Режимы Смазки и Исследование Трением На Ультра Низких Давлениях в Опоре Используя Nano Tribometer От Аппаратур CSM

Покрытые Темы

Предпосылка

Различные Режимы Смазки

Смазки

Определения

Nano Испытания Tribometer

Минимальная Толщина Фильма Смазки

Уровнение Закона Силы

Увеличьте в Коэффициенте Трением

Эластогидродинамическо к Гидродинамическим Переходам

Nano, Micro и Маштабы Макроса

Более Высокие Сползая Скорости

Предпосылка

Измерение трибологии на микро- и nano маштабах было ограничено отсутсвием преданного измерительного оборудования. Микроскоп Усилия Скеннирования (SFM) аппаратура выбора для расследуя трения, износа и смазки на таких малых масштабах. Однако, SFM часто производит давления в опоре в gigapascal ряде вследствие малых размеров подсказки. Nano Tribometer от Аппаратур CSM позволяет очень большому изменению в условиях контакта, и поэтому больше одето к изучению смазок на очень низких нагрузках.

Различные Режимы Смазки

Недавнее изучение могл показать переход через отличая режимы смазки по мере того как прикладная нагрузка поменяна на смазанном контакте.

Смазки

Расследованные смазки были 2 разных видов. Первое было aromatics (MO) минеральномасляными состоя из 3%, нафтенами 31% и 66% парафинирует, с выкостностями cSt 40 cSt, 96 cSt и 200. Второе было синтетическим маслом составленным polyalphaolefine (PAO) с низкопробной выкостностью cSt 6, к которой 2 добавки были добавлены: ` Irgalube 63' добавка содержит dithiophosphate и использовано как весьма давление, добавка анти--износа для промышленных смазок и тавоты. Добавка ` Irgalube211' содержит алкилированное triphenyl phosphorothionate и использована как добавка анти--износа в жидкостях механической обработки и маслах автомобильного двигателя.

Определения

Полно описала взаимодействие 2 поверхностей и посреднического слоя смазки, котор подвергли как к нормальной, так и к сползать усилия, одна должна посмотреть, что определения которые описывают не только геометрические и гидродинамические параметры но также упругие деформации которые происходят вокруг зоны взаимодействия. Эластогидродинамическая смазка (EHL) между сферой и fl на плите может быть описана законом силы который относит различные параметры к минимальной толщине фильма смазки (hmin) на точка соприкосновения:

где R радиус сферически соучастника, U сползая скорость, W нормальная нагрузка и α и η0 свойства смазки относя изменение выкостности под увеличивая давлением. E уменьшенный модуль пластичности поверхности как описано Hertzian теорией.

Nano Испытания Tribometer

Nano испытания Tribometer были унесены используя стальной шарик 100Cr6 диаметра 2mm как сферически соучастник с Олов-покрынным стальным диском как плита на которой масла испытания смогли быть прикладной используя микропипетку. Каждое испытание было выполнено с точно 30μl масла и плита была вращана по норме 20 rpm давая эффективную линейную скорость 4,2 mms-1 с точки зрения контакта. 7 постоянн прикладных нагрузок 250μN, 500μN, 1mN, 2mN, 4mN, 10mN и 25mN (которые представляют Hertzian давления в опоре приблизительно 110MPa, 140MPa, 180MPa, 225MPa, 280MPa, 385MPa и 520MPa соответственно) были использованы для каждого цикла испытания. Frictional усилие (F) было измерено над 200 витками плиты и поэтому коэффициент трения (μ) смогло быть высчитано как μ = F/W, при W представляя нормальную нагрузку как прикладной агрегатом стеклянной весны консольным (показанным в FIG. 1).

AZoNano - A к Z Нанотехнологии - взгляд Конца-вверх Nano датчика усилия весны Tribometer стеклянного который позволяет нагрузить до ряд 20μN - 1N.

Диаграмма 1.

Полный набор измеренных данных по коэффициента трением для одного из масел испытания (200cSt) показан в FIG. 2 для нагруженной области 250μN - mN 25. Его можно увидеть что по мере того как нагрузка увеличена, взаимодействие шарика, поверхность образца и падение смазки между 3 определенными режимами. Для нагрузок 250μN и 500μN смазка блокирует сползая движение шарика на поверхности водя к более высокому frictional сопротивлению. На 1mN, коэффициент трением все еще высоок но кривый постепенно уменьшает над продолжительностью испытания, характерной «обкатки» поверхностей.

