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低温条件下润滑脂润滑车轮轴承扭矩测定标准试验方法（D4693-07）
📋 概述与适用范围
ASTM D4693-07（2021年重新批准）是评价润滑脂低温性能的核心标准，由ASTM D02.G0委员会制定，1987年首次发布，2021年确认。标准旨在测定润滑脂在低温下对轮轴承旋转产生的阻力，以扭矩值表示。
标准适用范围明确：适用于在-40 ℃下扭矩小于35 N·m的润滑脂。这一条件模拟了严寒环境，保证车辆轴承可正常转动。超出该范围的润滑脂可能粘度过高，不在此方法评价之列。
标准与多项ASTM方法关联：锥入度测试采用D217或D1403，轴承寿命性能按D3527，温度测量设备标准包括E1、E230、E585/E585M等。同时还引用MIL-G-10924F和ABMA标准19，确保轴承组件规格一致。
关键注意：标准明确指出汞具有健康危害，使用汞时须查阅安全数据表并遵守地方法规。建议采用电子温度计避免风险。
标准内含汞使用警告，因历史上采用汞温度计，而汞有毒且受法规限制。标准要求使用者在操作汞或汞产品时严格遵循安全数据表，并遵守当地法律。
⚙️ 试验原理与方法
试验原理：将涂抹试验润滑脂的专用车轮轴承组件置于弹簧加载状态，在-40 ℃低温箱中充分冷却后，以恒定速率转动内圈，通过扭矩传感器或测力计测量维持转动所需的力，计算得到扭矩值。该扭矩直接反映润滑脂的低温粘性阻力。
试验步骤主要包括：制备润滑脂样品，均匀填充轴承并保持规定重量；组装轴承组件，施加弹簧载荷至规范值；将组件放入低温箱，在-40 ℃下恒温数小时；启动驱动装置以规定转速转动，记录稳态扭矩；重复测试并取平均值。
提示：试验前务必用指定溶剂彻底清洁轴承并正确填充润滑脂，填充量偏差不应超过±0.1克，否则将影响扭矩结果。
设备要求：低温箱需能稳定维持在-40 ±0.5 ℃；扭矩测量系统分辨率不低于0.1 N·m；温度传感器需符合E1或E230要求，并经过E77或E220校准；轴承组件严格按ABMA标准19制造，弹簧载荷精确。
📊 技术参数与指标
试验温度-40 ℃的选取基于汽车寒冷地区启动的极端条件，是润滑脂低温性能考验的常用温度。扭矩限值35 N·m来自标准开发时的经验数据，超过此值可能导致轴承无法顺利转动。
| 🟦 参数项目 | 📏 技术指标 | ⚡ 备注 |
|---|---|---|
| 测试温度 | -40 ℃ | 低温箱控制精度±0.5 ℃ |
| 最大扭矩值 | 35 N·m | 方法开发时的上限值 |
| 轴承载荷 | 弹簧加载，按标准设定 | 确保恒定轴向力 |
| 适用润滑脂 | 扭矩小于35 N·m | 超范围可能不适用 |
成功要点：在-40 ℃充分恒温（至少6小时）并以稳定速率测量，可获得重复性良好的扭矩数据。
| 🎯 设备类型 | 📌 标准依据 |
|---|---|
| 液体玻璃温度计 | ASTM E1 |
| 热电偶 | ASTM E230、E585/E585M、E608/E608M |
| 冰点参考 | ASTM E563 |
| 校准方法 | ASTM E77、E220 |
| 📐 测试项目 | ⚡ 标准方法 |
|---|---|
| 锥入度 | D217、D1403 |
| 轮轴承润滑脂寿命 | D3527 |
| 术语定义 | D4175 |
