RU2815207C1 - Method of evaluating low-temperature properties of semifluid lubricants - Google Patents
Method of evaluating low-temperature properties of semifluid lubricants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815207C1 RU2815207C1 RU2023128376A RU2023128376A RU2815207C1 RU 2815207 C1 RU2815207 C1 RU 2815207C1 RU 2023128376 A RU2023128376 A RU 2023128376A RU 2023128376 A RU2023128376 A RU 2023128376A RU 2815207 C1 RU2815207 C1 RU 2815207C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearing
- lubricant
- temperature
- minutes
- lubricants
- Prior art date
Links
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 claims description 46
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 abstract 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 2
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 240000001987 Pyrus communis Species 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- -1 their physical Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования физико-химических и эксплуатационных свойств смазочных материалов, в частности к методам оценки низкотемпературных свойств полужидких смазок (ПС) для тяжелонагруженных узлов трения с использованием модели подшипникового узла и может быть применено при разработке полужидких смазок для автомобильной и специальной техники, в том числе колесной и гусеничной, эксплуатируемой в коммунальном, строительном, нефтедобывающем и горном секторах, в промышленном оборудовании при экстремально низких температурах.The invention relates to the field of research of physico-chemical and operational properties of lubricants, in particular to methods for assessing the low-temperature properties of semi-liquid lubricants (LS) for heavily loaded friction units using a bearing unit model and can be used in the development of semi-liquid lubricants for automotive and special equipment, in including wheeled and tracked ones, used in the municipal, construction, oil and mining sectors, in industrial equipment at extremely low temperatures.
Изучение низкотемпературных свойств полужидких смазок представляет большой практический и теоретический интерес, так как узлы и агрегаты техники различного назначения зачастую эксплуатируются в достаточно широком диапазоне температур от минус 65 до плюс 50°С. Полужидкие смазки применятся в агрегатах шасси грузовых транспортных средств и техники специального назначения, приводах механизмов, редукторном оборудовании и др. Настоящий способ разработан для оценки низкотемпературных свойств полужидких смазок, относящихся по классификации NLGI к категориям ООО, 00 и 0. Метод полезен при разработке и оценке работоспоспобности полужидких смазок при температурах до минус 73°С.The study of low-temperature properties of semi-liquid lubricants is of great practical and theoretical interest, since components and assemblies of equipment for various purposes are often operated in a fairly wide temperature range from minus 65 to plus 50°C. Semi-liquid lubricants are used in chassis units of trucks and special-purpose equipment, mechanism drives, gear equipment, etc. This method is designed to evaluate the low-temperature properties of semi-liquid lubricants classified according to the NLGI classification as categories OOO, 00 and 0. The method is useful in the development and evaluation performance of semi-liquid lubricants at temperatures down to minus 73°C.
Для обеспечения безотказной и долговечной эксплуатации техники при экстремально низких температурах, необходимо использовать смазочные материалы с соответствующими низкотемпературными свойствами. В настоящее время для оценки низкотемпературных свойств полужидких смазок применяется метод оценки эффективной и динамической вязкости (ГОСТ 7163-84 Нефтепродукты. Метод определения вязкости автоматическим капиллярным вискозиметром), характеризующий прокачиваемость смазочного материала по централизованным системам смазки при отрицательных температурах, и метод определения пенетрации (ГОСТ 5346-78 Смазки пластичные. Метод определения пенетрации пенетрометром с конусом) при отрицательных температурах, например, при минус 15°С для смазки ЦИАТИМ-208, позволяющий оценивать принадлежность смазки к определенному классу пенетрации в зависимости от ее консистенции.To ensure trouble-free and long-lasting operation of equipment at extremely low temperatures, it is necessary to use lubricants with appropriate low-temperature properties. Currently, to assess the low-temperature properties of semi-liquid lubricants, the method for assessing effective and dynamic viscosity (GOST 7163-84 Petroleum products. Method for determining viscosity with an automatic capillary viscometer), which characterizes the pumpability of the lubricant through centralized lubrication systems at subzero temperatures, and the method for determining penetration (GOST 5346) are used -78 Plastic lubricants. A method for determining penetration using a penetrometer with a cone) at negative temperatures, for example, at minus 15 ° C for CIATIM-208 lubricant, which makes it possible to assess whether the lubricant belongs to a certain penetration class depending on its consistency.
