高压旋转粘度计的研制及合成油压粘特性研究

论文摘要

润滑油在高压下的流变学性质是近年来国内外润滑领域研究的重要课题,其主要的研究内容之一就是润滑油的粘度随压力的变化关系,即压粘特性。润滑油的粘度和压粘系数对于弹流接触区油膜厚度和牵引力的计算有很大影响。而影响润滑油粘度的因素有很多,其中压力是重要因素之一,因此研究压力对润滑油粘度的影响有着重要意义。本文采用旋转法的原理设计高压旋转粘度计,测试了润滑油的粘度随压力变化的关系以及剪切速率对润滑油压粘特性的影响。采用双层缩套结构设计高压腔体,不仅满足强度要求,而且大大减小了仪器的重量和体积。另外,对Bridgman密封进行了改进,用来实现柱塞密封;引线密封则采用O形圈以及锥面配合来实现;端面密封采用柱面过盈配合并用锥面作为挡圈压住密封圈实现。经过多次实验验证,上述密封良好。高压旋转粘度计采用磁性联轴器实现无接触传动,从而解决高压下旋转件动密封问题。磁性联轴器的传递扭矩通过理论计算、有限元分析和试验验证,确保其满足仪器需要。加压结构采用倍压的原理,压力机提供很小的压力便可使粘度计达到很高的压力;测试腔体按照德国DIN53019标准进行设计,其转子和定子材料选用导热性较好的钨铜合金,大大减小了由于测试腔内转子剪切润滑油导致温度升高而对测试结果产生的影响。对高压旋转粘度计测试系统的硬件和软件进行了设计。硬件可以实现转矩信号、压力信号和速度信号的采集;软件采用Delphi语言进行编写,可以实现数据的显示和存储,简单易用。最后,采用高压旋转粘度计对几种国产合成油的粘度进行测量,并对结果进行分析。结果表明:压力增加,合成润滑油粘度随之增加,而且增加速率随着压力增加而增大;随着剪切速率的增加,粘度随压力的变化趋势趋于平缓,即压粘系数逐渐减小;另外,在高压下,随着剪切速率增加,润滑油粘度迅速减小,表现出明显的剪切稀化作用,非牛顿性显著。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外的研究现状及分析
• 1.3.1 国外润滑油压粘特性的研究现状
• 1.3.2 国内润滑油压粘特性的研究现状
• 1.3.3 国内外压粘特性研究方法
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 高压旋转粘度计总体设计
• 2.1 引言
• 2.2 高压旋转粘度计整体结构
• 2.3 高压旋转粘度计加压结构
• 2.3.1 加压柱塞
• 2.3.2 高压密封盖
• 2.3.3 高压密封
• 2.4 高压旋转粘度计高压腔体
• 2.4.1 内外筒材料选取
• 2.4.2 筒体尺寸及强度设计
• 2.4.3 筒体底部厚度设计
• 2.5 高压旋转粘度计测试腔体
• 2.6 本章小结
• 第3章 高压旋转粘度计驱动系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 磁性联轴器传递扭矩的理论计算
• 3.3 磁性联轴器传递扭矩的有限元分析
• 3.3.1 基本假设
• 3.3.2 有限元模型
• 3.3.3 有限元求解结果
• 3.4 磁性联轴器传递扭矩的实验分析
• 3.5 磁性联轴器的结构参数对传递扭矩的影响
• 3.5.1 磁环间距对最大传递扭矩的影响
• 3.5.2 磁极对数对最大传递扭矩的影响
• 3.5.3 磁环厚度对最大传递扭矩的影响
• 3.5.4 磁环外径对最大传递扭矩的影响
• 3.5.5 隔离套材料对最大传递扭矩的影响
• 3.5.6 转速对最大传递扭矩的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 高压旋转粘度计测试系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 测试系统概述
• 4.3 压力信号采集电路设计
• 4.3.1 压力传感器的选择
• 4.3.2 放大电路的选择
• 4.3.3 压力信号的采集
• 4.4 速度信号采集电路设计
• 4.5 上位机软件设计
• 4.5.1 编程语言的选择
• 4.5.2 软件开发的具体要求
• 4.5.3 软件系统流程
• 4.6 本章小结
• 第5章 合成油的压粘特性分析
• 5.1 引言
• 5.2 实验前准备
• 5.3 实验步骤
• 5.4 实验结果分析
• 5.4.1 重复性分析
• 5.4.2 压粘曲线及压力对粘度的影响
• 5.4.3 粘度曲线及剪切速率对压粘特性的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