ASTM D3527:我们使用的车轮轴承润滑脂寿命检测系统正确吗?

ASTM D3527: Are we using the right system to measure the life of a wheel bearing grease?

ASTM D3527: Are we using the right system to measure the life of a wheel bearing grease?
High Temperature Wheel Bearing Test Rig
30多年来,国际标准组织- ASTM 国际组织一直致力于提升ASTM D3527高温车轮轴承润滑脂寿命标准试验方法的准确性。ASTM D3527发布于1976年,是测试机动车前轮轴承性能和预计其寿命的一种方法,是测试润滑脂性能的一种行业测试方法,目前仍是广泛引用的润滑脂规范之一。存在多个旋转部件时,使用单一轴承测试存在可变性是不可避免的。但是,这一测试长期以来都存在精度的问题。

Barbara Carfolite
Barbara Carfolite


埃克森美孚公司润滑脂和工业油资深研究员Barb A. Carfolite说,该测试设计依据的设备都是老式设备,而且有几项测试因其编写方式问题,很难获取准确结果。现代汽车已不再使用此类汽轮轴承配置,而且ASTM D3527试验方法是以20世纪六十年代的轮毂轴承结构为依据设计的。

Carfolite拥有丰富的润滑脂配方和测试经验,她从新泽西学院毕业后一直供职于埃克森美孚公司,从事润滑油研发工作近40年。最初在美孚,后从2000年1月份开始在合并后的公司工作。

Carfolite说:“电动机的选择是关键问题”。轴承的一致性比之前大有提升,但是电动机选择本身以及测试中如何使用电动机发生了巨大变化。她说:“本方法规定的电动机不适用,而需要一台120伏的直流电动机,但是现有可用的直流电动机只有90伏和130伏的。”此外,电动机逐渐老化后,就会失去维持电流的能力。

2017 年10月的ASTM D02熟练试验程序结果符合Carfolite的观点。参与度较低妨碍了有效统计分析的开展。公布的五个实验室测试结果的浮动范围较大,从80–260小时不等,显示了本测试的可重复性存在的困难。Carfolite说:“我们在编制规范时,一直侧重于良好的精度。量程范围高于平均水平的产品开发结果会存在诸多问题,尤其是与行业规范相关的情况。”

尽管存在上述精度问题,“轮轴轴承寿命测试”仍然是一项关键测量,并且无法被轻易取代。NLGI GB 和GC 认证(ASTM D4950)引用ASTM D3527作为车用润滑脂的规范,同时多个军用标准和建筑标准也引用了这一规范。该测试确实拥有多个积极属性。Carfolite说:“该测试成本效益较高,可以使用小规模测试设备,并且有可能继续开展某些类型的轴承测试,对高温润滑脂寿命进行预测。”

ASTM D技术委员会清楚的认识到了D3527规范存在的问题,并已承担了大量探索性研究工作——但并未找到合适的解决方案。从20世纪80年代到21世纪,针对多个测试变量进行了研究和评估,比如增加试验强度、截止取样时间、轴承扭矩加载、轴承腔温度和绝缘、替代切断值计算、电动机可变性、密封方法变更和电动机速度控制。虽然开展了上述诸多工作,但测试依然没有发生明显变化。

Autumn Chadwick
Autumn Chadwick


近期,埃克森美孚正努力提升行业测试的精度,也开始显现出一些成效。埃克森美孚研究工程公司自动化工程师Autumn Chadwick于2018年6月9-12日在美国爱达荷州科达伦举行的美国国家润滑脂协会第85届年会上介绍了公司内部研究成果,并提出了改进建议。

埃克森美孚的研究表明电动机的选择是确定寿命测试如何运行的关键性因素。通常认为,行业电动机选择中存在的变数是导致ASTM轮询历史数据与测试存在不一致的关键因素。ASTM标准要求使用每分钟转速为1725转的¼马力直流电动机。从2017年起,埃克森美孚将其现有90VDC电动机替换为了更符合测试规范要求的130 VDC、¼ HP、2500 RPM速控电动机(最大额定电机转矩为101 oz. in)。Chadwick说他们采取这一措施后,“寿命测试可重复性出现了大幅上升”。

她说:“关键是了解使用的电动机及其对测试绩效的影响”,同时还需要提升行业对试验台上使用电动机的透明度,并且应尽可能编写一个行业数据库。

电流也是测试循环的一个决定性因素。不过Carfolite提出,使用电流测试轴承的实时情况存在不准确性,“我们正在测试润滑脂的旋转阻力或扭矩,作为确定测试结束的数值,但是目前我们正使用电流测量上述阻力值,以及采用直接测量方法。”同时她也提出,我们测量所需数值使用的测量系统是否正确?

电动机产生的扭矩与电动机电流消耗不成线性比例关系,并且由于功率和绕组存在差异,电动机的电流值也各不相同。Carfolite说:“编制ASTM D3527高温车轮轴承润滑脂寿命标准试验方法时,我们相信还没有出现扭矩测量仪,而且当时可用技术的成本很高。”埃克森美孚研究人员认为理论上可以通过安装直接测量扭矩的扭矩测量仪,对标准进行提升改进。她说了本试验诸多改进前景中的一项。

2018年12月9-13日,将在美国佐治亚州亚特兰大的亚州亚特兰大马奎斯万豪酒店举办下届ASTM会议。埃克森美孚将和技术委员会分享最近的发现,他们希望确定出最合适的解决方式。Carfolite说,公司提出的关键建议是增加一个扭矩测量仪。

无论ASTM D3527之前存在什么问题,关键是对测试进行改进,协助行业开发出符合客户需求的润滑脂。该委员会近来投票确定将该试验的期限再延长五年,因此行业肯定会希望提升该试验的可靠性和精度。

You may also like

The Latest News.

Delivered Daily!

Sign up for FREE industry updates.
First with the latest. F+L Daily. Sent to your inbox Everyday.
300x600wechat

F+L Magazine Digital Edition

F+L Magazine Quarter 2 2019

Quarter Two 2019, Volume 25, Issue 2

Click to view


300X300-flo-bottom