鋰基潤滑脂流變模型

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1、鋰基潤滑脂的流變模型孟永剛鄭潔關(guān)于鋰潤滑油脂的流變特性的重點——油脂的觸變性實驗是在一個設(shè)置了各種剪切速率，時間和溫度的條件下檢驗的。AHAAKERV20流變儀被應(yīng)用到實驗中，其中利用了錐形盤和圓盤類的設(shè)備。在測試中為了消除油脂沿著器皿壁滑動的影響、斷裂和其他形式的干擾，要先做一些預(yù)防的計劃和措施。這樣可以獲得流動曲線和觸變滯后循環(huán)的結(jié)果。在測量結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了一種新的包含有結(jié)構(gòu)參數(shù)的流變特性模型。本文對提出的模型的特點和有關(guān)的潤滑分析報告的內(nèi)容進(jìn)行了探討。?1990年Ltd.All?版權(quán)?？茖W(xué)出版社

2、關(guān)鍵詞：油脂，流變模型，觸變性介紹油脂在徑向軸承和滾動軸承中被廣泛地用作潤滑劑。油脂的潤滑性能對生活中使用的軸承產(chǎn)生了很大程度上的影響,為了構(gòu)建預(yù)測系統(tǒng)，在過去的幾十年中已做了大量的脂潤滑的研究。相對于液體潤滑的流體動力計算被應(yīng)用的置信度，很難得到預(yù)測的油脂彈流膜厚度。這困難來自于對潤滑機(jī)理認(rèn)識的不足和油脂流變特性的復(fù)雜性。潤滑油脂是一種在礦物或合成油中添加肥皂增稠劑形成的膠體體系組成的，它表現(xiàn)出明顯的非牛頓特性。這種油脂具有一定的屈服應(yīng)力，因此當(dāng)它被滾珠推到一邊時將不容易回流補充軌道。這意味著軸承的接觸

3、是缺乏油脂潤滑的。同時，由于油脂的剪切稀化效應(yīng)和觸變性，使膜的厚度對速度敏感和對時間依賴2。很明顯，徹底調(diào)查研究，將便于更好的認(rèn)識油脂流變特性，而且一個合適的流變模型會解釋上述特征在脂潤滑理論上的至關(guān)重要性。目前，關(guān)于潤滑脂的流變行為的文獻(xiàn)是有限的。Cho2研究了油脂在管道中的流動和為了設(shè)計潤滑脂泵系統(tǒng)而測量管道的屈服應(yīng)力；王3為確定在Bingham模型和Herschel-Bulkley模型中的系數(shù)做出了努力，這是目前已有的關(guān)于油潤滑方面流變模型的分析。Bair4觀察屈服應(yīng)力在高壓下的表觀，并提出改進(jìn)的B

4、ingham模型。這些研究只涉及到油脂的部分流變特性，而并沒有關(guān)注油脂時間的滯后性與觸變性之間的聯(lián)系。一些其他的研究探討了潤滑脂的流變特性測量中的問題和困難，以及觸變性隨時間變化的表現(xiàn)，但是沒有嘗試做出定量的描述，其中包括復(fù)雜的觸變性流變現(xiàn)象。一些流變學(xué)家曾試圖為模擬油脂的一些觸變分散現(xiàn)象提供不尋常的見解。例如，Coussot等人提出的重心在低分子量矩陣中的分散系統(tǒng)的理論模型，非常適合來描述復(fù)雜的鋰油脂模型的觸變效應(yīng)。這類模型由于其不同的目的，對潤滑系統(tǒng)的分析是過于復(fù)雜的。表格1測試潤滑油的表格?????

5、?????????????????????????????????????皂增稠劑十二羥基硬脂酸鋰皂含量10wt%基油粘度（40oC）147.4mm2/s錐入度（在25oC下1/10mm）319??????????????????????????????????????????本文重點在于油脂的觸變性，在表1中列出了試驗研究鋰潤滑的流變學(xué)特性的性能。以此建立了一個新的能夠描述屈服應(yīng)力流變模型，在油潤滑分析中被測油脂的剪切稀化和觸變現(xiàn)象的運用變得相對容易。實驗流變測試的試驗方法本試驗研究使用了商業(yè)旋轉(zhuǎn)粘度計

6、HAAKERheoviscoRV20。該儀器由基本單元RotoviscoRV20及RheocontrollerRC20作為電腦和RotoviscoRV20之間的接口組成，測量系統(tǒng)M5由錐形盤與圓盤構(gòu)成。AHAAKE循環(huán)器為樣品提供了精確的溫度控制。儀器的工作原理如圖1所示。將油脂樣品放置在的錐形盤和固定圓盤的間隙中，錐型盤被按照程序控制速度的直流電機(jī)速度驅(qū)動并旋轉(zhuǎn)，再由一個精確反饋回路對速度做出反應(yīng)。錐形盤的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致樣品有著均勻的剪切速率。樣品的流動產(chǎn)生的一個非常小的扭曲力矩作用在馬達(dá)和驅(qū)動軸上。檢測傳感

7、器可以檢測出這種變形。與速度和轉(zhuǎn)矩成比例的信號分別被傳送給控制單元進(jìn)行處理。平滑的曲線顯示出剪切應(yīng)力與剪切率的關(guān)系，它們分別表明了流動特性和被認(rèn)為是樣品流變特性的“指紋”。通過精心設(shè)計的試驗方案，可以收集到更多關(guān)于樣品的流變特性的信息。如果不考慮觸變性，試驗過程應(yīng)該包括一系列固定的時間來測量曲線從零到預(yù)定的最大剪切率后消除觸變結(jié)構(gòu)的目的，再測得恢復(fù)到零剪切率的過程。如果上行和下行曲線之間存在著一個滯后現(xiàn)象，則物質(zhì)可以被認(rèn)為有觸變，而曲線之間的區(qū)域存在著相當(dāng)程度的觸變。在使用錐形盤和圓盤裝置進(jìn)行流變測量時，

8、可能會有一些異?，F(xiàn)象，例如油脂沿器皿壁的滑動、斷裂和流量的擾動。為了使實驗結(jié)果可靠，應(yīng)當(dāng)盡可能的避免各種各樣的異?，F(xiàn)象。結(jié)果得出，開始出現(xiàn)沿壁滑動時剪切率會稍低于10s-1，而壁上滑動逐漸增大時，剪切率卻下降。當(dāng)剪切速率大于10s-1，作用壁上滑動的總應(yīng)變與粘性變形相比是較低的6。如果采取不同類型的傳感器系統(tǒng)進(jìn)行測量，所得到的在壁上滑動的流動曲線特性將會發(fā)生變化。它已經(jīng)被證實是一個快速和有效的方法用來判斷同一樣品在恒定的條件和