style="width:4.27333in;height:0.61314in" /> (3) 本文是学习GB-T 3142-2019 润滑剂承载能力的测定 四球法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了采用四球极压试验机测定润滑剂承载能力的方法，包括最大无卡咬负荷(PB)、
烧结
负荷(Pp) 和综合磨损值(ZMZ) 三项指标的测定。
本标准适用于润滑剂。在实际应用中，可根据润滑剂的不同用途选用不同的评定指标。
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。
GB/T 308.1—2013 滚动轴承 球 第1部分：钢球
GB 1922—2006 油漆及清洗用溶剂油
GB/T 15894—2008 化学试剂 石油醚
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
赫兹直径 Hertz scar diameter
D
在某静负荷下，钢球弹性变形所引起的压痕直径。赫兹直径可由式(1)计算：
Dh=4.08×10 ²P¹/ (1)
式中：
Dn— 赫兹直径，单位为毫米(mm);
P 静——静负荷，单位为牛顿(N)。
3.2
赫兹线 Hertz line
在负荷-磨斑直径双对数坐标图中赫兹直径对静负荷作出的一条直线。
3.3
补偿线 compensation line
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斑；由下球的平均
磨斑直径对所加的负荷在双对数坐标图中做出的一条直线。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。
GB/T 3142—2019
3.4
补偿直径 compensation scar diameter
D 补偿
补偿线上相应于某一负荷的磨斑直径。
3.5
负荷-磨损曲线 load-wear line
在双对数坐标上，由不同负荷下钢球的平均磨斑直径所做出的一条曲线(见图1中曲线
ABCD)。
图1中标明了负荷-磨损曲线各部分的意义。
3.6
最大无卡咬负荷 last nonseizure load
PB
在试验条件下不发生卡咬的最高负荷。它代表油膜强度。在该负荷下测得的磨斑直径不得大于相
应补偿线上数值(D 补偿)的(1+5%)。
注：卡咬，指润滑剂油膜被破坏，可由磨斑直径增大和摩擦力测量值瞬时增大看出。
3.7
烧结负荷 weld point
Pp
在试验条件下使钢球发生烧结的最低负荷。它代表润滑剂的极限工作能力。
3.8
校正负荷 corrected load
P 校
对所加的实际负荷 P 的修正，可用式(2)计算：
P 数 =P ·Dn/D ………………………… ( 2)
式中：
P — 实际负荷。若用杠杆式四球机，则P
为所加总重量(砝码和砝码盘)乘以杠杆臂比，单位为
牛顿(N);
Dh— 赫兹直径，单位为毫米(mm);
D — 实测磨斑直径，单位为毫米(mm)。
3.9
综合磨损值 combined wear number
ZMZ
润滑剂抗极压能力的一个指数。它等于若干次校正负荷的算术平均值，可由式(3)计算：
style="width:4.27333in;height:0.61314in" /> (3)
式中：
A — 当 Pp 大于3924 N 时 ，A 为 3 0 9 0 N 及小于3090 N
的9级校正负荷的总和；当Pp 小 于
或等于3924 N 时 ，A 为10级校正负荷的总和；
B — 当 Pp 大于3924 N 时 ，B 为从3924 N
开始直至烧结以前的各级校正负荷的算术平均值，
当 Pp 小于或等于3924 N 时 ，B 为 0 ;
A₁—P 点以前，即补偿线上的那部分校正负荷的总和；
A2— PB 点以后，3090 N 以前的那部分校正负荷的总和。
GB/T 3142—2019
style="width:6.40661in;height:4.97992in" />
负荷/N
说明：
ABE—— 补偿线；
AB - 无卡咬区；
B — 最大无卡咬负荷点；
BC — 延迟卡咬区；
CD — 接近卡死区；
D ——烧结负荷点。
图 1 负荷-磨损曲线
四个钢球按正四面体排列，上球以1450 r/min±50r/min
的转速旋转，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
s,试验后测量油盒内任何一个钢球的磨斑直径。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。
5.1.1 清洗剂：符合 GB 1922—2006 中的1号溶剂油。 警示——
易燃，有害健康 。
