一种低温泵送试验机的应用
通过研究润滑脂流动理论和相关试验方法，介绍了一种低温泵送试验机仪器，可以合理表征润滑脂的低温泵送性能。根据低温泵送试验机测试数据绘制试验工作曲线，可以准确表征出润滑脂的低温泵送性能，采用流动压力和锥入度测试法进行对比考察，证明了3种测试方法之间具有较好的关联度。
润滑剂被准确地输送到润滑部位是非常重要的，这主要依据采用何种润滑方式。润滑脂的润滑方式有人工脂枪加脂法、油杯加脂法、集中系统润滑法等几种，根据工况需要选择合适的润滑方式。集中供脂润滑方式被广泛应用，主要适用于机械设备中有大量润滑点或者整个车间、工厂润滑系统设置一种润滑装置的情况。集中润滑的优点是可以提高机械设备润滑的可靠性和安全性，延长机械的使用寿命，减少润滑操作人员及其劳动强度，防止杂质混入，节省油脂使用量，提高设备可靠性，经济性明显。
集中润滑方式要求润滑脂具有良好的泵送性，主要涉及温度和压力等相关的工况条件。集中润滑对润滑脂的选择一般依据锥入度、流动压力、相似黏度等几个指标，通过这些指标描述判断润滑脂泵送性能。(当然还要有足够的现场工作经验，这些指标都不能直接描述出润滑脂的泵送性。)一种低温泵送试验机，即美国钢铁联合协会(简称美钢联)评定润滑脂低温流动性试验方法中所采用的低温泵送试验机，可以在固定条件下直接评定润滑脂的泵送性，测试一定的温度和系统压力下单位时间内泵送润滑脂的质量，接收的润滑脂质量越多，说明润滑脂的流动性越好。测试结果直观、有说服力，是开发润滑脂新产品和研究其应用性能的有效仪器。
1、润滑脂的流动性理论及相关试验方法
润滑脂是将稠化剂分散于液体润滑剂中所形成的一种稳定的半固体产品，这种产品可以通过加入添加剂来改善其某些性能。根据润滑脂的组成及性质，其具有显著的非牛顿性，类似于Binham 体，但剪切应力(τ)与剪切应变率(γ)呈非线性关系。润滑脂的流变特性可用τ=τs+γn 近似地表述。润滑油可以视为牛顿体，剪切应力与剪切应变率的关系式通过原点的直线。图1为非牛顿体润滑脂与牛顿体润滑油的τ-γ 曲线。
图1 非牛顿体润滑脂与牛顿体润滑油的τ-γ 曲线
非牛顿体润滑脂与牛顿体润滑油相比，其优点是具有良好的密封性，可以防止水分、灰尘的侵入，减少漏油、飞溅等造成对机械的污染;要求不太复杂的密封装置和供油系统;使用寿命长;适合于较宽的使用温度范围。基于润滑脂的优点，很多润滑点多、润滑面广的机械设备必须使用润滑脂进行润滑。润滑脂具有天然的不流动性，进入摩擦面必须通过外力实现，在集中润滑系统现场，外力表现为系统泵压。此外，环境温度对润滑脂结构状态影响较大，低温条件下润滑脂流动所需的压力明显增大。所以润滑脂的低温泵送性能研究的是温度与剪切应力(或压力)的关系。
有关润滑脂泵送性的课题研究在国外开展较多，一些评价润滑脂泵送性能的试验方法是在应用研究的基础上建立的，其中有相似黏度法、流动压力法、表观黏度法，表征润滑脂低温泵送性也包括锥入度、低温转矩和流变特性测试等试验方法，所有这些试验方法都与剪切应力、温度相关。润滑脂行业现有的与低温流动性相关的试验方法见表1。
在国内应用较广的低温试验方法是相似黏度测试法，该方法起源于前苏联石油协会，仪器简单，操作性强，数据和实际应用具有一定的对应性，在国内很多润滑脂产品标准中被采用，如铁路、冶金和汽车类润滑脂产品。但是该试验方法对测试定剪速下黏度的准确性与国际适用性差。表观黏度测试法是根据ASTM 方法标准制定的，其可以弥补相似黏度测试方法的不足，但测试过程较繁琐，各生
产厂家不愿使用。最近在国外润滑脂学术界兴起的润滑脂流变性测试法是一种新方法，但其输出的数据专业性太强，其推广使用还需时日低温泵送试验机虽然还未被ASTM 正式采纳，但因其具有实用性、简单性和较高的现场指导性，其的使用将进一步提高对润滑脂低温流动性的认识。
表1 润滑脂低温流动性相关的试验方法
4、讨论
总体上讲，润滑脂是一种特定的分散悬浮体，稠化剂在基础油中形成暂时的网络，网络中分子间的键合力(范德华力或者氢键)限制了体积元的位置变化，使基础油中稠化剂不会沉淀，表现为稳定的均相。当由温度能量和剪切应力产生的外力能够克服网络键合力，即屈服应力的临界剪切应力时，网络便解体了，这时润滑脂样品实际上发生了流动，体积元发生了不可逆的位置变化———固体变成了流动的液体。给定的应力产生无限的形变，应力与应变速率有关，相关因子为表观黏度。润滑脂表观黏度的大小主要与外力环境下稠化剂网络中键合力、基础油黏度及其稠化剂含量相关。本试验中选择的润滑脂稠化剂类型相同、基础油类型相同，不同样品的稠化剂含量不同。低温流动性试验机可以准确地测试出固定压力1034kPa、温度-20～0℃范围条件下润滑脂的泵送性能，测试出润滑脂的泵送量单位为g/s，条件可控，易于比较。相同牌号的润滑脂，其泵送性随温度升高逐渐变好;相同温度下，锥入度越大，泵送脂量越大，泵送性越好。低温泵送试验工作曲线准确表征出润滑脂泵送性与温度和稠度的相关性。
相同牌号润滑脂，温度越高，其流动压力越低，泵送性越好，流动压力试验工作曲线验证了相同温度条件下润滑脂泵送性与美钢联低温流动试验机评价结论相一致。该试验方法在欧洲获得较好的应用。不同锥入度的润滑脂，其锥入度越小，润滑脂越硬，低温相似黏度越大，泵送性越差。本试验中仅考察了固定压力下不同温度润滑脂的泵送性，可以根据现场的试验条件，通过设定不同压力完成试验测试，可拓宽该试验机的应用范围。
5、结论
美钢联低温泵送试验机是根据实际工况条件评定润滑脂泵送性的模拟台架试验机，可以准确地评价润滑脂的低温泵送性能，测试数据误差较小，稳定性好，与其它表征润滑脂低温流动性的试验方法，如流动压力试验和锥入度测定试验，有较好的关联度。其试验数据可以为现场润滑选脂和集中润滑设计选脂提供参考，丰富了实验室评价筛选润滑脂配方的手段。