Основные затруднения при эксплуатации техники вызывает загустевание смазочных материалов, с полной потерей реологических характеристик, что приводит к отказам техники, увеличению времени приведения ее в готовность к использованию и повышенному износу поверхностей пар трения. Безотказный запуск и работа узлов трения в условиях пониженных температур, снижение энергетических затрат на трение, вызываемых высокими значениями вязкости смазочного материала, и постоянное поступление смазки непосредственно в зону трения для обеспечения полного разделения контактирующих поверхностей может быть обеспечено применением полужидких смазок с соответствующим уровнем низкотемпературных свойств. Указанные стандартные методы оценки эффективной и динамической вязкости, а также пенетрации полужидких смазок не позволяют оценить их работоспособность в реальных узлах трения при отрицательных температурах (возможность прокручивании пар трения) и затрачиваемые на это усилия. Использование стендов, моделирующих работу реальных узлов трения, позволяет приблизить условия проведения испытаний к условиям эксплуатации техники, а разработка способа оценки низкотемпературных свойств полужидких смазок по показателям страгивающего и установившегося крутящих моментов, характеризующих их работоспособность при экстремально низких температурах, с использованием установки для оценки момента сопротивления вращению является актуальной задачей.The main difficulties during the operation of equipment are caused by thickening of lubricants, with a complete loss of rheological characteristics, which leads to equipment failures, an increase in the time it takes to get it ready for use and increased wear of the surfaces of friction pairs. Trouble-free start-up and operation of friction units at low temperatures, reduction of energy costs for friction caused by high viscosity values of the lubricant, and constant supply of lubricant directly to the friction zone to ensure complete separation of the contacting surfaces can be ensured by the use of semi-liquid lubricants with an appropriate level of low-temperature properties. The indicated standard methods for assessing the effective and dynamic viscosity, as well as the penetration of semi-liquid lubricants, do not allow assessing their performance in real friction units at subzero temperatures (the possibility of rotating friction pairs) and the effort expended on this. The use of stands that simulate the operation of real friction units makes it possible to bring testing conditions closer to the operating conditions of equipment, and the development of a method for assessing the low-temperature properties of semi-liquid lubricants in terms of breaking and steady-state torques, characterizing their performance at extremely low temperatures, using an installation for estimating the moment of resistance rotation is an urgent task.
Перед авторами стояла задача разработать способ оценки низкотемпературных свойств полужидких смазок в условиях моделирующих условия эксплуатации узлов трения реальной техники, со следующими характеристиками:The authors were faced with the task of developing a method for assessing the low-temperature properties of semi-liquid lubricants under conditions simulating the operating conditions of friction units of real equipment, with the following characteristics:
- тип подшипника: подшипник качения;- bearing type: rolling bearing;
- определяемые показатели: страгивающий и установившийся крутящие моменты подшипников качения;- determined indicators: breaking and steady-state torques of rolling bearings;
- температура проведения испытаний: минус 65°С (в конкретных случаях до минус 73°С, в зависимости от температуры применения полужидкой смазки);- test temperature: minus 65°C (in specific cases up to minus 73°C, depending on the temperature of use of the semi-liquid lubricant);
- время проведения испытаний: не более 8 часов (с учетом подготовки узла трения и термостатирования);- test time: no more than 8 hours (taking into account the preparation of the friction unit and temperature control);
- вращение вала: без реверса, скорость вращения постоянная, ударные нагрузки и динамические перегрузки отсутствуют.- shaft rotation: without reverse, rotation speed is constant, shock loads and dynamic overloads are absent.
Суть метода заключается в определении момента сопротивления вращению. В ходе испытаний оценивается значение крутящего момента - произведение силы (сопротивления вращению) на величину плеча рычага, к которому она приложена при страгивании и при установившемся режиме вращения (Гришин Н.Н., Середа В.В. Энциклопедия химмотологии. - М.: Издательство «Перо», 2016. - 960 с., С. 512-513).The essence of the method is to determine the moment of resistance to rotation. During the tests, the value of the torque is assessed - the product of the force (resistance to rotation) by the value of the lever arm to which it is applied during starting and at a steady state of rotation (Grishin N.N., Sereda V.V. Encyclopedia of Chemmotology. - M.: Publishing House "Pero", 2016. - 960 pp., pp. 512-513).
При просмотре научно-технической и патентной информации были выявлены способы, частично решающие поставленные задачи.When reviewing scientific, technical and patent information, methods were identified that partially solved the problems.
Известно, что для оценки сопротивления вращению подшипников используется метод IP 186 (IP 186-2937259. Determination of low temperature torque of lubricating grease (1993)). Испытания проводят с использованием шарикового подшипника, который предварительно промывают, просушивают, заполняют испытуемым смазочным материалом в количестве 2,5±0,1 г. Далее подшипник со смазкой укрепляют на нижнем конце шпинделя, закрепляют в корпусе и помещают в сосуд Дьюара. Под действием нагрузки в 4,5 кгс шпиндель в течение 150-200 с проворачивают 100 раз по и против часовой стрелки и подсоединяют к ведущему шкиву через шнурок. Шкив, вращаемый со скоростью 1,0±0,2 об/мин, подсоединяют к пружинному динамометру. В течение 60-90 минут снижают температуру в сосуде Дьюара и поддерживают в течение 120 минут до начала опыта и во время измерений. Запустив привод, по динамометру регистрируют максимальное (стартовое) усилие. Далее динамометр на 10 кгс заменяют более чувствительным на 1 кгс и проводят еще одно испытание. За результат принимают среднее из двух значений.It is known that the IP 186 method is used to evaluate the rotational resistance of bearings (IP 186-2937259. Determination of low temperature torque of lubricating grease (1993)). Tests are carried out using a ball bearing, which is pre-washed, dried, filled with the test lubricant in an amount of 2.5 ± 0.1 g. Next, the bearing with lubricant is fixed at the lower end of the spindle, secured in the housing and placed in a Dewar vessel. Under a load of 4.5 kgf, the spindle is rotated 100 times clockwise and counterclockwise for 150-200 s and connected to the drive pulley through a cord. A pulley rotated at a speed of 1.0 ± 0.2 rpm is connected to a spring dynamometer. The temperature in the Dewar flask is reduced within 60-90 minutes and maintained for 120 minutes before the start of the experiment and during measurements. Having started the drive, the maximum (starting) force is recorded using a dynamometer. Next, the 10 kgf dynamometer is replaced with a more sensitive 1 kgf one and another test is carried out. The result is taken as the average of two values.
