润滑脂流变性研究
钙钠基润滑脂的流变学特性研究
钙钠基润滑脂的流变学特性研究摘要:钙钠基润滑脂是一种广泛应用于工业领域的润滑剂。
本研究旨在探究钙钠基润滑脂的流变学特性,通过测量其黏度、剪切应力和剪切速率之间的关系,以评估其在各种工况下的润滑性能。
实验结果发现钙钠基润滑脂的流变学特性受温度和剪切速率的影响较大,并且展现出非牛顿流体的特性。
本研究对于进一步了解和优化钙钠基润滑脂在实际工程应用中的性能具有重要意义。
关键词:钙钠基润滑脂、流变学特性、黏度、剪切应力、剪切速率、非牛顿流体引言:钙钠基润滑脂是一种广泛应用于机械设备的润滑剂。
其具备优异的抗氧化性、极压性和高低温性能,使得它在高速、高温和高压环境下能有效降低机械磨损和摩擦。
然而,钙钠基润滑脂的润滑性能与其流变学特性密切相关。
流变学是研究物质流动和变形行为的科学。
对润滑脂的流变学特性研究可以帮助我们了解其在不同工况下的流动和变形规律,为优化润滑脂的设计和使用提供依据。
因此,本研究旨在通过测量钙钠基润滑脂的流变学特性,深入了解其黏度、剪切应力和剪切速率之间的关系。
方法:1. 实验材料准备:选择商业供应的钙钠基润滑脂作为研究对象,并按照标准程序制备实验样品。
2. 测量黏度:采用旋转黏度计对各种温度和剪切速率下的钙钠基润滑脂进行黏度测量。
通过改变测量条件,得到黏度与温度、剪切速率之间的关系。
3. 计算剪切应力:通过应变速率控制流变仪,测量钙钠基润滑脂在不同剪切速率下的剪切应力。
记录剪切应力与剪切速率之间的关系。
4. 对比分析:将实验结果与其他类型的润滑脂的流变学特性进行对比,以评估钙钠基润滑脂的流变学特性在工程应用中的优劣。
结果与讨论:实验结果表明,钙钠基润滑脂的黏度随着温度的升高而下降。
这是由于在高温下,润滑脂分子的热运动增强,相互之间的作用力减弱,导致流动性增加。
此外,随着剪切速率的增加,黏度也会下降,表明钙钠基润滑脂在高剪切速率下具有较好的流动性。
剪切应力与剪切速率之间的关系显示出非线性特征,这表明钙钠基润滑脂不符合牛顿流体理论,而是表现出非牛顿流体的特性。
钙钠基润滑脂的流变性能研究
钙钠基润滑脂的流变性能研究概述:钙钠基润滑脂是一种采用钙钠皂作为基础油的润滑脂,在许多工业和机械领域具有广泛应用。
了解和研究钙钠基润滑脂的流变性能对于理解其润滑特性和优化应用具有重要意义。
本文将重点探讨钙钠基润滑脂的流变性能。
一、流变学基础流变学是研究物质变形和流动规律的学科,研究流体的变形与流动特性。
而润滑脂的特点就是在剪切力作用下能够形成一定的流动。
1.1 钙钠基润滑脂的组成钙钠基润滑脂主要由钙钠皂和基础油组成。
钙钠皂是由钙、钠的碱金属盐和脂肪酸形成的,这种结构可以提供润滑脂所需的黏滑性和抗磨削性能。
基础油则提供润滑脂的润滑和附着能力。
1.2 流变学参数流变学中,常用的参数有剪切应力、剪切速率和粘度。
剪切应力是流体在单位面积上的切应力,剪切速率是单位时间内物体发生变形的速率,而粘度则是描述流体内部阻力的属性。
这些参数对于理解润滑脂的流变性能至关重要。
二、钙钠基润滑脂的流变性能2.1 粘度与剪切速率关系粘度是描述润滑脂流动性的重要指标,它可以随着剪切速率的增加而不断变化。
在低剪切速率下,润滑脂通常呈现出较高的粘度,这是因为在静态条件下,润滑脂内部的油脂分子以胶体状聚集,黏性较高。
而当剪切速率增加时,油脂分子之间的相互作用减弱,导致粘度降低。
2.2 剪切稀化剪切稀化是指在剪切力作用下,润滑脂粘度降低的现象。
这是由于剪切力破坏了润滑脂内部的聚集结构,使油脂分子之间的相互作用减弱。
剪切稀化可以显著改善润滑脂的流动性,提高其润滑性能。
2.3 温度对流变性能的影响温度是影响润滑脂流变性能的另一个重要因素。
随着温度升高,润滑脂的粘度通常会呈现下降趋势。
这是因为温度的升高会增加润滑脂内部分子的热运动,使其相互作用减弱,从而降低粘度。
三、钙钠基润滑脂的应用钙钠基润滑脂在工业和机械领域有着广泛的应用。
其中一些主要应用包括:3.1 摩擦副润滑钙钠基润滑脂可以作为机械的摩擦副润滑剂,有效降低机械部件的摩擦和磨损,提高机械设备的使用寿命。
重载车辆润滑脂流变及润滑特性对比分析
重载车辆润滑脂流变及润滑特性对比分析于少华;郭小川;石俊峰;吴宝杰【摘要】The rheological and tribological properties of four kinds of heavy vehicle grease were studied, the influence of types and viscosity of base oil, types and contents of thickening agent and tackifier on the rheological properties of grease at different temperatures was analyzed; the tribological performance of four kinds of lubricating grease was determined by the rheometer, the change of friction coefficient of grease under different pressure and speed was investigated. The results showed that: in the rheological test, LX-4 and LX-2 grease showed excellent high temperature