5.1.2 石油醚：符合 GB/T 15894—2008 中沸程为60℃~90 ℃的石油醚。
警示—— 易燃，有害健康。
5.2.1 钢球：四球机专用试验钢球。材质符合美国 ANSI 标准中 GB/T 308.1—2013
中高碳铬轴承钢钢球，直径为12.7 mm, 硬度为 HRC
5.2.2 参考油脂：规格要求见附录 A 中的表 A.1。
E-52100 铬合金钢球或符合
61～66。
6.1 四球极压试验机：结构和技术参数如下：
GB/T 3142—2019
a) 四球极压试验机的核心部位如图2所示；
b) 四球机的主轴转速为0 r/min～3000 r/min,负荷范围为59 N～9810 N;
c)
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
mm 处测得的数值不超过0.02 mm。
四球极压试验机应每年用参考油脂标定(见附录 A), 并检验
其补偿线的可靠性(参见附录 B)。
注：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。
6.2 显微镜：装有测微计的直读式显微镜或自动精密测量仪器。读数值精确到0.01
mm。
6.4 摩擦力记录仪：能直接记录摩擦力变化的仪器。
上球在1450 r/min±50 r/min下旋转
style="width:4.4733in;height:4.64684in" />
图 2 四球极压试验机示意图
7.1 控制室温在25℃士5℃,打开四球机电源，调整主轴转速到1450 r/min士50
r/min,启动电机空 转2 min～3 min。
7.2
用清洗剂清洗钢球、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(每个试样试验结束后，都要重复上述步骤为下次试验做准备)。
8.1
对于润滑油试样，将三个钢球放在油盒内，压紧环压在钢球上，拧紧螺帽使其固定，将试样倒入油
盒中，让其盖过钢球并到达压环与螺帽的接合处，确保试样浸没钢球。对于润滑脂试样，则先在油盒中
放上足够数量的润滑脂，把钢球嵌入润滑脂中，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。
8.2
将一个钢球装到夹头中，并把夹头装到主轴上。由于夹头不断地经受磨损和卡咬，因此每次试验
前仔细检查夹头，如发现钢球不能与夹头紧密接合或夹头有咬伤痕迹，应及时更换夹头。
8.3 把装好试样和钢球的油盒正中地安放在上球座上。
8.4
对于液压式四球机，可在油盒上放一防护罩以防止试验中油液飞溅。启动液压油泵，油盒缓慢上
升，使下面三个钢球与上面的钢球接触，缓缓地加至规定负荷。对于杠杆式四球机，在油盒和导向柱中
间放上圆盘架，将隔板置于油盒和止推轴承之间，松开杠杆臂锁紧装置，使杠杆臂处于水平位置。把砝
码盘放在杠杆臂刻槽内，缓缓加砝码至规定负荷。加负荷时应避免冲击，以防止钢球在试验开始之前发
生永久变形。
GB/T 3142—2019
8.5 启动电机同时开始计时，从启动到关闭的试验时间为10 s。
8.6 取下油盒和夹头，并卸下夹头中的试验钢球。
8.7 每次试验后，按下列方法测量油盒内钢球的磨斑直径：
a) 方法 A:
去掉螺帽，取出钢球，擦拭并清洗后，将钢球放在合适的球座上，用显微镜测量三个钢
球中任意一个钢球在磨斑的水平方向和垂直方向的直径，取算术平均值，精确到0.01
mm;
b) 方法
B:不取出钢球，倒掉油盒中试样，并擦拭掉钢球表面多余的试样，用显微镜测量三个钢球
中任意一个钢球在磨斑的水平方向和垂直方向的直径，取算术平均值，精确到0.01
mm;
c)
说明：如果磨斑边缘模糊或不规则时，则用估算法确定磨斑直径。若磨斑形状异常，或表面有
明显的划伤，即使小于查表数值，也可直接判断此时油膜已破。
8.8 将每次试验测量的磨斑直径及其平均值记录在表1中。
表 1 四球机试验记录
试验编号：
试样名称：
试样配方：
室温：
机型：
转速：
钢球：
试验日期：
委托单位：
操作人员：
校对人员：
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GB/T 3142—2019
a) 测定 PB
时要求在最大无卡咬负荷下的磨斑直径，不得大于相应补偿线上磨斑直径(即 D
补偿) 的(1+5%)。如果测得某负荷下的磨斑直径大于D(1+5%),
则下次试验就在较低的负荷
下做，继续这种操作，直到确定最大无卡咬负荷为止(参见附录 B.2);
b) 对 PB 点测定的要求如下：PB 在392 N 以下，测准至20 N;PB 在402
N～785N, 测准至29 N; PB 在795 N～1177N, 测准至49 N;PB 在1187 N～1570N,
