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汽車后橋的抗壓承載力怎么計(jì)算？急

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2020-04-01

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摘要：從納米摩擦學(xué)角度考察了車輛齒輪油的四球機(jī)測定結(jié)果，發(fā)現(xiàn)最大無卡咬負(fù)荷PB和燒結(jié)負(fù)荷PD值不能很好地代表承載能力，闡明了由這兩個(gè)指標(biāo)難于預(yù)測車輛齒輪油承載能力的原因是：(1)鋼球材質(zhì)與實(shí)際摩擦副的不同；(2)鋼球的接觸方式是點(diǎn)接觸，而齒輪是線接觸；首次提出一套利用四球機(jī)測試估算車輛齒輪油承載能力的方法，指出在實(shí)際選擇齒輪油時(shí)可根據(jù)齒輪的嚙合壓力來確定油品在四球機(jī)試驗(yàn)中應(yīng)達(dá)到的比壓力(specific pressure at contact surfaces)。關(guān)鍵詞：車輛齒輪油　納米摩擦學(xué)　薄膜潤滑　磨損現(xiàn)代汽車齒輪最重要的進(jìn)步是1925年出現(xiàn)了雙曲線齒輪，目前汽車后橋齒輪已基本上普及為雙曲線齒輪，而雙曲線齒輪體積較小，傳動(dòng)的動(dòng)力大，齒面相對(duì)滑動(dòng)速度大，齒面上難以形成潤滑油膜，是最難潤滑的摩擦副之一，它要求齒輪油具有足夠高的極壓性能。30年代以來，美國開始采用全尺寸臺(tái)架評(píng)價(jià)汽車齒輪油的極壓性能，如對(duì)GL-5重負(fù)荷車輛齒輪油的承載性能，必須通過全尺寸后橋臺(tái)架試驗(yàn)CRC L-37(油品在高速低扭矩和低速高扭矩條件下的承載性)和CRCL-42(高負(fù)荷沖擊測試)。與此同時(shí)，為降低評(píng)定費(fèi)用人們?cè)噲D應(yīng)用模擬試驗(yàn)機(jī)評(píng)價(jià)齒輪油的極壓性能，例如用四球磨損試驗(yàn)和FZG齒輪機(jī)試驗(yàn)預(yù)報(bào)L-37試驗(yàn)，用四球極壓試驗(yàn)和Timken試驗(yàn)預(yù)報(bào)L-42試驗(yàn)等，雖然取得了某些結(jié)果，但由于摩擦副工作條件不同，在這些模擬試驗(yàn)與后橋臺(tái)架試驗(yàn)之間，很難找到確切的關(guān)系。四球機(jī)用于油品潤滑性的評(píng)定已具有較長的歷史，由于其設(shè)備相對(duì)簡單，用油量少，試驗(yàn)費(fèi)用低，操作方便，已成為目前應(yīng)用最為廣泛的模擬試驗(yàn)設(shè)備之一。在我國的部分汽車廠，經(jīng)常用四球機(jī)的PB值作為衡量車輛齒輪油承載能力的主要指標(biāo)，以為PB值和燒結(jié)負(fù)荷PD值越大越好，這樣造成經(jīng)過全套臺(tái)架評(píng)定合格的油品由于在汽車廠測定的PB值小于規(guī)定值(如100kg)而被拒收。本文試圖從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面闡明四球機(jī)的車輛齒輪油極壓性測試結(jié)果的意義，提出預(yù)測承載能力的方法。 1　潤滑狀態(tài)轉(zhuǎn)變的理論潤滑油粘度η、轉(zhuǎn)速U和負(fù)荷P是決定潤滑狀況的三個(gè)因素，它們之間的聯(lián)系可用無因次參數(shù)C來表示：C=ηU/P,C和摩擦系數(shù)μ的關(guān)系示于圖1，稱為潤滑狀態(tài)過渡圖或Stribeck曲線。在流體動(dòng)力潤滑區(qū)，液體膜的厚度足以將固體表面隔開(即油膜厚度h粗糙度δ)；在邊界潤滑區(qū)，微凸體發(fā)生連續(xù)的接觸，固體靠金屬表面吸附的極性物質(zhì)或反應(yīng)膜潤滑；介于兩條線中間的為混合潤滑區(qū)，摩擦系數(shù)μ隨著C值減少迅速增加。