Еще одним способом оценки сопротивления вращению является метод оценки низкотемпературного крутящего момента в шариковом подшипнике (ASTM D1478. Standard test method for low-temperature (2018)). Вымытый и высушенный шариковый подшипник погружают в металлическую чашку на три четверти и заполняют испытуемым смазочным материалом, вращая рукоятку для его равномерного распределения в подшипнике, затем снимают с рукоятки, переворачивают подшипник заполненной стороной вниз и повторяют процедуру. Открывают термостатирующую кабину, охлажденную до температуры минус 55°С, и укрепляют подшипник на приводном валу. Закрепляют шнурок, передающий крутящий момент с корпуса подшипника на динамометр. Закрывают кабину и термостатируют подшипник в течение 120 минут при температуре минус 54,0±0,5°С. После окончания термостатирования запускают электродвигатель, который через редуктор приводит во вращение вал со скоростью 1 об/мин. По динамометру регистрируют максимальный стартовый момент сопротивления вращению подшипника, а в течение 10 минут регистрируют среднее усилие по динамометру за 15 секунд.Another way to evaluate rotational resistance is the low-temperature ball bearing torque test method (ASTM D1478. Standard test method for low-temperature (2018)). The washed and dried ball bearing is immersed in a metal cup three-quarters full and filled with the test lubricant, rotating the handle to distribute it evenly in the bearing, then removed from the handle, turn the bearing over with the filled side down and repeat the procedure. Open the thermostatic cabin, cooled to a temperature of minus 55°C, and strengthen the bearing on the drive shaft. A cord is attached that transmits torque from the bearing housing to the dynamometer. Close the cabin and thermostat the bearing for 120 minutes at a temperature of minus 54.0±0.5°C. After thermostatting is completed, the electric motor is started, which, through a gearbox, rotates the shaft at a speed of 1 rpm. The maximum starting moment of resistance to bearing rotation is recorded using a dynamometer, and the average force is recorded using a dynamometer for 15 seconds over a period of 10 minutes.
Общим недостатком приведенных выше двух технических решений является невозможность применения их для оценки низкотемпературных свойств смазок, обладающих полужидкой консистенцией, вследствие их утечки и выброса из узла трения.A common disadvantage of the above two technical solutions is the impossibility of using them to evaluate the low-temperature properties of lubricants with a semi-liquid consistency due to their leakage and release from the friction unit.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является взятый за прототип способ, реализованный на установке для оценки низкотемпературных свойств пластичных смазок для тяжелонагруженных узлов трения скольжения (RU, патент №2763855 G01N 3/18, заявитель ФАУ «25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации (RU) - прототип). Цилиндрические втулки подшипника скольжения очищают, промывают и просушивают, заправляют смазкой в объеме 50,0±0,1 см3. Заправленный испытуемой смазкой подшипник вставляют в осевое отверстие нагрузочного диска рабочего узла трения и закрепляют винтами кольцевой ограничитель. Открывают холодильную камеру внутри которой на трехступенчатый испытательный вал насаживают посредством подшипника скольжения рабочий узел трения и устанавливают кольцевой ограничитель. К внешней поверхности нагрузочного диска рабочего узла трения скольжения присоединяют гибкую тягу, соединяющую его с тензометрическим датчиком. Закрывают камеру холодильника, устанавливают температуру минус 50°С, после достижения которой термостатируют узел трения в течение 180 минут, после чего запускают электродвигатель, который приводит во вращение испытательный вал со скоростью 1,0±0,5 об/мин и определяют страгивающий момент по программе, заложенной в блок управления, как максимальное значение крутящего момента за первые 10 секунд испытания, установившийся крутящий момент рассчитывают как среднее значение крутящего момента за последующие 59 минут 50 секунд испытания.The closest in technical essence to the invention is the method taken as a prototype, implemented on an installation for assessing the low-temperature properties of greases for heavily loaded sliding friction units (RU, patent No. 2763855 G01N 3/18, applicant FAU "25 State Research Institute of Chemmotology of the Ministry of Defense Russian Federation (RU) - prototype). The cylindrical bushings of the sliding bearing are cleaned, washed and dried, and filled with lubricant in a volume of 50.0 ± 0.1 cm 3 . The bearing filled with the test lubricant is inserted into the axial hole of the load disk of the working friction unit and the ring stop is secured with screws. A refrigerating chamber is opened, inside which a working friction unit is mounted on a three-stage test shaft using a sliding bearing and a ring limiter is installed. A flexible rod is attached to the outer surface of the load disk of the sliding friction working unit, connecting it to the strain gauge. Close the refrigerator chamber, set the temperature to minus 50°C, after reaching which the friction unit is thermostatically controlled for 180 minutes, after which the electric motor is started, which rotates the test shaft at a speed of 1.0±0.5 rpm and the breaking torque is determined by program embedded in the control unit as the maximum torque value for the first 10 seconds of the test, the steady-state torque is calculated as the average torque value for the next 59 minutes 50 seconds of the test.
