艦用汽輪機(jī)油摩擦學(xué)性能不同評(píng)價(jià)方法和條件的相關(guān)性

張 博，王建華

(中國(guó)人民解放軍92228部隊(duì)，北京 100072)

艦船主汽輪機(jī)組的功能是為螺旋槳提供動(dòng)力。工作時(shí)，汽輪機(jī)采用間接傳動(dòng)的方式，以齒輪箱為變速器，將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子提供的動(dòng)力傳遞給船舶螺旋槳。艦用汽輪機(jī)油不但擔(dān)負(fù)著汽輪機(jī)軸承潤(rùn)滑、冷卻、防護(hù)的任務(wù)，而且具有承載齒輪載荷、潤(rùn)滑、抗磨的作用。尤其是在變速器傳動(dòng)比高達(dá)20∶1的情況下，艦用汽輪機(jī)油的抗磨性和承載能力顯得尤為重要。

對(duì)于艦船汽輪機(jī)油抗磨性的評(píng)價(jià)，中國(guó)、美國(guó)和俄羅斯的軍用標(biāo)準(zhǔn)中采用不同試驗(yàn)條件的四球試驗(yàn)方法：美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-PRF-17331L汽輪機(jī)油產(chǎn)品規(guī)范中，采用調(diào)整后的ASTM D4172—94評(píng)定其抗磨性[1]；俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ 9972—74汽輪機(jī)油產(chǎn)品規(guī)范中，對(duì)抗磨性沒(méi)有提出要求，但在汽輪機(jī)油綜合鑒定法中，要求采用ГОСТ 9490—75標(biāo)準(zhǔn)方法(四球法)評(píng)定艦用汽輪機(jī)油的抗磨性能[2]；中國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 1601B—2015《艦用汽輪機(jī)油規(guī)范》要求采用標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0189—2017《潤(rùn)滑油抗磨損性能測(cè)定法(四球法)》評(píng)價(jià)艦用汽輪機(jī)油的抗磨性，但并未設(shè)置合格指標(biāo)，僅要求提供報(bào)告數(shù)據(jù)[3]。

對(duì)于艦船汽輪機(jī)油承載能力的評(píng)價(jià)，美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)采用ASTM D5182—19(FZG齒輪法試驗(yàn))，設(shè)定通過(guò)等級(jí)為不低于9級(jí)；俄羅斯的產(chǎn)品規(guī)范和綜合鑒定法中無(wú)相關(guān)要求；中國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)要求采用NB/SH/T 0306—2013《潤(rùn)滑劑承載能力的評(píng)定FZG目測(cè)法》評(píng)定承載能力，并要求失效等級(jí)不低于9級(jí)。

FZG試驗(yàn)條件貼近實(shí)際工況，但試驗(yàn)費(fèi)用高、時(shí)間長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性較差。相比FZG試驗(yàn)，四球試驗(yàn)則表現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)性和便捷性，還具有同時(shí)評(píng)價(jià)油品抗磨性和承載能力的優(yōu)越性。然而，四球試驗(yàn)與FZG試驗(yàn)在評(píng)價(jià)艦用汽輪機(jī)油承載性能上的相關(guān)性，還有待深入研究。此外，SRV-Ⅳ摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)以其多種摩擦副接觸形式、多樣摩擦磨損評(píng)定項(xiàng)目、多用途寬溫度的綜合試驗(yàn)?zāi)芰Α⒁约霸u(píng)價(jià)結(jié)果良好的穩(wěn)定性，從而被廣泛用于評(píng)價(jià)潤(rùn)滑劑摩擦磨損性能[4-6]。

因此，對(duì)于艦用汽輪機(jī)油，探尋SRV試驗(yàn)、四球試驗(yàn)、FZG試驗(yàn)3種試驗(yàn)方法的試驗(yàn)條件與試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性，對(duì)于探尋經(jīng)濟(jì)性好、方便有效的艦船汽輪機(jī)油摩擦磨損性能評(píng)定方法具有重要意義。

