一种润滑油粘度选取方法
【专利摘要】本发明属于润滑油性能测试【技术领域】，提供一种润滑油粘度选取方法,其包括：步骤1，建立润滑油粘度公式；步骤2，数值求解每一个时间步的润滑油的油膜厚度分布和与此对应的压力；步骤3，选出每一个时间步的油膜厚度分布中最小的油膜厚度值，将所有时间步中最小的油膜厚度值中的最小值作为工件一个周期的最小油膜厚度，并与工件的粗糙度值进行比较迭代处理，直至该最小油膜厚度小于粗糙度值，此时其对应的粘度为所求的润滑油粘度。本发明选取的润滑油粘度值可直接应用与工程之中，保证了工件系统的动力性、经济性、可靠性，为选取润滑油粘度提供了理论参考。
【专利说明】一种润滑油粘度选取方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于润滑油性能测试技术，尤其涉及一种润滑油粘度选取方法。
【背景技术】
[0002] 国内目前针对润滑油的选配，主要受限于设计制造水平，例如民用高档发动机大 多直接采用国外厂家指定的润滑剂，或者根据国外已有的标准方法进行宽泛范围中的"纯 理化指标"的类比选用。壳牌公司将润滑科学的支撑作用分为三个方面：润滑分析模型、流 变学研宄、筛选测试与模拟测试。针对各种润滑油开发建立了各种系统，采用润滑模型预测 润滑状态；将润滑剂的流变特性融合在模型中预测润滑状态及其转变；并根据润滑状态采 用"Smart Screener"技术，在通用和自制设备上试验油品在各种工况下的各项摩擦适用指 标与油品理化指标的关系，积累相当的经验数据与图表。
[0003] 但是现有技术中直接通过润滑分析计算来确定润滑油品指标的研宄还很少，主要 是由于润滑理论模型的研宄者和润滑油工程实际脱节所致。事实上通过润滑分析来确定润 滑油品的指标既有较深的理论研宄价值又有很强的工程应用需求。
[0004] 目前我国并没有一套自己的基于数值计算方法的润滑油选取方法，如果润滑粘度 选配不当，会给工作系统带来一系列的不良影响，如粘度过低，致使润滑剂不能很好的附着 在工件表面形成全覆盖油膜，油膜容易破坏，使相对运动的工件发生直接接触，加剧磨损， 破坏机械系统安全性；密封作用不好，增加机油消耗量。若粘度过高，则会引起摩擦损耗增 加，功率下降、能量消耗急增等；润滑油的粘度过大，工作系统起动时难于进入摩擦表面，使 摩擦表面直接接触，导致磨损增大。实验证明，使用粘度大的内燃机油，发动机的磨损要比 使用粘度小的油大。因此，不合理的润滑油选配方案，将会导致机械系统的动力性、经济性、 可靠性等性能全面下降，严重影响了我国高档发动机的自主研发。
【发明内容】
[0005] 为解决上述问题，本发明提供一种润滑油粘度选取方法，能选取已知工况条件下 具有合适粘度的润滑油，本发明选取的润滑油粘度值可直接应用与工程之中，保证了工件 系统的动力性、经济性、可靠性。
[0006] 本发明的润滑油粘度选取方法，其包括以下步骤：
[0007] 步骤1，根据润滑油的粘度与温度、压力和剪切率的流变关系建立润滑油粘度公 式，该润滑油粘度公式表示为：
[0008]
【权利要求】
1. 一种润滑油粘度选取方法，其特征在于： 步骤1，根据润滑油的粘度与温度、压力和剪切率的流变关系建立润滑油粘度公式，该 润滑油粘度公式表示为：
其中，η为温度为T、压力为P、剪切率为f时的粘度，IU为在润滑油未发生稀化效应 的剪切率下、温度为Ttl、一个大气压时的初始粘度，α为粘压系数，β为粘温系数，τ 〇为参 考剪应力； 步骤2,对工件的一个工作周期进行时间分步，数值求解每一个时间步的润滑油的油膜 厚度分布和与此对应的压力；数值求解包括以下步骤： 步骤21，对于第t个时间步； 步骤22,给出初始油膜厚度分布估计； 步骤23,给出初始压力分布估计； 步骤24,确定雷诺方程的相关项： 根据步骤1建立的润滑油粘度公式获得粘度项； 获得润滑油的密度项和工件的弹性变形项； 根据工件的弹性变形项将初始油膜厚度分布估计变成油膜厚度分布项； 步骤25,将步骤24确定的相关项代入雷诺方程获得润滑油的新的压力分布； 步骤26,判断步骤25中润滑油的新的压力分布是否收敛，判断方法： 给定一个收敛值，将新的压力分布与初始压力分布估计求差，若差值小于收敛值，则收 敛，执行步骤27 ; 否则返回步骤23，利用公式pm+1 = p m+ ω p (Pm-Pnrl)确定新的初始压力分布估计，其中， ωρ为压力修正系数，p m为第m次迭代使用的初始压力分布估计； 步骤27,判断工况载荷是否平衡，判断方法： 给定一个允许误差值，将收敛的压力分布求积分后与工况载荷求差，若差值小于或等 于允许误差值，则平衡，执行步骤28 ; 否则返回步骤22,利用公J J pdxdy-W)确定新的初始油膜厚度分布 估计，其中，为设定的膜厚修正系数，h n为第η次迭代使用的初始厚度分布估计，W为工 件载荷； 步骤28,将工况载荷平衡条件下的油膜厚度分布以及该油膜厚度分布对应的压力作为 第t个时间步的油膜厚度分布以及该油膜厚度分布对应的压力； 步骤29,重复步骤21至步骤28,依次获得所有时间步的油膜厚度分布以及该油膜厚度 分布对应的压力； 步骤3,选出每一个时间步的油膜厚度分布中最小的油膜厚度值，将所有时间步中最小 的油膜厚度值中的最小值作为工件一个周期的最小油膜厚度，并与工件的粗糙度值进行比 较处理： 若工件一个周期的最小油膜厚度小于粗糙度值，则令步骤1中的初始粘度Htl增大一 倍后计算出粘度η，并代入步骤2迭代，直至该最小油膜厚度大于粗糙度值，此时其对应的 粘度η为所求的润滑油粘度； 若工件一个周期的最小油膜厚度大于粗糙度值时，则令步骤1中的初始粘度％减小 二分之一后计算出粘度η，并代入步骤2迭代，直至该最小油膜厚度小于粗糙度值，此时其 对应的粘度为所求的润滑油粘度。
2. 如权利要求1所述的润滑油粘度选取方法，其特征在于，还包括： 步骤4,设定步骤3中最后所求的润滑油粘度为当前粘度值，当前粘度值上一次迭代中 的最小油膜厚度对应的粘度为上一个粘度值； 利用二分法将上一个粘度值与当前粘度值的中点作为新的初始粘度rU，再次代入步 骤2迭代，直到最小油膜厚度与工件的粗糙度值接近为止，接近的判断标准是：给定一个 值，两者差值小于该值。
3. 如权利要求1所述的润滑油粘度选取方法，其特征在于，所述T ^为30摄氏度。
【文档编号】G06F19/00GK104517029SQ201410590053
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】王文中, 徐金龙, 张生光, 高元 申请人:北京理工大学, 中国人民解放军总后勤部油料研究所