通過研究潤滑脂流動(dòng)理論和相關(guān)試驗(yàn)方法，介紹了一種低溫泵送試驗(yàn)機(jī)儀器，可以合理表征潤滑脂的低溫泵送性能。根據(jù)低溫泵送試驗(yàn)機(jī)測試數(shù)據(jù)繪制試驗(yàn)工作曲線，可以準(zhǔn)確表征出潤滑脂的低溫泵送性能，采用流動(dòng)壓力和錐入度測試法進(jìn)行對(duì)比考察，證明了3種測試方法之間具有較好的關(guān)聯(lián)度。

　　潤滑劑被準(zhǔn)確地輸送到潤滑部位是非常重要的，這主要依據(jù)采用何種潤滑方式。潤滑脂的潤滑方式有人工脂槍加脂法、油杯加脂法、集中系統(tǒng)潤滑法等幾種，根據(jù)工況需要選擇合適的潤滑方式。集中供脂潤滑方式被廣泛應(yīng)用，主要適用于機(jī)械設(shè)備中有大量潤滑點(diǎn)或者整個(gè)車間、工廠潤滑系統(tǒng)設(shè)置一種潤滑裝置的情況。集中潤滑的優(yōu)點(diǎn)是可以提高機(jī)械設(shè)備潤滑的可靠性和安全性，延長機(jī)械的使用壽命，減少潤滑操作人員及其勞動(dòng)強(qiáng)度，防止雜質(zhì)混入，節(jié)省油脂使用量，提高設(shè)備可靠性，經(jīng)濟(jì)性明顯。

　　集中潤滑方式要求潤滑脂具有良好的泵送性，主要涉及溫度和壓力等相關(guān)的工況條件。集中潤滑對(duì)潤滑脂的選擇一般依據(jù)錐入度、流動(dòng)壓力、相似黏度等幾個(gè)指標(biāo)，通過這些指標(biāo)描述判斷潤滑脂泵送性能。(當(dāng)然還要有足夠的現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)，這些指標(biāo)都不能直接描述出潤滑脂的泵送性。)一種低溫泵送試驗(yàn)機(jī)，即美國鋼鐵聯(lián)合協(xié)會(huì)(簡稱美鋼聯(lián))評(píng)定潤滑脂低溫流動(dòng)性試驗(yàn)方法中所采用的低溫泵送試驗(yàn)機(jī)，可以在固定條件下直接評(píng)定潤滑脂的泵送性，測試一定的溫度和系統(tǒng)壓力下單位時(shí)間內(nèi)泵送潤滑脂的質(zhì)量，接收的潤滑脂質(zhì)量越多，說明潤滑脂的流動(dòng)性越好。測試結(jié)果直觀、有說服力，是開發(fā)潤滑脂新產(chǎn)品和研究其應(yīng)用性能的有效儀器。

1、潤滑脂的流動(dòng)性理論及相關(guān)試驗(yàn)方法

　　潤滑脂是將稠化劑分散于液體潤滑劑中所形成的一種穩(wěn)定的半固體產(chǎn)品，這種產(chǎn)品可以通過加入添加劑來改善其某些性能。根據(jù)潤滑脂的組成及性質(zhì)，其具有顯著的非牛頓性，類似于Binham 體，但剪切應(yīng)力(τ)與剪切應(yīng)變率(γ)呈非線性關(guān)系。潤滑脂的流變特性可用τ=τs+��γn 近似地表述。潤滑油可以視為牛頓體，剪切應(yīng)力與剪切應(yīng)變率的關(guān)系式通過原點(diǎn)的直線。圖1為非牛頓體潤滑脂與牛頓體潤滑油的τ-γ 曲線。

圖1　非牛頓體潤滑脂與牛頓體潤滑油的τ-γ 曲線

　　非牛頓體潤滑脂與牛頓體潤滑油相比，其優(yōu)點(diǎn)是具有良好的密封性，可以防止水分、灰塵的侵入，減少漏油、飛濺等造成對(duì)機(jī)械的污染;要求不太復(fù)雜的密封裝置和供油系統(tǒng);使用壽命長;適合于較寬的使用溫度范圍�；�于潤滑脂的優(yōu)點(diǎn)，很多潤滑點(diǎn)多、潤滑面廣的機(jī)械設(shè)備必須使用潤滑脂進(jìn)行潤滑。潤滑脂具有天然的不流動(dòng)性，進(jìn)入摩擦面必須通過外力實(shí)現(xiàn)，在集中潤滑系統(tǒng)現(xiàn)場，外力表現(xiàn)為系統(tǒng)泵壓。此外，環(huán)境溫度對(duì)潤滑脂結(jié)構(gòu)狀態(tài)影響較大，低溫條件下潤滑脂流動(dòng)所需的壓力明顯增大。所以潤滑脂的低溫泵送性能研究的是溫度與剪切應(yīng)力(或壓力)的關(guān)系。

　　有關(guān)潤滑脂泵送性的課題研究在國外開展較多，一些評(píng)價(jià)潤滑脂泵送性能的試驗(yàn)方法是在應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上建立的，其中有相似黏度法、流動(dòng)壓力法、表觀黏度法，表征潤滑脂低溫泵送性也包括錐入度、低溫轉(zhuǎn)矩和流變特性測試等試驗(yàn)方法，所有這些試驗(yàn)方法都與剪切應(yīng)力、溫度相關(guān)。潤滑脂行業(yè)現(xiàn)有的與低溫流動(dòng)性相關(guān)的試驗(yàn)方法見表1。

