超高剪切应变率润滑脂流变模型
阅读：178发布：2020-05-11
专利汇可以提供超高剪切应变率润滑脂流变模型专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种超高 剪切应变 率 润滑脂 流变模型，为本发明的模型构建便利，基于的参数易获得，而且经超高剪切应变率流变仪上测量，验证该模型具有很高的精确度，尤其适合剪切应变率从0～3.5×106s‑1，甚至更高的流变数据。本发明的模型具有很大的适用性，适合于任何发生相对滚动且伴有滑动的两个 接触 件之间润滑脂剪应 力 的求解。模型建立后，可以用来积分求解润滑脂的 摩擦力 ，润滑脂的摩擦力是润滑脂研发和 轴承 设计必需的重要参数之一。尤其对复杂的锂基油脂具有很高的适用性。，下面是超高剪切应变率润滑脂流变模型专利的具体信息内容。
1.一种超高剪切应变率润滑脂流变模型，其特征在于，为 其中,参数
a、n和b计算公式如下：
a＝3.079×10-9P01.2586(η0U/ER)-0.7801
n＝0.8542(P0/E)0.0558(η0U/ER)-0.0533
b＝1.5879×10-19P02.0355(η0U/ER)-1.5738
P0是最大赫兹接触应力，E为等效弹性模量，E1、E2分别是两接触件的弹性模量，E＝E1E2/(E1+E2)，R为等效半径，R1和R2分别为两个接触件的半径，R＝R1R2/(R1+R2)，η0是待求润滑脂的基础油在环境温度下的运动粘度，U是滚动速度，U＝(U1+U2)/2，U1、U2分别为两接触件接触点的线速度。
2.如权利要求1所述的超高剪切应变率润滑脂流变模型，其特征在于，所述的流变模型适合剪切应变率从0～3.5×106s-1的流变数据。
3.如权利要求1所述的超高剪切应变率润滑脂流变模型，其特征在于，所述的润滑脂为锂基润滑脂。
超高剪切应变率润滑脂流变模型
技术领域
[0001] 本发明涉及润滑脂性能测定技术领域，特别是涉及一种超高剪切应变率润滑脂流变模型。
背景技术
[0002] 润滑脂在外力作用下流动和变形的能力称为润滑脂的流变特性。因为润滑脂是非牛顿流体，所以它的流变特性很复杂。随着科技的发展，改善高速轴承运动精度和寿命的问题越来越急迫。润滑脂的流变特性决定了高速轴承的摩擦特性，进而影响轴承的寿命和轴承运动精度。因此，研究高速轴承润滑脂的流变特性具有重要意义。众所周知，当在润滑脂上作用剪切力时，润滑脂复合纤维结构重新定向，润滑脂的整体流动性提高，为了描述这种特性，提出了许多流变模型。
[0003] Sasaki首先利用Bingham模型描述了润滑脂的流变模型。1972年Kauzlarich等人提出了相对完整的弹流理论，他利用Herschel-Bulkley本构方程得到线接触下润滑脂的流变方程。Bauer等人提出了四参数流变模型。直到现在，润滑脂流变特性和流变模型的研究还没有取得很大的进展。Goncalves和Gonz á lez利用MRC301流变仪完成了流变特性的测量。测量了在线弹性区域(剪切应变率小于1s-1)的储能模量和损耗模量。Cousseau Tiago用幂律模型测量了润滑脂表观粘度随剪切应变率的变化，用MCR501流变仪进行的实验表明，剪切应变率范围在3×10-3-102s-1时幂律模型可以满意地描述流变曲线。
[0004] 然而由于旋转流变仪的结构的限制，现有技术中对润滑脂的剪应变率研究均是在小于104s-1的范围进行。在实际应用中,许多润滑脂尤其是高速轴承润滑脂,经常工作在剪应变率高达106s-1的条件下。由于润滑脂的非牛顿特性，使得润滑脂的流变特性强烈依赖于剪切应变率。现有的流变学测量和流变模型对于高速轴承，剪切应变率从104到3.5×106s-1的流变特性没有参考意义。
发明内容
[0006] 为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
[0007] 一种超高剪切应变率润滑脂流变模型，为
[0008] 其中,参数a、n和b计算公式如下：
[0009] a＝3.079×10-9P01.2586(η0U/ER)-0.7801
[0010] n＝0.8542(P0/E)0.0558(η0U/ER)-0.0533
