GB/T 3142-1982 润滑剂承载能力测定法(四球法)

中华人民共和国国家标准UDC678.049.4

:620.1

润滑荆承载能力测定法(四球法)cB/T3142一82

(1990年确认)

Lubricants-determinationofload-carrying

capacity(fourballsmethod)

本方法适用于在四球极压试验机上评定润滑剂的承载能力，包括最大无卡咬负荷尸。，烧结负荷

尸D综合磨损值ZMZ三项指标.在实际应用中，可根据润滑荆的各种不同用途选用不同的评定指标.

注:①最大无卡咬负荷俗称Pa点(代表油膜强度)。

⑧绦合磨损值ZMZ又称综合磨损指标，平均赫芝负荷，负荷一磨损指数。

1方法概要

在四球机中四个钢球按等边四面体排列着.上球在1400^-1500转/分下旋转。下面三个球用油盒固

定在一起，通过杠杆或液压系统由下而上对钢球施加负荷。在试验过程中四个钢球的接触点都浸没在润

滑剂中.每次试验时间为10秒，试验后测量油盒内任何一个钢球的磨痕直径.按规定的程序反复试验，

直到求出代表润滑剂承载能力的评定指标.

2定义

2.1赫芝直径和赫芝线:在某静负荷(尸)下钢球弹性变形所形成的凹入面直径(D毫米)称为

该压力下的怂芝直径.

D一‘8.73x1。一，(P`)...····.·····。·。·.·············.··…·…。(1)

式中:尸—静负荷(实际负荷)，公斤。

在负荷一磨损直径双对数坐标图中D。与尸的关系是一条直线，称赫芝线。

2.2补偿线和补偿直径:在存在润滑剂而又不发生卡咬的条件下，在下面的三个球上产生光亮的圆

斑状磨痕:由下球的平均磨痕直径对所加的负荷，在双对数坐标图中作出的一条直线称为补偿线。补偿

线上相应于某一负荷的磨痕直径称为该负荷下的补偿直径。不同润滑剂的补偿线是接近的，可以用一条

代表平均斜度的补偿线来表示，如图1所示.

2.3磨损一负荷曲线:在双对数坐标上，由不同负荷下钢球的平均磨痕直径所作出的一条曲线(参看

图2中曲线ABCD).图2中标明了磨损一负荷曲线各部分的意义。

2.4最大无卡咬负荷尸，(公斤):在试验条件下不发生卡咬的最高负荷(公斤).它代表油膜强度.

在该负荷下测得的磨痕直径不得大于相应补偿线上数值的5k,

2.5烧结负荷尸。(公斤):在试验条件下使钢球发生烧结的最低负荷(公斤)。它代表润滑剂的极

限工作能力.

2.6校正负荷尸。(公斤)是对所加的实际负荷P的修正:

Po=P-Da/D(2)

式中:Dk-赫芝直径，毫米，

D—实测磨痕直径，毫米。

2.7综合磨损值ZMZ;是润滑剂抗极压能力的一个指数.它等于若干次校正负荷的数学平均值:

ZMZ二A十B八=A,+A:十B,/2

一·(3)

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国家标准局1982-0了一20发布1983-03-01实旅

cB/T3142一82

或一般油脂用ZMZ一丝i士琪续B12

1U

式中:A—当尸。大于400公斤时，A为315公斤及小于315公斤的s级校正负荷的总和;当尸。小子

或等于400公斤时，A为10级校正负荷的总和;

B-当P,大于40。公斤时，B为从400公斤开始直至烧结以前的各级校正负荷的算术平均值，当

Po小于或等于400公斤时，B为零:

A,-P:点以前，即补偿线上的那部分校正负荷的总和，由表3查得;

A=-P，点以后，315公斤以前的那部分校正负荷的总和.

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图1四球机的补偿线

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最大无卡咬负

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A

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负掩.公斤

图2磨捆一负荷曲线

3仪.与材料

3.1四球极压试验机

四球极压试验机的核心部位如图3所示.四球极压试验机的结构和安装要求如下:

GB/T3142一82

顶上的球在1400-1500转/分下旋转

奋

.

.

负荷力︸

图3四球极压试验机示意图

四球机的主轴转速为1450士5。转/分，负荷范围为6-x800公斤。

四球机应有钢性耐震结构.四球机摩擦部件(上部钢球)的径向摆差，在离钢球最低点3.5毫米处

侧得的数值不超过。.02毫米.

最好不要在同一台四球机上既做极压试验又做磨损试验，以免影响磨损试验的灵敏度.

3.2显微镜:装有测徽计，读数值为0.01毫米。

3.3秒表:分度为0.1秒。

3.4钢球:符合GB308((滚动轴承钢球》要求的2级轴承钢球，直径为12.7毫米、材料为(',('r15

注:符合上述要求的钢球可从上海钢球厂买到。

4试荆

4.1直馏汽油或溶剂汽油。

4.2石油醚:60-90t.

石准.工作

启动电机空转2.3分钟.