测准至69 N;P₃ 在1570 N 以 上，测准至98 N;
c) 为简化试验程序，本标准提供了用以判断PB 点 的 P～D
楼(1+5%)表(见表2和表3),其中 D 补偿表示与负荷 P
相对应的补偿直径。表2为用以判断 PB 点 的 P～D 偿(1+5%)表；表3
是为使用方便，在表2的基础上按照PB
点测准的级别要求而建立的。例如：某油在785 N 负 荷下测得磨斑直径为0.47
mm, 查表3得在785 N 负荷下 D (1+5%) 为0.44 mm, 则可断 定该油的 Pn
点小于785 N, 下次试验要在低一级负荷755 N 下进行，如果测得磨斑直径小于
D 补偿(1+5%),则该负荷即为该油的 PB 点 。
注1: 对于一些无卡咬磨斑直径在补偿线以上的或不符合补偿线的润滑剂，则要采用直接作图的方法，由试验测得
的各级负荷及其相应的磨斑直径在双对数坐标轴上作图，得到实际负荷-磨损曲线，在曲线上找到如3.5中图1
所示的B 点即为PB 点。
注2: 表3可供操作者实际操作时直接使用。若有争议时，以表2的数据为准。
表 2 P～D 偿 ( 1 + 5 % )
表
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表 3 按测准级别的 P～D 补偿(1+5%)表
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表 3 ( 续 )
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a) 一般从785N
负荷开始，按表1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，则需要
用较大的负荷进行新的试验和重复试验(参见 B.2)。
b)
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。
c) 下列现象可帮助判断是否发生了烧结： ——摩擦力有剧烈的增加；
—— 电动机噪音程度增加；
— 油盒冒烟；
——加载杠杆臂突然降低。
d)
某些极压性能很强的润滑油还未达到真正烧结，钢球磨斑直径已达到极限值，则把产生最大磨
斑直径4 mm
的负荷作为烧结点，有的润滑剂在极高的负荷下都不烧结，则做到机器的极限负
荷为止。测定烧结负荷时应将油盒拧紧至扭矩至少为85 N,
保证试验中下球不滚动。
8.11 关于综合磨损值的测定：先确定试样的 PB 点 在 表 1
中属于哪一级，然后从比 PB 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(见表4),并按式(3)求出
ZMZ (参见 B.2)。
注 ：查 表 4 时 注 意P 的靠级，如果测得的 PB
点在表1的两个负荷之间，则将 P₃ 靠低一级负荷。如Pp=1667N, 则
靠 PB=1569 N,然后再查补偿线上校正负荷总和表。
表 4 补偿线上校正负荷总和表
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GB/T 3142—2019
表4(续)
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9.1 最大无卡咬负荷：报告 Pp 的值，单位为牛顿(N)。
9.2 烧结负荷：报告 Pp 的值，单位为牛顿(N)。
9.3 综合磨损值：根据式(3)计算并报告ZMZ, 单位为牛顿(N)。
9.4 报告：取两次重复测定的算术平均值作为测定结果。
10.1.1 总则
如果试验结果符合补偿线，则按下述规定来判断结果的可靠性(95%置信水平)。
10.1.2 重复性，r
同一操作者，在同一实验室，使用同一仪器，对同一试样进行测定所得的两个连续试验结果之差不
应大于下列数值：
a) P 平均值的15%;
b) Pp— 一 个 负 荷 等 级 ；
c) ZMZ—— 平均值的10%。
10.1.3 再现性，R
不同操作者，在不同实验室，使用不同的仪器，按照相同的方法，对同一试样分别进行测定得到的两
个单一、独立的试验结果之差不应大于下列数值：
GB/T 3142—2019
a) P— 平均值的30%;
b) Pp— 一个负荷等级；
c) ZMZ—— 平均值的25%。
注：本标准未建立不服从平均补偿线(整个负荷-磨损曲线都在平均补偿线之上)的润滑剂的精密度。
由于本标准中最大无卡咬负荷、烧结负荷和综合磨损值均是由本标准定义的，因此本标准方法无
偏差。
GB/T 3142—2019
(规范性附录)
四球机准确度的检验
A.1 四球机准确度的检验应每六个月进行一次。
A.2 用标准测力环检验四球机的负荷精度。
A.3 测定四种参考油脂的 PB 、Pp 和 ZMZ 值。参考油脂的数据列于表 A.
