Способ определения реологических характеристик смазочных материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N11/00 

со

О) СП

Од 4 Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств различных смазочных материа лов и предназначено для измерения вязкости и пьезокоэффициента вязкости,, необходимых для расчета толщин смазочной пленки в упругогидродинамическом контакте. Известен способ определения реол гической характеристики - пьезокоэф фициента вязкости смазочных масел, заключающийся в том, что образцы погружают в испытуемое масло, приво дят во вращение с разными скоростям нагружают, проводят предварительную приработкур измеряют коэффициент тр ния, а величину пьезокоэффициента вязкости рассчитывают по формуле, в текающей из соотношения между коэфф циентом трения, вязкостью и скорост сдвига неньютоновской жидкости {l . Недостатком указанного способа является то, что пьезокоэффициент вязкости, рассчитываемый по экспери ментально измеренному коэффициенту трения, удовлетворяет соотношению д ньютоновской жидкости в ограниченном интервале Скоростей проскальзывания, так как эффекты неизотермичности, вязкоупрогости и др. настолько изменяют зависимость коэффициента трения от вязкости и соответственно от пьезокоэффициента вязкости, что в этой зависимости не остается ничег общего с соотношением для ньютоновской жидкости. Вместе с тем в большинстве доступных для исследования УСЛОВИЙ поведение смазочных масел о клоняется от ньютоновского и, следовательно, значение пьезокоэффициента вязкости ij отличается от исти ного значения пьезокоэффициента вязкости. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо соб, заключающийся в получении пленок из исследуемого и стандартного смазочных материалов путем качения между двумя контактирующими поверхностями, измерении толщины этих пленок в зависимости от скорости качения и сопоставлении полученных зависимостей при определенных скс остях и нагрузках 2 . В известном способе зависимость экспериментально измеряемой толщины смазочной пленки h в упругодинамическом контакте от скорости качения U,+U2 контактирующих поверхностей определяют по формуле h (Uo.o6(U,,b .Con6t }, (1) где 1(3 - вязкость смазочного матери ла при атмосферном давлени и температуре испытаний; и - пьезокоэффициент вязкости; R - приведенных радиус кривизны; РГЛОУ максимальное герцевское , давление; Е - приведенный модуль упругости ; аиЬ - показатели степени. В способе экспериментально определяют толщину пленки исследуемого смазочного материала h ц стандартного смазочного материала her которого известны вязкость Кд и пьезокоэффициент вязкости oi , при фиксированных безразмерных параметрах скорости (TJolU,+U2)(E R и нагруэкиР д /ЕЛ , после чего, из соотношения Ьсг (ст TTU I находят значение пьезокоэффициента вязкости (и исследуемого материала по |1звестной величине пьезокоэффициента вязкости стандартного смазочного материала по формуле. Применимость способа определения пьезокоэффициента вязкости ot, исследуемого смазочного материала ограничена тем, что в нем в качестве необходимого условия предполагается знание вязкости щ исследуемого смазочного материала. Вместе с тем для многих смазочных материалов, и в особенности для пластичных.смазок, данные по вязкости (и отсутствуют. Кроме того, определение пьезокоэффициента вязкости о по формуле (3) предполагает выполнение следующих условий: вязкость Uj, (при данной температуре) неизменна при любых условиях проведения экспериментов; показатели степени я и b в формуле (1) одинаковы для исследуемого и стандартного смазочных материалов. Однако эти условия не всегда выполняются. Например, вязкость Щ пластичных смазок существенно зависит от скорости сдвига. Кроме того, при увеличении скорости качения к изменению вязкости Шо приводят релаксационные эффекты, а показатели одинаковости степени а и b в определенной мере могут зависеть от физико-химических свойств смазочных материалов. В связи с этим для корректного определения зависимости толщины смазочного слоя от скорости качения с целью дальнейшего определения из этой зависимости реологических характеристик необходимо для каждого конкретного смазочного материала определять и использовать присущие ему показатели степени а и b в формуле (1}. Кроме того, даже в том случае, когда известна вязкость jUo исследуе мого смазочного материала, возможность сопоставления измеренной пленки для исследуемого и стан дартного смазочных материалов при равных значениях безразмерного пара (UolU4- Ui существен метра скорости ER но снижает точность способа из-за того, что каждая установка рассчита на на проведение экспериментов в некотором оптимальном для нее интер вале скоростей качения. Если вязкости исследуемого смазоч ного материала и стандартного сильн различаются, то для выполнения условия равенства соответствующих безразмерных параметров скорости в такой же мере должны различаться скорости качения, при которых могут сопоставляться измеренные толщины пленок исследуемого и стандартного смазочных материалов. Это означает, что сопоставление измеренной толщин смазочных пленок исследуемого истандартного смазочных материалов можно проводить в малом интерваше скоростей