基于前期用四球試驗(yàn)法考察艦用汽輪機(jī)油抗磨性能的成果[7]，本研究以同時(shí)滿(mǎn)足中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯軍用標(biāo)準(zhǔn)的艦船汽輪機(jī)油為試驗(yàn)油，采用四球試驗(yàn)法、FZG法和SRV法，考察不同試驗(yàn)方法與試驗(yàn)條件評(píng)價(jià)艦用汽輪機(jī)油摩擦學(xué)性能的相關(guān)性，通過(guò)綜合分析，優(yōu)化一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、快速的評(píng)價(jià)艦用汽輪機(jī)油摩擦學(xué)性能的評(píng)價(jià)方法。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)油共8個(gè)油樣，分別命名為A1，A2，B，C，D，E，F(xiàn)，G。其中，A1，A2，B油符合中國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 1601B—2015規(guī)范要求，由某國(guó)內(nèi)制造商提供；C油符合美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-PRF-17331L規(guī)范要求，購(gòu)自某外國(guó)公司；D油符合俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ 9972—74規(guī)范要求，由某公司提供；E，F(xiàn)，G油樣符合中國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 1601A—1998規(guī)范要求，由中國(guó)石油某經(jīng)銷(xiāo)公司提供。GJB 1601B—2015和MIL-PRF-17331L對(duì)產(chǎn)品抗磨性和承載能力有要求，ГОСТ 9972—74和GJB 1601A—1998對(duì)產(chǎn)品抗磨性和承載能力無(wú)要求。

四球試驗(yàn)用鋼球符合GB308要求的Ⅱ級(jí)軸承鋼球，直徑12.7 mm，材質(zhì)為GCr15[8]；FZG試驗(yàn)用國(guó)產(chǎn)QCL-003型試驗(yàn)齒輪[9]；SRV試驗(yàn)用試驗(yàn)球和試驗(yàn)盤(pán)為AISI 52100鋼，試驗(yàn)球洛氏硬度HRC為60±2，試驗(yàn)盤(pán)洛氏硬度HRC為62±1。SRV試驗(yàn)球表面粗糙度(CLA)要求為0.020～0.030 μm，直徑為10 mm；試驗(yàn)盤(pán)表面粗糙度要求為0.035～0.050 μm，直徑為24 mm±0.5 mm，厚度為7.8 mm±0.1 mm[10]。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 四球試驗(yàn)法依據(jù)美國(guó)MIL-PRF-17331L規(guī)范中調(diào)整參數(shù)的ASTM D4172—94法、俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)ГОСТ 9490—75、中國(guó)石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SH/T 0189—2017和C220/H艦艇通用齒輪油規(guī)范(GJB 6025—2007)的抗磨性評(píng)定試驗(yàn)方法與試驗(yàn)條件，在濟(jì)南時(shí)代試金試驗(yàn)機(jī)有限公司生產(chǎn)的MR-S10B型試驗(yàn)機(jī)上評(píng)價(jià)汽輪機(jī)油的抗磨性，記錄磨斑直徑(WSD)。試驗(yàn)方法和條件如表1所示[8，11-13]。同時(shí)，依據(jù)《潤(rùn)滑劑承載能力測(cè)定法》(GB/T 3142—2019)評(píng)價(jià)汽輪機(jī)油的承載能力，測(cè)定8個(gè)油樣的最大無(wú)卡咬負(fù)荷(PB)、燒結(jié)負(fù)荷(PD)，判斷油品承載能力[14]。

表1 不同四球試驗(yàn)法的試驗(yàn)條件

1.2.2 FZG試驗(yàn)法依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法SH/T 0306—92《潤(rùn)滑劑承載能力測(cè)定法(CL-100齒輪機(jī)法)》，在濟(jì)南舜茂試驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)的FZG齒輪磨損試驗(yàn)機(jī)上評(píng)定艦用汽輪機(jī)油的抗擦傷承載能力，評(píng)判FZG失效等級(jí)[9]。

1.2.3 SRV試驗(yàn)法依據(jù)SH/T 0847—2010(ASTM D6425—02)《極壓潤(rùn)滑油摩擦磨損測(cè)定SRV試驗(yàn)機(jī)法》，在德國(guó)Optimol Instrument公司生產(chǎn)的SRV-Ⅳ型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上評(píng)價(jià)艦用汽輪機(jī)油的減摩抗磨性。試驗(yàn)條件：往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率為50 Hz，預(yù)加載荷50 N；30 s時(shí)載荷增至300 N，運(yùn)行2 h±15 s，溫度50 ℃[10]。測(cè)定試驗(yàn)球的磨斑直徑和磨損體積。