Недостатком метода, реализуемого на данной установке, является то, что способ заправки подшипника и подготовки испытательного узла предназначен для пластичных смазок и не позволяет оценивать низкотемпературные свойства полужидких смазок, широко применяемых в высоконагруженных узлах трения техники, эксплуатируемой при экстремально низких температурах. Из-за полужидкой консистенции смазка не способна удерживаться в подшипнике, что устанавливает ограничения на перечень испытуемых смазочных материалов и требует применения особого подхода к подготовке полужидкой смазки к испытаниям. При этом узлы и агрегаты техники, в которых применяются полужидкие смазки, зачастую не имеют систем предварительного разогрева, что усложняет эксплуатацию ее при низких температурах, в случае если смазка замерзает, теряя свои реологические свойства.The disadvantage of the method implemented in this installation is that the method of filling the bearing and preparing the test unit is intended for greases and does not allow assessing the low-temperature properties of semi-liquid lubricants, which are widely used in highly loaded friction units of equipment operated at extremely low temperatures. Due to its semi-liquid consistency, the lubricant is not able to be retained in the bearing, which sets restrictions on the list of tested lubricants and requires a special approach to preparing the semi-fluid lubricant for testing. At the same time, components and assemblies of equipment that use semi-liquid lubricants often do not have preheating systems, which complicates its operation at low temperatures if the lubricant freezes, losing its rheological properties.
Технический результат - расширение номенклатуры исследуемых и разрабатываемых смазок за счет исключения возможности изменения реологических характеристик полужидкой смазки в процессе работы узла трения.The technical result is an expansion of the range of lubricants being researched and developed by eliminating the possibility of changing the rheological characteristics of a semi-liquid lubricant during operation of the friction unit.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе оценки низкотемпературных свойств полужидких смазок по страгивающему и установившемуся крутящим моментам, включающем подготовку к испытаниям подшипника, заполнение подшипника испытуемой смазкой, последующее размещение заполненного испытуемой смазкой подшипника в модуле для удерживания на приводном валу, который установлен внутри охлажденной до нижней температуры эксплуатации испытуемой смазки климатической камере, термостатирование при этой температуре в течение 120 минут, приведение вала во вращение с заданной скоростью и фиксирование в первые 10 секунд по показаниям тензодатчика максимального сопротивления вращению подшипника, определяющего страгивающий крутящий момент, а установившийся крутящий момент определяют как среднее значение показателей тензодатчика, зафиксированных с определенной периодичностью за 60 минут, согласно изобретению, для испытаний используют шариковый подшипник, перед заполнением испытуемой смазкой подшипник фиксируют с возможностью свободного съема на горизонтальной плоской металлической подставке таким образом, чтобы ось вращения подшипника была перпендикулярна горизонтальной плоскости, заполняют подшипник испытуемой полужидкой смазкой, доводят в индивидуальной холодильной камере до температуры, при которой смазка достигает значения пенетрации, позволяющего ликвидировать ее утечку и выброс из узла трения, и выдерживают в течение 60 минут, далее освобождают подшипник от горизонтальной металлической подставки и помещают его в модуль для удерживания на приводном валу, при этом установившийся крутящий момент определяют в течение 60 минут, снимая текущие показания с тензодатчика каждую секунду.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method for assessing the low-temperature properties of semi-liquid lubricants by starting and steady-state torques, including preparation for bearing testing, filling the bearing with the test lubricant, subsequent placement of the bearing filled with the test lubricant in a module for holding on the drive shaft, which is installed inside a climatic chamber cooled to the lower operating temperature of the tested lubricant, thermostatting at this temperature for 120 minutes, causing the shaft to rotate at a given speed and recording in the first 10 seconds, according to the readings of the strain gauge, the maximum resistance to rotation of the bearing, which determines the starting torque, and the steady-state torque is determined as the average value of the strain gauge indicators recorded at a certain periodicity for 60 minutes, according to the invention, a ball bearing is used for testing; before filling with the test lubricant, the bearing is fixed with the possibility of free removal on a horizontal flat metal stand so that the axis of rotation of the bearing is perpendicular to the horizontal plane, fill the bearing with the test semi-liquid lubricant, bring it in an individual refrigeration chamber to a temperature at which the lubricant reaches a penetration value that allows it to eliminate its leakage and ejection from the friction unit, and hold for 60 minutes, then release the bearing from the horizontal metal stand and place it in the module to be held on the drive shaft, while the steady-state torque is determined for 60 minutes, taking current readings from the load cell every second.
Для испытания используют подшипник однорядный шариковый радиальный 6204 (20×47×14 мм). Перед проведением испытаний подшипник очищают от консервационной смазки, промывают растворителем и высушивают на воздухе либо в термостате (при температуре до 100°С в течение 20 минут).For testing, a single-row radial ball bearing 6204 (20×47×14 mm) is used. Before testing, the bearing is cleaned of preservative grease, washed with a solvent and dried in air or in a thermostat (at temperatures up to 100°C for 20 minutes).