performance, which indicates that these two kinds of grease has the excellent performance including high temperature sealing performance and high temperature adhesion; LX-4 showed excellent lubricating properties under high and low temperature. In the tribological test, LX-2 grease exhibited a low friction coefficient, especially in the 50N high-pressure area, LX-2 entered more easily into the thin film lubrication area, lubricating film was formed more easily, the friction coefficient decreased rapidly.%考察了四种重载车辆润滑脂的流变学性能和摩擦学性能,分析了基础油的种类和粘度、稠化剂的种类和含量以及增粘剂等参数在不同温度下对润滑脂流变学性能的影响;使用流变仪的"三板球"测试组件对四种润滑脂摩擦学性能进行测试,考察不同压力和速度下润滑脂摩擦系数的变化情况.结果表明:在流变学测试中,LX-4和LX-2润滑脂表现出了较好的高温性能,说明这两种润滑脂在高温密封性能和高温粘附性上表现优异,其中LX-4在高低温范围都显示出优良的润滑性能.在摩擦学测试中,LX-2润滑脂表现出较低的摩擦系数,特别是在50 N高压区,LX-2表现出更容易进入薄膜润滑区,润滑膜形成更加容易,摩擦系数下降较快.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)011【总页数】6页(P2226-2230,2280)【关键词】地面装备;轮毂;圆锥滚子轴承;润滑脂;流变学;摩擦学【作者】于少华;郭小川;石俊峰;吴宝杰【作者单位】军委后勤部保障部驻天津石化代表室,天津300271;后勤工程学院,重庆401311;中石化润滑油天津分公司,天津301500;中石化润滑油天津分公司,天津301500【正文语种】中文【中图分类】TE626车辆是润滑脂的重要应用装备,据统计有超过三分之一的润滑脂是应用到车辆装备上。
润滑脂流变曲线
润滑脂流变曲线概述润滑脂是一种常用的润滑材料,广泛应用于各个行业中的摩擦表面之间,以减少摩擦、磨损和能量损失。
对于润滑脂的流变性质的研究,可以帮助我们更好地理解其在不同工况下的性能变化。
本文将从流变曲线的角度来探讨润滑脂的流变特性。
流变性质的意义润滑脂的流变性质是指其在外力作用下的形变能力和恢复能力。
研究润滑脂的流变性质,可以帮助我们了解其黏度随剪切速率、剪切应力的变化规律,从而更好地选择和应用润滑脂。
流变曲线的基本形态润滑脂的流变曲线通常呈现出一种典型的形态:剪切应力与剪切速率的关系为非线性的、S型曲线。
这是因为润滑脂的流变行为受到了其内部结构的影响。
流变曲线的分类根据润滑脂在剪切过程中的行为特点,可以将流变曲线分为以下几类:剪切稀化型剪切稀化型流变曲线的特点是,在剪切速率较低时,润滑脂的黏度较高,但随着剪切速率的增加,黏度逐渐下降。
这是因为在剪切过程中,润滑脂内部的结构发生了破坏,形成了一个分散的胶体体系。
剪切稀化-剪切增稠型剪切稀化-剪切增稠型流变曲线具有两个明显的转折点。
在低剪切速率下,润滑脂的黏度较高,随着剪切速率的增加,黏度逐渐下降,但当剪切速率进一步增加到一个临界值时,黏度开始增加,形成剪切增稠区。
剪切增稠型剪切增稠型流变曲线的特点是,在剪切速率较低时,润滑脂的黏度较低,但随着剪切速率的增加,黏度逐渐增加。
这是由于润滑脂内部的结构发生了重新排列,形成了一个更加有序的胶体体系。
剪切粘弹性型剪切粘弹性型流变曲线呈现出一种类似于固体材料的性质,具有剪切刚度,同时也具有一定的粘弹性。
这是因为润滑脂内部存在着一些具有弹性的结构元素,剪切时这些结构元素会发生形变。
影响流变曲线的因素润滑脂的流变曲线受到多种因素的影响,下面列举了几个主要的因素:1.温度:润滑脂的流变性质会随着温度的变化而发生改变。
一般情况下,润滑脂的黏度随着温度的升高而降低。
2.添加剂:润滑脂中的添加剂对流变性质的影响较大。
添加剂的种类、用量和性质都会对流变曲线产生影响。
低挥发润滑脂流变性能研究
油品与添加剂石 油 炼 制 与 化 工PETROLEUMPROCESSINGANDPETROCHEMICALS2020年9月 第51卷第9期 收稿日期:2020 03 12;修改稿收到日期:2020 06 20。
作者简介:何懿峰,博士,高级工程师,从事润滑油脂的研发工作。
通讯联系人:何懿峰,E mail:heyf.ripp@sinopec.com。
!"#$%&'()*+,何懿峰1,刘邦明2,陈晓伟1,尹开吉1,刘中其1,梁宇翔1(1.中国石化石油化工科学研究院,北京100083;2.空军后勤部军需能源质量监督站)摘 要:以自制多烷基环戊烷(MAC)为基础油、自制复合金属皂为稠化剂并加入多种自制添加剂制备了低挥发润滑脂,其各指标性能达到了国外同类产品水平,部分性能如饱和蒸气压等更优。
采用流变仪研究了不同温度下润滑脂的模量随剪切应变的变化关系、恒速剪切下表观黏度随温度的变化关系、高速剪切下黏度随时间的变化关系以及触变性等流变学性质,并与国外样品进行了比较。
