关于试验

极压性能试验是考察齿轮油负荷能力的重要试验项目。试验方法有：四球机试验法、梯姆肯(Timken)试验机法、FZG齿轮试验机法、爱斯爱意(SAE)试验机法、法莱克斯(Falex)试验机法和阿尔门(Almen)试验机法。

试验方法

(1)四球机试验法

我国采用的四球机试验法标准为GB/T3142和SH/T0204。试验使用四个直径相同(12.7mm)的钢球，上球由弹簧卡头或用螺母固定在转轴上，下三个球固定在装有试油的油杯中，为试油所覆盖。上一个球与下三个球形成点接触。在进行试验时，压力使四个球紧凑成为锥体形状。试验时可以选择轴向负荷（压力）、转速、时间和温度等条件。一般情况下选择转速为1500r/min，负荷基数为392N，并以10.98N的算术级数递增。在每一负荷下运转10s(或60s)测定下面三个球磨斑的直径，取平均值作为此负荷下的磨损。试验负荷逐级增加至四个钢球烧结到一起为止。在作曲线时，必须作满20个级数。当392N以上的级数不满20个级数就烧结时，则由392N以下的级数补满。国外用四球机试验法所做的结果是：纯矿物油的平均赫兹负荷为68.6～245N，中极压齿轮油为294～392N，高极压齿轮油为490～686N。四球机的结构简单易造，区分能力强，是（可根据负荷，磨迹，烧结点）测定试油的极压性和抗磨性的方法之一，在我国应用较为广泛，且磨迹直径与齿轮实际使用中的磨损是有一定的相关性。

(2)梯姆肯(Timken)试验机法

梯姆肯试验机法是测定极压性能的主要方法之一，其主要试件为镍钼钢材料制作的圆环和长方体块组成。圆环的直径为49.2mm，宽12.7mm。钢块尺寸为12.7×12.7×19mm3。梯姆肯块固定不动，梯姆肯环装在一根心轴上，并以800r/min的速度与试块的一面形成线接触进行滑动。钢块放在一个杠杆的一端，此杠杆用来加载，如图5-2所示。试验时，在一定的杠杆负荷下运转10min，检验有无胶合，如无胶合，则称通过该级的梯姆肯OK负荷，可再提高一级负荷试验。梯姆肯OK负荷在一定程度上表明齿轮油在使用过程中极压性能下降的程度。据最近研究，普通条件下的梯姆肯试验法（试油温度52℃，转速800r/min）评定双fHl线齿轮油的抗擦伤性能与行车试验的对应性不理想，而高速高温梯姆肯试验Timken试验机(试油温度95℃、转速2000r/min)与行车试验结果的对应性较好。梯姆肯试验法可以结合其他试验方法来综合评定齿轮油的极压性能。有人对齿轮油进行梯姆肯评定做了分析：纯矿物油的梯姆肯OK负荷为0～88.9N，中极压齿轮油为88.9～266.7N，高极压齿轮油高于266.7N。国内采用GB/T11144标准方法。

(3)FZG齿轮试验机法

FZG齿轮试验机法是以齿轮作为测试件，它对于测试各种极压齿轮油是比较好的试验方法。该方法是参照德国慕尼黑机械研究所研究的FZG的试验方法。其试验装置模型。试验时，将一对直齿轮浸没在试验油池(约为1200mL)中，并开始加热至90℃。试验齿轮在1450r/mm下运转，所加负荷共分12级(98～15680N)每级运行15min。在各级试验结束时，检查齿轮的胶合痕迹，并称量齿轮质量，确定因磨损而失掉的金属量。无论哪级试验，当质量损失达10mg或更多时，则判为失效。由于该试验齿轮属修正齿轮，齿轮的齿顶高较一般齿轮长，因此齿轮顶部出现较高的滑动速度。此试验机便于测定从矿物油到极压油几乎所有齿轮油的失效负荷。近来改进的FZG试验机法预测车辆齿轮油的使用性能的研究结果表明，此试验结果与行车试验结果还有差别。从理论上讲，FZG的主要缺点是无冲击程序，另一个是齿形和双曲线齿轮不同。双曲线齿轮在运行中移动应力和滑动速度矢量使它对润滑油的要求比其他形式的齿轮对于润滑油的要求更苛刻。简单地增加FZG直齿圆柱齿轮的速度或负荷，不易再现双曲线齿轮的苛刻的工作情况。以齿轮作为测试件的试验机法很多，还有IAE、桑吞(Thornton)、壳牌、利德(Ryder)、西方齿轮等试验机法。这些方法对于齿轮油的极压负荷性能的测定，有一定的价值，但对评定结果需要采用几种方法综合评议。我国采用SH/T0306标准方法，润滑剂承载能力测定法（CL-00齿轮机法）。它是一种测定试油的极压抗磨性的相关性较好的实验室试验方法。

(4)爱斯爱意(SAE)试验机法

试验机有两个相互线接触，而回转方向相反的梯姆肯环，它们分别安装在上下心轴上。一般情况下，使其中一轴的转速为500r/min，而另一轴转速是可控的，因此可以模拟轮齿啮合的滚动与滑动。通过心轴施以压力，起始值为89N（试油充满试环所在的油箱内）。施加压力后运转30s，观察试环有无胶合痕迹。试验测定的结果是：矿物油低于556N负荷，极压齿轮油为556～2447N。SAE试验要求条件（心轴与梯姆肯环）精度高，试验方法虽然具有齿轮运转特有的两个因素——滑动和滚动，但无冲击负荷。试验时迅速增加负荷可引起一些冲击。该试验速度快、简便、费用低、油样少，因此适用于工业齿轮油的评定，美国已作为评定车辆齿轮油的主要方法。

(5)法莱克斯(Falex)试验机法

此机是用直径6.4mm，长31.8mm的垂直旋转的铬合金钢制作的轴和一对不动的带V形槽(长12.7mm)的压块作为试验元件。试件放在装有试油的浴池中，钢轴通过爪和棘轮施加压力，同时通过棘轮圆盘显示出磨损情况。通常根据试验要求轴以290r/min、390r/min及750r/mm不同转速条件旋转，时间为2min，所施加的压力是发生在胶合状况以下。此试验机可以评定齿轮油的抗磨性能。矿物油扭矩突变负荷少于3336N，极压齿轮油为3336～20017N。此机可以测定油膜强度，但结果不够理想。测定润滑油极压性和磨损性的方法，分别为SH/T0187-92和SH/T0188-92。

(6)阿尔门(Almen)试验机法

此机中有一个直径0.635cm的轴，夹持在两个拼合的钢轴承中。该轴放在试油中，以试验条件600r/mm的速度旋转，同时通过液压系统给予压力。该试验机测定结果是：矿物油为17.8—48.9N，极压齿轮油为66.7—155.7N。由于试件制造比较困难，所以应用此法评定试油已不广泛，但西方国家已有改进型阿尔门试验机。