温度测量设备的可靠性至关重要，E1温度计和E230热电偶必须定期校准，以保证温度准确性。使用冰点浴（E563）可快速核查0 ℃点。
🔬 工程应用与注意事项
工程应用：本标准广泛用于汽车制造商、润滑脂供应商和独立实验室，用于筛选低温性能良好的轮轴承润滑脂。尤其在寒带地区，车辆对润滑脂的低温流动性要求极高，通过D4693-07测试可有效避免冬季启动困难或轴承损坏。此外，该标准也被引用到军用车辆润滑脂规范MIL-G-10924F中。
注意事项：首先，汞安全——若使用汞温度计，必须采取防护措施并考虑替代方案。其次，轴承组件的处理和清洁至关重要，任何污染物都会改变润滑脂流变行为。第三，温度稳定时间必须充分，使润滑脂整体达到平衡。最后，弹簧载荷必须准确，偏差过大会影响扭矩测量。
质量控制要点：每次测试前应验证温度系统（如采用冰点浴检查）、扭矩传感器的线性度，并使用标准参考润滑脂进行期间核查，确保方法重复性和再现性符合精度要求。
❓ 常见问题解答
🔍 问：标准D4693-07为何仅适用于扭矩小于35 N·m的润滑脂？
答：该标准开发时基于当时典型汽车轮轴承润滑脂在-40 ℃的性能数据。35 N·m是保证轴承在低温下能够转动的上限，超过此值说明润滑脂粘度阻力过大，可能导致轴承无法运转。若需评价更高粘度润滑脂，可考虑其他方法或提高测试温度。
答：该标准开发时基于当时典型汽车轮轴承润滑脂在-40 ℃的性能数据。35 N·m是保证轴承在低温下能够转动的上限，超过此值说明润滑脂粘度阻力过大，可能导致轴承无法运转。若需评价更高粘度润滑脂，可考虑其他方法或提高测试温度。
💡 问：测试温度-40 ℃是如何确定的？
答：-40 ℃是汽车在寒冷地区启动和行驶时可能遇到的极端低温，也是多数矿物型润滑脂的低温使用极限。此温度已被广泛用于评价润滑脂的低温性能，便于跨标准数据比较。
答：-40 ℃是汽车在寒冷地区启动和行驶时可能遇到的极端低温，也是多数矿物型润滑脂的低温使用极限。此温度已被广泛用于评价润滑脂的低温性能，便于跨标准数据比较。
⚡ 问：汞警告在标准中的作用是什么？
答：早期版本中推荐使用汞温度计，但汞有毒且需特殊处理。标准在后续版本中加入警告，要求使用者在操作汞产品时遵守安全数据表，并注意当地法规。目的是提升安全性，鼓励采用无汞电子温度设备。
答：早期版本中推荐使用汞温度计，但汞有毒且需特殊处理。标准在后续版本中加入警告，要求使用者在操作汞产品时遵守安全数据表，并注意当地法规。目的是提升安全性，鼓励采用无汞电子温度设备。
📌 问：测试时轴承组件和弹簧载荷有何要求？
答：标准要求使用按ABMA标准19制造的专用弹簧加载汽车轮轴承组件，弹簧载荷根据轴承尺寸规定，确保轴向力恒定。组件需保持清洁干燥，润滑脂填充量应精确控制，否则影响重复性。
答：标准要求使用按ABMA标准19制造的专用弹簧加载汽车轮轴承组件，弹簧载荷根据轴承尺寸规定，确保轴向力恒定。组件需保持清洁干燥，润滑脂填充量应精确控制，否则影响重复性。
🎯 问：如何确保测试结果的可比性和可靠性？
答：严格遵循标准：使用校准的温度传感器（符合E1、E230），在-40±0.5℃下充分恒温，采用规定转速和测量程序，样品平行测定至少两次。定期利用标准参考油进行期间核查，参加实验室间比对。
答：严格遵循标准：使用校准的温度传感器（符合E1、E230），在-40±0.5℃下充分恒温，采用规定转速和测量程序，样品平行测定至少两次。定期利用标准参考油进行期间核查，参加实验室间比对。
