Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 [ 79 ] 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106

ВС, OjAj и iCj и т. д. соответствуют упругим деформациям, которые протекают так быстро, что не оставляют следа на фотобумаге. Отрезки ДВ, АВ и т. д. отражают последействие нагрузки, а отрезки СО, СО и т. д. - последействие разгрузки (см. § 3).

Опыты Г. В. Виноградова показывают, что малые деформации солидола имеют одинаковую величину при наложении и снятии нагрузки и пропорциональны напряжению сдвига. Отсюда следует, что при малых напряжениях сдвига солидолы являются упругими телами.

Аналогичные результаты были получены Е. Е. Сегаловой и П. А. Ребиндером при исследовании упругой деформации растворов стеарата кальция в велосите; однако, полученные ими данные свидетельствуют о некотором различии кинетики последействия нагрузки и разгрузки. Так, если стационарная деформация 30% раствора мыла достигалась после действия нагрузки (4900 дн/см) в течение 60-90 мин., го полное возвращение к первоначальному состоянию имело место через 150-160 мин. после снятия нагрузки. Для смазки, состоящей из 20% стеарата кальция, 12% олеиновой кислоты и 68% велосита, модуль упругости в начальный период деформации равнялся 5,52 • 10 дн/см и в конечный период возрастал до 6,04 . 10 дн/см.

о Ю 20 30 ио SOX

Фиг. 101. Зависимость статического предельного напряжения сдвига смазок от температуры по Д. С. Великовскому.

1 - жировой солидол; 2 - синтетический солидол УС-с2; 5 - синтетический солидол УС-с2; 4 - то же, другого завода; S - синтетический солидол лабораторный, без Удаления парафина.

в Ot

с о.

1000 Шо ШО ШО

tcek

Фиг. 102. Кинетика упругих деформаций солидола (по Виноградову

и Климову [10, 14]).

А. А, Трапезников и Е. М. Шлосберг приводят следующие

значения модуля упругости растворов мыл в минеральном масле: 5%-ный раствор нафтената алюминия 100,5 дн/см, 10%-ный раствор того же мыла 1096,6 ди/см и 5%-ный раствор стеарата

алюминия 356,9. Для этих растворов периоды релаксации = соответственно равны 22,7; 4,5 и 17,3

1 Значение модуля упругости и соответственно периода релаксации в некоторых пределах зависит от массы и периода колебания маятника, с помощью которого производились измерения этих параметров. А. А. Трапезников и Е. М. Шлосберг допускают, что действительное время релаксации несколько больше, чем измеренное ими.

4, Тиксотропия и тиксолабильность смазок- Иззение восстанавливаемости структуры смазок после деформации показывает, что наряду с упругими свойствами они обладают хрзшкостью. Микрокиносъемка в поляризованном свете, примененная для исследования деформации смазок Г. В. Виноградовым [45], показала, что часто структура смазок, разрушенная при течении, восстанавливается очень медленно, что дало основание рассматривать многие смазки как тиксо лабильные.

Тиксотропия структуры смазок исследовалась четырьмя методами: 1) по нарастанию во времени после механического воздействия предельного напряжения сдвига и других упруго-пластичных параметров; 2) по нарастанию во времени вязкости после

аналогичного воздействия;

3) методом «петель гистерезиса» (см. стр. 38);

4) по снижению пенетрации после разжижения при перемешивании.

Исследуя восстановление предельного напряжения сдвига растворов стеарата кальция в велосите, П. А. Ребиндер и Е. Е. Сегалова [12] обна-РЗили, что прочность структуры сильно падает после первого механического воздействия и лишь частично восстанавливается во времени, но затем пре-

0 10 so 70 80 so т 110 т

Фиг. 103. Восстановление структуры смазки (20% технический стеарат кальция в велосите) после повторных механических воздействий (по Е. Е. Сегаловой и П. А.

Ребиндеру [12]).

Рт "~ предельное напряжение сдвига, измеренное методом погружения конуса. Разрушение структуры в мещалке пенетрометра с 60-крат-нЫм опусканием и подниманием ручки.

дельное напряжение сдвига остается постоянным и не зависит от числа последующих разрушений (фиг. 103).

