gear oils by the dust has a deleterious effect under conditions of thin-film lubrication; a drop in the antiwear properties of the oils is rather small. This drop results from the abrasive action of the dust particles. The contamination of the gear oils by water at 1% or higher concentration causes a drastic drop in the antiwear properties of the oils, particularly GL-5 one. The oil oxidation exerts a rather positive effect, particularly for the shortest oxidation time (25 hrs), but for the longest its periods the antiwear properties of the oxidised oil deteriorate (mainly GL-3 oil). From the point of view of the resistance to sliding wear the most dangerous contaminant in automotive gear oils is water. 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, for oils contaminated with water and oxidised for the longest time periods increase in wear may be related to a decrease in the tendency to forming antiwear layers containing elements like phosphorus, zinc and oxygen (e.g. zinc polyphosphates in case of GL-3 oil containing ZDDP); such layers are known to prevent from creation of adhesive bonds. There is no correlation between the “level” of oil degradation and friction coefficient. It has been concluded that the degradation of the automotive gear oils does not exert a clear-cut negative influence on their antiwear properties, and may even have a positive effect like in case of oil oxidation for a short time.

Słowa kluczowe

PL

samochodowy olej przekładniowy; starzenie środków smarowych; zużycie; aparat czterokulowy; SEM; EDS

EN

automotive gear oil; lubricant ageing; wear; four-ball tester; SEM; EDS

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2006
• Tom: nr 6
• Strony: 39--56
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tuszyński W.

• Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy (ITeE – PIB), Zakład Tribologii, ul. Pułaskiego 6/10, 26–600 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. 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.
• 4. Tuszyński W.: Starzenie samochodowych olejów przekładniowych. Część I. Wpływ na zacieranie modelowego węzła tarcia. Tribologia, 2005, nr 4, s. 291-308.
• 5. Piekoszewski W., Tuszyński W.: Starzenie samochodowych olejów przekładniowych. Część II. Wpływ na powierzchniową trwałość zmęczeniową modelowego węzła tarcia. Tribologia, 2005, nr 4, s. 221-244.
• 6. Pytko S.: Podstawy tribologii i techniki smarowniczej. Wyd. AGH, Kraków 1989.
• 7. Praca zbiorowa (red. Peterson M.B., Winer W.O.: Wear control handbook. ASME, New York 1980.
• 8. Spałek J.: Eksperymentalne badania wpływu pyłu weglowego w oleju smarującym na zużycie ścierne kół zębatych. Hydraulika i Pneumatyka, 2002, nr 4, s. 29-30.
• 9. Rogoś E., Grądkowki M., Janecki J.: Właściwości tribologiczne regenerowanych olejów do amoniakalnych sprężarek chłodniczych. Tribologia, 2000, nr 4, s. 613-626.
• 10. 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.
• 11. Senatorski J.: Ocena oddziaływania mineralnych cząstek ściernych na zużywanie smarowanych skojarzeń ślizgowych. Tribologia, 2002, nr 2, s. 677-684.
• 12. Enthoven J., Spikes H.A.: Infrared and visual study of the mechanisms of scuffing. Tribology Trans. 1996, t. 39, s. 441-447.
• 13. Yin Z. i inni: Application of soft X-ray absorption spectroscopy in chemical characterization of antiwear films generated by ZDDP. Part I: the effects of physical parameters. Wear, 1997, t. 202, s. 172-191.
• 14. Nicholls M.A. i inni: Review of the lubrication of metallic surfaces by zinc dialkyl-dithiophosphates. Tribology International, 2005, t. 38, s. 15-39.
• 15. Stachowiak G.W., Batchelor A.W.: Engineering tribology. Elsevier, Amsterdam 1993.
• 16. Rounds F.: Effects of hydroperoxides on wear as measured in four-ball wear tests. Trib. Trans. 1993, t. 36, nr 2, s. 297-303.
• 17. Biernat K.: Analiza zmian zachodzących w olejach smarowych podczas eksploatacji oraz kryteriów ich oceny. Biuletyn WAT, 1993, nr 8, s. 81-105.
• 18. Hohn B.-R., Michaelis K., Weiss R.: Influence of lubricant ageing on gear performance. Materiały 2 Światowego Kongresu Tribologicznego w Wiedniu, 2001, s. 363.
• 19. Zwierzycki W.: Oleje, paliwa i smary dla motoryzacji i przemysłu. Wyd. Rafineria Nafty Glimar - ITeE, Gorlice-Radom 2001.
• 20. Hebda M., Wachal A.: Trybologia. WNT, Warszawa 1980.