通过扫描电镜(SEM)表征了剪切前后的稠化剂结构变化,分析了剪切机理。
结果显示,研制的MAC基低挥发润滑脂的流变性整体优于国外同类产品,有利于提高转速稳定度和使用寿命。
关键词:润滑脂 流变性 触变性 多烷基环戊烷空间装置由于所处的环境特殊,其运动部件的润滑多采用固体润滑。
固体润滑剂的优点是能有效解决高温、高负荷、超低温、超高真空、强辐射、强腐蚀性介质等特殊及苛刻环境工况条件下的摩擦、磨损和润滑防护等问题,其缺点是摩擦系数较大、会产生磨屑等污染摩擦表面、噪音和振动较大、自行修补性较差等。
在液体润滑中,即使润滑油膜破裂,只要润滑油流入破裂部位,润滑性能立即得到恢复,而固体润滑剂基本没有这种功能。
随着航天飞行器部件工作寿命越来越长、转速越来越高、负荷越来越大,对润滑的需求也越来越高,固体润滑剂已很难满足要求,迫切需要开发润滑性更好、能适用于空间环境的润滑油和润滑脂[1 2]。
润滑脂流变性研究
润滑脂流变性研究前言目前,润滑脂在各个领域中都得到广泛应用,与润滑油相比,润滑脂在对润滑部件的结构和维护方面有很多优点。
但是,由于粘弹性的关系,润滑脂的应用又有很多约束性。
例如,在汽车润滑中,润滑脂必须在很宽的温度范围内都具有优良的性能,如汽车厂家会要求润滑脂能够在-40℃时正常使用。
所以,急需一种仪器或方法能够测试很宽温度范围内的粘弹性。
本文介绍了一种能够控制温度的流变仪,并介绍了一些适当的测试方法,希望能够对这一领域的研究者提供参考。
样品说明本文中的样品是使用三种不同的矿物油基的润滑脂,在美国国家润滑脂协会分级标准中分别为:NLGI 0、1和2。
仪器和测试方法使用配有Peltier控温系统(P-PTD200/56+H-PTD200)的MCR301流变仪(如图1中所示),Peltier使用FP50-MW恒温循环器进行冷却,其温度设定为-20℃,测试夹具为PP25 (25mm平板),间隙为1mm,测试使用直接应变振荡模式(DSO)。
图1 MCR流变仪,配有带控温罩的Peltier系统使用附加的Peltier控温罩可以确保样品在整个温度范围内温度分布的均匀性,消除温度梯度,样品内部温度梯度是一个非常关键测试条件,温度梯度会导致错误的测试结果,而如果只用下板进行控温,那么将会形成较大的温度梯度。
在测试温度下设定零间隙,在25℃时装样;以10K/min的冷却速度降温到-40℃,冷却速度对样品在低温下的结构有非常重要的影响,因此可以通过改变降温速度测试不同条件对样品结构的影响。
达到-40℃以后,样品稳定10分钟,为了防止结冰,需要通入氮气。
以角频率10rad/s进行振荡应变扫描,应变范围0.001%至100%;用应变扫描可以研究粘弹性、确定表观屈服应力等。
测试结果图2中显示了三个样品在25℃时的应变扫描结果,为了显示优秀的重复性,每个样品用相同的条件测试了两次。
图中所示的储能模量G’代表了弹性部分,损耗模量G”代表了粘性部分。
常规工况下润滑脂热流变特性变化规律研究
观形貌 , 阐明润滑脂热 流变特性的变化机理 , 为根据润
滑脂热流变特性进行管路减阻提供理论基础 。
剂 ,润 滑脂 的热稳定性和机械稳 定性能够得到有 效的 改善 。李运康等 利州 超细有机膨 润土作 为添加 剂制 得 的高温润滑脂 . 滴点高于 2 0 0 , 具有 较高 的热稳 定 性。 由此 可见 , 探究 润滑脂热流变特性并提高 润滑脂的 高温性 能是一个』 、 ‘ 受关注 的问题 。稠度等级较高 的润 滑脂具有较 高的介质黏度 ,在 圆管中流动时表现 出较 高 的管路 阻力 ,通 过对润滑脂进行加热 可 以降低其 黏
l 实验 部 分
1 . 1 实验材料
润 滑脂 热 流变 测试 实 验过 程 中 , 选川 N L G I 3镡
基润 滑脂 作 为实 验材 料 ,样 品来 自I 1 j 石化 天津 润 滑
油分 公 司 。表 1给出 实验 材 料 的主要 组 成及 技 术
参数 。
表1 N L GI 3锂 基 润 滑 脂 的 主 要 组 成 及 技 术 参数
周 彬, 潘 家保 , 钱 明, 王幼民 : 常规 工况下润滑脂热流 变特性 变, f - L  ̄律 研究
・ 2 5ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 . 2 测 试 方 法
2 . 2 热流 变 特 性 变 化
( 1 1 微观彤貌惮^ f , 制 箭及 表征
通 过润 滑脂 流 变特性 的频 率j - I 捕实 验 Ⅱ 丁 对 润滑 脂 皂纤 维缠 情 况进 行 弩察 , 探I j J J 流变 特性 随濉 的变化舰 . 2 . 给…_ r 小 同泓度 F 润滑脂 的频 ¨描 曲线 , 展, J :r 行温 度 F 润滑脂 的储 能模 和损 牦 恢 量随 椭频 率的 变化 变化 规律 l I 如 预期 , 整 个 率扫 描 1 I _ J 1 人 j 润滑脂损 耗模 城均小于其 储能模 也就足 说 , 陔温 度 范 内 , 润 ̄ … h l J J 5 t I j 高度 缠结 的 r 纤 维结构 可以 持着 固体特性 。 分析图 2可以僻…
润滑剂的流变特性研究与优化
润滑剂的流变特性研究与优化润滑剂是一种常见的工业材料,广泛应用于汽车、机械设备等领域。
它可以减少摩擦和磨损,提高机器的工作效率和使用寿命。
然而,润滑剂的质量和性能直接影响着机器的运行效果,因此研究和优化润滑剂的流变特性显得尤为重要。
流变特性是指润滑剂在受到外力作用下的变形行为和性质。
研究润滑剂的流变特性能够帮助我们了解其在实际工作过程中的表现,并优化其使用性能。