Полужидкую смазку тщательно перемешивают, затем в трех местах берут пробы примерно в равных количествах на расстоянии не менее 15 мм от стенок сосуда общим объемом не менее 50 см3. Отобранные пробы помещают в фарфоровую либо стеклянную чашку и снова перемешивают, не допуская образования воздушных пузырьков в смазке.The semi-liquid lubricant is thoroughly mixed, then samples are taken in three places in approximately equal quantities at a distance of at least 15 mm from the walls of the vessel with a total volume of at least 50 cm 3 . The selected samples are placed in a porcelain or glass cup and mixed again, preventing the formation of air bubbles in the lubricant.
Перед установкой подшипника в климатическую камеру испытательного стенда камеру охлаждают до минимально допустимой температуры применения полужидкой смазки, соответствующей нижнему значению температурного диапазона применения, указанного в нормативно-технической документации на полужидкую смазку. Для этого переводят переключатель электропитания в положение ON, с помощью регулятора на блоке управления устанавливают температуру испытания, соответствующую минимальной температуре применения полужидкой смазки с точностью ±0,5°С, закрывают климатическую камеру, после чего начинается ее автоматическое охлаждение до этой температуры.Before installing the bearing in the climatic chamber of the test bench, the chamber is cooled to the minimum permissible temperature for use of the semi-liquid lubricant, corresponding to the lower value of the temperature range of use specified in the regulatory and technical documentation for the semi-liquid lubricant. To do this, turn the power switch to the ON position, use the regulator on the control unit to set the test temperature corresponding to the minimum temperature for using semi-liquid lubricant with an accuracy of ±0.5 ° C, close the climatic chamber, after which it begins to automatically cool to this temperature.
Шариковый подшипник фиксируют на плоской металлической подставке таким образом, чтобы вертикальная ось подшипника была перпендикулярна горизонтальной оси подставки, не допуская образования зазора между подшипником и поверхностью подставки, соприкасающейся с подшипником, с обеспечением возможности его свободного съема. Полужидкую смазку медленно заливают в пространство между внутренней и внешней обоймами подшипника до уровня верхнего края обоймы, не допуская образование пустот. Излишки смазки с поверхности подшипника удаляют шпателем. Подшипник не должен вращаться после заправки полужидкой смазкой вплоть до начала проведения испытания в рабочем узле (до включения электродвигателя).The ball bearing is fixed on a flat metal stand so that the vertical axis of the bearing is perpendicular to the horizontal axis of the stand, preventing the formation of a gap between the bearing and the surface of the stand in contact with the bearing, ensuring the possibility of its free removal. Semi-liquid lubricant is slowly poured into the space between the inner and outer races of the bearing to the level of the upper edge of the race, preventing the formation of voids. Excess lubricant is removed from the bearing surface with a spatula. The bearing should not rotate after filling with semi-liquid lubricant until the start of testing in the working unit (before turning on the electric motor).
Плоскую металлическую подставку с установленным на ней заполненным испытуемой полужидкой смазкой подшипником, а также модуль для удерживания подшипника на валу с фиксирующим кольцом и винтами охлаждают в отдельной индивидуальной холодильной камере до температуры, при которой полужидкая смазка приобретает консистенцию, при которой смазка достигает значения пенетрации, позволяющего ликвидировать ее утечку и выброс из узла трения (минимальная температура применения, указанная в технической документации на смазку, например, ГОСТ 16422, ТУ 20.59.41-025-08151164-2019 и др.), и термостатируют при этой температуре в течение 60 минут.A flat metal stand with a bearing filled with the test semi-liquid lubricant installed on it, as well as a module for holding the bearing on the shaft with a retaining ring and screws, are cooled in a separate individual refrigerating chamber to a temperature at which the semi-liquid lubricant acquires a consistency at which the lubricant reaches a penetration value that allows eliminate its leakage and release from the friction unit (minimum application temperature specified in the technical documentation for the lubricant, for example, GOST 16422, TU 20.59.41-025-08151164-2019, etc.), and thermostat at this temperature for 60 minutes.
Далее охлажденный подшипник, заполненный полужидкой смазкой, извлекают с металлической подставки, путем смещения его параллельно горизонтальной плоскости металлической подставки в сторону свободного края, не допуская его проворачивания, помещают в охлажденный до этой же температуры модуль для удерживания подшипника на валу, устанавливают прижимное кольцо и фиксируют при помощи винтов. Модуль с установленным заправленным подшипником закрепляют на ведущем валу, расположенном в климатической камере, охлажденной до минимальной температуры применения смазки, фиксируют шайбой и винтами. К модулю для удерживания подшипника на валу крепят шнурок, передающий крутящий момент с корпуса модуля на тензометрический датчик.Next, the cooled bearing, filled with semi-liquid lubricant, is removed from the metal stand by displacing it parallel to the horizontal plane of the metal stand towards the free edge, preventing it from turning, placed in a module cooled to the same temperature to hold the bearing on the shaft, a pressure ring is installed and fixed using screws. The module with the installed filled bearing is fixed on the drive shaft, located in a climate chamber cooled to the minimum temperature for lubricant use, and secured with a washer and screws. A cord is attached to the module to hold the bearing on the shaft, transmitting torque from the module body to the strain gauge.
