主頁 > 軸承知識(shí)

國內(nèi)流變儀測試潤滑脂流變性方法淺談

2018-09-14

孫輝　崔陽　王明偉　李明慧
（鞍山海華油脂化學(xué)有限公司）

　　摘　要：文章概述了國內(nèi)研究潤滑脂流變性的測試方法，并進(jìn)行了分析。希望通過文章的分析對未來利用流變儀研究潤滑脂流變學(xué)特性有所幫助。
　　關(guān)鍵詞：流變儀；潤滑脂；測試方法
　　引言
　　1928年，流變學(xué)的奠基人賓漢根據(jù)古希臘哲學(xué)家赫拉克利特“一切皆流”，提出了“流變學(xué)”Rheology這一學(xué)科名[1]。流變學(xué)是研究材料變形與流動(dòng)的一門科學(xué)。它主要是從τ、ε、T、r′和t等方面研究牛頓流體和非牛頓流體[2]。本文概述了國內(nèi)研究潤滑脂流變性的測試方法，并進(jìn)行了分析。

　　1　國內(nèi)流變儀使用描述
　　目前，國內(nèi)研究潤滑脂流變性使用的流變儀有：德國哈克150、RS6000、R/S流變儀，美國TA AR550、AR 2000ex流變儀，奧地利Anton Paar MCR301、302流變儀。
　　2　國內(nèi)流變試驗(yàn)
　　設(shè)定剪切應(yīng)力符號(hào)τ，剪切速率符號(hào)r′，溫度符號(hào)T，時(shí)間符號(hào)t，表觀粘度符號(hào)η，應(yīng)變符號(hào)ε。
　　王曉力等[3]，設(shè)定r′0.01s^-1和r′0-500（1.5min）-500（2min）-0s^-1（1.5min），分別測量9種潤滑脂在15℃、30℃、50℃、70℃、90℃條件下的強(qiáng)度極限和τ值。

　　張國亮等，設(shè)定r′1000s^-1，T5-80℃，t30min，測量5種復(fù)合潤滑脂穩(wěn)定性；r′4s^-1-1500s^-1-4s^-1，取點(diǎn)間隔10s/點(diǎn)，測量復(fù)合潤滑脂屈服τ和η變化。

　　徐楠等，設(shè)定r′0.01s^-1和100s^-1，測量潤滑脂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和體系穩(wěn)定性。
　　史燕等，設(shè)定錐板間隙0.05mm，t600s，r′0-3000s^-1，T25、50、75、100℃；r′0s^-1-3000s^-1-3000s^-1（60s）-0s^-1；錐板間隙0.05mm，t600s，T25℃，速度200、400、600、800、1000r/min；t600s，T25℃，r′為0-3000s^-1，錐板間距0.05、0.1、0.2mm，分別測量鋰基脂的黏度隨T的上升而下降；相同r′下黏度、τ、觸變環(huán)面積增大；τ隨t增大而減?。火ざ入Sr′的增大逐漸減小。

　　吳迪等，設(shè)定r′0.001s^-1-100s^-1，結(jié)果表明：鋰基脂在高r′時(shí)，τ隨基礎(chǔ)油黏度的增加而減小。
　　李靜等[4]，設(shè)定r′0.00001-10000s^-1，T25℃，測量鋰基脂τ隨r′的增加而增加；T25℃，τ1-1000Pa，測量鋰基脂隨τ的增加η逐漸降低；瞬態(tài)試驗(yàn)，T25℃，τ1-3000Pa，測量鋰基脂隨t的增大ε增加。

　　姚立丹等[5]，設(shè)定r′0.1-100s-1，T30-70℃、80-100℃、110-135℃、140-180℃，測量鋰基脂的η在70-100℃、>135℃產(chǎn)生平臺(tái)區(qū)；r′5s^-1-50s^-1-5s^-1，T0-200℃，測量80℃左右鋰基脂的觸變環(huán)面積Z大值。

　　米紅英等[6]，設(shè)定r′0.00001-100s^-1，T80、120、150℃，測量低速時(shí)復(fù)合稠化劑和基礎(chǔ)油黏度高的潤滑脂η和τ較大。
　　張鋒等，設(shè)定r′0.1-100s^-1，T20℃，測量含納米微粒鋰基脂的η隨納米微粒含量的增加而增大。
　　周維貴等[7]，設(shè)定r′0.01～1000s^-1，T25℃，測量隨稠化劑含量增加屈服τ增大；25℃時(shí)，r′2s^-1-50s^-1-2s^-1，測量不同稠化劑含量的鋰基脂存在明顯的剪切變稀現(xiàn)象；恒定角速度10rad/s，T25℃，測量鋰基脂在低r′下結(jié)構(gòu)破壞率與恢復(fù)率Z大。

　　吳寶杰等[8]，程金山等，設(shè)定r′0.01-100s^-1，T80、120、150℃，測量復(fù)合鋰基脂在3種測試T下η隨r′的增加逐漸降低。
　　毛菁菁等，設(shè)定τ1-10000Pa（25℃）、10-100000Pa（-40℃），測量損耗系數(shù)小時(shí)復(fù)合鋰基脂脆性大，損耗系數(shù)大時(shí)復(fù)合鋰基脂更容易鋪展。
　　岳利義等[9]，設(shè)定r′0.08s^-1-100s^-1-0.08s^-1，30個(gè)點(diǎn)，10s取1點(diǎn)。測量石蠟基基礎(chǔ)油潤滑脂皂份含量Z高，觸變安定性Z好。
　　沈鐵軍等，設(shè)定T25℃，r′0.08s^-1-500s^-1（1.5min）-500s^-1（10min）-0.08s^-1（1.5min），測量鋰鈣基脂隨靜態(tài)熱老化t的延長，觸變環(huán)面積逐漸增大；T25℃，恒定角頻率6.28rad/s，ε0.01-100%，測量經(jīng)熱老化試驗(yàn)后鋰-鈣基脂剪切變稀，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差；恒定r′500s^-1，剪切t10min，然后固定ε0.03%，頻率1Hz，振動(dòng)掃描10min，測量隨老化t延長儲(chǔ)能模量逐漸減小。

