Способ определения реологических характеристик смазочных материалов

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COL94AЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

mD а 01 а 11 ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ::.—

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3506170/18-25 (22) 29. 10. 82 (46) 07. 06. 84. Бюл. 9 21

:(72.) Д. Л. Бакашвили, Н.A.Kàðñàíèäçå, В.Ш.ШварцМан и В. Х.Шойхет (71) Опытное производство Института физики высоких энергий Тбилисского ордена Трудового Красного Знамени государственного университета (53) 532. 137 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ю 796729, кл. G 01 а 3/56, 1978.

K Роогй С.А,, Hammann W.С., Gamегоn А. Еча1иа1 оп оГ, Kubricants

Using Optical Elastohydrodynamies

ABLE Тгаав, 1968, vol. 11, Р. 31-43 (прототип ). (54) (57) 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, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения реологическнх характеристик и расширения кру га исследуемых смазочных материалов, качение между контактирующими поверхностями доводят до скорости, при которой толщина пленки исследуемого материала после максимальйого увеличения начинает снижаться, изме-, ряют при данной скорости толщину пленки, затем скорость качения монотонно уменьшают, определяя при этом толщину пленки через определенные интервалы времени, а сопоставление полученных зависимостей ведут с учетом измеренных значений.

1096534

"cr ст (2) (1) щ

Изобретение относится к области исследования физ и ко-меха ниче ских свойств различных смазочных материалов и предназначено для измерения вязкости и пьеэокоэффициента няэкости, необходимых для расчета толщины смазочной пленки н упругогидродинамическом контакте.

Известен способ определения реологической характеристики — пьезокоэффициента вязкости смазочных масел, 10 заключающийся в том, что образцы погружают в испытуемое масло, приводят но вращение с разными скоростями, нагружают, проводят предварительную приработку, измеряют коэффициент тре-)5 ния, а неличину пьезокоэффициента вязкости рассчитывают по формуле, вытекающей из соотношения между коэффициентом трения, вязкостью и скоростью сдвига неньютоновской жидкости )1) . ;@

Недостатком указанного способа является то, что пьезокоэффициент вязкости, рассчитываемый по экспериментально измеренному коэффициенту трения, удовлетворяет соотношению для 5 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 ничего общего с соотношением для ньютоновской жидкости. Вместе с тем в большинстве доступных для исследования условий поведение смазочных масел отклоняется от ньютоновского и, сле" данательно, значение пьезокоэффициента вязкости (1) отличается от истинного значения пьезокоэффициента вяз- 40 кости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ, заключающийся в получении пленок из исследуемого и стандартного 45 смазочных материалов путем качения между двумя контактирующими поверхностями, измерении толщины этих пленок в зависимости от скорости качения и сопоставлении полученных 50 зависимостей при определенных скоростях и нагрузках $2j .

В известном способе зависимость экспериментально измеряемой толщины смазочной пленки и н упругодинамическом контакте от скорости качения

U,+0 контактирующих поверхностей определяют по формуле

1 (яо с (U t0z) a() max b

- * с О М

Е где, — вязкость смазочного материала при атмосферном давлеНии, и температуре испытаний;. (6 — пьеэокоэффициент вязкости: 65 приведенных радиус кривизны;

Г „ — максимальное герценское давление; приведенный модуль упругости; аиb — показатели степени.

В способе экспериментально определяют толщину пленки исследуемого смазочного материала )) и стандартного смазочного материала )) „, для которого известны вязкость ро и пьеэокоэффициент вязкости с, при фиксированных безразмерных параметрах скорости() (0,>U<)(E Й и нагрузки Р „ I Е, после чего иэ соотношения находят э начение пьез окоэффициента вязкости исследуемого материала по известной величине пьезокоэффициента вязкости „ стандартного смазочного материала по формуле

Нрименимость способа определения льезокоэффициента вязкости иссле. дуемого смазочного материала ограничена тем, что в нем в качестве необходимого условия предполагается знание вязкости р исследуемого смазочного материала. Вместе с тем для многих смазочных материалов, и н рсобенности для пластичных.смаэок, данные по вязкости р отсутствуют.

Кроме того, определейие пьезокоэффи,циента вязкости g по формуле (3)

;предполагает выполнение следующих условий: вязкость (uo (при данной температуре) неизменна при любых условиях проведения экспериментов; показатели степени а и b в формуле (1) одинаковы для исследуемого и стандартного смазочных материалон. Однако эти условия не всегда выполняются.

Например, вязкость jk пластичных смаэок существенно зависит от скорости сдвига. Кроме того, при увеличении скорости качения к изменению вязкости ро 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 испольэовать

1096534 присущие ему показатели степени а и

Ь в формуле (1 .

