专利名称：四球式润滑剂试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可测定润滑剂的抗磨、减摩、抗擦伤性能和抗机械剪切安定性能的润滑剂试验机。
在评定润滑剂材料的抗摩擦磨损及耐负荷极压性能时，要将测试样品及试件置于特定的试验机上进行试验，通过试验测定摩擦系数及试验后观察试件摩擦表面上的磨损、擦伤状况和程度进行评定比较。在研究和开发润滑剂的新产品时，也要用试验机测定润滑剂的减摩和耐负荷的多种性能。目前在国内外广泛使用的四球试验机，由于结构和试验条件不同，试验机的功能受到一定的局限，如目前能符合ASTMD－2783、D－2996，GB3142－82等标准方法的商品四球极压试验机有“高速／低速四球润滑剂试验机”(Cameron－PlintTribology，HighSpeed／LowSpeedFour－BallLubricantTestingMachine，TE－82)、“法兰克斯四球极压试验机”(“FalexFour－BallExtremePressureTestMachine”NLGISPOKESMAN，1985，Nov.，P337－343)、及我国生产的“MQ－800型四球式摩擦磨损试验机”(济南试验机厂生产)等。此外，能符合ASTMD－2266、D－4172，ZBE34007－87，SH／T0204－92等标准的尚有“法兰克斯四球磨损试验机”(“FalexFour－BallTestMachine”NLGISPOKESMAN，1985，Nov.，P337－343)等四球试验机。上述的四球机一般多使用砝码杠杆式或液压式机构，通过导向活塞来施加试验力。这些试验机在结构、使用性能、及操作中不同程度地存在有以下几个方面的不足之处1.大多数市售的商品试验机由砝码杠杆或液压式机构来施加试验力数值，通过导向活塞来传递试验力，但由于导向活塞运动时部分试验力被不定的摩擦阻力所吸收，实际试件间所施加的试验力值不是真实的试验力值，试验结果将受到影响。
2.商品试验机目前尚没有自找轴心和自调平面的装置，在安装调试和使用时，容易产生四球机的下面三个固定球上磨痕直径相差较大的现象。在小负荷下进行较长时间的磨损试验时，这种现象更为显著。
3.商品四球试验机的结构和功能比较单一，例如用于作极压试验的试验机，不能做磨损试验；而用于做磨损试验的，又不能做极压或兼做其他试验，即不能满足在同一台试验机上进行多种试验的要求。
本实用新型试验机的目的，就是针对目前已有的四球试验机的不足之处，提出一种测试结果更真实、可靠，具有自找轴心，自调平面装置，并由智能化数控仪表进行试验力程度自动加载和控制，能测定多种性能的四球试验机。
为达到上述的目的，本实用新型试验机在现有的四球试验机的基本结构上，作了如下的改进1.采用新型的轮幅式传感器，并将其置于试验力加载的导向活塞上，消除了由导向活塞运动时所产生的不定的摩擦阻力影响，提高了试验力的真实性，也提高了试验结果的精度。
2.在试验油盒与导向活塞之间，增加了试验油盒自找轴心和自调平面的装置，消除了目前商品四球试验机在试验时易于发生的不同轴心现象，克服了三个固定试验球磨痕大小不一的弊病。
3，使用智能化数控仪表，在行程调节机构的配合下，本试验机具有试验力程度加载自控及试样程序加温自控的性能，扩大了试验机的使用性能及应用范围。
以下结合附图详细说明本实用新型四球试验机的结构及特征。
附
图1是本试验机的基本结构示意，其作用原理与现有的商品四球试验机相同。附图2是本试验机在主轴下至加载杠杆间各部件的结构、包括自找轴心和自调平面部件的结构。附图3是本试验机的自找轴心部件及试球在试验运转进行中的示意。附图4是现有的商品四球机的试球在试验运转进行中的示意。
附图1的基本结构包括以下的五个部分1.试验力加载系统－本试验机与现有的四球式试验机的试验力加载系统结构大致相同，由机械自动加载器1、加载缓冲弹簧2、加载杠杆3、加载杠杆平衡器22、行程调整机构23、加载导向活塞4、试验负荷传感器21及与其配套的智能化仪表27等部分构成。由于一定的重量经机械自动加载器1加在加载杠杆3上，在加载杠杆3上的力矩一部分为加载杠杆平衡器22平衡，另一部分则以向上的力量(负荷)施加在加载导向活塞4下面的钢球32上。钢球32与加载杠杆3之间的距离可以由行程调整机构23控制调节。钢球32将向上的负荷施加在加载导向活塞4上，由试验负荷传感器21感受并由智能化仪表27显示。加载系统实现了本试验机试验力自动程序加载和卸载的控制功能。