流变学是研究物质流动和形变特性的科学,通过研究润滑剂在力学、热学和化学等方面的反应,可以揭示其流变特性的内在机理。
在研究润滑剂的流变特性时,我们首先需要了解其黏度。
黏度是衡量润滑剂流动性的重要指标,它描述了润滑剂在外力作用下的抵抗程度。
黏度越高,润滑剂的流动越困难,摩擦和磨损也会增加。
因此,优化润滑剂的黏度对减少能量损失、延长机器寿命至关重要。
除了黏度,润滑剂的剪切变稀性也是了解其流变特性的重要参数。
剪切变稀性指的是润滑剂在经历剪切力作用下,其黏度随剪切速率的变化情况。
润滑剂的剪切变稀性常常表现为剪切变稀性指数,反映了润滑剂在剪切力下黏度变化的程度。
剪切变稀性的研究可以帮助我们选择最合适的润滑剂,在不同工况下保持恒定的黏度和流动性能。
此外,润滑剂的温度敏感性也是影响其流变特性的重要因素。
温度对润滑剂的黏度和剪切变稀性都有显著影响,温度升高会降低润滑剂的黏度,使其流动性更好。
因此,合理选择润滑剂的温度范围,以及调控润滑剂的温度敏感性,对于提高润滑剂的性能至关重要。
在研究和优化润滑剂的流变特性时,我们可以利用流变学的理论和实验方法。
例如,可以通过旋转黏度计测试润滑剂的黏度和剪切变稀性,通过控制温度和剪切速率,获取润滑剂在不同条件下的流变特性数据。
利用这些数据,我们可以建立润滑剂的流变模型,解释其流动和变形行为,为润滑剂的优化设计提供理论依据。
除了理论的研究方法,实验室中的测试也是了解润滑剂流变特性的重要手段。
通过改变润滑剂的成分、添加剂以及加工工艺,我们可以提高润滑剂的流变特性,使其更适应不同的工作条件。
润滑脂流变特性研究进展及展望
曾辉[71等研究 了润滑脂组成对微 观结构 的影 响。结果表明 :高黏度基础油制备的润滑脂的皂纤 维结构较低 ,黏度基础油制备的润滑脂皂纤维结 构疏松 ,机械安定性较差。
目前 ,人们对润滑脂的使用性能的要求越来越 高。普通矿物油基础油已经不能满足人们的需求 , 商 陛能、环境友好性合成类基础油的研究引起人们 的重视。但有关系统研究润滑脂基础油组成 、种类
1.1基 础油 对 润滑脂 流 变性 能影 响
和 微观 结构 对 润滑 脂 流变 性 影 响的 文献 尚未 见 报 道 。
grease composition on rheological properties and grease rheological models.The problems existing at the present research were analyzed,and the rheological properties of grease research trend were prospected.
基 金项 目:山东省 自然科学基金资助项 目(ZR2011EEM008) 收稿 日期 :20l6_ol一26 修 回 日期 :2016—02—24
1.2润 滑脂 稠化 剂对 润滑 脂流 变性 能 的影 响 Wangts ̄等 考 察 了稠 化 剂 的结 构 和含 量 对 润 滑
2
农 业装 备与车辆 工程
(1.School of Agricultural Engineering and Food Science,Shandong University of Technology,Zibo City,Shandong Province 255049,China;2.SchoolofMechanicalEngineering,ShandongUniversityofTechnology,ZiboCity,ShandongProvince2550 49,China) [Abstract]In this study,the research progress of grease reological properties was summarized from two aspects:influence of
国内流变仪测试润滑脂流变性方法浅谈
国内流变仪测试润滑脂流变性方法浅谈文章概述了國内研究润滑脂流变性的测试方法,并进行了分析。
希望通过文章的分析对未来利用流变仪研究润滑脂流变学特性有所帮助。
标签:流变仪;润滑脂;测试方法引言1928年,流变学的奠基人宾汉根据古希腊哲学家赫拉克利特“一切皆流”,提出了“流变学”Rheology这一学科名[1]。
流变学是研究材料變形与流动的一门科学。
它主要是从τ、ε、T、r′和t等方面研究牛顿流体和非牛顿流体[2]。
本文概述了国内研究润滑脂流变性的测试方法,并进行了分析。
1 国内流变仪使用描述目前,国内研究润滑脂流变性使用的流变仪有:德国哈克150、RS6000、R/S流变仪,美国TA AR550、AR2000ex流变仪,奥地利Anton Paar MCR301、302流变仪。
2 国内流变试验设定剪切应力符号τ,剪切速率符号r′,温度符号T,时间符号t,表观粘度符号η,应变符号ε。
王晓力等[3],设定r′0.01s-1和r′0-500(1.5min)-500(2min)-0s-1(1.5min),分别测量9种润滑脂在15℃、30℃、50℃、70℃、90℃条件下的强度极限和τ值。
张国亮等,设定r′1000s-1,T5-80℃,t30min,测量5种复合润滑脂稳定性;r′4s-1-1500s-1-4s-1,取点间隔10s/点,测量复合润滑脂屈服τ和η变化。
徐楠等,设定r′0.01s-1和100s-1,测量润滑脂网络结构强度和体系稳定性。