1 中 。
表 A.1 四球机的参考油脂
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GB/T 3142—2019
(资料性附录)
润滑剂承载能力测定法(四球法)实例
B.1 做出四球机的补偿线、P～D 偿(1+5%)表和补偿线上校正负荷总和表。
注：
各种型号的四球机的补偿线是很接近的，可直接引用本标准提供的补偿线和P～D
偿(1+5%)表(表2和表3)
及补偿线上校正负荷总和表(表4),不需另作表。
B.1.1 选择8种不同黏度、不同 PB 点的、有代表性的试样，其性质见表
B.1。
表 B.1 测定补偿线的8种油样
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B.1.2 按 表B.2
所示测出各种油样在无卡咬的各级负荷下的磨斑直径，并取平均值，在双对数坐标图
上作出一条代表平均斜度的补偿线(见图 B.1,
每次试验测定三个球，每个球测平行和垂直于磨痕方向
的直径，6个数值取平均值为磨斑直径)。
表 B.2 8 种油样在各级负荷下的磨斑直径 单位为毫米
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1. 236
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GB/T 3142—2019
style="width:9.92002in;height:3.0866in" />
负荷/N
图 B.1 四球机的补偿线
B.1.3 将补偿线外推至59 N～3090N,
求出各级负荷下的补偿直线，算出校正负荷值，见表 B.3。
表 B.3 各级负荷的校正负荷值
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B.1.4 由 表B.3 提供的校正负荷值，算出对应于每一组 PB 、Pp
补偿线上的校正负荷总和，即 A₁ 的 数
| 值，做出补偿线上校正负荷总和表(见表4)。例如表4中 PB=491N,Pp=4905N, | 交叉点格子中的 |
|---|---|
| A₁ 值查表 B.3 得 P=491N 的校正负荷值446 N。 又 如PB=618N,Pp=4905N, |
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值查表 B.3 得 P=618N 的校正负荷值557 N,
这两级校正负荷加起来：446+557=1003 N。 再 如 P
=785N,Pp=4905N, 交叉点格子中的A₁ 值查表B.3 得 P=491N、P=618N、P=785
N,这三级校
正负荷之和：446+557+713=1716 N。
依此类推，做出整个补偿线上校正负荷总和表。
GB/T 3142—2019
B.2 测定编号为CK-SQ-03 的参考油脂的 Pn 、Po 及 ZMZ
值，具体方法如下：
B.2.1 CK-SQ-03 是极压性能较好的润滑油，因此不一定从785 N
开始做，可从1570 N 开始做，测得
磨斑直径 D 为0.54 mm, 查表2或表3可知未超过 PB
点。将负荷升高一级，做P=1962N, 测得磨斑
直 径 D 为1.19 mm, 显然已超过 P 点，可见 P 点 在 1 5 7 0 N～1962N
之间，再做1619 N, 测得磨斑
直径 D 为0.62 mm, 查表2或表3得知已超过 PB 点，断定精确的 PB 点为1570
N。
B.2.2 接着做2453 N 、3090 N 、3924 N 、4905 N,直到6082 N
才发生烧结，重复一次也发生烧结，就
停止试验。
B.2.3 查 表 4 中PB=1570N 与 Pp=6082N 的交点，得Ai=5160N, 再按表B.4
的数据，则A=A₁
+A₂=5160+(842+848+936)=7787 N。 计 算 出 B/2, 进而求出 ZMZ
值，将结果填入试验记录表
中，见表B.4。 查表4时，应特别注意 PB 的靠级，例如 Pu=1619N, 则 靠
Pε=1570N 这 一 级。如果
PB=1550N, 应 靠 PB=1236 N 这一级。
B.2.4 如果不要求测定 CK-SQ-03 精 确 的 PB, 而只要求测定 Pp 及 ZMZ
时 ，P=1619 N 这 一 点不
必做。
B.2.5 极个别的油测定PB
时在两个负荷之间出现反常现象，这可能是操作中有错误，但也有可能是润
滑剂本身固有的特性。在这种情况下应在较高的一级负荷下重复一次，以排除疑问。如当
P=1570 N
时油膜破了，但做 P=1962N 时油膜反而不破。这时应重复做一次 P=1962N,
若破了则断定 PB\<
1570N, 若不破则肯定 Pn>1962N。
但应注意油膜的破与不破在较小的负荷范围内反反复复是正常
现象，不需做重复试验。
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| 试样名称：CK-SQ-03 |
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| 室温：20℃ |
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GB/T 3142—2019
表 B.4 ( 续 )
试验编号：
试样名称：CK-SQ-03
试样配方：
室温：20 ℃
机型：
转速：1420 r/min
钢球：
试验日期：
委托单位：
操作人员：
校对人员：
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更多内容 可以 GB-T 3142-2019 润滑剂承载能力的测定 四球法. 进一步学习