一种微型滑块面接触润滑油粘度的测量方法技术

本发明专利技术属于润滑油粘度测量技术领域，涉及一种微型滑块面接触润滑油粘度的测量方法，主要按照如下步骤进行：(1)试样的清洗；(2)安装微型滑块，安装与调平玻璃盘；(3)、固定接触副倾角α为恒定值；(4)、载荷的平衡和施加；(5)、绘制润滑油粘度η随出口处油膜厚度h的变化曲线图；本发明专利技术利用控制单一变量的方法，测量出已知粘度的几种润滑油的油膜厚度，找出膜厚与粘度之间的函数关系，该发明专利技术在测量油膜厚度的同时，能够间接得出润滑油的粘度，无需使用粘度计再测量粘度，节省工作时间，为指导润滑油的研究提供了方便，其原理简单可靠，操作方便，测量准确度高，能够适用于不同类型的润滑油粘度的测量，应用环境友好，市场前景广阔。

Method for measuring viscosity of contact oil of miniature sliding surface

The invention belongs to the technical field of lubricating oil viscosity measurement, measuring method relates to a miniature slider contact lubricant viscosity, mainly according to the following steps: (1) sample cleaning; (2) the installation of mini slider, installation and adjustment of glass plate; (3), fixed contact angle is constant; (4), load balance and applied; (5) and the change curve of lubricating oil viscosity with oil film thickness at the exit of H; the invention uses a single variable control method, measurement of oil film thickness of lubricating oil viscosity is known, find the function relationship between the film thickness and the viscosity. At the same time the invention in the measurement of oil film thickness can be obtained indirectly, the viscosity of the lubricant, without the use of measuring viscosity viscometer, save time, provide convenience for the study guide of lubricating oil, its principle is simple and reliable, easy to operate, measurement The utility model has high accuracy and can be applied to the measurement of viscosity of different types of lubricating oil. The utility model has the advantages of environment friendly application and broad market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种微型滑块面接触润滑油粘度的测量方法
：本专利技术属于润滑油粘度测量
，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。
技术介绍
：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；Rf—小圆筒的半径；Ra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。该方法的优点在于振动法常用于低粘度液体的粘度测量，因此该方法主要适用于多数熔体粘度测量，振动法的优点在于振动周期和衰减测量方便、样品用量少、控温方便，但是没有公认的理想粘度计算公式。4.落球法测量原理：球体或柱体在被测液体中下落，通过测量落体通过两定点所用的时间来测定粘度，也可以让球体滚动通过倾斜的平面。该方法的优点在于落球法原则上可以测定绝对粘度，由于不同的液体的粘性系数相差很大，同一种液体随着温度的不同粘性系数的变化有的也很大，所以还要考虑小球的直径与容积的尺度之比要满足实验的要求，因此，符合实验条件的小球直径范围也将变化。由于采用手控停表计时和由于人的视觉暂留效应的影响，小球下落的速度要尽可能的慢。采用相同原理的粘度计有滚动落球粘度计，圆柱落下粘度计和落体式连续粘度计等。因此，设计制备一种微型滑块面接触润滑油粘度的测量方法，该方法以青岛理工大学设计研发的微型滑块轴承润滑油膜测量仪及其滑块调节方法(专利号为ZL200810249672.0)中的实验设备为基础，能够设定并且调节微滑块工作平面与透明光学圆盘之间倾角α，这为面接触润滑油粘度测量方法提供了实验硬件基础。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种微型滑块面接触润滑油粘度的测量新方法，在一定载荷下以静止的微型滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面形成低压流体动压润滑油膜，利用光干涉技术对润滑油膜的厚度进行测量，根据流体动压润滑理论，润滑油粘度越高，油膜厚度越大，通过测量部分润滑油的油膜厚度，找出膜厚与粘度之间的函数关系，进而间接得出任意膜厚下润滑油的粘度。为了实现上述目的，本专利技术所述的微型滑块面接触润滑油粘度的测量方法是在微型滑块轴承润滑油膜测量仪中完成，其主体结构包括：滑块固定单元、玻璃盘回转单元、光干涉系统、加载装置和机架底盘；滑块固定单元的主要部件包括微型滑块，玻璃盘回转单元的主要部件包括玻璃盘，光干涉系统的主要部件为同轴照明设备和位于玻璃盘下部的显微镜，加载装置的主要部件为加载杠杆和调节螺钉；面接触润滑副由光学透明玻璃圆盘和微型滑块组成，将滑块固定在玻璃盘的上方，滑块作为润滑副的上表面，工作面高精度反光处理，玻璃盘为下表面，其中玻璃盘旋转，滑块静止，能够通过倾角调节装置改变滑块与玻璃盘表面间的倾斜角度，光干涉条纹的数量和条纹的倾斜角度可以反映出微型滑块和玻璃盘之间的倾斜角度，通过调节不同位置的调节螺杆，改变干涉条纹的数量和倾斜角度，进而达到改变倾角大小和方向的目的，并在玻璃盘的转动过程中保持该倾角的大小和方向不发生变化，从而保证实验的稳定性；由加载装置对两平面施加载荷，当玻璃盘以一定的角速度旋转时，将润滑油卷吸入两平面间形成润滑油膜，油膜厚度由玻璃盘下方的光干涉测量系统测得，该系统利用多光束干涉法进行油膜厚度的计算，实验过程中红光平行入射到微型滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型滑块面接触润滑油粘度的测量方法，该方法是在微型滑块轴承润滑油膜测量仪中完成，其特征在于具体测量方法按如下步骤进行：(1)、试样的清洗：在试验开始之前对微型滑块和玻璃圆盘进行清洗，用以防止细微颗粒的吸附导致润滑油油膜厚度测量的不准确，具体工艺步骤为先将微型滑块和玻璃盘用洗手液去除表面的油污等杂质，在油污不易去除的特殊情况下，则采用丙酮、石油醚或其他强有机溶剂进行清洗；然后将清洗后的微型滑块和玻璃盘放入无水乙醇中超声清洗3‑5分钟，最后用高压氮气或压缩空气将清洗后的微型滑块和玻璃盘吹干；(2)、安装微型滑块，安装与调平玻璃盘：先将微型滑块安装在微型滑块轴承润滑油膜测量仪上，再安装玻璃盘，安装玻璃盘时依次旋转其表面8颗定位螺钉至轻微旋紧，在安装时应防止玻璃盘的磕伤并避免玻璃盘表面被污染，由微型滑块和玻璃盘组成面接触副，在玻璃盘上添加待测润滑油，确定待测润滑油的动力粘度η及折射率n，其中润滑油的动力粘度η由粘度计测量获得，待测润滑油的折射率n由阿贝折射仪确定；然后，使用千分表对玻璃盘进行调平，使其端面跳动在3μm以内；(3)、固定接触副倾角α为恒定值：波长为λ的红光经同轴照明设备输入显微镜照射在微型滑块和玻璃盘形成的楔形间隙上形成干涉图像，通过调节8颗调节螺钉确定干涉图像条纹的数目N，由倾角计算公式...

