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四球試驗機具體測定量見表1。

表1 四球試驗機測定量

四球試驗機具有鋼性耐震結(jié)構(gòu)，由主軸?驅(qū)動系統(tǒng)?靜壓軸承系統(tǒng)?摩擦副(摩擦部件)?摩擦力測量系統(tǒng)等組成。摩擦副為四個球心構(gòu)成等邊四棱錐體的鋼球，其中位于上面的鋼球固定在主軸上，一般推薦使用優(yōu)質(zhì)鉻合金軸承鋼GCr15，洛氏硬度在64~66HRC為佳。

四球試驗機載荷施加方式見表2，針對不同試驗?zāi)康模瑧?yīng)合理選取適合的加載方式。一般而言，潤滑劑摩擦磨損試驗選取杠桿式或彈簧式加載系統(tǒng)，極壓性能試驗選取液壓式加載系統(tǒng)。氣動式加載系統(tǒng)由于噪聲太大，一般不在常規(guī)試驗室中使用。

表2 四球試驗機加載方式

高頻線性振動試驗機(SRV)由試驗球和試驗盤構(gòu)成，又稱球-盤試驗機。如圖1所示，用試驗球在恒定負(fù)荷下對著試驗盤進行往復(fù)振動，可在給定溫度和負(fù)載條件下測定潤滑脂及潤滑膜層的摩擦因數(shù)和磨損性能;或以固定頻率對試驗盤在潤滑條件下進行往復(fù)運動，連續(xù)增加試驗負(fù)荷直至發(fā)生卡咬，獲取剛好發(fā)生卡咬之前所對應(yīng)的試驗負(fù)荷。具體測定量見表3。試驗球通常產(chǎn)生赫茲點接觸幾何形狀。若要得到線或面接觸，可用不同形狀的試件來代替試驗球。同時，可采用表面形貌測定儀，通過測定試驗盤上的磨痕獲得附加的磨損信息。該試驗機特別適用于初始高赫茲點接觸壓力下?長期高速振動，或停-開運動的潤滑脂磨損性能和極壓性能的測定。

圖1 球-盤試驗機示意圖

表3 球-盤試驗機測定量

梯姆肯試驗機又名環(huán)-塊試驗機，由試塊?試環(huán)?試塊架?負(fù)荷杠桿?摩擦杠桿等組成，試塊和試環(huán)一般為滲碳鋼制，洛氏硬度在58~62HRC為佳。

圖2 環(huán)-塊試驗機示意圖

如圖2所示，試環(huán)隨著主軸旋轉(zhuǎn)，主軸帶動試環(huán)在鋼制試塊上轉(zhuǎn)動，通常載荷是加在試塊上的，試塊壓靠在試環(huán)上。

潤滑劑通過進料裝置均勻地壓到試環(huán)和試塊之間，試環(huán)和試塊之間可以自動?連續(xù)?均勻地增減負(fù)荷，通過觀察試塊表面磨痕，可以得出不出現(xiàn)擦傷時的最大負(fù)荷OK值或最小負(fù)荷刮傷值，具體測定量見表4。

表4 環(huán)-塊試驗機測定量

圖3 V形塊試驗機示意圖

法萊克斯V形塊試驗機如圖3所示，鋼制軸(銷)浸沒在潤滑油中，被2個靜止的鋼制V形塊夾住，以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，通過棘輪機構(gòu)向V形塊施加負(fù)荷(可以是連續(xù)負(fù)荷或遞加負(fù)荷)，通過獲得試驗失效負(fù)荷值來判斷潤滑油極壓性能水平，具體測定量見表5。