對(duì)于混合潤滑，迄今的研究并不充分。90年代后證實(shí)了混合潤滑是以納米量級(jí)的薄膜潤滑(thin film lubrication)狀態(tài)存在，以有序液體膜為特征，流體膜減薄到表面粗糙峰之間的間隙為潤滑油分子尺度范圍，即粗糙峰頂已出現(xiàn)邊界膜。薄膜潤滑的物理模型為：靠近表面的是吸附膜，不具有流體性質(zhì)；處于潤滑膜中間的是粘性流體膜，具有彈流潤滑特征，介于粘性流體膜與吸附膜之間的有序液體膜，是由于液體分子在摩擦剪切過程中受表面能作用迫使分子有序排列而形成的。有序液體膜的有序度高于粘性液體膜，而低于靠近金屬表面的吸附膜。當(dāng)潤滑膜厚減少到粘性液體膜完全消失時(shí)，潤滑膜由有序液體膜和吸附膜為主。薄膜潤滑伴隨表面磨損，以接觸疲勞和粘著機(jī)制為主要形式。如果液體膜更薄，則只有吸附膜存在時(shí)，為邊界潤滑，會(huì)出現(xiàn)微凸體間的直接接觸。在油中加入油性劑如長鏈的醇胺和脂肪酸等，其極性基吸附在金屬表面上，長鏈中的次甲基橫向吸附，構(gòu)成牢固的吸附膜，代替了金屬的直接接觸，減輕了摩擦或磨損。在負(fù)荷和溫度更高的條件下，油性劑將失效，極壓添加劑與金屬反應(yīng)，形成一些化合物較金屬易于剪切，熔點(diǎn)較低，可以防止金屬間的咬合從而保護(hù)金屬表面。圖1　Stribeck 曲線2　四球機(jī)試驗(yàn) 四球機(jī)試驗(yàn)為點(diǎn)接觸的滑動(dòng)摩擦，其結(jié)構(gòu)為一固定在上軸的球相對(duì)于固定在下軸上的三個(gè)球作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于一定的試驗(yàn)轉(zhuǎn)速，接觸處的滑動(dòng)速度恒定，負(fù)荷P增加時(shí)磨損直徑d變化見圖2。當(dāng)負(fù)荷增加到B點(diǎn)，在四球機(jī)試驗(yàn)中到達(dá)了卡咬點(diǎn)，相應(yīng)的負(fù)荷值為最大無卡咬負(fù)荷PB；當(dāng)負(fù)荷進(jìn)一步增大，達(dá)到D點(diǎn)時(shí)，邊界潤滑狀態(tài)失效，四球接觸處出現(xiàn)了燒結(jié)，相應(yīng)的負(fù)荷值為最大燒結(jié)負(fù)荷PD。圖2　四球機(jī)的磨損—負(fù)荷曲線為了實(shí)際考察應(yīng)用PB值判別齒輪油承載性的可行性，我們從可靠的專賣店收集了國內(nèi)外知名品牌的GL-5齒輪油(國內(nèi)油13個(gè)，編號(hào)為C1-C13；國外油5個(gè)，編號(hào)F1-F5)，包括長城、七星、海牌、南海、飛天、Mobil、Esso、Catex、Shell等，分別送往國內(nèi)的權(quán)威測試機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試，這些單位是：石油化工科學(xué)研究院、蘭州煉油化工總廠研究院、高橋石化公司煉油廠研究所、大連石化公司研究院、南京汽車研究所和長城潤滑油集團(tuán)公司研究所，進(jìn)行油品的PB值測定，考察這些油品的PB值是否大于100kg，以及測定的再現(xiàn)性?？紤]到國內(nèi)大多數(shù)汽車制造廠測定的慣例，試驗(yàn)條件采用GB/T3142法，即轉(zhuǎn)速為1450r/min，測試溫度為室溫，鋼球?yàn)镚B308II級(jí)。有關(guān)的測試結(jié)果見表1。: 回答者：網(wǎng)友

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30年代以來，美國開始采用全尺寸臺(tái)架評(píng)價(jià)汽車齒輪油的極壓性能，如對(duì)GL-5重負(fù)荷車輛齒輪油的承載性能，必須通過全尺寸后橋臺(tái)架試驗(yàn)CRC L-37(油品在高速低扭矩和低速高扭矩條件下的承載性)和CRCL-42(高負(fù)荷沖擊測試)。: 回答者：網(wǎng)友