【技术特征摘要】
1.一种微型滑块面接触润滑油粘度的测量方法，该方法是在微型滑块轴承润滑油膜测量仪中完成，其特征在于具体测量方法按如下步骤进行：(1)、试样的清洗：在试验开始之前对微型滑块和玻璃圆盘进行清洗，用以防止细微颗粒的吸附导致润滑油油膜厚度测量的不准确，具体工艺步骤为先将微型滑块和玻璃盘用洗手液去除表面的油污等杂质，在油污不易去除的特殊情况下，则采用丙酮、石油醚或其他强有机溶剂进行清洗；然后将清洗后的微型滑块和玻璃盘放入无水乙醇中超声清洗3-5分钟，最后用高压氮气或压缩空气将清洗后的微型滑块和玻璃盘吹干；(2)、安装微型滑块，安装与调平玻璃盘：先将微型滑块安装在微型滑块轴承润滑油膜测量仪上，再安装玻璃盘，安装玻璃盘时依次旋转其表面8颗定位螺钉至轻微旋紧，在安装时应防止玻璃盘的磕伤并避免玻璃盘表面被污染，由微型滑块和玻璃盘组成面接触副，在玻璃盘上添加待测润滑油，确定待测润滑油的动力粘度η及折射率n，其中润滑油的动力粘度η由粘度计测量获得，待测润滑油的折射率n由阿贝折射仪确定；然后，使用千分表对玻璃盘进行调平，使其端面跳动在3μm以内；(3)、固定接触副倾角α为恒定值：波长为λ的红光经同轴照明设备输入显微镜照射在微型滑块和玻璃盘形成的楔形间隙上形成干涉图像，通过调节8颗调节螺钉确定干涉图像条纹的数目N，由倾角计算公式确定此时微型滑块和玻璃盘之间的倾斜角度α；对压环上的8颗定位螺钉进行微调，来控制倾角的动态平衡，使得回转过程中倾角不发生变化，其中α为微型滑块倾角，rad；λ为光源的波长，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭峰，王茜，李超，栗心明，韩素立，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37