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用溶剂汽油清洗钢球，油盒，夹具及其他在试验过程中与试样接触的零部件，再用石油醚洗两

次，然后吹干，清洗后的钢球应光洁无锈斑(每种试样试验结束后，都要重复上述步骤为下次试验作准

备)。

.健晚步扭

6.1将钢球分别固定在四球机的上球座和油盒内。把试样倒入油盒中，让试样盖过钢球而到达压环

与螺帽的接合处.如果是试验润滑脂，则先在油盒中放上足够数量的润滑脂，把球嵌入润滑脂中，放上

压环，拧紧螺帽固紧油盒，抹平表面的润滑脂并调整到压环与螺帽的接合处.试样中不能有空穴存在.

6.2把装好试样和球的油盒正中地安放在上球座下面，在油杯和导向柱中间放上圆盘架，放出加载

杠杆并把规定的负荷加到球上.加载时应避免冲击。油压加载的四球机可根据说明书的要求，进行加

载。

6.3加载后，启动电动机同时按下秒表，从启动到关闭的试验时间为功秒.

6.4每次试验后，测量油盒内任何一个钢球的纵横两个方向的磨痕直径.

cs/T3142--82

6.5关于最大无卡咬负荷尸，的毋定:侧定尸，时要求在最大无卡咬负荷尸s下的磨痕直径，不得大于

相应的补偿线上的磨痕直径(即补偿直径)的5肠。如果侧得某负荷下的磨痕直径比相应的补偿线上的

磨痕直径大5呱.则下次试验就在较低的负荷下傲，继续这种操作，直到确定最大无卡咬负荷为止.

为简化试验程序，本方法提供了用以判断尸.点的尸~刀#o(1十5肠)表(表1).表I中刀gee表示

与负荷P相应的补偿直径.例如:某油在80公斤负荷下测得磨痕直径为0,47毫米，查表1知道在0

公斤负荷下D*(I十596)为0,44毫米，则可断定该油的P:点小于800公斤.

对P，点侧定的要求如下:P.在40公斤以下，侧准至2公斤:P,在41-80公斤，侧准至3公斤;

尸，在81^"120公斤，侧准至5公斤;P，在121^-160公斤，侧准至7公斤，尸。在160公斤以上，侧准至

10公斤.

6.6关于烧结负荷P。的侧定:一般从80公斤负荷开始，按表2注明的负荷级别进行试验，直至烧

结发生为止.要求重复一次，若两次均烧结，则试验时采用的负荷就作为烧结负荷.如果重复试验不发

生烧结，则藉要用较大的负荷进行新的试验和重复试验.

发生烧结时应及时关闭电动机，否则会引起严重的磨损，钢球与夹头甚至与上锥座烧结在一起.下

列现像可布助判断是否发生了烧结:

a.摩擦力记录笔尖有一个剧烈的横向运动，

b电动机噪音程度增加;

c油盒冒烟;

d加载杠杆钾突然降低。

某些极压性能很强的润滑油还未达到真正烧结，俐球磨痕直径已达到极限值，则把产生最大磨痕直

径4奄米的负荷作为烧结点，有的润滑剂在极高的负荷下都不烧结，就傲到机器的极限负荷800公斤为

止.

注:经试脸经脸说明，讨定烧绪负荷时把油盒拧紧到扭矩为。.5公斤是适宜的，试脸中下球不滚动，且可提高尸。点

的再现性。

6.7关于综合磨损值ZMZ的侧定:先确定试样的P.点在表2中属于那一级，然后从比P.点高一

级的负荷开始，逐级加大载荷直到烧结为止，查补偿线上校正负荷总和表(表3)，并按公式(3)求

出综合磨损值.

7计茸与报告

7.1最大无卡咬负荷尸，:报告最大无卡咬负荷尸。的公斤数.

7.2烧结负荷PD:报告烧结负荷Pn的公斤数.

7.3综合磨损值ZMZ:根据公式(3)计算并报告综合磨损值。

8精密度

用以下数值来判断结果的可靠性(9546里信率).

8.1重复性

8.1.1测定尸，时，同一操作者在同一台机器上重复测定，两次结果间的差数不大于平均值的15肠。

8.1.2测定几时，同一操作者在同一台机器上重复测定，两次结果间的差数不大于一个负荷等级。

8.1.3测定ZMZ时，同一操作者在同一台机器上重复测定，两次结果间的差数不大于平均值的

10肠.

8.2再现性

8.2.1测定P，时，两个实验室对同一试样进行侧定的差数不应大于平均值的3046,

8.2.2测定Po时，两个实验室对同一试样进行测定的差数不应大于一个负荷等级.

8.2.3测定ZMZ时，两个实验室对同一试样结果间的差数木应大于平均值的25肠.

Gs/T3142一82

8.3报告:取两次重复测定的算术平均值作为测定结果。

注.润滑脂和不服从平均补偿线(整个磨损一负荷曲线都在平均补偿线之上)的润滑刘的精密度还没有定。

表1用以判断尸。点的PD**(1+590)表

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注.负荷介于二格之间，则取后一格数值，如尸=129公斤，则取D朴.(1十5%)=0.50毫米。

表2四球机试验记录

试验编号:机型:委托单位:

试样名称:转速:操作人员:

试样配方:钢球:校对人员:

室温:试验日期:

负荷负荷P痕迹直径U，毫米校正负荷

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、备注

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