表5 V形塊試驗機測定量

潤滑油摩擦磨損性能的測試標(biāo)準(zhǔn)有石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和與之等效的ASTM標(biāo)準(zhǔn)2類，分別可采用四球試驗機法和法萊克斯V形塊試驗機法2種方法。潤滑脂摩擦磨損性能的測試標(biāo)準(zhǔn)有石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和與之等效的ASTM標(biāo)準(zhǔn)2類。測試方法有四球試驗機法和高頻線性振動試驗機法，前者是目前普遍采用的方法，后者適用于評價潤滑脂的防微動磨損性能，適于檢驗前輪驅(qū)動汽車的恒速球節(jié)?滾柱軸承等接觸(滾柱軸承是線接觸，在載荷作用下實際上是矩形接觸面)形式的運動部件用潤滑脂。

除法萊克斯V形塊試驗機法僅適用于潤滑油之外，其他3種方法均可測試潤滑油和潤滑脂的極壓性能。測試標(biāo)準(zhǔn)有國標(biāo)?石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和ASTM標(biāo)準(zhǔn)3類。幾種方法的主要區(qū)別在于試件模擬的接觸形式和運動方式不同。與相應(yīng)的ASTM標(biāo)準(zhǔn)相比，國標(biāo)增加了“最大無卡咬負(fù)荷”測試和“負(fù)荷-磨損指數(shù)快速計算法”。

四球試驗機法相比于球-盤試驗機法?環(huán)-塊試驗機法?V形塊試驗機法等其他摩擦磨損測試方法，可以通過更換摩擦副?調(diào)節(jié)控制參數(shù)，實現(xiàn)對工業(yè)摩擦副的高相似度模擬，常用于潤滑劑的篩選和評價。四球試驗機法可以實現(xiàn)對實際工況的模擬試驗，是國際上評定潤滑劑潤滑性的首選設(shè)備。

使用四球試驗機法時需控制溫度?時間?轉(zhuǎn)速?負(fù)荷4個運行參數(shù)，測試結(jié)果相當(dāng)于一個四元函數(shù)，試驗結(jié)果的影響因素很多，誤差較大，相比另外3種試驗方法，具有可比性差?可重復(fù)性差的劣勢。

高頻線性振動試驗機和四球試驗機一樣可以兼評潤滑劑的摩擦磨損性能和極壓性能，并且獨具檢測固體潤滑膜層的優(yōu)勢。高頻線性振動試驗機也可通過更換不同形狀的試件來實現(xiàn)對摩擦副接觸方式的模擬。但是，該試驗機的振動頻率固定，沖程方向單一，因此測試項目及其參數(shù)調(diào)控靈活性受到限制，對實際工況的模擬相似度不如四球試驗機的。此外，高頻線性振動試驗機只能針對潤滑脂進行測試評價，潤滑油并不適用。

梯姆肯試驗機是針對潤滑劑極壓性能的測試設(shè)備，獲取的測試結(jié)果是OK值和擦傷值，用于區(qū)分潤滑劑低?中?高極壓性能。通過該試驗方法，可以評價新研制潤滑劑的潤滑性能：摩擦力隨著潤滑狀態(tài)的改變而改變，摩擦力較大時，潤滑效果降低，繪制不同負(fù)荷下運行時間和摩擦力的關(guān)系曲線，可以證實潤滑劑對摩擦副的潤滑狀態(tài)是否有效改善。梯姆肯試驗機不具備四球試驗機和高頻線性振動試驗機對摩擦磨損性能的試驗?zāi)芰?，無法獲取摩擦因數(shù)等摩擦磨損典型指標(biāo)(一些環(huán)塊試驗機有相應(yīng)功能，摩擦力和磨損量都可以測試，只是摩擦因數(shù)測試精度較差)。

由于測試精度問題，梯姆肯試驗機一般不用于摩擦磨損性能檢驗，如需獲取摩擦因數(shù)等摩擦磨損典型指標(biāo)，則建議采用四球試驗機或高頻線性振動試驗機。

法萊克斯V形塊試驗機主要用于極壓性能測試，但也可用規(guī)定時間內(nèi)棘輪轉(zhuǎn)動齒數(shù)表示磨損量，進而間接表征潤滑劑的摩擦磨損性能。該試驗機的缺點是測試對象很單一，僅限于潤滑油的測試評價，潤滑脂并不適用。