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1、滑动轴承 试验机内流体动压和混合润滑条件下的测试Plain bearings Testing under conditions of hydrodynamic and mixed lubrication in test rigs（ISO 6281:2020,IDT）（征求意见稿）在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上GB/T 20/ ISO 6281:2020中华人民共和国国家标准ICS 21.100.10J 1220-实施20-发布发 布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 前言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规
2、则起草。本标准使用翻译法等同采用ISO 6281：2020滑动轴承 试验机内流体动压和混合润滑条件下的测试。与本标准（部分）中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：-本标准（部分）与ISO 的技术性差异及其原因如下：-本标准（部分）与ISO 相比做了以下编辑性修改： -有关专利的说明。本标准（部分）由中国机械工业联合会提出。本标准（部分）由全国滑动轴承标准化技术委员会（SAC/TC236）归口。本标准（部分）负责起草单位：本标准（部分）参与起草单位：本标准（部分）由全国滑动轴承标准化技术委员会负责解释。本标准（部分）所代替的历次版本发布情况为：滑动轴承 试验机内流体动压和混合润滑
3、条件下的测试1. 范围本标准给出了轴承和（或）材料开发过程中，试验机内流体动压或混合润滑条件下运行的径向滑动轴承的测试要求。本标准适用于支承静态和动载荷的单层和多层径向滑动轴承。本标准不适用于涡轮转子振动和稳定性计算所需的径向轴承润滑膜动态性能测试。注：以本标准为基础进行试验需建立更为详细的测试程序。2. 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ISO 4378（所有部分） Plain bearings Terms, definitions, classificat
4、ion and symbols3. 术语和定义以下术语和定义及ISO 4378(所有部分)给出的术语和定义适用于本标准。ISO和IEC在以下网址维护用于标准化的术语数据库： IEC在线电工词汇：http:/www.electropedia.org/ ISO在线浏览平台：http:/www.iso.org/obp3.1 磨损率 wear rate磨损量与磨损发生时长的比值。3.2磨损强度 wear intensity磨损量与磨损发生长度或体积的比值？4. 符号见表1。表1 符号符号说明单位周期时长s轴承宽度mm轴承载荷N单位轴承宽度的轴承载荷N/mm径向滑动轴承的摩擦因数-时间s滑动速度m/s轴
5、承载荷方向润滑剂动力黏度Pas角速度rad/s5. 轴承性能测试目标流体动压或混合润滑条件下运行的径向滑动轴承试验机的测试目标是获取包括下列参数在内的轴承性能参数，这些参数在轴承设计和应用中可作为重要变量使用（见ISO 4378系列标准）。a) 磨合性b) 耐磨性c) 轴承与轴颈材料之间的相容性（抗粘附能力）d) 嵌入性（并入外来颗粒的能力）e) 抗轴颈划伤和磨料磨损性能f) 顺应性g) 形变能力（抗压强度）h) 耐腐蚀性（气穴腐蚀（气蚀），流体冲蚀，颗粒磨蚀）i) 静态承载能力j) 动态承载能力（疲劳强度）k) 摩擦性能l) 润滑剂流量特性m) 温升特性上述轴承性能中，第一组a）h）（在给定
6、条件下）主要取决于滑动表面材料的机械及摩擦性能。第二组i)m)，主要取决于流体动力学变量，因此也取决于：- 黏度（作为温度、压力和剪切率的函数）；- 润滑膜中的能量耗散（剪切热和热耗散）；- 轴承及轴颈的弹性及热变形，以及因此导致的润滑膜厚度变化（热弹流润滑）。测定这些轴承性能（或测试目标），需要润滑条件能够实现边界润滑、混合或流体动压润滑这三种润滑机制。在某些情况下，可能需要在混合润滑和流体动压润滑两种润滑条件之间随时间反复切换。注：能够测试以上全部轴承性能的特定试验方法目前可能还不存在。图1为代表归一化速度的无量纲数 U/F*与径向轴承摩擦因数f 之间的典型关系，其中，U和F*分别代表润滑
7、剂动力学黏度、滑动速度和单位轴承宽度的轴承载荷(F*=F/B)。图1给出了边界润滑、混合润滑及流体动压润滑三种润滑机制，并定性地给出了这些重要参数之间的依赖关系。a 边界润滑b 混合润滑c 流体动压润滑图1 三种润滑机制6. 试验机6.1. 总则在试验机中研究轴承往往比在实际工况中研究轴承更具有实效性。试验机的设计宜尽可能模拟实际工况的相关特征参数（如几何、动力学、液体动力学、热学、热动力学特征等）。另外，对试验机有以下几条建议：a) 机械结构简单。b) 便于安装和拆卸被测轴承；轴承和轴承座的位置明确；最好可以在现场监测被测轴承。此外，试验机宜配有紧急制动装置，一是出于安全考虑，二是可以在破坏