　　在國內(nèi)應(yīng)用較廣的低溫試驗(yàn)方法是相似黏度測試法，該方法起源于前蘇聯(lián)石油協(xié)會(huì)，儀器簡單，操作性強(qiáng)，數(shù)據(jù)和實(shí)際應(yīng)用具有一定的對(duì)應(yīng)性，在國內(nèi)很多潤滑脂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中被采用，如鐵路、冶金和汽車類潤滑脂產(chǎn)品。但是該試驗(yàn)方法對(duì)測試定剪速下黏度的準(zhǔn)確性與國際適用性差。表觀黏度測試法是根據(jù)ASTM 方法標(biāo)準(zhǔn)制定的，其可以彌補(bǔ)相似黏度測試方法的不足，但測試過程較繁瑣，各生

　　產(chǎn)廠家不愿使用。最近在國外潤滑脂學(xué)術(shù)界興起的潤滑脂流變性測試法是一種新方法，但其輸出的數(shù)據(jù)專業(yè)性太強(qiáng)，其推廣使用還需時(shí)日低溫泵送試驗(yàn)機(jī)雖然還未被ASTM 正式采納，但因其具有實(shí)用性、簡單性和較高的現(xiàn)場指導(dǎo)性，其的使用將進(jìn)一步提高對(duì)潤滑脂低溫流動(dòng)性的認(rèn)識(shí)。

表1　潤滑脂低溫流動(dòng)性相關(guān)的試驗(yàn)方法

4、討論

　　總體上講，潤滑脂是一種特定的分散懸浮體，稠化劑在基礎(chǔ)油中形成暫時(shí)的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中分子間的鍵合力(范德華力或者氫鍵)限制了體積元的位置變化，使基礎(chǔ)油中稠化劑不會(huì)沉淀，表現(xiàn)為穩(wěn)定的均相。當(dāng)由溫度能量和剪切應(yīng)力產(chǎn)生的外力能夠克服網(wǎng)絡(luò)鍵合力，即屈服應(yīng)力的臨界剪切應(yīng)力時(shí)，網(wǎng)絡(luò)便解體了，這時(shí)潤滑脂樣品實(shí)際上發(fā)生了流動(dòng)，體積元發(fā)生了不可逆的位置變化———固體變成了流動(dòng)的液體。給定的應(yīng)力產(chǎn)生無限的形變，應(yīng)力與應(yīng)變速率有關(guān)，相關(guān)因子為表觀黏度。潤滑脂表觀黏度的大小主要與外力環(huán)境下稠化劑網(wǎng)絡(luò)中鍵合力、基礎(chǔ)油黏度及其稠化劑含量相關(guān)。本試驗(yàn)中選擇的潤滑脂稠化劑類型相同、基礎(chǔ)油類型相同，不同樣品的稠化劑含量不同。低溫流動(dòng)性試驗(yàn)機(jī)可以準(zhǔn)確地測試出固定壓力1034kPa、溫度-20～0℃范圍條件下潤滑脂的泵送性能，測試出潤滑脂的泵送量單位為g/s，條件可控，易于比較。相同牌號(hào)的潤滑脂，其泵送性隨溫度升高逐漸變好;相同溫度下，錐入度越大，泵送脂量越大，泵送性越好。低溫泵送試驗(yàn)工作曲線準(zhǔn)確表征出潤滑脂泵送性與溫度和稠度的相關(guān)性。

　　相同牌號(hào)潤滑脂，溫度越高，其流動(dòng)壓力越低，泵送性越好，流動(dòng)壓力試驗(yàn)工作曲線驗(yàn)證了相同溫度條件下潤滑脂泵送性與美鋼聯(lián)低溫流動(dòng)試驗(yàn)機(jī)評(píng)價(jià)結(jié)論相一致。該試驗(yàn)方法在歐洲獲得較好的應(yīng)用。不同錐入度的潤滑脂，其錐入度越小，潤滑脂越硬，低溫相似黏度越大，泵送性越差。本試驗(yàn)中僅考察了固定壓力下不同溫度潤滑脂的泵送性，可以根據(jù)現(xiàn)場的試驗(yàn)條件，通過設(shè)定不同壓力完成試驗(yàn)測試，可拓寬該試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用范圍。

5、結(jié)論

　　美鋼聯(lián)低溫泵送試驗(yàn)機(jī)是根據(jù)實(shí)際工況條件評(píng)定潤滑脂泵送性的模擬臺(tái)架試驗(yàn)機(jī)，可以準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)潤滑脂的低溫泵送性能，測試數(shù)據(jù)誤差較小，穩(wěn)定性好，與其它表征潤滑脂低溫流動(dòng)性的試驗(yàn)方法，如流動(dòng)壓力試驗(yàn)和錐入度測定試驗(yàn)，有較好的關(guān)聯(lián)度。其試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以為現(xiàn)場潤滑選脂和集中潤滑設(shè)計(jì)選脂提供參考，豐富了實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)篩選潤滑脂配方的手段。