Закрывают климатическую камеру и (при незначительном повышении температуры климатической камеры) доводят температуру до минимальной температуры применения смазки и термостатируют в течение 120 минут.Close the climatic chamber and (with a slight increase in the temperature of the climatic chamber) bring the temperature to the minimum temperature for using the lubricant and thermostat for 120 minutes.
После окончания термостатирования включают электродвигатель, который через редуктор приводит вал во вращение со скоростью 1 об/мин. По тензометрическому датчику, связанному с корпусом модуля, устанавливают максимальное значение крутящего момента, фиксируемое в течение первых 10 секунд испытания и значение установившегося крутящего момента за последующие 59 минут 50 секунд испытания, снимая показания каждую секунду.After thermostating is completed, the electric motor is turned on, which, through a gearbox, causes the shaft to rotate at a speed of 1 rpm. Using a strain gauge connected to the module body, the maximum torque value recorded during the first 10 seconds of the test and the steady-state torque value for the next 59 minutes 50 seconds of the test are determined, taking readings every second.
Для подтверждения достижения технического результата были использованы полужидкая смазка ЦИАТИМ-208 (ГОСТ 16422), применяемая в высоконагруженных редукторах гусеничной техники, и полужидкая смазки Ресма-А (ТУ 20.59.41-025-08151164-2019), разработанная взамен смазки ЦИАТИМ-208, обладающая улучшенными противоизносными свойствами и более широким температурным диапазоном применения. Перед испытанием полужидких смазок проводилась оценка их физико-химических и эксплуатационных свойств (таблица 1).To confirm the achievement of the technical result, the CIATIM-208 semi-liquid lubricant (GOST 16422), used in highly loaded gearboxes of tracked vehicles, and the Resma-A semi-liquid lubricant (TU 20.59.41-025-08151164-2019), developed to replace the CIATIM-208 lubricant, were used. having improved anti-wear properties and a wider temperature range of application. Before testing semi-liquid lubricants, their physical, chemical and operational properties were assessed (Table 1).
Для обоснования температуры предварительного охлаждения полужидких смазки в подшипнике, были проведены испытания, в ходе которых определяли значения пенетрации полужидких смазок при различных температурах охлаждения с выдерживанием в индивидуальной холодильной камере в течение 60 минут (Таблица 2).To justify the pre-cooling temperature of semi-liquid lubricants in the bearing, tests were carried out in which the penetration values of semi-liquid lubricants were determined at various cooling temperatures and kept in an individual refrigeration chamber for 60 minutes (Table 2).
Проведенные испытания доказали, что при охлаждении полужидкой смазки до температуры, соответствующей нижней температуре диапазона применения, указанного в нормативно-технической документации, смазка приобретает реологические характеристики, позволяющие ликвидировать ее утечку и выброс из узла трения, что обеспечивает возможность проводить исследования низкотемпературных свойств полужидких смазок по значениям крутящих моментов.The tests have proven that when a semi-liquid lubricant is cooled to a temperature corresponding to the lower temperature of the application range specified in the regulatory and technical documentation, the lubricant acquires rheological characteristics that make it possible to eliminate its leakage and ejection from the friction unit, which makes it possible to conduct research on the low-temperature properties of semi-liquid lubricants according to torque values.
Очищенный от консервационной смазки и высушенный шариковый подшипник устанавливают на плоской металлической подставке таким образом, чтобы вертикальная ось подшипника была перпендикулярна горизонтальной оси подставки, при этом была обеспечена возможность свободного съема подшипника, заполняют путем залива испытуемой полужидкой смазкой пространство между внутренней и внешней обоймами полужидкой смазкой в объеме не более 50 см3, и термостатируют вместе с модулем для удерживания подшипника в холодильной камере при температуре минус 30°С (для смазки ЦИАТИМ-208) и при температуре минус 65°С (для смазки Ресма-А) в течение 60 минут.The ball bearing, cleaned of preservative grease and dried, is installed on a flat metal stand so that the vertical axis of the bearing is perpendicular to the horizontal axis of the stand, while ensuring the possibility of free removal of the bearing; fill the space between the inner and outer races with semi-liquid lubricant by filling it with the test semi-liquid lubricant. volume no more than 50 cm 3 , and thermostated together with the module for holding the bearing in the refrigeration chamber at a temperature of minus 30°C (for CIATIM-208 lubricant) and at a temperature of minus 65°C (for Resma-A lubricant) for 60 minutes.
Климатическую камеру испытательного стенда охлаждают до температуры минус 30°С (минус 40°С, минус 50°С и минус 65°С для серии испытаний) для определения низкотемпературных свойств полужидкой смазки ЦИАТИМ-208 и до температуры минус 65°С для полужидкой смазки Ресма-А.The climatic chamber of the test bench is cooled to a temperature of minus 30°C (minus 40°C, minus 50°C and minus 65°C for a series of tests) to determine the low-temperature properties of the semi-fluid lubricant CIATIM-208 and to a temperature of minus 65°C for the semi-fluid lubricant Resma -A.