2.试验机主轴的变速系统－本试验机的试件钢球17在润滑剂的浸润中作球－球的点式滑动接触高速旋转，为此，传输动力的试验机主轴11由一台1.5KW交流感应电动机9驱动。通过两组三级三角皮带轮10、13及三角皮带12使主轴11带动试件钢球17转动。在三角皮带轮13的上面装有速度继电器14，其作用是只在主轴11的转速保持一定值时才能使电动机9正常运转，否则就停止转动。转速变动系统实现了本试验机主轴11在测试时所要达到的600、750、1200、1450、1760r.p.m.五级不同转速的要求。在主轴11的上、下两处装有轴承15、16。
3.试样加温控制系统－由于润滑剂试样必须在一定的温度下测试，为此要有试样加温装置。本试验机的加温控制系统由加热功率300W、交流电压110V的一组园盘式加热6、测温热电偶7及其相应的检测控制仪表19构成，可实现润滑剂试样的程序自动升温及控温功能。
4.试验油盒及自找轴心、自调平面装置－在加热器6的上面有试验油盒8，盒内加入欲测试的润滑剂样品，试件钢球17就在试验油盒8内的润滑剂浸润中作球－球间的点式滑动接触。自找轴心装置5(及图2中的25、26)和自调平面装置29(及图2中的25、28、30、31)位于加热器6和试验负荷传感器21之间。由于本试验机具有这种特殊的结构，可以使经过试验后的三个固定试验钢球的磨痕直径偏差小于0.02mm，并能给出试样的正确摩擦力数值。其结构及作用原理见附图2的说明部分。
5.试验参数控制及测定机构－由两台SR－25型智能化工业控制器27及19分别设定程序并控制所需的试验力值(0～8000N，精度1N)及温度(0～260℃、精度0.1℃)。此外由一台SR－24型智能化仪表20设定并显示摩擦力值(量程为99.99N，精度0.01N)。通过这三台智能化仪表与本试验机的其他的系统配合后，除可实现已标准化的各种四球机试验方法规定的要求外，还可实现一些目前国际知名油品公司推荐的非标准化四球试验方法，以用于研制和开发新的油品，如等级阶梯加温(铁路内燃机油高温摩擦磨损性能测定)，连续加载承载能力试验(评定GL－5级车辆齿轮油的承载能力)，等级阶梯加载磨损试验(用于高级汽油机油的抗磨性能)，高负荷高速轴承剪切试验(评定ATF传动液及其他含有聚合物油品的剪切安定性)，以及润滑油耐负荷能力试验(即曾田四球试验机法评定金属切削油的通过负荷值)等多种新的试验方法，在测定这些项目时，利用本实用新型试验机的行程调节机构23对上下试件接触距离加以调整变更。
由附图2可以看出，本实用新型试验机的试验负荷传感器21安装于加载导向活塞4与自找轴心装置的钢球5之间，试验负荷传感器21的上面装有隔热板24，它能减少由于加热器6热传导的温升对试验负荷传感器21所带来的不利影响。试验负荷传感器21为轮幅式传感器(由济南试验机厂生产)，它可以减少因负荷偏载而引起的试验力误差。与现有技术不同的是本试验机的试验负荷传感器21是装在加载导向活塞4的上方，这样的结构可以使传递的试验力值不致因加载导向活塞4与缸壁之间运动而引起的不定值摩擦损耗。因此，本试验机的试验负荷传感器21所显示的负荷是施加在试验件之间的真实试验力，比目前类似的试验机使用负荷传感器的现有技术更准确。
本实用新型试验机的自找轴心和自调平面装置位于加热器6与隔热板24之间，现将其结构及作用原理说明于下自找轴心装置由上定位座25，钢球5、下定位座26三个部件组成，钢球5的直径为30mm，它是以一定的紧度固定于下定位座26的凹穴中，上定位座25的中间底面是和钢球5球面凸度完全一致的凹面，所以上定位座25可以在钢球5的上部球面上作一定幅度的无间隙滑动，但幅度大小则受到上定位座25和下定位座26之间的间隙(附图3中的h)所制约，间隙越大则活动幅度越大。如附图3所示，当上定位座25在钢球5的球面上滑动时，在上定位座25的中心线(A1)和下定位座26的中心(B1)之间产生一位移角度(θ)，这样，上下两轴心因不同轴度值(X)的偏差可由此得到补偿，使下面的三个固定钢球与上面的旋转顶球之间形成一个良好的球体接触，消除了由于A1与B1不重合所引起的三个固定球磨迹斑痕不均匀的缺陷。而目前广泛使用的四球试验机四个钢球的接触则如图4所示，由于在高速运转时的振动加剧，上主轴中心线A1和下面加载器导向活塞轴中心B1发生偏离，势必造成下面的三个固定球表面上不均匀的磨迹斑痕。