　　劉建秀等，設(shè)定r′0.01s^-1-1000s^-1-1000s^-1（200s），測量潤滑脂具有威森伯格效應(yīng)；強(qiáng)迫振蕩，τ1Pa，頻率1Hz，持續(xù)500s，測量三種潤滑脂的恢復(fù)能力順序，且恢復(fù)速率在前100s內(nèi)Z快。

　　何燕等，設(shè)定T25℃、130℃，r′2s^-1-50s^-1-2s^-1，測量3種高溫脂η均隨r′的升高而降低；恒定角速度10rad/s，ε0.001-1%，T25℃、130℃，測量高溫時(shí)3種高溫脂均更易從以彈性為主轉(zhuǎn)向以黏性為主。

　　周偉東等[10]，設(shè)定T25℃，r′0～50s^-1，測量添加T602的鋰基脂抗剪切能力Z差，而長t靜置后結(jié)構(gòu)恢復(fù)能力Z強(qiáng)；T25℃，ε0.01-100%，測量加入增黏劑后鋰基基礎(chǔ)脂的彈性模量減小，形變增大。

　　3　分析
　　目前，國內(nèi)建立了潤滑脂旋轉(zhuǎn)穩(wěn)態(tài)和震蕩動(dòng)態(tài)流變測試，研究潤滑脂的流變性。在τ-T研究中，T集中在180℃及180℃以下，對大于180℃的τ隨T變化尚未見文獻(xiàn)報(bào)道；r′設(shè)定在0.00001-1000s^-1之間，數(shù)值設(shè)定差異較大；觸變環(huán)面積評(píng)價(jià)潤滑脂觸變性報(bào)道較多，r′范圍Z小2-50-2s^-1，Z大0-3000-0s^-1，T和保留t各不相同，但如何設(shè)定相應(yīng)的r′、t，尚未見相應(yīng)的文獻(xiàn)報(bào)道；關(guān)于震蕩動(dòng)態(tài)τ掃描測量潤滑脂流變性，有關(guān)參數(shù)設(shè)定的依據(jù)也尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。

　　近年來，國內(nèi)采用流變儀測量潤滑脂流變學(xué)特性的研究越來越引起研究人員的注意，并取得了一定的成果。目前采用流變儀研究潤滑脂流變學(xué)特性主要分為旋轉(zhuǎn)穩(wěn)態(tài)測試和震蕩動(dòng)態(tài)測試兩種，但測試條件各不相同，建立方法的依據(jù)也盡不相同，且依據(jù)不是很充分，絕大部分測試人員采用的是平行板試驗(yàn)。研究方法多在各自的特定條件下進(jìn)行，與實(shí)際工況多有不符，造成理論與實(shí)際應(yīng)用的差異。筆者認(rèn)為，考察實(shí)際工作環(huán)境參數(shù)，轉(zhuǎn)換為流變參數(shù)，建立合適的潤滑脂流變學(xué)測量方法，是未來利用流變儀研究潤滑脂流變學(xué)特性的重要方向。

　　參考文獻(xiàn)
　　[1]王振東.流變學(xué)的研究對象[J].力學(xué)與實(shí)踐，2001，23（4）：68-71.
　　[2]周維貴，等.基礎(chǔ)油對鋰基潤滑脂流變性的影響[J].潤滑與密封，2016，41（9）：88-91.
　　[3]王曉力，等.國產(chǎn)潤滑脂流變參數(shù)的確定與研究[J].摩擦學(xué)學(xué)報(bào)，1997，17（3）232-237.
　　[4]李靜，等.鋰基潤滑脂屈服τ測定方法的探討[J].潤滑與密封，2007，32（4）：167-169.
　　[5]姚立丹，等.鋰基潤滑脂流變學(xué)的特性[J].石油學(xué)報(bào)，2011（增刊）：1-5.
　　[6]米紅英，等.高原地區(qū)車輛輪轂軸承潤滑脂流失失效原因分析[J].石油學(xué)報(bào)，2011，10：24-27.
　　[7]周維貴，等.基于石蠟基油的鋰基潤滑脂流變性研究[J].石油煉制與化工，2014，45（6）：90-95.
　　[8]吳寶杰，等.輪轂軸承潤滑脂失效的流變學(xué)分析[J].潤滑與密封，2013，38（8）：76-95.
　　[9]岳利義，等.基礎(chǔ)油對鋰基潤滑脂觸變性的影響[J].合成潤滑材料，2011，38（2）：1-3.
　　[10]周偉東，等.增粘劑對鋰基潤滑脂流變性能影響[J].潤滑與密封，2015，40（3）：88-91，97.
　　作者簡介：孫輝（1982，2-），男，籍貫：遼寧省鞍山市，現(xiàn)職稱：中級(jí)工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：技術(shù)研發(fā)與售后服務(wù)。

來源：《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》2017年15期