Охлажденный шариковый подшипник аккуратно снимают с металлической подставки, не допуская его проворачивания. Заправленный испытуемой полужидкой смазкой подшипник, вставляют в модуль, закрепляют охлажденным кольцом и охлажденными винтами. Открывают климатическую камеру и насаживают модуль с подшипником на испытательный вал. Устанавливают кольцевой ограничитель, фиксируя шайбой и гайкой.The cooled ball bearing is carefully removed from the metal stand, preventing it from turning. The bearing, filled with the test semi-liquid lubricant, is inserted into the module, secured with a cooled ring and cooled screws. Open the climate chamber and place the module with the bearing on the test shaft. Install the ring stop, securing it with a washer and nut.
Присоединяют к модулю шнур, ведущий к тензометрическому датчику, проворачивают испытательный вал до тех пор, пока не будет устранено провисание шнура.Attach the cord leading to the strain gauge to the module, rotate the test shaft until the sagging of the cord is eliminated.
Закрывают климатическую камеру, после чего снова охлаждают ее до температуры минус 30°С (минус 40°С, минус 50°С и минус 65°С) для определения низкотемпературных свойств полужидкой смазки ЦИАТИМ-208 и до температуры минус 65°С для определения низкотемпературных свойств полужидкой смазки Ресма-А и выдерживают в течение 120 минут, после чего включают электродвигатель, который проворачивает вал со скоростью 1,0±0,5 об/мин.Close the climatic chamber, and then cool it again to a temperature of minus 30°C (minus 40°C, minus 50°C and minus 65°C) to determine the low-temperature properties of the CIATIM-208 semi-liquid lubricant and to a temperature of minus 65°C to determine the low-temperature properties properties of semi-liquid lubricant Resma-A and held for 120 minutes, after which the electric motor is turned on, which rotates the shaft at a speed of 1.0 ± 0.5 rpm.
Момент страгивания подшипника качения (Мстр) оценивают как крутящий момент, приложенный к подшипнику, по показаниям, полученным с использованием тензометрического датчика. За значение Метр принимают максимальное значение крутящего момента (Мкр) за первые 10 секунд испытания. Далее продолжают вращение испытательного вала в течение 59 минут 50 секунд, поддерживая постоянную температуру испытания, снимая показания не реже одного раза в секунду. По прошествии указанного времени вычисляют среднее значение Мкр за все 60 минут испытания, которое принимается за значение показателя установившегося момента (Муст).The breakaway moment of a rolling bearing (M str ) is estimated as the torque applied to the bearing according to readings obtained using a strain gauge. The value of Meter is taken to be the maximum value of torque ( Mcr ) for the first 10 seconds of the test. Next, continue rotating the test shaft for 59 minutes 50 seconds, maintaining a constant test temperature, taking readings at least once per second. After the specified time, the average value of Mcr is calculated for the entire 60 minutes of the test, which is taken as the value of the steady-state torque indicator ( Mset ).
Полученные в ходе испытаний значения крутящих моментов (Мстр и Муст) для полужидких смазок ЦИАТИМ-208 и Ресма-А представлены в таблице 3.The values of torques (M str and M mouth ) obtained during the tests for semi-liquid lubricants CIATIM-208 and Resma-A are presented in Table 3.
Работоспособность морозостойкой полужидкой смазки Ресма-А при температуре минус 65°С подтверждена при проведении испытаний на установке для определения крутящего момента в шариковом подшипнике. Момент страгивания при испытаниях смазки Ресма-А составил 0,28 Н⋅м, установившийся момент - 0,04 Н⋅м. Так как полужидкая смазка ЦИАТИМ-208 применяется при температурах до минус 30°С, испытания проводились в диапазоне температур от минус 65°С до минус 30°С. При температуре минус 30°С момент страгивания составил 1,17 Н⋅м, установившийся момент - 0,12 Н⋅м, при минус 40°С - 2,55 Н⋅м и 1,25 Н⋅м соответственно, при минус 50°С - 2,73 Н⋅м, после чего произошел обрыв датчика усилия и проведение испытаний было прекращено, так как реологические характеристики смазки при этой температуре не обеспечивали возможность прокручивания подшипника. При испытаниях полужидкой редукторной смазки ЦИАТИМ-208 при температуре минус 65°С крутящий момент достиг значения 13,8 Н⋅м, после чего также произошел обрыв датчика усилия, что подтвердило неработоспособность смазки ЦИАТИМ-208 при указанных температурах.The performance of the frost-resistant semi-liquid lubricant Resma-A at a temperature of minus 65°C was confirmed during testing on an installation for determining torque in a ball bearing. The breakaway moment during testing of the Resma-A lubricant was 0.28 N⋅m, the steady-state moment was 0.04 N⋅m. Since CIATIM-208 semi-liquid lubricant is used at temperatures down to minus 30°C, tests were carried out in the temperature range from minus 65°C to minus 30°C. At a temperature of minus 30°C, the breakaway moment was 1.17 N⋅m, the steady-state moment was 0.12 N⋅m, at minus 40°C - 2.55 N⋅m and 1.25 N⋅m, respectively, at minus 50 °C - 2.73 N⋅m, after which the force sensor broke and the tests were stopped, since the rheological characteristics of the lubricant at this temperature did not provide the ability to rotate the bearing. When testing the semi-liquid gear lubricant CIATIM-208 at a temperature of minus 65°C, the torque reached a value of 13.8 N⋅m, after which the force sensor also broke, which confirmed the inoperability of the CIATIM-208 lubricant at the specified temperatures.