1.3 相關(guān)性分析

在四球試驗(yàn)法評(píng)價(jià)油樣抗磨性和承載能力的試驗(yàn)中，采用Pearson系數(shù)回歸法，分析中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯的各標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法間的相關(guān)性。根據(jù)Pearson系數(shù)r的取值，確定兩種試驗(yàn)方法間的線(xiàn)性相關(guān)性：當(dāng)|r|≥0.8時(shí)，可視為極強(qiáng)相關(guān)；當(dāng)0.6≤|r|<0.8，可視為強(qiáng)相關(guān)；當(dāng)0.4≤|r|<0.6時(shí)，視為中等程度相關(guān)；當(dāng)0.2≤|r|<0.4時(shí)，說(shuō)明兩個(gè)變量弱相關(guān)；當(dāng)0≤|r|<0.2時(shí)，可視為極弱相關(guān)或無(wú)相關(guān)[15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 四球試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 汽輪機(jī)油抗磨性能評(píng)定按照表1不同四球試驗(yàn)法的試驗(yàn)條件，分別對(duì)8個(gè)艦用汽輪機(jī)油樣品的抗磨性能進(jìn)行評(píng)定，分析相同油樣在不同試驗(yàn)條件下、以及不同油樣在相同試驗(yàn)條件下鋼球的WSD，結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

圖1 8種試驗(yàn)油在不同條件下試驗(yàn)鋼球的WSD

圖2 5種試驗(yàn)方法及條件下不同油樣鋼球WSD

由圖1可知，試驗(yàn)條件對(duì)油樣抗磨性能(鋼球WSD)的試驗(yàn)表現(xiàn)有一定的影響：①當(dāng)試驗(yàn)載荷不同時(shí)，載荷越大，油品抗磨性表現(xiàn)越差。在載荷為392 N時(shí)，各試驗(yàn)油四球試驗(yàn)鋼球的WSD均明顯高于其他較低載荷下的結(jié)果，表明試驗(yàn)載荷是影響試驗(yàn)鋼球WSD的關(guān)鍵因素，載荷增大時(shí)各油樣四球試驗(yàn)中鋼球的磨斑直徑均顯著增大，而轉(zhuǎn)速、時(shí)間、溫度等試驗(yàn)條件對(duì)鋼球WSD的影響較小。②當(dāng)試驗(yàn)載荷相同時(shí)，對(duì)于質(zhì)量規(guī)范中有抗磨性能要求的試驗(yàn)油(A1，A2，B，C)，其試驗(yàn)鋼球的WSD相近，而轉(zhuǎn)速、時(shí)間、溫度等試驗(yàn)條件對(duì)鋼球的WSD影響較小。如ASTM D4172—94標(biāo)準(zhǔn)方法的試驗(yàn)時(shí)間為其他方法試驗(yàn)時(shí)間的2倍，其試驗(yàn)鋼球的WSD與其他方法同載荷下的結(jié)果仍比較接近，說(shuō)明試驗(yàn)時(shí)間對(duì)鋼球的WSD影響較小。

而對(duì)于質(zhì)量規(guī)范中無(wú)抗磨性能要求的試驗(yàn)油(D，E，F(xiàn)，G)，其試驗(yàn)鋼球的WSD較大，抗磨性能整體上較差。同時(shí)，相同油樣不同條件下試驗(yàn)鋼球的WSD變化較大，說(shuō)明轉(zhuǎn)速、時(shí)間、溫度等試驗(yàn)條件對(duì)試驗(yàn)油抗磨性的表現(xiàn)產(chǎn)生影響。如試驗(yàn)載荷同為147 N時(shí)，相比于SH/T 0189—2017方法試驗(yàn)結(jié)果，按照ASTM D4172—94標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行四球試驗(yàn)，4種油樣試驗(yàn)鋼球的WSD均更大。這是因?yàn)锳STM D4172—94方法規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間增加1倍、轉(zhuǎn)速降低50%。這說(shuō)明，對(duì)于質(zhì)量規(guī)范中無(wú)抗磨性要求的油品，其在長(zhǎng)時(shí)間、低轉(zhuǎn)速下的抗磨性表現(xiàn)比其在較短時(shí)間、較高轉(zhuǎn)速下的表現(xiàn)差。同樣在試驗(yàn)載荷同為196 N時(shí)，相比于SH/T 0189—2017方法試驗(yàn)結(jié)果，按照ГОСТ 9490—75方法進(jìn)行四球試驗(yàn)，油樣D，E，F(xiàn)試驗(yàn)鋼球的WSD值均較大，原因在于ГОСТ 9490—75方法的試驗(yàn)溫度較高、轉(zhuǎn)速較低。因此以上試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明在較高溫度、較低轉(zhuǎn)速試驗(yàn)條件下，油品抗磨性表現(xiàn)較差。