8、性损伤发生前检查滑动表面。 c) 被测轴承尺寸明确。d) 具有良好的尺寸稳定性，转轴挠曲小。试验机宜尽可能坚固，固有频率高。不过特殊情况下可能需要改变尺寸稳定性或转轴挠曲程度以模拟实际工况。e) 合适的供油条件。润滑剂流经轴承间隙时应精确模拟实际工况，试验机内周向及轴向的润滑剂供应位置应与实际工况相同。f) 润滑条件明确且可通过试验验证。g) 试验机内的层流或紊流机制宜与实际工况相同。h) 试验机宜尽可能重现实际工况中的温度和压力范围。i) 宜使用合适的测量技术或设备。6.2. 试验机一般类型 图2和图3给出了一般类型的径向滑动轴承试验机。图2 a)和b)描绘了轴颈的转动方式，两种转动也可能同
9、时发生。实际工况中，可能出现转动以外的其他轴颈运动方式，如：倾斜、弯曲、轴向、圆锥运动以及他们的合运动。另外，轴承自身可能会代替轴颈或与轴颈一起转动、振荡甚至移动，如曲柄销轴承一样。任何情况下，轴颈相对于轴承的运动都应准确知悉（可测量）。 但对测试而言，恒定的轴颈转速和轴颈相对轴承平行运动是最简单也是最好的。图3给出了轴承的载荷形式。静载径向滑动轴承图3 a)，轴承载荷的大小F和方向是不变的。特殊情况下的动载轴承，F不变，会随时间变大或变小图3 b)。一般情况下的动载轴承 图3 c)，F和至少有一个是随时间变化的，而其他变量能够保持不变。F（同）的变化方式是无规律的，比如：正弦曲线有或无恒定平
10、移量（sinusoidal with or without constant offset），曲线变化剧烈，如内燃机轴承载荷一样。 关于轴承载荷，直接将载荷施加于（轴颈所支承的？）被测轴承图4 a)往往比通过轴颈对轴承进行间接加载图4 b)更为可行。静载荷可使用有（或无）杠杆机构的重力装置，或使用液压或气动装置进行施加。动载荷可使用有（或无）杠杆机构的转动或振动质量装置，电磁激振器和液压装置等进行施加。通过将重物固定（fix to）在轴颈上对轴承进行动态加载看似简单，却由于轴承载荷大小在很大程度上由轴颈转动速度决定，因此，很难在不影响转动速度的情况下改变载荷大小。此外，轴承载荷的大小和方向应精
11、确测量，使轴颈不受载荷装置影响在轴承间隙中自由运动是很重要的。除以上流体动压或混合润滑条件下运行的轴承试验机外，还有许多试验装置和试验方法可以用来研究轴承材料的摩擦及机械性能，如摩擦因数、机械强度、硬度、弹性、塑性和结合强度。边界膜摩擦性能的研究推进了其他试验装置和方法的发展(见ISO 4384-1, ISO 4384-2, ISO 4385, ISO 7148-1, ISO 7148-2, ISO 7905-2, ISO 7905-3和ISO 7905-4)，但这些试验装置和方法超出了本标准范围。注：测试轴承材料耐润滑剂腐蚀能力，见ISO 10129。 a）旋转 b）摆动图2 轴颈转动运动a
12、）静载荷b）动载荷（转动载荷）c）动载荷（任意形式？）注： 周期时长 轴承载荷 时间 轴承载荷方向 角速度图3 轴承载荷形式示例 a）轴承加载 b） 轴颈加载注： 轴承载荷 角速度1 被测轴承2 轴颈图4 两种加载方式7. 测试过程7.1. 总则根据待测性能确定测试过程。为确保试验机的测试结果适用于实际工况，且不同试验机测试结果之间相互兼容，明确给出测试条件是非常重要的。 以下就第3章a） m）所列轴承性能的测试过程及结果评价予以说明。7.27.9中给出的轴承性能主要由轴承材料自身的机械和摩擦性能决定，在某些情况下，可通过适当的材料试验方法获得定性结果，但只有在轴承试验机中才能获得定量的测试结
13、果。为保证测试结果具有在现性，在逐级增加或减小轴承载荷或运行条件设定严苛时，应使被测轴承在每一步都达到热平衡状态。测试过程中，需着重注意被测轴承的变化情况（即使运行状态看上去没有发生变化），比如由磨损、外来颗粒嵌入、扩散、化学反应和润滑剂质量恶化等因素造成的轴承变化，宜对其进行检测并写入测试报告。7.2. 磨合性宜在给定运行条件下，从滑动表面最初状态开始观测轴承表面形貌、粗糙度、摩擦转矩、磨损率或磨损强度变化，或润滑剂和（或）轴承温度的变化。根据这些变量随时间的变化情况，可确定磨合的完成时间。磨合完成所需时间越短，磨合性越好。 7.3. 耐磨性宜逐级增加轴承运行条件的恶劣程度，直到磨损发生。磨
14、损可能是机械磨损或机械化学磨损。机械磨损可能是粘着磨损、咬粘、划伤或划痕、磨料磨损、疲劳磨损、剥落、气穴磨损、腐蚀磨损或微动磨损。机械化学磨损可能是氧化磨损、微动腐蚀。磨损开始时的运行条件越恶劣，磨损率和（或）磨损强度越小，耐磨性越好。7.4. 轴承和轴颈材料之间的相容性（抗粘附能力）逐级增加轴承运行条件的严苛程度（如提高进油温度、轴承载荷、滑动速度），此过程中宜测量摩擦转矩和（或）润滑剂与轴承温度，并确定粘附的发生。粘附开始发生时的运行条件越恶劣，或滑动表面由粘附造成的损伤越轻，则相容性越好，抗粘附能力越强。7.5. 嵌入性（并入外来颗粒的能力）将已知硬度、数量和大小的外来硬质颗粒与润滑剂混合，在给定运行条件下，测量规定时间内嵌入轴承表面的外来颗粒数量和嵌入深度，同时评价轴颈表面的损伤程度。轴承表面嵌入的外来颗粒数量越多、嵌入越深，或外来颗粒造成的轴颈损伤越小，则嵌入性越好。7.6. 轴颈抗划伤和抗擦伤能力 宜逐级增加轴承运行条件的恶劣程度，检查轴颈上出现的划伤（严重划痕）或擦伤。损伤