Кроме того, даже в том случае, когда известна вязкость исследуемого смазочного материала, воэможность сопоставления измеренной толщины пленки для исследуемого и стандартного смазочных материалов при равных значениях безразмерного параметра скорости -о ц2) существен- (О й! (ц +Ц

Е R но снижает точность способа из-эа того, что каждая установка рассчитана на проведение экспериментов в некотором оптимальном для нее интервале скоростей качения.

Если вязкости исследуемого смазочного материала и стандартного сильно различаются, то для выполнения условия равенства соответствующих 20 безразмерных параметров скорости в такой же мере должны различаться скорости качения, при которых могут сопоставляться измеренные толщины пленок исследуемого и стандартного 25 смазочных материалов. Это означает, что сопоставление измеренной толщины смазочных пленок исследуемого и. стандартного смазочных материалов можно проводить в малом интервале скоростей качения, что ограничивает возможности способа и снижает его точность. В известном способе снимаемые экспериментальные результаты обесцениваются из-за резкОго повыше- 35 ния температуры в контакте с ростом скорости качения и необходимостью быстрого съема показаний при использовании большого интервала скоростей.

Целью изобретения является повышение точности определения реологических характеристик и расширение круга исследуемых смазочных материалов. поставленная цель достигается 4> тем, что согласно способу определе<ния реологических характеристик сма: зочных материалов, заключающемуся ,в получении пленок иэ исследуемого и стандартного смазочных материалов путем качения между двумя контактирующими поверхностями, измерении толщины этих пленок в зависимости от скорости качения и сопостав-, лении полученных зависимостей при опре-5 деленных скоростях и нагрузках, качение между контактирующими поверхностями доводят до скорости, при которой толщина пленки исследуемого материала после максимального увеличения начинает 60 снижаться, измеряют при данной скорости толщину пленки, затем скорость качения монотонно уменьшают, определяя при этом толщину пленки через определенные интервалы времени, а

65 (5) Используя тот факт, что параметр = о ° с(и скорость качения U + 0 в формулу (1) входят в одинаковой степени, коэффициенты А и A записывают в виде

Аст (ох "< ) q

А (р<«ах.Р< е < < (6) где А и Az а иа . - соответственно коэффициенты пропорциональности и степенные показатели в зависимостях толщины смазочного слоя от скорости качения для стандартного и исследуемого смазочных материалов.

В соотношениях (6) величина функции 1 при заданном давлении и для данной экспериментальной установки для всех смазочных материалов одинакова, исходя иэ чего параметр ) находят по формуле

А а (а (7) где 4 — известный параметр для стандартного смазочного материала.

Коэффициенты Д, А > и степенные показатели а, a

Способ осуществляется следующим образом.

Выбирают стандартный смазочный материал с известной вязкостью и пьеэокоэффициентом 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 замерщот изменение толщины смазочной пленки в зависимости от скорости качения. Аналогичную процедуру повторяют для исследуемого смазочного материала.

Зависимости толщины смазочной плен- ки от скорости качения .для стандартного и исследуемого смазочных материалов представляют в виде

1096534 получаем для смазки ВНИИ НП-260

-Э 1,64 ° 10 Р с.

Составитель В. Филатова

Редактор И.Шулла Техред А.Бабинец: Корректор Л.Пилипенко

Заказ 3816/31 Тирах 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.умгород, ул.Проектная, 4 от скорости качения для стандартного и исследуемого смазочных материалов.

Пример. Для определения реологического параметра из зависимости толщины пленки исследуемой смаэкн ВНИИ НП 260 от скорости качения находят значения A и ц . Величина 4 зависит от давления и температуры. При Р „ 1,0 ГПа и Т 40 С A 2,77, а степейной показатель 0 0,71. 10

В качестве стандартного смазочного материала выбирают масло ИС-20, для которого при T=40oC вязкость р 0,24 Па с, пьеэокозффициент вязкости g, 0,24 10 м /Н и соответст- 15 венно параметр смазки 4 =5,76 ° 10 с.

Из зависимости толщины смазочной пленки стандартного масла ИС-20 от скорости качения при 1„щ 1,0 ГПа и

Т* 40 С определяют следующие значения 2О для "рт. + ест

«4ст = 2 81, ест =0 67.

Подставляя зти значения в расчетную формулу

Использование предлагаемого способа определения реологических характеристик смазочных материалов обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение точности опреде . ления реологических характеристик эа счет того, что сопоставление измеренных толщин смазочного слоя в зависимости от скорости качения для исследуемого и стандартного смазочных материалов производят во всем эксплуатационно доступном интервале скоростей качения, а такзж расширение круга исследуемис смазочных материалов эа счет определения реологических свойств как жидких масел, так и пластичных смазок.