由圖2可以看出，在相同試驗(yàn)方法和條件下，試驗(yàn)鋼球WSD從小到大的油樣順序分別為：采用ASTM D4172—94(載荷147 N、轉(zhuǎn)速600 r/min)方法，A1

可以看出，在3種試驗(yàn)方法的5種試驗(yàn)條件下，不同艦用汽輪機(jī)油樣品的抗磨性能均能得到有效區(qū)分。影響油品抗磨性表現(xiàn)的關(guān)鍵因素是摩擦副的油膜厚度[16]，在各項(xiàng)試驗(yàn)條件中，試驗(yàn)載荷是影響油膜厚度的最重要因素，載荷越大、油膜厚度越小，因此油品的抗磨性表現(xiàn)越差；轉(zhuǎn)速和溫度是影響油膜厚度另兩個(gè)主要因素，根據(jù)潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)黏度、試驗(yàn)溫度、油膜厚度與摩擦速度和摩擦?xí)r間關(guān)系的研究結(jié)論[17-21]，低轉(zhuǎn)速、高溫度下的油膜厚度比高轉(zhuǎn)速、低溫度的油膜厚度要小，因此在低轉(zhuǎn)速、高溫度試驗(yàn)條件下油品的抗磨性表現(xiàn)較差；而在四球試驗(yàn)全過(guò)程中，油膜厚度基本不變，因而試驗(yàn)時(shí)間對(duì)油品抗磨性的表現(xiàn)影響較小。

2.1.2 汽輪機(jī)油承載能力評(píng)定依據(jù)潤(rùn)滑劑承載能力測(cè)定法GB/T 3142—2019(四球法)，測(cè)得的8種試驗(yàn)油的PB和PD，結(jié)果如表2所示。

表2 8種試驗(yàn)油的承載能力評(píng)定結(jié)果

由表2可以看出：A1，A2，B，C油的PB較其他4個(gè)油樣高，表現(xiàn)出較好的承載能力，從高到低的順序?yàn)锳1>A2>C>B>D>E=F=G；試驗(yàn)油A1，A2，B，C，D的PD為1 570 N，高于試驗(yàn)油E，F(xiàn)，G(1 236 N)。綜合油品的PB和PD判斷，試驗(yàn)油A1，A2，B，C的承載能力高于試驗(yàn)油D，E，F(xiàn)，G，8個(gè)油樣的承載能力由高到低的排序?yàn)锳1>A2>C>B>D>E=F=G。

2.2 FZG試驗(yàn)評(píng)定汽輪機(jī)油的承載能力

按照標(biāo)準(zhǔn)方法SH/T 0306—92評(píng)定8種試驗(yàn)油的FZG試驗(yàn)失效等級(jí)，結(jié)果如表3所示。由表3可知：滿(mǎn)足GJB 1601B—2015質(zhì)量規(guī)范要求的試驗(yàn)油A1，A2，B和滿(mǎn)足MIL-PRF-17331L質(zhì)量規(guī)范要求的C油的FZG試驗(yàn)失效等級(jí)達(dá)到了10級(jí)；而符合GJB 1601A—1998質(zhì)量規(guī)范的試驗(yàn)油E，F(xiàn)，G和符合ГОСТ 9972—74質(zhì)量規(guī)范的試驗(yàn)油D的FZG失效等級(jí)均未達(dá)到9級(jí)。試驗(yàn)油的FZG試驗(yàn)失效等級(jí)由高到低的排序?yàn)锳1=A2=C=B>F>E>G=D。該承載能力排序與GB/T 3142—2019試驗(yàn)所得油品承載能力評(píng)價(jià)結(jié)果相接近。

表3 8個(gè)油樣的FZG失效等級(jí)

2.3 SRV試驗(yàn)評(píng)定汽輪機(jī)油的摩擦磨損性能

利用SRV試驗(yàn)按照標(biāo)準(zhǔn)方法SH/T 0847—2010評(píng)定汽輪機(jī)油的摩擦磨損性能，8種試驗(yàn)油測(cè)得的摩擦因數(shù)隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)如圖3所示。油品摩擦因數(shù)的最大值(fmax)、最小值(fmin)，試驗(yàn)15，30，90，120 min時(shí)的摩擦因數(shù)(f15，f30，f90，f120)，磨痕長(zhǎng)度(d1)和寬度(d2)，及由d1、d2計(jì)算得到的磨損體積(VW)見(jiàn)表4。