Применение способа оценки низкотемпературных свойств полужидких смазок по значениям страгивающего и установившегося крутящих моментов позволяет оценить низкотемпературные свойства разрабатываемых и применяемых полужидких смазок в условиях, приближенных к условиям эксплуатации реальных узлов трения техники, а также определить минимальные допустимые температуры, при которых возможна эксплуатация полужидких смазок, без проведении предварительных операций по их разогреву.The use of a method for assessing the low-temperature properties of semi-liquid lubricants based on the values of the breaking and steady-state torques makes it possible to evaluate the low-temperature properties of developed and used semi-liquid lubricants under conditions close to the operating conditions of real friction units of equipment, as well as to determine the minimum permissible temperatures at which it is possible to operate semi-liquid lubricants without carrying out preliminary operations to warm them up.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815207C1 true RU2815207C1 (en) | 2024-03-12 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU308978A1 (en) * | С. С. Карапет В. Оськин, А. Н. Пономарев , А. А. Силин | EXCESSIONAL GYT *: E | T; ^ P n "" "^ 1! ^ M {'':"; gy. * '- ^^ -' J- ^ f-. "'' •• - '• • - '<t> &; •> & f - - •> & <.. <ECBLIOT ^ | ||
| SU114558A1 (en) * | 1957-05-25 | 1957-11-30 | Г.С. Васильченко | Installation for testing turbine disks for strength |
| CN110595907A (en) * | 2019-08-01 | 2019-12-20 | 中南大学 | Method for improving accuracy of uniaxial hot compression test |
| RU2763855C1 (en) * | 2021-03-26 | 2022-01-11 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Installation for evaluation of low-temperature properties of grease lubricants for heavy-loaded sliding friction units |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU308978A1 (en) * | С. С. Карапет В. Оськин, А. Н. Пономарев , А. А. Силин | EXCESSIONAL GYT *: E | T; ^ P n "" "^ 1! ^ M {'':"; gy. * '- ^^ -' J- ^ f-. "'' •• - '• • - '<t> &; •> & f - - •> & <.. <ECBLIOT ^ | ||
| SU114558A1 (en) * | 1957-05-25 | 1957-11-30 | Г.С. Васильченко | Installation for testing turbine disks for strength |
| CN110595907A (en) * | 2019-08-01 | 2019-12-20 | 中南大学 | Method for improving accuracy of uniaxial hot compression test |
| RU2763855C1 (en) * | 2021-03-26 | 2022-01-11 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Installation for evaluation of low-temperature properties of grease lubricants for heavy-loaded sliding friction units |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Heyer et al. | Correlation between friction and flow of lubricating greases in a new tribometer device | |
| Cousseau et al. | Experimental measuring procedure for the friction torque in rolling bearings | |
| CN110107591B (en) | Bearing arrangement, device and method for determining grease usage and/or remaining time | |
| US3785196A (en) | Apparatus for testing shear stability of lubricants | |
| CN103901184B (en) | A kind of method utilizing frictional testing machine test evaluation lubricating oil anti-wear and wear-resistant performance | |
| Lijesh et al. | On the assessment of mechanical degradation of grease using entropy generation rate | |
| RU2815207C1 (en) | Method of evaluating low-temperature properties of semifluid lubricants | |
| CN113358554B (en) | Lubricating grease and lubricating oil product test device and test method | |
| JP2001502807A (en) | How to detect the functional effectiveness of a lubricating oil | |
| RU2763855C1 (en) | Installation for evaluation of low-temperature properties of grease lubricants for heavy-loaded sliding friction units | |
| Xu et al. | Thermal mapping of an automotive rear drive axle | |
| Kandeva et al. | Influence of" Valena" metal-plating additive on the friction properties of ball bearings | |
| Godfrey | Friction of greases and grease components during boundary lubrication | |
| JP7410831B2 (en) | How to determine the viscosity model, how to estimate apparent viscosity, and how to estimate torque | |
| JP2022094088A (en) | Calculation method for oil film parameter | |
| JP2008224272A (en) | Method for predicting grease life of bearing | |
| Zhou et al. | Film thickness in a grease lubricated ball bearing | |
| Selby | Automatic Transmission Fluid Viscosity at Low Temperature and its effect on transmission performance | |
| Românu et al. | Considerations concerning friction in four ball scuffing test | |
| RU2740874C1 (en) | Apparatus for evaluating tribological properties of lubricating materials | |
| SU1041911A1 (en) | Device for measuring initial shear stresses in oil start-up property evaluation | |
| Khonsari et al. | Evaluating Grease Degradation through Contact Angle Approach. Lubricants 2021, 9, 11 | |
| RU2808556C1 (en) | Device for determining antiscuffing and antifriction properties of lubricants | |
| RU2663095C1 (en) | Sliding friction coefficient in the gear transmission determination method | |
| Ohtani et al. | Shudder and Frictional Characteristics Evaluation of Dual Clutch Transmission Fluids |