梯姆肯試驗機（Timken Testing Machine）是一種用于評估潤滑劑抗磨損和極壓性能的專業儀器，廣泛應用于石油化工、機械制造等領域。其核心作用是通過模擬實際工況下的摩擦狀態，量化潤滑劑在邊界潤滑和極壓條件下的保護能力，為潤滑劑研發、質量控制及工況適配提供關鍵數據。以下是其具體作用及應用場景的詳細解析：

一、核心作用：量化潤滑劑的抗磨損與極壓性能

1. 測定極壓（EP）性能

評定載荷承受能力：通過施加逐漸增大的徑向載荷（通常以 “OK 值” 或 “燒結載荷” 表示），測試潤滑劑在高壓接觸下防止金屬表面膠合、燒結的能力。例如，當鋼環與鋼塊在潤滑劑作用下出現明顯擦傷或燒結時的臨界載荷，可反映潤滑劑的極壓添加劑（如硫、磷、氯化合物）效果。

標準指標參考：常見指標包括 “磨斑直徑”“摩擦系數”“燒結載荷” 等，符合 ASTM D2782、ISO 14637 等標準。

2. 評估抗磨損性能

模擬實際磨損工況：通過固定載荷下長時間運行（如 10 分鐘、30 分鐘），測量金屬試塊的磨損量（重量損失或尺寸變化），評估潤滑劑在邊界潤滑狀態下形成保護膜、減少磨粒磨損的能力。

對比不同配方差異：例如，對比礦物油與合成油、添加不同抗磨劑（如 ZDDP）的潤滑劑磨損量，輔助優化配方設計。

二、典型測試項目與應用場景

1. 工業齒輪油性能測試

場景：用于重負荷齒輪（如鋼鐵廠軋機齒輪、礦山機械齒輪）的潤滑油選型，要求潤滑劑在高載荷、沖擊負荷下保持油膜強度。

作用：通過梯姆肯試驗確定齒輪油的極壓等級（如 EP 級），確保其在齒面接觸壓力達 1000MPa 以上時仍能防止膠合。

2. 金屬加工液評估

場景：切削液、沖壓油等加工潤滑劑需在金屬切削、成型過程中減少刀具磨損和工件粘連。

作用：測試加工液在高剪切力下的抗磨性能，例如在切削鋁合金時，通過磨損量判斷潤滑劑是否能有效保護刀具刃口。

3. 潤滑脂質量控制

場景：軸承潤滑脂、底盤潤滑脂需在低速高負荷工況下保持穩定性。

作用：通過梯姆肯試驗評估潤滑脂的極壓特性，例如在汽車輪轂軸承中，確保潤滑脂在高溫、振動條件下不發生油皂分離或金屬擦傷。

4. 航空航天潤滑劑研發

場景：航空發動機齒輪箱、高溫軸承等部件需耐受溫度和載荷。

作用：測試合成潤滑油（如聚 α- 烯烴 PAO、酯類油）在高溫（200℃以上）和高載荷下的抗磨性能，確保其滿足 MIL-PRF-23699 等航空標準。

三、測試原理與關鍵組件

1. 工作原理

摩擦副結構：由一個旋轉的鋼環（材質通常為 AISI 52100 軸承鋼）和一個靜止的鋼塊（尺寸約 19mm×12.7mm）組成，兩者在徑向載荷作用下形成線接觸摩擦面，潤滑劑通過滴注或浸泡方式供給。

載荷施加方式：通過砝碼或液壓系統逐級增加載荷（范圍通常 0-5000N），同時監測摩擦系數、溫度及磨損狀態。