“万灵霸”润滑油添加剂的摩擦学行为北方交通大学曾昭翔洪建萍北京广播器材厂董玲巧摘要通过交叉滚子磨损、四球磨损及弹流膜厚测试等几种实验方法，对比在润滑油中加入“万灵霸”添加剂前后的摩擦学参数，发现该添加剂具有优良的综合性能。在润滑油中加入少量“万灵霸”，能大幅度地加大摩擦副的载荷而不发生卡咬；在乏油条件和高温状态下能维持正常磨损；在油中混入水的恶劣工况下仍能保持良好的润滑性能；在18#双曲线齿轮油中加入该添加剂，可提高润滑油的粘压系数，从而改善齿轮、滚动轴承、凸轮挺杆等高应力摩擦副的润滑和磨损状态。推广使用“万灵霸”润滑油添加剂，能使国民经济各部门取得显著的经济效益。一、引言任何机器都是由若干运动副组成的，在其相对运动的表面总会产生摩擦磨损。大多数机器的工作性能和使用寿命常常决定于磨损状况。据国内大量的统计表明机器的绝大多数故障也都是由于磨损引起的。为了减少摩擦、减轻磨损、延长机器使用寿命，必须根据机器的使用要求和工作参数正确地进行摩擦学设计，其中除采用适当的材料和工艺措施外，保证摩擦面得到良好的润滑是一项最基本的工作。最理想的是实现液体摩擦润滑，然而液体静压润滑需要一套复杂的系统，在一般情况下使用并不合算；液体动压润滑膜厚对相对速度、润滑油的温度-粘度的变化十分敏感，特别是在低速下难于实现液体润滑；弹性流体动压润滑膜较薄，完全的弹性流体润滑只在特定条件下才能实现。因此，边界润滑状况对绝大多数机器的工作可靠性和使用寿命起着极为重要的作用。边界润滑是指润滑剂与金属表面所生成的吸附膜或反应膜(统称边界膜)之间的摩擦润滑状态。通过边界膜的减摩耐磨作用延长机器使用寿命。显然，边界膜越紧韧牢固，减摩耐磨作用越明显。鉴于边界润滑机理在大多数机器中的重要性和普遍性，因而推广使用一种性能优良、能改善和提高边界膜性能的添加剂将对国计民生具有重要的技术经济意义。本文通过一些基础试验，论证万灵霸润滑油添加剂的摩擦学行为，供同行们讨论参考，并请对其不妥之处给予指正。二、试验研究1．交叉滚子磨损试验在便携式磨损试验机上安装相互垂直交叉的两个圆柱滚子，其材料和尺寸分别为GCrl5，HRC-58，ø10×10及GCrl5，HRC=63，ø50×10。小圆柱滚子固定不动，大圆柱滚子以480r／min的转速旋转。通过放大率为35的杠杆系统由小到大逐级加载。每级载荷试验3min，测量小圆柱滚子表面椭圆磨痕的长轴尺寸。试验分A、B两组进行。A组使用10#机械油，8组使用10#机械油加5％的“万灵霸”添加剂。两组均以相同的油量，浸大圆柱滚子对磨擦副进行润滑。试验结果如表l所示。表l载荷(b一4.44N)12345……10摩痕尺寸A组1.3651.4633.54.57.3……——(mm)B组1.1371.2611.2681.2051.263……1.365注：试验滚子摩擦副法向载荷应以上表中的数值乘以杠杆比。在A组试验过程中，载荷加到3级时，运转30s，摩擦面上润滑油开始冒烟。3min后取下观察，发现磨痕尺寸已显著增大，且有烧伤的痕迹。载荷加到4级时，运转]min，油盒中的润滑油变黑。载荷加到5级时，刚开始运转即发生烧结，同时电机因过载而出现打火现象。B组试验，即10#油加入“万灵霸”添加剂一直进行顺利，观察试件表面的磨痕尺寸变化不大，即使加载至l0级均未出现过热及其它异常磨损现象。将表l中的数据绘成磨损曲线，就可以看出两者呈现完全不同的走向，如图l所示。其磨痕尺寸与载荷的关系，A组试验按指数规律变化，而8组数据的分布基本上为Y=C≈1．26的水平线，显示出在B组试验中，其摩擦副仍具有较大的潜力。将试验润滑油取样做磨粒的铁谱分析，可看出两组实验中摩擦副磨损状态的显著差别。图2、3分别是A、B两组试验条件下，载荷同为4×4．44N时，油样中磨粒在旋转式谱片上大粒子区的沉积状态。在图2中，磨粒已发生堆砌，反映磨粒浓度已相当高；磨粒长轴尺寸较大，表面已呈现深深的擦伤痕迹，显示磨损已发生在摩擦表面的深层结构；具有磁性特征的黑色氧化物(Fe304)与磨粒沉积在一起，表明磨粒脱落时摩擦表面伴有高温出现。图3所示为同样加载条件下加入5％的万灵霸后，油样中磨粒的沉积状态，显示出大小磨粒的低比例特征，最大磨粒尺寸l2μm左右，呈光亮的薄片状。铁谱磨粒分析表明，该实验条件下摩擦副处于正常磨损状态。2．润滑膜的承载能力上述实验所展示的基本现象，促使人们去分析加入“万灵霸”添加剂能显著改善摩擦面磨损状态的原因。我们按国家标准(GB3142--82)“润滑剂承载能力测定法”，应用四球机磨损实验测试468机械油在加入5％的“万灵霸”前后的最大无卡咬负荷PB值。四个直径为12．7mm、材料为GCrl5的I级轴承钢球，按等边四面体方式安装，通过杠杆系统逐级加