鋰基潤(rùn)滑脂流變特性.pdf

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1、第35卷第4期河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)：I'I然科學(xué)版V()1．35NO．420I4年8月JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology：NaturalScienceAug2()14文章編號(hào)：1672—6871(20l4)04一O018—04鋰基潤(rùn)滑脂流變特性吳迪，上官林建，姚林曉，劉棟，李軍華(華北水利水電大學(xué)機(jī)械學(xué)院，河南鄭州450011)摘要：利用流變?cè)囼?yàn)和改進(jìn)的廣義l,eider—Bird模fI)f究鉀基澗滑脂的瞬態(tài)膻響，分析r鉀綦潤(rùn)滑脂的彈性特與皂皋濃度和基礎(chǔ)油黏度的關(guān)系、討論基潤(rùn)滑脂的瞬念剪切流變i為

2、、皂基濃度和基礎(chǔ)油黏度刈‘潤(rùn)滑目}}流變特性的影響規(guī)律，得到r“屈服”能草密度與摩擦數(shù)的火系。研究結(jié)表叫：改進(jìn)的Leide~．Bird流變模型提高了數(shù)據(jù)擬合的精度，更好地捕述了鉀基潤(rùn)滑脂的流變特．．關(guān)鍵詞：流變模型；鋰摹潤(rùn)滑脂；“屈服”能鼉密度；Leidet—Bird模型中圖分類號(hào)：FHl17．22文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A0引言潤(rùn)滑脂具有獨(dú)特的流變特性，同時(shí)兼有密封和保護(hù)作用，所以被廣泛應(yīng)用在航空航滅、汽車干u樣機(jī)械等符個(gè)行業(yè)的潤(rùn)滑系統(tǒng)中。但由于潤(rùn)滑脂復(fù)雜的流變行為，目前仍尢法從機(jī)理上探討其流變特性，通常采用試驗(yàn)來觀察潤(rùn)滑脂的流變特性并建立流變?！，F(xiàn)有的流變模

3、型并不能精確的來描述潤(rùn)滑脂的流變行為，文獻(xiàn)[3]用H—B流變模描述了潤(rùn)滑脂的速度分布，但考慮了潤(rùn)滑脂的性流動(dòng)而忽略r蠕流和壁流，文獻(xiàn)[4]研究了空氣與潤(rùn)滑脂混合物在水平管道內(nèi)流動(dòng)過程出現(xiàn)的擘滑移現(xiàn)象，建立了滑移速度的Jastrzebski方程并對(duì)壁滑移現(xiàn)象進(jìn)行了量化和校正。為1r更好地J，解潤(rùn)滑脂的流變行為并運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)中，本文提出了改進(jìn)的I,eider—Bird模型并結(jié)合試驗(yàn)來研究潤(rùn)滑脂的流變行為。研究了不I司皂基濃度和基礎(chǔ)油黏度的鋰基潤(rùn)滑脂對(duì)時(shí)問的流變行為，分析討淪了皂基濃度和基礎(chǔ)油黏度對(duì)鐔基潤(rùn)滑脂流變參數(shù)的影響。1試驗(yàn)試驗(yàn)采用12-羥基硬脂酸

4、和無水氫氧化鋰作為制備鋰基潤(rùn)滑脂的皂化劑，皂基濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))范罔為8％～20％?；A(chǔ)油采用了兩種不同黏度的石蠟基礎(chǔ)油，在40℃時(shí)的黏度分別為l1mIll／s和657。／smill。制備標(biāo)準(zhǔn)采用US一5350531，所制得的鋰基潤(rùn)滑脂的各項(xiàng)參數(shù)如表1所示。主要試驗(yàn)儀器：瑞上的TRB摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)(最大摩擦力20N，轉(zhuǎn)速范圍0．3～1500r／min)和德圍的哈克RS6000旋轉(zhuǎn)流變儀(最火扭矩200mNm，轉(zhuǎn)速范圍10～l500r／rain)。表1試驗(yàn)鋰基潤(rùn)滑脂參數(shù)在25℃下采用哈克RS6000旋轉(zhuǎn)流變儀進(jìn)行黏性流動(dòng)試驗(yàn)，剪切速率范圍為10～～10s

5、～對(duì)表1巾黏度為334mm。／s的3種鋰基潤(rùn)滑脂采用相同的操作過程，并且重復(fù)試驗(yàn)10次獲得可靠的數(shù)據(jù)。所得到的黏性流動(dòng)曲線如圖1所示。基金項(xiàng)目：河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)t劃基金項(xiàng)口(132102210096)；河南省教育廳lI然科學(xué)研究計(jì)劃金項(xiàng)門(2010A460014)；鄖州Ii產(chǎn)學(xué)研結(jié)合基金項(xiàng)口(112cxyz100)作者簡(jiǎn)介：吳迪(1986一)，男，河南駐馬店人，碩士牛；七官林建(1972一)，男，為通信作者，河南信_(tái)jf1人，教授，蹲{：，頇,1-導(dǎo)帥從事高分子材料和潤(rùn)滑脂流動(dòng)數(shù)值模擬研究．收稿Et期：2Ol3l1—18第4期吳迪等：鋰基潤(rùn)滑脂流

6、變特性·19·采用測(cè)量精度較高的TRB摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)來確定潤(rùn)滑脂的摩擦因數(shù)。在室溫下提供一個(gè)11．6N的載荷運(yùn)行600s并重復(fù)試驗(yàn)10次獲得一個(gè)相當(dāng)精確的平均摩擦因數(shù)，所測(cè)得摩擦因數(shù)如表2所示?！癯吧?結(jié)果與討論2．1流變模型的建立與試驗(yàn)分析為了更加全面的研究潤(rùn)滑脂的流變性，首先，引入流變模型來定量的描述潤(rùn)滑脂的流變特性，然后與試驗(yàn)數(shù)據(jù)，s對(duì)比驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確度。Leider—Bird模型是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)黏彈圖1試驗(yàn)得到的穩(wěn)態(tài)黏性流動(dòng)曲線(線)以及流動(dòng)模型，可通過擬合穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)剪切應(yīng)力曲線來預(yù)測(cè)最通過Leider-Bird模型計(jì)算得到的穩(wěn)態(tài)剪切黏度大應(yīng)力和穩(wěn)

7、態(tài)應(yīng)力及其對(duì)應(yīng)時(shí)間，該模型僅采用單一值《點(diǎn))。其中基礎(chǔ)油黏度為334mm。／s。的指數(shù)項(xiàng)來描述剪切應(yīng)力隨時(shí)間的演變，雖然減少了計(jì)算量，但是后期進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合的時(shí)候精度較低。為此引入兩個(gè)指數(shù)項(xiàng)(Odt／c))來提高模型的準(zhǔn)確性，模型的廣義形式如下：：k“[1+(6一1)e卜]，(1)其中，n和k分別為稠度系數(shù)和流動(dòng)指數(shù)；b、和A為擬合參數(shù)，n和A的值可以組成一個(gè)新的參數(shù)c；為壁面切應(yīng)力；7-為屈服應(yīng)力。因?yàn)?v／R與r是非線性關(guān)系，所以采用最小誤差的參數(shù)回歸擬合法來建立流動(dòng)誤差函數(shù)：／(r，k，n)=[(r一)／k]“4n(1一．r／-r)[(／'c)／

8、(n+1)+2(Jrr)×(1一rr)／(2n+1)+(1一Ty／7"．)／(3n+1)]一4v／R。(2)