史燕等,设定锥板间隙0.05mm,t600s,r′0-3000s-1,T25、50、75、100℃;r′0s-1-3000s-1-3000s-1(60s)-0s-1;锥板间隙0.05mm,t600s,T25℃,速度200、400、600、800、1000r/min;t600s,T25℃,r′为0-3000s-1,锥板间距0.05、0.1、0.2mm,分别测量锂基脂的黏度随T的上升而下降;相同r′下黏度、τ、触变环面积增大;τ随t增大而减小;黏度随r′的增大逐渐减小。
润滑脂的流变特性
二、润滑脂的流变性能
• 1、润滑脂流变性能定义 • 润滑脂在外力作用下表现出来的流动和 形变的性质,称为润滑脂的流变性能,由 于润滑脂是具有结构性的非牛顿流体,其 黏度与温度和剪切应力有关。流变性能是 润滑脂的重要基础性质,与润滑脂的使用 关系密切。其参考指标有稠度、强度极限、 相似粘度、表观黏度和进入。 (4)避免从润滑表面上泄漏、滴落或发生不应 有的甩出。 (5)在长期使用中,不会因机械工作(在轴承中) 使润滑脂的结构或稠度发生不良的变化。 (6)在气温很低的情况下,不会变得很硬,产 生很大的运动阻力 (7)能与橡胶密封以及在机械中与被润滑部位 的其他材料相适应。 (8)允许混入少许杂质(如水分),而不致失去一 些有效的特性。 总之,润滑脂的作用主要是润滑、保护和密封。
(4)低温转矩
• 润滑脂的低温转矩是指在低温时,润滑脂阻 滞低速滚珠轴承转动的程度。 • 低温转矩是衡量润滑脂低温性能的一项重要 指标,润滑脂低温转矩特性好,就是指润滑脂在 规定的轴承中,在低温试验条件下的转矩小。低 温转矩的大小关系到用润滑脂润滑的轴承低温起 动的难易和功率损失,如果低温转矩过大将使起 动困难并且功率损失增多。低温转矩对于在低温 使用的微型电机、精密控制仪表等特别重要。精 密设备要求轴承的转矩小而稳定,以保证容易起 动和灵敏、可靠地工作。
相似粘度
• 润滑脂在所受剪应力超过它的强度极限时, 就会产生流动.润滑脂流动时也会出现内摩擦,用 粘度表征它的内摩擦特性。 • 润滑脂的粘度和普通液体的粘度不完全一样, 普通液体的粘度在一定温度时是一个常数,不随 液层间的剪切速度而改变,普通液体是按牛顿流 体定律运动的。润滑脂的流动不服从牛顿流体流 动定律,它流动时的粘度,在一定温度时不是一 个常数,而是一个随脂层间剪速而改变的变量。 在剪速小时,它的粘度大,剪速增大时,它的粘 度变小,在剪速很大时,它的粘度小至一定程度 而保持恒定。
润滑脂流变特性与小模数齿轮运转性能相关性研究
润滑脂流变特性与小模数齿轮运转性能相关性研究王虹;童蓉;胡秋波;池丽林【摘要】采用HAAKE RS6000高级旋转流变仪测试7种润滑脂的屈服应力、弹性模量、黏弹性、触变性和剪切时变性,分析润滑脂流变性对小模数齿轮运转性能的影响.结果表明:润滑脂在齿轮间运转过程中,运转电流和降噪性能与润滑脂流变性具有相关性,受流变特性的影响;稠度接近条件下,基础油黏度最高的润滑脂有最高的电流和最低的噪声;稠化剂含量低的润滑脂对齿轮降噪有利,但是并非稠化剂含量越低越好,稠化剂很少时,其黏附性减弱,齿轮运转过程中,润滑脂不易粘附于齿轮而起到降噪减摩效果.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2019(044)008【总页数】5页(P152-156)【关键词】齿轮;流变特性;运转性能;电流;噪声【作者】王虹;童蓉;胡秋波;池丽林【作者单位】深圳优宝新材料科技有限公司广东深圳518106;深圳优宝新材料科技有限公司广东深圳518106;深圳优宝新材料科技有限公司广东深圳518106;深圳优宝新材料科技有限公司广东深圳518106【正文语种】中文【中图分类】TQ646.2流变学是研究物质流动和变形的一门科学,它主要研究物理材料在应力、应变、温度、湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律[1]。
润滑脂是具有特殊结构的一类润滑材料,具有典型的弹性和黏性双重特性[2],对它的研究属于流变学范畴。
润滑脂的流变性是指润滑脂在受到外力作用时的流动和变形的特性[3],其具有黏弹性、屈服应力和触变性等特殊的流变性,流变特性的不同会引起润滑脂在工作过程中表现的不同,润滑脂的工作性能某种程度上取决于所用润滑脂的流变特性[4]。
齿轮传动因其具有传动平稳、传动比恒定、结构紧凑、能承受较大载荷等优点,而广泛应用于各种机械传动中和仪器仪表中[5]。
齿轮传动产生的噪声是这类机械所产生噪声的主要因素。
齿轮啮合传动时,由于啮合面上存在相对滑动,因此必将产生滑动摩擦力[6]。
复合钙基润滑脂的流变学性质研究
复合钙基润滑脂的流变学性质研究流变学是研究物质变形和流动的学科,通过测量物质的应力-应变关系以及流变学参数,可以了解材料的流动性质和变形行为。
在润滑领域中,复合钙基润滑脂是一种常用的润滑材料,它具有较好的化学稳定性、抗氧化性以及高温性能。
因此,研究复合钙基润滑脂的流变学性质对于其应用和发展具有重要的意义。
复合钙基润滑脂的流变学性质研究包括流变学参数的测量和分析,以及复合钙基润滑脂的应力-应变关系的研究。
其中,流变学参数主要包括黏度、剪切应力、剪切速率以及流变学模型等。
首先,我们来探讨复合钙基润滑脂的黏度。
黏度是描述流体阻力大小的物理量,也是衡量润滑脂流动性的重要指标。
通过流变仪的测量,可以得到不同剪切速率下复合钙基润滑脂的黏度值。
实验结果表明,复合钙基润滑脂的黏度随剪切速率的增加呈现出非线性的变化趋势。
在低剪切速率下,复合钙基润滑脂呈现出较高的黏度,而在高剪切速率下,黏度逐渐降低。
这种剪切速率依赖的黏度特性说明了复合钙基润滑脂的剪切变稀行为。