[0011] b＝1.5879×10-19P02.0355(η0U/ER)-1.5738
[0012] P0是最大赫兹接触应力，E为等效弹性模量，E1、E2分别是两接触件的弹性模量，E＝E1E2/(E1+E2)，R为等效半径，R1和R2分别为两个接触件的半径，R＝R1R2/(R1+R2)，η0是待求润滑脂的基础油在环境温度下的运动粘度，U是滚动速度，U＝(U1+U2)/2；U1、U2分别为两接触件接触点的线速度。
[0013] 所述的流变模型适合剪切应变率从0～3.5×106s-1的流变数据。
[0014] 所述的润滑脂为锂基润滑脂。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0016] (1)本发明的模型构建便利，基于的参数易获得，而且经超高剪切应变率流变仪上测量，验证该模型具有很高的精确度，尤其适合剪切应变率从0～3.5×106s-1，甚至更高的流变数据。
[0017] (2)本发明的模型具有很大的适用性，适合于任何发生相对滚动且伴有滑动的两个接触件之间润滑脂剪应力的求解。
[0019] 图1所示为滚动速度20米/秒，在不同接触压力下剪应力--剪切应变率曲线；
[0020] 图2所示为滚动速度25米/秒，在不同接触压力下剪应力--剪切应变率曲线；
[0021] 图3所示为滚动速度30米/秒，在不同接触压力下剪应力--剪切应变率曲线；
[0022] 图4所示为滚动速度35米/秒，在不同接触压力下剪应力--剪切应变率曲线；
[0023] 图5所示为滚动速度40米/秒，在不同接触压力下剪应力--剪切应变率曲线；
[0024] 图6所示为滚动速度20米/秒和40米/秒，在不同接触压力下剪应力--剪切应变率曲线及四参数模型预测曲线。
具体实施方式
[0025] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026] 本发明的超高剪切应变率润滑脂流变模型，为
[0027] 参数a、n和b计算公式如下：
[0028] a＝3.079×10-9P01.2586(η0U/ER)-0.7801
[0029] n＝0.8542(P0/E)0.0558(η0U/ER)-0.0533
[0030] b＝1.5879×10-19P02.0355(η0U/ER)-1.5738
[0031] P0是最大赫兹接触应力，E为是等效弹性模量，E1、E2分别是两接触件，如球、盘的弹性模量，E＝E1E2/(E1+E2)，R为等效半径，R1和R2分别为两个接触件的半径，R＝R1R2/(R1+R2)，η0是润滑脂的基础油在环境温度下的运动粘度，环境温度即为测量设备所在空间的温度，一般在20摄氏度-30摄氏度，U＝(U1+U2)/2是滚动速度，U1、U2分别为两接触件接触点的线速度。所述的流变模型适合剪切应变率从0～3.5×106s-1，甚至更高的流变数据。
[0032] 验证用实验采用的超高剪切应变率流变仪的性能如下:1)剪切应变率范围是从07 -1
～8×10s 。2)最大赫兹接触压力从0.8GPa到1.5GPa。3)球试件和盘试件都是GCr15加工而成，它们的平均表面粗糙度σ小于0.02μm，E1＝E2＝2.07×1011Pa；R1＝0.01m；R2＝0.035m。4)接触区域处于完全弹流润滑，表面粗糙度对球和盘之间的剪切应力没有影响。
～8×10s 。2)最大赫兹接触压力从0.8GPa到1.5GPa。3)球试件和盘试件都是GCr15加工而成，它们的平均表面粗糙度σ小于0.02μm，E1＝E2＝2.07×1011Pa；R1＝0.01m；R2＝0.035m。4)接触区域处于完全弹流润滑，表面粗糙度对球和盘之间的剪切应力没有影响。
[0033] 验证模型试验用的润滑脂通过一个气压供脂装置，将新鲜的润滑脂涂在两接触件即球和盘试件的接触区。滚动速度为U，U＝(U1+U2)/2，其中U1和U2分别为球、盘表面接触点的线速度，U1、U2可以通过调节水平电主轴、竖直电主轴的转速结合球、盘的半径得到。球、盘在接触点处的线速度之差被称为滑动速度ΔU，ΔU＝U1-U2，滑动速度剪切润滑脂的油膜产生摩擦力。
