潤滑脂流變性

2023年12月22日發(作者：珍惜的拼音)

潤滑脂流變性

潤滑脂是在潤滑油中加入稠化劑所制成的半固體膠狀物質。常用的稠化劑是脂肪酸金屬皂，這種皂纖維構成網狀框架，期間儲存潤滑油。由于潤滑脂是纖維組成的三維框架結構，它不能作層流流動，在潤滑過程中呈現出復雜的宏觀力學特性，媽表現為具有時間效應的黏塑性流體。圖表示潤滑脂的流變特性。其主要特點可歸納為：

圖潤滑脂流變特性

（1）通常潤滑脂的黏度隨剪應變率的增加而降低，因而剪應力與剪應變率呈現非線性關系。

（2）如圖所示，潤滑脂具有屈服剪應力?s，只有當施加的剪應力???s時，潤滑脂才產生流動而表現出流體性質。當???s時，潤滑脂表現為固體性質，并可具有一定的彈性變形。由于潤滑脂具有屈服剪應力特性，使得潤滑膜中剪應力???s的區域將出現無剪切流動層。在該流動層中，與流動速度垂直方向上的各點將具有相同的流速，即形成整體。

（3）潤滑脂具有觸變性。當潤滑脂在一定的剪應變率下流動時，隨著剪切時間的延長，剪應力逐漸減小，即黏度隨著時間而降低。而當剪切停止以后，黏度將部分地恢復。由此可見，潤滑脂狀態是處于動態的變化過程，而所謂的穩態潤滑只能是相對穩定狀態。

描述潤滑脂流變特性的本構方程目前主要采用以下三種：

（1）Oswald模型

?????n

（2）Bingham模型

???s????

（3）Herschel-Bulkley模型

???s????n

式中，n為流變指數；?為塑性黏度。

實踐表明，Herschel-Bulkley模型比較符合實驗結果，在中低速范圍時準確度更高。此外，當n?1時，它轉變為Bingham模型；而當?s?0時，為Oswald模型。因此，Herschel-Bulkley模型具有普遍性。

嚴格地說，流變參數?s、?和n都應是溫度和壓力的函數。對于等溫潤滑問題可以不考慮溫度的影響。而流變參數與壓力的關系通常按簡化處理，即認為流變指數n與壓力p無關，而屈服剪應力?s和塑性黏度?隨壓力p按指數關系變化。故

?s??s0e?p?????0e黏壓系數。

?p?

??式中，?s0和?0為潤滑脂在常壓下的屈服剪應力和塑性黏度；?為潤滑脂所含基礎油的建立脂潤滑方程的思路與油潤滑問題相類似，根據本構方程以及微元體平穩條件和流量連續條件推導雷諾方程。但是，由于潤滑脂按Herschel-Bulkley模型本構方程中含有屈服剪應力?s，將潤滑膜分割成無剪切流動層和剪切流動層兩部分，必須分別處理，使推導過程復雜化。