Способ определения реологических характеристик смазочных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК За) а 01 Б 11 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. -К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Опытное производство ИнститутаФизики высоких энергий Тбилисскогоордена Трудового Красного Знаменигосударственного университета(56) 1. Авторское свидетельство СССРЮ 796729, кл. 6 01 н 3/56, 1978.и: Роогй С.А Наащаад Ю.С.,Оавегоа А. Еча 1 иа 1 оп оУ, ЕцЬг 1 сааСвцз 1 в 8 ОР 11 са 1 Е 1 азФоЬуйгобуаащ 1 евАВЬЕ Тгааз, 1968, чо 1. 11, Р. 31-43(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в получениипленок 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 ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения реологическнх характеристик и расширения кру га исследуеьих 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 9 пленки, затем скорость качения монотонно уменьшают, определяя при этом толщину пленки через определенные интервалы времени, а сопоставление полученных зависимостей ведут с учетом измеренных значений.Изобретение относится к области исследования Физико-механических свойств различных смазочных материалов и предназначено для измерения вязкости и пьезокоэффициента вязкости, необходимых для расчета толщины смазочной пленки в упругогидродинамическом контакте.Известен способ определения реологической характеристики - пьезокоэфФициента вязкости смазочных масел, 10 заключающийся в том, что образцы погружают в испытуемое масло, приводят во вращение с разными скоростями, нагружают, проводят предварительную приработку, измеряют коэффициент тре-)5 ния, а величину 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" дбвательно, значение пьезокоэффициента вязкости )1) отличается от истинного значения пьезокоэффициента вязкости.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 23 .В известном способе зависимость экспериментально измеряемой толщины смазочной пленки й в упругодинамическом контакте от скорости качения 0,+О контактирующих поверхностей определяют по Формуле0 о с (О,+Ог)4(Ртахф СОпйгде , - вязкость смазочного материала при атмосферном давлеНии,и температуре испытаний;(6 - пьезокоэффициент вязкости; 65 приведенных радиус кривизны;Р- максимальное герцевскоедавление;приведенный модуль упругости;аи 1 - показатели степени.В способе экспериментально определяют толщину пленки исследуемого смазочного материала) стандартногосмазочного материала, для которого известны вязкость )0 О и пьеэокоэффициент вязкости с, при фиксированных безразмерных параметрах скорости)О (0,0 Е Й и нагрузки Р,) Е, после чего.иэ соотношенияст ст ( 2)находят э начение пьез окоэ Ффициентавязкостиисследуемого материала поизвестной величине пьезокоэффициентавязкостистандартного смазочногоматериала по Формуле,) сг , Нрименимость способа определения льезокоэффициента вязкостиисследуемого смазочного материала ограничена тем, что в нем в качестве необходимого условия предполагается знание вязкости )ц исследуемого смазочного материала. Вместе с тем для многих смазочных материалов, и в особенности для пластичных.смаэок, данные по вязкости р отсутствуют. Кроме того, определейие пьезокоэффи,циента вязкости К по Формуле (3) ,предполагает выполнение следующих условий: вязкость(при данной температуре) неизменна при любых условиях проведения экспериментов; показатели степени а и Ъ в Формуле (Ц одинаковы для исследуемого и стандартного смазочных материалов. Однако эти условия не всегда выполняются. Например, вязкость )М пластичных смазок существенно зависит от скорости сдвига. Кроме того, при увеличении скорости качения к изменению вязкости ро приводят релаксационные эффекты, а показатели одинаковости степени а и 5 в определенной мере могут зависеть от физико-химических свойств смазочных материалов, В связи с этимдля 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 испольэоватьприсущие ему показатели степени а и Ь в формуле (1).Кроме того, даже в том случае, когда известна вязкостьисследуемого смазочного материала, воэможность сопоставления измеренной тол щины пленки для исследуемого и стандартного смазочных материалов при равных значениях безразмерного параметра скорости -О) существен- (О в (О+Ц Е й 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 30 скоростей качения, что ограничивает возможности способа и снижает его точность. В известном способе снимаемые экспериментальные результаты обесцениваются из-за резкОго повыше- З 5 ния температуры в контакте с ростом скорости качения и необходимостью быстрого съема показаний при использовании большого интервала скоростей.40Целью изобретения является повышение точности определения реологических характеристик и расширение круга исследуемых смазочных материалов.поставленная цельдостигается 45 тем, что согласно способу определения реологических характеристик смазочных материалов, заключающемуся ,в получении пленок иэ исследуемого и стандартного смазочных материалов путем качениямежду двумя контактирующими поверхностями, измерении толщины этих пленок в зависимости от скорости качения и сопостав-, лении полученных зависимостей при опре.55 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, а65(6) где А и А , 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 функ" ции 1 при заданном давлении и для данной экспериментальной установки для всех смазочных материалов одинакова, исходя иэ чего параметр 1 находят по формуле А1 ас(а 7 где 4 - известный параметр для стандартного смазочного материала.Коэффициенты Д, А и степенные показатели а, а получают путем обработки методами математической статистики, например методом наименьших квадратов, результатов измерениЯ толщины смазочного слоя в зависимоСти сопоставление полученных зависимостей ведут с учетом измеренных значений.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 голоданияТолщину пленки фиксируют при этой максимальной для данного смазочного материала скорости. Затем плавно уменьшают скорость и через определенные интервалы времени замеряют изменение толщины смазочной пленки в зависимости от скорости качения. Аналогичную процедуру повторяют для исследуемого смазочного ма" териала,Зависимости толщины смазочной плен- ки от скорости качения для стандартного и исследуемого смазочных материалов представляют в виде1096534 а получаем для смазки ВНИИ НП.Э 1,64 ф 10 Р с; Составитель В.филатоваРедактор И.Шулла Техред А,Бабинец Корректор Л,Пилипенко мв ю твеав ВЕВ ща Е тЗаказ 3816/31 Тирах 823 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретениЯ и открытий113035, Москва, %-35, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г.уагород, ул.Проектная, 4 от скорости качения для стандартного и исследуемого смазочных материалов.П р и м е р. Для определения реологического параметраиз зависимости толщины пленки исследуемой смаэ кн ВНИИ НП 260 от скорости качения находят значения 4 и а, Величина Д зависит от давления и температуры. При Рщ 1,0 ГПа и Т 40 С М 2,77, а степейной показатель а 0,71. 10В качестве стандартного смазочного материала выбирают масло ИС, для которого при Т=40 рС вязкость р 0,24 Пас, ц вязкости Ф, щ 0,24 10 м/Н и соответст венно параметр смазки 4 ст =5,76 10 с.Иэ зависимости толщины смазочной пленки стандартного масла ИСот скорости качения при Рщ щ 1,0 ГПа и Т 40 РС определяют следующие значения 2 О для фрт икаетА ст =ф 2 ю 81 ю а ст =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 такие расширение круга исследуеирх смазочных материалов эа счет определения реологических свойств как жидких масел, так и пластичных смазок.