其次,我们关注复合钙基润滑脂的剪切应力。
剪切应力是润滑脂抵抗剪切变形的能力,可以通过流变仪的测量得到。
实验结果表明,复合钙基润滑脂的剪切应力随剪切速率的增加而增大。
这是因为在高剪切速率下,润滑脂内部分子发生更多的流动,相互之间的摩擦力增加,导致剪切应力的增大。
此外,复合钙基润滑脂的剪切应力还受温度和压力等因素的影响,具有一定的温度和压力敏感性。
此外,复合钙基润滑脂的流变学行为可以用流变学模型进行描述。
常见的流变学模型包括牛顿流体模型、非牛顿流体模型等。
然而,由于复合钙基润滑脂的成分复杂性和结构多样性,很难用简单的流变学模型完全描述其流变学行为。
因此,研究者们提出了许多改进的流变学模型,如Papanastasiou模型、Carreau模型等,以更准确地描述复合钙基润滑脂的流变学性质。
总结起来,复合钙基润滑脂的流变学性质研究主要包括黏度、剪切应力、剪切速率以及流变学模型等方面。
润滑脂的流变特性
(2)强度极限的概念
• 半固体状态的润滑脂具有弹性和塑性。在受到较小的 外力时,象固体一样表现出具有弹性,产生的变形和所受 外力成直线关系,即符合虎克定律。当外力逐渐增大到某 一临界数值的,润滑脂开始产生不可逆的变形(即开始流 动)。使润滑脂开始产生流动所需的最小的剪应力,称为 润滑脂的剪切强度极限,或简称为强度极限,或称极限剪 应力。 • 强度极限实际上反映了润滑脂的结构骨架的强度,因 而主要受稠化剂(种类、含量)、添加剂及制造条件的影 响。它随温度升高而减小;温度降低,强度极限增大。含 皂量增多,强度极限增大。因此,低温用润滑脂含皂量应 较少,以免低温强度极限过大。
2、润滑脂在受到外力作用时的流动和变形的特性
(1) 当润滑脂不受外力作用时,能象固体一样保持一定形 状,即在静止时不会自动流失。 (2) 当受到微弱外力作用后,产生弹性变形;移去外力后 又能恢复到原来的位置与形状,呈现出固体的弹性特性。 (3) 当施加的外力足够大时,润滑脂发生形变和流动,因 而不再能自动恢复到原来的位置和形状,因此润滑脂在机 械运转部件上的启动力矩比液体润滑油大。 (4) 在润滑脂流动过程中,随着所受剪应力增大,皂纤维 在不同程度上定向排列,会使体系的表观粘度(或相似粘 度)随之减小。在此阶段,润滑脂的表观粘度随剪速的增 大而减小。 (5) 在受到极高剪应力的情况下(剪速很大),润滑脂的 流动象牛顿流体一样,粘度能保持一个常数,而不再随剪 速的变化而改变。
(1)稠度的概念
• 稠度是指润滑脂在受力作用时,抵抗变形的程度。稠 度是塑性的一个特征,正如粘度是流动性的一个特征一样。 但稠度并无明确的物理意义,它仅是反映润滑脂对变形和 流动的阻力的一个笼统的概念。 • 润滑脂的稠度常用锥(或针)入度来表示。锥入度是 在规定的测定条件下,一定重量和形状的圆锥体,在五秒 钟内落入润滑脂中的深度,以1/10mm表示。实际上锥入 度测定的数值大小和稠度大小相反,润滑脂锥入度愈小, 稠度愈大,愈硬;锥入度愈大,稠度愈小,愈软。 • 锥入度是表示润滑脂稠度的常用指标,在国内外润滑 脂规格中广泛使用。锥入度愈大,表示润滑脂的稠度愈小, 润滑脂愈软。反之,锥入度愈小则表示稠度愈大,润滑脂 愈硬。
钙基润滑脂的抗剪切性与流变分析
钙基润滑脂的抗剪切性与流变分析钙基润滑脂是一种常用的润滑脂,用于减少摩擦和磨损, prolong机器和设备的使用寿命。
抗剪切性和流变分析是评估钙基润滑脂性能的重要指标,以确定其在不同工作条件下的稳定性和性能。
抗剪切性是指润滑脂在剪切力作用下的稳定性。
剪切是指在润滑剂中施加外力并使之发生变形。
在实际工作环境中,润滑脂会经历剧烈的剪切力,如摩擦、振动和运动。
因此,抗剪切性能对于润滑脂的有效性至关重要。
流变分析是评估润滑脂的黏度和变形行为的方法。
常用的流变仪器(rheometer)可以测量润滑脂的剪切应力和剪切速率之间的关系,从而得出其流动性。
流变分析能够揭示润滑脂的流动性能,如剪切稳定性和剪切变稀的特性,从而为润滑脂的正确应用提供有效的参考。
首先,针对钙基润滑脂的抗剪切性,我们需要考虑以下几个方面:1. 温度对抗剪切性能的影响:不同温度下,润滑脂的黏性和流动性会发生改变。
因此,在进行抗剪切性能测试时,需要考虑不同温度条件下的润滑脂表现。
2. 压力对抗剪切性能的影响:压力是润滑脂在实际工作条件下承受的主要力量之一。
在实际工作过程中,润滑脂会承受不同程度的压力,因此抗剪切性能对润滑效果至关重要。
3. 添加剂对抗剪切性能的影响:钙基润滑脂通常会添加一些添加剂,如抗氧化剂和防锈剂,以提高其性能。
这些添加剂会对抗剪切性产生影响,因此需要进一步研究添加剂在钙基润滑脂中的作用机制。
其次,流变分析可以帮助我们更好地了解钙基润滑脂的流动性能:1. 流变学参数分析:通过流变学参数,如剪切应力、黏度和剪切速率的关系,可以深入了解润滑脂的流变特性。
这些参数可以帮助我们评估润滑脂的流动性能和变稀性,从而判断其适用性。
2. 剪切稳定性分析:润滑脂的剪切稳定性是指在长期使用和剧烈运动情况下,其流动特性是否能够保持稳定。
流变分析可以评估润滑脂剪切稳定性的变化情况,以确定其在不同工况下的适用性。
3. 流变温度分析:流变温度是指润滑脂在不同温度下的流动性。
锂基润滑脂流变模型
锂基润滑脂的流变模型孟永刚郑洁关于锂润滑油脂的流变特性的重点——油脂的触变性实验是在一个设置了各种剪切速率,时间和温度的条件下检验的。
A HAAKE RV 20流变仪被应用到实验中,其中利用了锥形盘和圆盘类的设备。
在测试中为了消除油脂沿着器皿壁滑动的影响、断裂和其他形式的干扰,要先做一些预防的计划和措施。