圖3 SRV試驗(yàn)各油樣摩擦因數(shù)隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)

表4 按照SH/T 0847—2010方法測(cè)試油樣的摩擦磨損性能

由圖3和表4可知：A1，A2，B，C，D試驗(yàn)油在SRV試驗(yàn)各階段測(cè)得的摩擦因數(shù)整體低于E，F(xiàn)，G油，表現(xiàn)出較好的減摩潤(rùn)滑性；A1，A2，C，D，E試驗(yàn)油在SRV試驗(yàn)15～120 min階段測(cè)得的摩擦因數(shù)基本保持不變，而B(niǎo)，F(xiàn)，G測(cè)得的摩擦因數(shù)隨試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)，呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)；根據(jù)SRV試驗(yàn)鋼球磨損體積大小，可知試驗(yàn)油抗磨性能優(yōu)劣順序?yàn)锳1>A2>C>B>G>E>F>D。該結(jié)果與采用SH/T 0189—2017方法(試驗(yàn)載荷147 N、轉(zhuǎn)速1 200 r/min)時(shí)各種油品抗磨性的評(píng)定結(jié)果接近。這說(shuō)明，采用SRV試驗(yàn)方法評(píng)價(jià)各種試驗(yàn)油的抗磨性能，所得結(jié)果與采用SH/T 0189—2017方法(試驗(yàn)載荷147 N、轉(zhuǎn)速1 200 r/min)具有較高的相關(guān)性。

2.4 試驗(yàn)方法間的相關(guān)性分析

2.4.1 四球試驗(yàn)方法間的相關(guān)性分析利用Pearson系數(shù)回歸分析ASTM D4172—94方法和SH/T 0189—2017方法不同條件下(①147 N、1 200 r/min；②392 N、1 200 r/min；③196 N、1 800 r/min)四球試驗(yàn)測(cè)得的鋼球WSD數(shù)據(jù)，得到不同四球試驗(yàn)方法間的線(xiàn)性相關(guān)性，如圖4所示。由圖4可知：按照ASTM D4172—94方法和SH/T 0189—2017方法條件①或條件②試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果的Pearson系數(shù)r分別為0.912 81和0.967 20，均大于0.8，且ASTM D4172—94方法所得WSD隨SH/T 0189—2017方法所得結(jié)果增大而增大，說(shuō)明ASTM D4172—94方法與SH/T 0189—2017方法(條件①或條件②)之間存在極強(qiáng)的線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系；按照ASTM D4172—94方法和SH/T 0189—2017方法條件③試驗(yàn)時(shí)，二者試驗(yàn)結(jié)果的Pearson系數(shù)r為0.730 24，此時(shí)0.6

圖4 不同試驗(yàn)條件的SH/T 0189—2017方法與ASTM D4172—94方法在評(píng)定油品抗磨性能上的線(xiàn)性相關(guān)分析

同樣，利用Pearson系數(shù)回歸分析不同試驗(yàn)條件下SH/T 0189—2017方法與ГОСТ 9490—75方法測(cè)得不同試驗(yàn)油鋼球的WSD數(shù)據(jù)，得到不同四球試驗(yàn)方法間的線(xiàn)性相關(guān)性，如圖5所示。由圖5可知：按照SH/T 0189—2017方法條件①與ГОСТ 9490—75方法試驗(yàn)時(shí)，二者結(jié)果的Pearson系數(shù)r為0.955 08，遠(yuǎn)大于0.8，且ГОСТ 9490—75方法所得WSD值和SH/T 0189—2017方法所得結(jié)果變化一致，說(shuō)明兩種方法之間存在極強(qiáng)的線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系；而在SH/T 0189—2017方法條件②或條件③試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果與ГОСТ 9490—75方法試驗(yàn)結(jié)果的Pearson系數(shù)r分別為0.810 07和0.841 82，均大于0.8，說(shuō)明試驗(yàn)方法極強(qiáng)相關(guān)，但存在SH/T 0189—2017方法所得WSD值增大，ГОСТ 9490—75方法所得結(jié)果下降的點(diǎn)，兩者變化方向不完全一致，因而不具有正相關(guān)關(guān)系。