Основываясь на этих опытах, П. А. Ребиндер и Е. Е. Сегалова делят структуры смазок на два типа: конденсационные структуры, отличающиеся высокой прочностью и обнаруживающие при деформации хрупкий разрыв, и диспергационные структуры, обладающие меньшей механической прочностью, чем конденсационные структуры, но являющиеся упруго-пластичными.

Прочные конденсационные структуры возникают в смазке при ее изготовлении. Для восстановления их необходимо повышение температуры. Г. В. Виноградов [10] отмечает, что попеременное нагревание и охлаждение смазок даже при температурах, далеких от температуры их изготовления, приводят к упрочнению структуры.

Очевидно, хрупкие конденсационные структуры являются тиксолабильными, в то время как диспергационные структуры тиксотропны. Существование двух и даже трех типов структур (третий - тиксостабильные) в одной дисперсной системе является весьма общим свойством и может проявляться как при малых

деформациях, так и при течении [44]. В частности, проведенное нами совместно с Е. В. Цьпановой вискозиметрическое исследование растворов и взвесей парафина и церезина в маслах [38] обна-РЗило у смазок, загущенных твердыми углеводородами, все эти свойства. Оказалось, что тиксолабильность церезиновых и особенно парафиновых смазок развита весьма значительно. Она увеличивается при снижении вязкости минерального масла.

С помощью петель гистерезиса М. П. Воларович показал, что тиксотропия смесей солидола с минеральным маслом возрастает во времени при пребывании системы в покое.

Значительная часть данных о влиянии отдельных компонентов смазок на тиксотропию получена путем измерения изменения пенетрации после механического воздействия и исследования кинетики ее восстановления. Эти работы имеют ограниченное значение вследствие отмеченных выше дефектов пенетрометрии. Все же они позволяют сделать некоторые качественные выводы, представляющие интерес для технологии.

Восстановление числа пенетрации проявляется в той или иной мере у всех консистентных смазок [3]. Кинетика нарастания пенетрации при перемешивании смазки в мешалке пеАетрометра служит для оценки технически важного показателя, названного шеханической стабильностью». Принимается, что чем меньше разжижается смазка (т. е. чем меньше повышается ее пенетрация) при перемешивании, тем выше ее механическая стабильность. Этот показатель не дает представления о способности смазок восстанавливать пенетрацию после механического воздействия.

Очевидно, падение и восстановление сопротивления деформации определяется превращениями структуры смазок под нагрузками и после их снятия. В настоящее время доказано, что деформация может изменять ориентацию, форму размеры и сверхмицеллярную структуру частиц мыла. Галлей и Паддингтон [17] обнаружили, что тангенциальный сдвиг смазок вызывает ориентацию кристаллов мыла параллельно направлению сдвига. Паддингтон наблюдала измельчение частиц некоторых мыл во время деформации. Прямые исследования в электронном микроскопе [46] установили, что при работе антифрикционных смазок кристаллы мыл тгуг скручиваться, а затем в спокойном состоянии постепенно возвращаться в прежнее состояние. Отдельные авторы наблюдали обратимый и необратимый распад под влиянием механического воздействия сетчатых сверхмицеллярных структур алюминиевых мыл в маловязких маслах и газолине.

5. Реологические модели смазоц. Обобщенные реологические модели солидолов и близких им смазок, охватывающие их поведение в широком диапазоне нагрузок, были впервые разработаны Г. В. Виноградовым с сотрудниками [10], Е. Е. Сегаловой и П. А. Ребиндером [12]. Согласно этим моделям (фиг. 104> смазки деформируются аналогично системам, состоящим из расположенных в определенной последовательности идеально упругих пружин, поршней, погруженных в вязкую жидкость, и ползунов, имеющих конечный коэфициент статического трения (см. § 3). Эти модели дают общее качественное описание поведения смазок и позволяют роционально подобрать параметры для количественной оценки их реологических свойств.

Рассмотрим вначале модель Г. В. Виноградова (фиг. 104,а). При наложении растягивающей силы в первый момент будет растягиваться пружина /. Это соответствует вполне упругой деформации, для описания которой достаточно знать модуль упругости пружины. Но вскоре начнет растягиваться пру-