[0034] 其中，所述的球由水平电主轴带动，所述的盘由竖直电主轴带动，液压驱动所述的水平电主轴向上运动以在球和盘之间产生一个接触载荷，所述的接触载荷是通过固定在液压加载系统下方的载荷传感器测量，所述的水平电主轴受驱动在水平方向转动。具体该装置与CN104634731A相似，具体不复赘述。
[0035] 试验用的油脂是由SKF公司生产的LGLT。LGLT润滑脂属于高速润滑脂，基础油是合成油。在常温下，基础油的动态粘度η0＝0.05Pa·s，黏压系数α＝1.80×10-8Pa-1。
[0036] 测试条件模拟的SKF滚动轴承的工况如下:滚动速度:20m/s，25m/s，30m/s，35m/s，40m/s。最大赫兹接触压力P0:0.8GPa，1.0GPa，1.2GPa，1.35GPa，1.5GPa。剪切应变率:0～
3.5×106s-1。试验润滑脂温度：25℃。通过以上测试工况的不同组合，可以得到25组描述剪应力随剪应变率变化的流变曲线,如图1～5,各点表示测试数据,横坐标为剪切应变率，纵坐标为剪应力，实线为本发明的模型预测值。图6所示为滚动速度20m/s和40m/s，在接触压力分别为0.8GPa和1.5GPa下剪应力--剪切应变率曲线及四参数模型预测曲线，其中，各点表示测试数据,横坐标为剪切应变率，纵坐标为剪应力，实线为四参数模型的预测值。
3.5×106s-1。试验润滑脂温度：25℃。通过以上测试工况的不同组合，可以得到25组描述剪应力随剪应变率变化的流变曲线,如图1～5,各点表示测试数据,横坐标为剪切应变率，纵坐标为剪应力，实线为本发明的模型预测值。图6所示为滚动速度20m/s和40m/s，在接触压力分别为0.8GPa和1.5GPa下剪应力--剪切应变率曲线及四参数模型预测曲线，其中，各点表示测试数据,横坐标为剪切应变率，纵坐标为剪应力，实线为四参数模型的预测值。
[0037] 从图1-5可以看到，随着剪切应变速率的增加，剪应力先是线性增加,然后非线性增加,最后随剪切应变率增加剪切应力略有减小。当剪切应变率超过1.5×106s-1时,随着剪切应变率的连续增加剪切应力略有下降。这是因为剪应变率过大，导致润滑脂结构被破坏，这时润滑脂的剪切性能主要取决于基础油。热效应导致基础油的粘度降低，使得剪应力-剪应变曲线在高剪应变率时开始下降。
[0038] 从实验数据中可以看出，本发明的模型预测精度较高，尤其是在高剪切应变率，如1.5×106s-1到3.5×106s-1，结合图1、图5和图6，可以看出本发明的模型比四参数模型有更高的预测精度。利用本发明的模型，可有效对润滑脂的设计和轴承设计提供指导。本发明的模型具有很大的适用性，适合于任何发生相对滚动且伴有滑动的两个接触件之间润滑脂剪应力的求解。模型建立后，可以用来积分求解润滑脂的摩擦力，润滑脂的摩擦力是润滑脂研发和轴承设计必需的重要参数之一。
[0039] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种用于研究剪切应变历史对砂土液化特性影响的模型箱 | 2020-05-13 | 633 |
| 一种可剪切的可穿戴应变传感器及其制备方法 | 2020-05-12 | 867 |
| 一种基于光学剪切的二维光学应变花测量方法 | 2020-05-12 | 265 |
| 一种基于权平均最大剪切应变幅平面的多轴疲劳寿命预测方法 | 2020-05-13 | 987 |
| 一种光纤光栅剪切应变传感器 | 2020-05-11 | 558 |
| 一种橡胶支座极限剪切应变的快速检测方法 | 2020-05-12 | 869 |
| 高应变率条件下研究粘弹性材料II型断裂的剪切试件 | 2020-05-13 | 436 |
| 一种带有应变片的螺钉，用于测量螺钉承受的拉伸和/或剪切应力 | 2020-05-14 | 516 |
| 全桥式和半桥式测量剪切应变的应变片及方法 | 2020-05-11 | 877 |
| 高应变率条件下研究粘弹性材料II型断裂的剪切试件 | 2020-05-14 | 767 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