圖5 不同條件下SH/T 0189—2017方法與ГОСТ 9490—75方法在評(píng)定油品抗磨性能上的線(xiàn)性相關(guān)分析

2.4.2 四球試驗(yàn)方法與SRV試驗(yàn)方法的相關(guān)性利用Pearson系數(shù)回歸分析不同試驗(yàn)條件下SH/T 0189—2017方法測(cè)得的WSD數(shù)據(jù)與SH/T 0847—2010方法測(cè)得的磨損體積數(shù)據(jù)，得到不同試驗(yàn)方法的線(xiàn)性相關(guān)性，如圖6所示。由圖6可知：在試驗(yàn)條件①時(shí)，SH/T 0189—2017方法與SH/T 0847—2010方法測(cè)試結(jié)果的Pearson系數(shù)r為0.811 3，大于0.8，且X、Y兩者變化一致，說(shuō)明兩種方法之間存在極強(qiáng)的相關(guān)性；在試驗(yàn)條件②時(shí)，SH/T 0189—2017方法與SH/T 0847—2010方法測(cè)試結(jié)果的Pearson系數(shù)r為0.829 92，大于0.8，說(shuō)明兩種方法有極強(qiáng)相關(guān)性，但存在SH/T 0189—2017方法所得WSD值增大，SH/T 0847—2010方法所得結(jié)果下降的點(diǎn)，兩者變化方向不完全一致，因而不具有正相關(guān)關(guān)系；在試驗(yàn)條件③時(shí)，SH/T 0189—2017方法與SH/T 0847—2010方法測(cè)試結(jié)果的Pearson系數(shù)r為0.711 72，此時(shí)0.6

圖6 不同條件下SH/T 0189—2017方法與SH/T 0847—2010方法在評(píng)定油品抗磨性能上的線(xiàn)性相關(guān)分析

2.4.3 四球與FZG試驗(yàn)方法的相關(guān)性對(duì)比四球法承載能力評(píng)定結(jié)果(表2)與FZG試驗(yàn)評(píng)定結(jié)果(表3)，如圖7所示。由圖7可知：試驗(yàn)油A1，A2，B，C的FZG試驗(yàn)失效等級(jí)為10級(jí)，其對(duì)應(yīng)PB均大于800 N；試驗(yàn)油D，E，F(xiàn)，G的FZG試驗(yàn)失效等級(jí)都低于9級(jí)，其對(duì)應(yīng)的PB均不大于510 N。此外，試驗(yàn)油A1，A2，B，C，D的PD均為1 570 N，試驗(yàn)油E，F(xiàn)，G的PD均為1 236 N。基于以上情況，可將8個(gè)油樣分為2組，其中試驗(yàn)油A1，A2，B，C的承載能力較高，另外4個(gè)油樣承載能力較低。油樣在四球試驗(yàn)與FZG試驗(yàn)承載能力評(píng)定試驗(yàn)上，PB與PD結(jié)果均與FZG結(jié)果具有相關(guān)性，體現(xiàn)了四球試驗(yàn)與FZG試驗(yàn)方法的相關(guān)性。

圖7 四球法與FZG法承載能力相關(guān)性

3 結(jié) 論

(1)采用四球法評(píng)定艦用汽輪機(jī)油的抗磨性時(shí)，摩擦副的油膜厚度是影響試驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵因素。試驗(yàn)載荷對(duì)油膜厚度的影響最大，因而試驗(yàn)載荷越大，油品抗磨性表現(xiàn)越差；載荷相同時(shí)，低轉(zhuǎn)速、高溫度下油樣的抗磨性表現(xiàn)較差，原因在于低轉(zhuǎn)速、高溫度下油膜厚度更小，因而低轉(zhuǎn)速、高溫度更利于區(qū)分試驗(yàn)油的抗磨性。

(2)Pearson回歸分析表明，采用SH/T 0189—2017方法，在試驗(yàn)載荷147 N、轉(zhuǎn)速1 200 r/min的條件下評(píng)定汽輪機(jī)油的抗磨性能時(shí)，分別與ASTM D4172—94方法、ГОСТ 9490—75方法、SH/T 0847—2010方法(SRV試驗(yàn))呈現(xiàn)極強(qiáng)的線(xiàn)性正相關(guān)性。

(3)采用GB/T 3142—2019四球試驗(yàn)評(píng)定汽輪機(jī)油的承載能力時(shí)與FZG法具有較高的相關(guān)性。

(4)綜上所述，可以分別將SH/T 0189—2017方法(試驗(yàn)載荷147 N、轉(zhuǎn)速1 200 r/min)和GB/T 3142—2019方法作為簡(jiǎn)易評(píng)定方法，在無(wú)法實(shí)現(xiàn)SRV或FZG齒輪臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，用于評(píng)定艦用汽輪機(jī)油的抗磨性能和承載能力。