这样可以获得流动曲线和触变滞后循环的结果。
在测量结果的基础上,提出了一种新的包含有结构参数的流变特性模型。
本文对提出的模型的特点和有关的润滑分析报告的内容进行了探讨。
©1990年Ltd.All©版权。
科学出版社关键词:油脂,流变模型,触变性介绍油脂在径向轴承和滚动轴承中被广泛地用作润滑剂。
油脂的润滑性能对生活中使用的轴承产生了很大程度上的影响,为了构建预测系统,在过去的几十年中已做了大量的脂润滑的研究。
相对于液体润滑的流体动力计算被应用的置信度,很难得到预测的油脂弹流膜厚度。
这困难来自于对润滑机理认识的不足和油脂流变特性的复杂性。
润滑油脂是一种在矿物或合成油中添加肥皂增稠剂形成的胶体体系组成的,它表现出明显的非牛顿特性。
这种油脂具有一定的屈服应力,因此当它被滚珠推到一边时将不容易回流补充轨道。
这意味着轴承的接触是缺乏油脂润滑的。
同时,由于油脂的剪切稀化效应和触变性,使膜的厚度对速度敏感和对时间依赖2。
很明显,彻底调查研究,将便于更好的认识油脂流变特性,而且一个合适的流变模型会解释上述特征在脂润滑理论上的至关重要性。
目前,关于润滑脂的流变行为的文献是有限的。
Cho2研究了油脂在管道中的流动和为了设计润滑脂泵系统而测量管道的屈服应力;王3为确定在Bingham模型和Herschel-Bulkley模型中的系数做出了努力,这是目前已有的关于油润滑方面流变模型的分析。
Bair4观察屈服应力在高压下的表观,并提出改进的Bingham模型。
这些研究只涉及到油脂的部分流变特性,而并没有关注油脂时间的滞后性与触变性之间的联系。
润滑脂流变性研究现状及展望
润滑脂流变参数的影响,发现基础 油黏度较低的润滑脂,其强度极限
五 期
为基础的学科,逐步发展成为一 滑脂的结构比较稳定;当温度大于 和塑性黏度都较高,而塑性指数较
门介于力学、化学、物理与工程
130 ℃时,润滑脂的结构被破坏。
小。李光明 等 [20] 借助铝基润滑脂,
29
科学之间的新兴交叉学科。流变学
有学者以纳米二氧化硅[ 为 9,10] 稠化
学。1928年,流变学的奠基人宾 汉根据古希腊哲学家赫拉克利特 “一切皆流”,提出了“流变学” (Rheology)这一学科名[3]。他 定义流变学为物质流动和变形的科 学,并研究了胶体、油漆和水泥等 材料的流变特性。后人根据他对油漆 流变性的研究,总结了宾汉流体[4]。 第一次世界大战之后,荷兰、英国 等国家对流变学进行了卓有成效的 研究。
丹[8]等以锂皂为稠化剂,从分子作
分散介质,其对润滑脂流变性能的
的技术突破[5]。
用力上分析了剪切速率对黏度的影 影响主要体现在其种类和黏度上。
19世纪以来,大规模数控和
响以及温度对黏度、触变性和储存
王晓力等[7]考察了基础油黏度对锂基
第
计算机的使用,使流变学得到了 较快发展。流变学由一门以试验
模量的影响,发现当剪切速率低于 10-2和温度低于130 ℃时,锂基润
目前,从润滑脂的流变性来探 究润滑脂在某些使用过程中出现的
润滑脂流变性模型研究现状
国内相关的研究文献很少,国外学 问题是润滑脂研究中的一个重要方
为了定量描述润滑脂的流变
者则多以高分子材料作为添加剂来 面,也是研究润滑脂流变性的源动 性,学者们提出了较多经验公式和
改进润滑脂的流变性。Martín- 力,推动着对润滑脂流变性研究的 流变模型。后人在宾汉研究的基础
润滑脂流变特性与润滑性能测试
润滑脂流变特性与润滑性能测试润滑脂作为一种重要的工业润滑剂,在各个领域都扮演着关键的角色。
然而,要确保润滑脂的性能达到预期,了解其流变特性以及进行润滑性能测试是至关重要的。
润滑脂的流变特性指的是其随着应力变化而显示的特性。
这些特性直接影响着润滑脂在使用过程中的流动性和润滑效果。
在流变学中,有两个主要的流变模型,即牛顿流体模型和非牛顿流体模型。
牛顿流体模型适用于流动性良好的润滑脂,而非牛顿流体模型则适用于粘度随应力变化的润滑脂。
牛顿流体模型认为,在润滑脂中,剪切应力与剪切速率成正比。
这意味着,在施加剪切力时,润滑脂的黏度保持不变。
对于这种类型的润滑脂,流变学试验通常采用剪切应力-剪切速率曲线来评估其流变特性。
通过绘制这些曲线,我们可以获得润滑脂的流变指数以及切变模量等参数。
然而,并不是所有的润滑脂都符合牛顿流体模型。
事实上,许多润滑脂在剪切力的作用下会表现出不同的黏度。
这是由于润滑脂中的添加剂和复杂的分子结构导致的非牛顿性。
针对这种情况,非牛顿流体模型被广泛应用于润滑脂的研究中。
非牛顿流体模型根据剪切应力的大小和施加的时间来分类。
例如,屈服型润滑脂在初始阶段表现出高剪切应力下的强刚性,但在一段时间后会逐渐失去刚性并表现出更低的剪切应力。
而黏弹性润滑脂则具有弹性和黏性的特性,即在受力后能够发生形变,但在停止施加力时恢复原状。
为了研究润滑脂的非牛顿流变特性,流变学试验中经常使用的测试方法是剪切应力率扫描测试和动态剪切测试。
剪切应力率扫描测试用于评估润滑脂在不同应力下的流变性能,该测试将润滑脂置于一定应力下,并在一定剪切速率下观察其剪切应力的响应。
动态剪切测试则是通过在连续剪切应力下进行多次剪切来模拟实际使用中的条件,以评估润滑脂的稳定性和耐久性。
除了流变特性,润滑脂的润滑性能也是一个重要的指标。
润滑性能测试通常分为基本性能测试和高级性能测试。
基本性能测试包括滚动摩擦系数测试、磨损测试和极限压力测试。
高级性能测试则着重于润滑脂的长期稳定性和抗氧化性能,如氧化安定性测试和蒸发损失测试。
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润滑脂流变性研究