качения, что ограничивает возможности способа и снижает его точность. В известном способе снима мые экспериментальные результаты обесцениваются из-за резкого повьвие ния температуры в контакте с ростом скорости качения и необходимостью быстрого съема показаний при использовании большого интервала скоростей. Цельюизобретения является повышение точности определения реологических характеристик и расширение круга исследуемых смазочных материа лов. Поставленная цельдостигается тем, что согласно способу определе1НИЯ реологических характеристик сма зрчных материалов, заключающемуся ,в получении пленок из исследуемого и стандартного смазочных материалов путем качения между двумя контактирующими поверхностями, измерении толищны этих пленок в зависимости от скорости качения и сопоставлении полученных зависимостей при опр деленнЕлх скоростях и нагрузках, качен между контактирующими поверхностями доводят до скорости, при которой толщи пленки исследуемого материала после максимального увеличения начинает снижаться, измеряют при данной скорости толщину пленки, затем скорост качения монотонно уменьшают, опреде ляя при этом толщину пленки через определенные интервалы времени, а сопоставление полученных зависимостей ведут с учетом измеренных значений. Способ осуществляется следующим образом. Выбирают стандартный смазочный материал с известной вязкостью и пьезокоэффициентом вязкости. Производят быстрый разгон узла трения до скорости, при которой толщина смазочного материала после максимального увеличения начинает снижаться вследствие наступления масляного голодания. .Толщину пленки фиксируют при этой максимальной для данного смазочного материала скорости. Затем плавно уменьшают скорость и через определенные интервалы времени замеря}от изменение толщины смазочной пленки,в зависимости от скорости качения. Аналогичную процедуру повторяют для исследуемого смазочного материала. Зависимости толщины смазочной пленки от скорости качения для стандартного и исследуемого смазочных материалов представляют в виде hcT AcT4,+ U2) Используя тот факт, что параметр -5 lio-ot и скорость качения U + U в формулу (1) входят в одинаковой степени, коэффициенты ACT и А записывают в виде ftcT UPn,a.R,.E).f, , ,пах,„ЬМгде А и ACT г а - соответственно коэффициенты пропорциональности и степенные показатели в зависимостях толщины смазочного слоя от скорости качения для стандартного и исследуемого смазочных материалов. В соотношениях (б) величина функции i при заданном давлении и для данной экспериментальной установки для всех смазочных материалов одинакова, исходя из чего параметр - находят по формуле .V°c Ucrl где ст известный параметр для стандартного смазочного материала. Коэффициенты А , ACT и степенные показатели а, а получают путем обработки ме тодами математической статистики, например методом наименьших квадратов, результатов измерений толщины смазочного слоя в зависимости 109653 от скорости качения для стандартного и исследуемого смазочных материалов. Пример. Для определения реологического параметра из зависимости толщины пленки исследуемой смаз- 5 ки ВНИИ от скорости качения находят значения А иа . Величина А зависит от давления и температу1ш. При 1,0 ГПа и Т«40с А «2,77, а степенной показатель 9 0,71. Ю В качестве стандартного смазочного материала выбирают масло МС-20, для при вязкость -0,24 Па«с, пьезокоэффициёнт вязкости ct 0,24-10 и соответст- 15 параметр смазки г 5,76-10 с. Из зависимости толщины смазочной пленки стандартного масла МС-20 от сксфости качения при Ртах iiO ГПа и Т40°С определяют слёдухицие значения 20 для ACT и Лет АСТ 2,81, «JCT 0,67. Подставляя эти значения в расчетную формулу 4 Дст э-( vAcri получаем для смазки ВНИИ НП-260 1,6410 с. , Использование предлагаемого способа определения реологических характеристик смазочных материалов обеспечивает по сравнению с суцествукхоими способами повышение точности сятреде. ления реологических характеристик за счет того, что сопоставление измеренных толщин смазочного слоя в зависимости от скорости качения для исследуемого и стандартного смазочных материалов производят во всем эксплуатационно доступнс интервале скоростей качения, а также расширение круга исследуе «1х смазочных материалов за счет (жределения реологических Свойств как жидких масел, так и пластичных смазок.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в получении пленок из исследуемого и стандартного смазочных материалов путем качения между двумя контактирующими поверхностями, измерении толщины этих пленок в зависимости от скорости качения и сопоставлении полученных зависимостей при определенных скоростях и нагрузках, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения реологических характеристик и расширения круга исследуег«лх смазочных материалов, качение между контактирующими поверхностями доводят до , при которой толщина пленки исследуемого материала после максимального увеличения начинает снижаться, измеряют при данной скорости толщину пленки, затем скорость качения моно(Л тонно уменьшают, определяя при этом толщину пленки через определенные интервалы времени, а сопоставление полученных зависимостей ведут с учетом измеренных значений.