[发明专利]一种微型滑块面接触润滑油粘度的测量方法

说明书

技术领域：

本发明属于润滑油粘度测量技术领域，涉及一种润滑油粘度的测量方法，特别是一种微型滑块面接触润滑油粘度的测量方法，基于微型滑块面接触试验台，通过测量油膜厚度来间接测量润滑油粘度。

背景技术：

润滑油的粘度是流体动压润滑中最重要的物理特性之一，它既是评价油品的重要指标，也是研究润滑油各种特性时要涉及的重要因素之一。目前，实验中测量润滑油粘度的方法有很多，常用的方法有如下四种：

1.毛细管方法

测量原理：根据Hagen-Poiseuille定律，一定体积的液体在一定压力梯度下通过给定毛细管所需时间正比于层流液体的粘度，因此，通过测量液体流速和液体流经毛细管产生的压力差即可得出液体粘度；

测量方法：实验采用的方法是通过测量一定体积的润滑油流过毛细血管的时间来计算η。流经细管的流量Q为从而得其中：V-t内流过毛细血管的体积；R-细管的半径；L-细管的长度；P-细管两端的压强差。这就是泊塞勒公式，但它是建立在理想情况下得出的公式，必须进行修正，最后：其中：m-动能修正系数；n-末端修正系数，其值在0～1.2之间；ρ-为流体密度。

该方法的优点在于毛细管粘度计制造简单，价格较低，温度控制简单，实验操作方便，测量精度高，能够进行粘度的绝对测量，因此毛细管法是一种有吸引力的测量方法，但是该方法中的毛细管容易被小颗粒物堵塞，因此对样品纯度要求较高，还由于样品容易与毛细管发生反应，因此不适合高温下使用。

2.旋转法

旋转式粘度计从结构上来划分主要分为两种：单圆桶旋转式粘度计和双圆桶旋转式粘度计，双圆筒旋转式粘度计有两个圆筒，它又可以分为内筒旋转式和外筒旋转式两种。

工作原理：单圆筒旋转式粘度计只有一个圆筒，由一台微型同步电动机带动上、下两个圆盘和圆筒一起旋转，由于受到流体的粘滞力作用，圆筒及与圆筒刚性连接的下盘的旋转将会滞后于上盘，从而使得弹性元件产生扭转，通过测量这个扭转来得到小圆筒所受到的粘性力矩M，再根据马克斯公式计算得到流体的粘度：式中：η—液体动力粘度，Pa·s；H—测量小圆筒浸于待测液体中的高度；R_f—小圆筒的半径；R_a待测液体容器的半径；M—粘性力矩；Ω—小圆筒旋转角速度。

内筒旋转式粘度计测量时，外圆筒是用来盛被测液体的容器，固定不动，内圆筒为浸入被测流体中进行旋转的空心圆筒，与外圆筒同轴。驱动用的微型同步电动机的壳体采用悬挂式安装，通过转轴带动内圆筒以一定的速率旋转，内圆筒在被测流体中旋转时受到了粘滞阻力的作用，产生反作用迫使电机壳体偏转，电机壳体和两根一正一反安装的金属游丝相连，当壳体偏转时，使游丝产生扭转，当游丝的扭矩与粘滞阻力力矩达到平衡时，与电动机壳体相连接的指针便在刻度盘上指出某一数值。此数值与转筒所受的粘滞阻力成正比。因此，将刻度读数乘上特定系数F(即转筒因子)，就表示成粘滞系数的量值。

外筒旋转式粘度计测量时将内、外圆筒都浸入被测流体中，由电动机带动外圆筒以一定的速率进行旋转，内圆筒由于受到两圆筒之间的被测流体的粘滞力作用而发生偏转，与内圆筒相连的张丝扭转所产生的恢复力矩与粘滞力矩的方向相反，当张丝的恢复力矩和粘滞力矩达到平衡时，内圆筒的偏转角θ大小与引起粘滞力矩的粘滞系数η成正比。由此推导出粘滞系数η和偏转角θ的函数关系[η＝f(θ)]，即可通过测量内圆筒的偏转角θ来计算出粘滞系数值η。

该方法的优点在于单圆筒旋转式粘度计结构简单，便于安装，因此适用于流体粘度的在线测量，同时单圆筒旋转式粘度计具有较高的测量精度，较快的响应速度，较低的生产成本，是一种比较理想的在线粘度计，便于在生产过程中对产品粘度进行随时监测及控制。内筒旋转式粘度计是最普通的一种旋转式粘度计，从它的结构以及运转方式来看，它主要用于流体粘度的离线式测量，如在实验室中测量采样流体的粘度值，而外筒旋转式粘度计同单圆简旋转式粘度计一样，直接读数手动计算很麻烦。

3.振动法测量

振动法测量方式较多，有扭转振动式，振动片式等，常用的为扭转振动式测量,包括衰减振动式和强制振动式。

测量原理：衰减振动式基于浸于润滑油中作扭转振动的物体由于受到润滑油施加的粘性力，其扭转振幅会衰减,测量出振幅衰减情况和衰减周期，即可通过相应公式计算出液体粘度；强制振动式的测量原理是由外界补充振动物体由于粘性所损耗的能量，使振动物体维持恒定振动频率和振幅，由所补充的能量和润滑油粘度之间的关系计算粘度值。