自调平面的结构是由上定位座25、加热器壳体28及止推球轴承29、30、31等部件构成。在上定位座25的凸台上装有一个止推球轴承30，其型号为8108型，其上圈29反向装在加热器壳体28的内腔中，止推球轴承上圈29的光滑平面与轴承钢球31相接触，这样就可以使止推球轴承上圈29不受滚道的位置约束。装有止推球轴承上圈29的加热器壳体28能够在平面内自由移动，其位移量则由凸台与加热器壳体28内腔的配合间隙大小而定，但最大位移量不超过1mm。试验油盒8内贮有试验用润滑剂，试验机的四个试件钢球浸润在润滑剂中，在主轴11的作用下，自动位移自找轴心和自调平面，保持四个试件钢球的良好接触。
与有类似性能现有的四球试验机相比，本试验机的优点是1.由于本试验机使用了新型轮幅式传感器21，并将其置于导向活塞4的上面，消除了现有的四球试验机因传感器位于导向活塞之下所造成的导向活塞与缸壁之间产生的不定摩擦阻力的影响。在低负荷试验及因试验机长期使用精度降低，活塞产生的摩擦阻力对试验力的真实性及精确度影响更大。
2.本试验机增加了自找轴心和自调平面的复合装置，能自动补偿运转时发生的主轴中心线与油盒轴线不同心和不垂直现象所带来的缺陷，因而能够改善一般试验中三个固定球上的磨痕直径误差。由本试验机得到的测试结果比试验方法规定的要求精度能提高近一倍，试验的重复性和再现性也因而提高。
3.本试验机选用了智能和化控制仪表对试验中的参数进行程序安排及控制，在加载导向活塞行程调整机构23的配合使用下，本试验机的试验功能和使用范围都有进一步的扩大，能实施国际上各大石油公司推荐但尚未标准化的四球机新试验方法，如高级汽油机油高温磨损性能的等级阶梯加载试验方法，GL－5级车辆齿轮油承载能力在连续加载时的试验方法，铁路内燃机油高温摩擦磨损性能的等级阶梯加温试验方法，含聚合物润滑油剪切安定性的高负荷高速轴承剪切试验方法、金属切削承载能力的四球机试验法等，达到一机多用的效果。
本试验机的具体性能及指标是试验件φ12.7mm和φ19mm钢球，8706轴承主轴转速600、750、1200、1450、1760、r.p.m.
试验油温室温～260℃，恒温或程序升温试验负荷6～800N，恒定或程序加载摩擦力0～100N试验用油量约50ml
权利要求1.一种测定润滑剂抗磨、减摩、抗擦伤性能及抗机械剪切安定性能的四球型润滑剂试验机，由试验力加载、主轴变速、试样加温控制、试验力显示等部分构成，其特征在于(1)检测试验负荷的轮幅式传感器21位于加载导向活塞4的上方；(2)在试验油盒8和检测试验负荷的轮幅式传感器21之间有由上定位座25、直径30mm钢球5及下定位座26构成的油盒自找轴心装置以及由上定位座25、油盒加热器壳体28和止推球轴承30所构成的油盒自调平面装置；(3)试验力值、油盒温度、及摩擦力值等三项参数分别由三台智能化工业控制器控制、检测、及显示。
2.按照权利要求1所述的四球型润滑剂试验机，其特征在于所说的油盒自找轴心的直径30mm钢球5是以一定的紧度固定在下定位座26的凹穴中，上定位座25的底面是和钢球5球面凸度完全一致的凹面，上定位座25在钢球5的上部球面上作一定幅度的无间隙滑动；油盒自调平面的止推球轴承30的上圈29光滑平面与轴承钢球31相接触，油盒加热器壳体28能在平面上作一定幅度的自由移动。
专利摘要一种可以测定润滑剂的抗磨、减摩、抗擦伤性能和抗机械剪切安定性的四球型润滑剂试验机，由试验力加载及控制系统、主轴多级变速系统、试样加温控制系统、试验力参数控制显示记录系统等部分构成。此试验机采用了特定的结构，能提供较真实的试验力，试验油盒具有能够自找轴心及自调平面的性能。本试验机可与智能化仪表联用，试验参数按照设定程序进行，操作方便，测试精度提高，能满足润滑剂多种性能的评定。
文档编号G01N19/00GK2208703SQ9422497
公开日1995年9月27日 申请日期1994年8月10日 优先权日1994年8月10日
发明者臧维满, 顾新华, 展凤彩, 沈秀权, 王殿福 申请人:中国石油化工总公司石油化工科学研究院