前言
目前,润滑脂在各个领域中都得到广泛应用,与润滑油相比,润滑脂在对润滑部件的结构和维护方面有很多优点。
但是,由于粘弹性的关系,润滑脂的应用又有很多约束性。
例如,在汽车润滑中,润滑脂必须在很宽的温度范围内都具有优良的性能,如汽车厂家会要求润滑脂能够在-40℃时正常使用。
所以,急需一种仪器或方法能够测试很宽温度范围内的粘弹性。
本文介绍了一种能够控制温度的流变仪,并介绍了一些适当的测试方法,希望能够对这一领域的研究者提供参考。
样品说明
本文中的样品是使用三种不同的矿物油基的润滑脂,在美国国家润滑脂协会分级标准中分别为:NLGI 0、1和2。
仪器和测试方法
使用配有Peltier控温系统(P-PTD200/56+H-PTD200)的MCR301流变仪(如图1中所示),Peltier使用FP50-MW恒温循环器进行冷却,其温度设定为-20℃,测试夹具为PP25 (25mm平板),间隙为1mm,测试使用直接应变振荡模式(DSO)。
图1 MCR流变仪,配有带控温罩的Peltier系统
使用附加的Peltier控温罩可以确保样品在整个温度范围内温度分布的均匀性,消除温度梯度,样品内部温度梯度是一个非常关键测试条件,温度梯度会导致错误的测试结果,而如果只用下板进行控温,那么将会形成较大的温度梯度。
在测试温度下设定零间隙,在25℃时装样;以10K/min的冷却速度降温到-40℃,冷却速度对样品在低温下的结构有非常重要的影响,因此可以通过改变降温速度测试不同条件对样品结构的影响。
达到-40℃以后,样品稳定10分钟,为了防止结冰,需要通入氮气。
以角频率10rad/s进行振荡应变扫描,应变范围0.001%至100%;用应变扫描可以研究粘弹性、确定表观屈服应力等。
测试结果
图2中显示了三个样品在25℃时的应变扫描结果,为了显示优秀的重复性,每个样品用相同的条件测试了两次。
图中所示的储能模量G’代表了弹性部分,损耗模量G”代表了粘性部分。
图2 应变扫描γ = 0.001 % ~ 100 %
测试温度:25℃;每个样品测试两次,其中NLGI 0(蓝色)的值最低,
NLGI 1(红色)的值居中,NLGI 2(黑色)的值最高。
由图中可以看出,三个样品在小应变时G’都大于G”,表明样品具有更偏于固体的结构特征;与所预期的相同,NLGI 0、NLGI 1 和NLGI 2 三个样品的两个模量分别都依次增大。
图3中显示了三个样品在-40℃时的测试结果,同样每个样品也是测试了两次;从结果中可以看出,总体流变特征和样品的排列次序与25℃时相同,NLGI 0的模量最低,NLGI 2的模量最高。
然而,-40℃时模量的绝对值明显增大。
在这两个温度下,模量都是随应变的增大而减小。
通常我们把储能模量G’开始减小的点定义为线性粘弹区(LVE)的终点。
在线性粘弹区内,G’和G”可以表征出润滑脂的结构强度和粘稠度;有时损耗系数tanδ=G”/G’
可以作为性能描述的附加值,损耗系数小时表明样品脆性大,损耗系数大时表明样品更容易铺展。
越高NLGI的润滑脂,其G’更高,大多数情况下G”也更高,但损耗系数tanδ会减小。
线性粘弹区可以确定样品在内部结构被破坏之前所能承受的最大形变,其中,增稠剂是影响材料结构的主要因素。
线性粘弹区的极限越大,说明样品内部结构越稳定,能够承受更大的形变。
NLGI 级别越高润滑脂脆性越大,相应的线性粘弹区越小。
为了评价润滑脂在实际使用时的性能,观察在应力与模量的关系是非常有用的;把图2和图3中的数据显示为剪切应力为横坐标,再放到同一个图中显示出来,结果如图4所示。
为了使数据更清晰,每个样品只显示了一次测量的数据。
可以看出,25℃时每个样品模量开始降低时的应力值都小于-40℃时的应力值;在两个温度下,NLGI 0样品的应力值最低,NLGI2样品的应力值最高。
根据剪切应力,这个点就被认为是表观屈服点,在更高的剪切应力时,G’和G”的曲线出现了交点,在比交点更大的应变区内,粘性特征大于弹性特征,G”>G’,这表明样品成液态,表现出流动行为。
因此,这个交点又被称作流动点。
在流动点的应力值明显大于在线性粘弹区末端的应力值。
流变仪软件能够自动确定这两个点,屈服点和流动点。
在汽车中的实际使用时,在开始流动时的应力值是润滑脂一个非常重要的特性。
图4中,除了G’和G”曲线外,使用给定的分析方法,流动点(G’和G”交点)的应力值也被显示了出来。
在此结果中,流动点的应力值从NLGI 0在25℃时的120Pa到NLGI 2在-40℃时的9350Pa顺序排列。
图3 应变扫描γ = 0.001 % ~ 100 %
测试温度:-40℃;每个样品测试两次,其中NLGI 0(蓝色)的值最低,NLGI 1(红色)的值居中,NLGI 2(黑色)的值最高。
图4 应变扫描γ = 0.001 % ~ 100 %
测试温度:25℃(实心符号)和-40℃(空心符号);数据来源于图2和图3的剪切应力曲线,大的圆点标示出了三个样品在两个温度下的流动点。
结论
MCR301流变仪加上Peltier温度控制系统P-PTD200/56和控温罩H-PTD200是测试润滑脂性能的一个理想解决方案。
他能够研究润滑脂在很宽的温度范围内(-40 ~200℃)的粘弹性等流变性能,Peltier控温罩的使用确保了整个样品中的温度分布。
相对于使用液氮降温的系统,Peltier系统使用简单、价格低、运行成本小。
振荡幅度扫描测试非常使用于研究润滑脂粘弹性和稠度。
测试结果显示了非常优秀的重复性,在流动点的储能和损耗模量以及应力值等非常有价值的信息都可以得到。