AZoNano - A к Z Нанотехнологии - Экспириментально измеренные коэффициенты трением как функция вращательных внапусков для особой чистоты cSt 200 минеральномасляной, для прикладного μN 250 - mN нагрузок в границах 25.

Диаграмма 2.

Для нагрузок более больших чем 2mN, кажется, что имеют кривые период обкатки после чего номинальное достигается где коэффициент трения стабилизирует к величине постоянной.

Минимальная Толщина Фильма Смазки

Минимальную толщину фильма смазки можно высчитать от закона силы для различных различных выкостностей масла, как показано в FIG. 3. Результаты здесь показаны как функция нормальной нагрузки, хотя уровнение показывает что сползая скорость и радиус сферы имеют очень более значительно влияние на толщине фильма чем прикладная нагрузка.

AZoNano - A к Z Нанотехнологии - Высчитанные толщины фильма масла как функция нормальной нагрузки для 4 различных выкостностей масла (радиуса сферы 1 mm).

Диаграмма 3.

Уровнение Закона Силы

Уровнение закона силы показывает то для любой, котор дали шарик-на-плоской системы, уменьшает в нормальной нагрузке или увеличения в сползая скорости водят к увеличениям в толщине фильма смазки. На некоторый этап толщина фильма будет настолько больш о вполне отдельно поверхностные asperities 2 сопротивляясь поверхностей. Такое условие названо полный фильм или гидродинамическая смазка и, потому что больше не любого взаимодействия между сопрягать материальные поверхности, толщина фильма смазки будут управленными выкостностью, скоростью и нормальной нагрузкой.

Увеличьте в Коэффициенте Трением

Степенное увеличение в коэффициенте трением показано в FIG. 4 (a) по мере того как толщина фильма увеличивает. Это поведение очевидно для всех 4 прокладывать курс выкостностей. Для низких нагрузок куда Hertzian давления в опоре падают к вокруг 110MPa, трение на максимуме. По Мере Того Как нагрузка затем увеличена, трение уменьшает (см. по мере того как начальное уменшение каждой кривого). В случаях выкостностей 40cSt и 96cSt, оно ясно видим что оптимальная толщина фильма/нормальная нагрузка которая причиняет минимальный коэффициент трением.

Эластогидродинамическо к Гидродинамическим Переходам

Переход между различными режимами смазки можно увидеть если коэффициент трения прокладывать курс как функция номера Stribeck, L, где L = ηU/W. Результаты для таких же 4 выкостностей показаны в FIG. 4 (b) где переход от эластогидродинамического к гидродинамическим режимам можно ясно увидеть. Расследовала режим граничной смазки, гораздо низкее сползая скорость необходима, что на контакте. На таких малых скоростях, никакое нарастание давления в смазке и поэтому нагрузка полностью снесена asperities в площади контакта.

Диаграмма 4.

Nano, Micro и Маштабы Макроса

Хотя Nano Tribometer идеально одето к характеризации свойств смазки на микро- и nano маштабах, оно может также представить интерес сопоставить такие результаты при измерения сделанные на маштабе макроса на различной аппаратуре. Путем использование 3 различных аппаратур возможно отобразить 3 режима смазки 200cSt минеральномасляного. Стандартная машина штыр-на-диска была использована для того чтобы измерить коэффициент трением от ограничивающего условия при μ первоначально стабилизирована в пределах 0,3 (для L значений 0,15 - 1) после чего она падает к минимальному μ 0,11 (на L = 20). Nano Tribometer после этого использовано для того чтобы измерить μ от L значений около 10 до 5000. Это покрывает переход от смешанного к гидродинамическим режимам (условия контакта радиус 1mm и сползать скорость 4.2mms).

Более Высокие Сползая Скорости

Для более высоких сползая скоростей, Nano Тестер Скреста использован с радиусом контакта μm 20 и сползая скоростью 1cms-1

Источник: Аппаратуры CSM

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Аппаратуры CSM

Date Added: Dec 6, 2006 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 12:54

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit