VoL23 No.2 虞路清等：添加La-DPPC和球蛋白对透明质酸润滑性的影响 ◆119。 (30%,体积分数)和纯粹的透明质酸溶液作参照 带有测量记数装置，可同时测定各种材料的不 润滑剂，其中小牛血清与天然滑液具有相似的 同润滑状态下的摩擦因数和摩擦功.选用环块 组分，实验期间必要时加人防腐剂（叠氨化钠）. 状试样（其结构如图2所示），本实验在该试验机 12实验内容与方法 上实现软垫/软垫材料的摩擦副滑动摩擦.从同 (1)振子式摩擦仪实验.本研究利用了自行 一批制取的PVA-H材料中，选一个作为磨损试 研制的振子式摩擦仪，其结构如图1所示.该仪 样.设其初始质量为m,磨损后质量为m2,干燥 器不但可测量软垫材料与不锈钢等刚性材料间 后（自然晾干或低于65℃烘干）质量为m,则磨 的摩擦因数，也可测定软垫/软垫摩擦副间的摩 损后试样的含水率EWC,=m-m(%);另取若干 擦因数.根据振子摆幅衰减原理，单摆在自由摆 m2 试样作为求得该批PVA-H材料的含水率的对 动时如没有受任何阻力，其振幅大小将恒定.忽 照试样，用同样的干燥方法，测得其含水率为 略空气阻力，则振子支点与摆轴之间的摩擦成 EWC,则磨损试样在磨损过程中总质量损失 为振子振幅衰减的主要原因.通过测量振幅衰 为： △m=m1-m2 (2) 减，根据下式可求得摩擦因数： 水质重损失为：△Wo=m×EWC2-m×EWC,(3) f=g8(0s159) 4R' (1) 磨损试样的磨损质量为： 式中，f是摩擦因数；R'为振子式摩擦仪摆长；L' △mwa-H=m×(1-EWC)-m, (4) 为摆轴半径；0n-,0n分别为测得的第n-1,n次的 材料的体积磨损量：△V=△mwva-p (5) 摆动偏角.摆轴选用人工关节材料316L不锈 材料的磨损系数：K=△VWPX (6) 钢，其表面光洁度为710，R'为22mm.L'为660 其中：p为材料密度，PVA-H的p为1.062gcm', mm,则振子的摆动周期T=2m(L/g)2≈1.63s,约 P为试样所受垂直负荷，N;X为总滑行距离，m. 等于通常步行时人的膝关节的屈伸周期(g为重 人膝关节所受平均压应力约为1MPa,因此人工 力常数) 关节的受力情况可用恒定载荷来模拟. 试验前，用无水乙醇将软垫材料及摆轴擦 30 加液孔 滑动表面 好 30 8 试样 图1振子式摩擦仪结构示意图 图2环块状试样结构图 Fig.1 Pendulum-type friction test Fig.2 Configuration of test samples(PVA-H)with ring and lump structure 净，然后将圆柱形软垫材料放人振子式摩擦仪 利用圆柱体与平面相接触理论模型公式： 的孔槽中，用螺旋弹簧将材料与摆轴表面压紧， b= PRx-听41-吃 弹簧施加于材料上的力恒定为1.14kg.做软垫/ Vπ EE (7) 2p 软垫摩擦副对磨时，先将环状试样套紧在摩擦 puc-TbL (8) 仪摆轴上.通过加液孔滴加润滑剂，使得润滑剂 其中，b为接触半宽度；L为接触长度；R为折 浸润摩擦副对磨表面.为准确测量摩擦因数，选 算接触半径；P'为所加的总载荷，P为压强； 择0.26rad为振子式摩擦仪的初始振幅.对上述 E1,E2,D,D2为对磨件的弹性模量、泊松比.选定 两类摩擦副在不同载荷下，测定各类润滑剂的 循环次数为1×10次，相当于人工关节植人体内 状态下的摩擦仪偏角()的衰减情况 2年.实验过程中，保持润滑剂清洁.每循环 (2)M-2000型磨损机.实验选用宣化材料 1×10次停机测1次质量损失，然后继续循环实 试验机厂生产的M-2000型磨损试验机.该设备 验.PVA-HPVA-H摩擦副磨损实验有关参数：Vb L2 3 N 0 . 2 虞 路清 等 : 添 加 L a es D P P C 和卜球蛋 白对透 明质 酸润 滑性 的影 响 (3 0% , 体积分数 )和纯粹 的透明质酸溶液作参照 润滑剂 , 其 中小 牛血清与天然 滑液具有相似 的 组分 , 实验期 间必要时加人防腐剂 (叠氮化钠 ) . 1.2 实验 内容与方法 ( 1) 振子式摩擦仪实验 . 本研究 利用 了 自行 研 制的振子式摩擦仪 , 其结构如 图 1所示 . 该仪 器不但可测量软垫材料与不锈 钢等刚性材料间 的摩擦 因数 , 也可测定 软垫/软垫摩擦副间 的摩 擦因数 . 根据振子摆幅衰减原理 , 单摆在 自由摆 动时如没有受任何阻力 , 其振幅大小将恒定 . 忽 略空气 阻力 , 则 振子支点与摆轴之 间的摩擦成 为振子振幅衰减 的主要 原 因 . 通 过测 量振幅衰 减 , 根据下式可求得摩擦 因数l2[ : 义氏 一 ;一 氏) 4R 犷 ( 8 ` 1 5 0 ) ( l ) 一L f 一 式 中 , f 是摩擦 因数 ; 尸 为振子式摩擦仪摆长 ; L ’ 为摆轴半径 ; 氏 一 ; , 0n 分别 为测得 的第 n 一 1 , n 次的 摆动偏角 . 摆轴选 用人工关节材料 3 1 6L 不锈 钢 , 其 表面光洁度 为甲 10 , R ’ 为 2 ~ , L ’为 6 60 ~ , 则 振子的摆动周期 T二 2二 (L 切 收 二 1 . 63 5 , 约 等于通 常步行 时人 的膝关节 的屈伸周期烤为重 力常数 ) . 试 验前 , 用无水 乙 醇将软垫材料及 摆轴擦 带有 测量记数装置 , 可 同时测定各 种材料 的不 同润 滑状 态下 的摩擦 因 数和 摩擦功 . 选用环块 状试样 (其结构如 图 2 所示 ) , 本实验在该 试验机 上实现软垫 /软垫材料 的摩擦副滑动摩 擦 . 从 同 一批 制取 的 PV A , H材料 中 , 选一个 作为磨损试 样 . 设其初始质量为 m , , 磨损后质量为 m Z , 干燥 后 ( 自然 晾干或低 于 65 ℃ 烘 干 )质量 为 m , , 则磨 损后试样 的含水率WE C I一 悠沪(% ) ; 另取若 干 试样作 为求得 该批 P VA气H 材料 的含 水率 的对 照试样 , 用同样 的干燥 方法 , 测得其 含水率为 E WC Z , 则磨 损试 样在磨 损 过程 中总质量 损失 为 : △m 一 m , 一 m Z ( 2 ) 水质重损 失为 : △叽 刀 = m l x E W e Z一 m Z x E w C , ( 3 ) 磨损试样 的磨损 质量为 : △m yr^ 一 H = m ; x ( l 一 E W C Z )一 m , ( 4 ) 材料 的体积磨损 量 : △=V △m o v^ 一 办 (5 ) 材料 的磨损 系数 : =K 却优只丫 ( 6) 其中 ; p 为材料 密度 , PV A一H 的 p 为 1 . 0 62 9/ `贝 3 , 尸为试样所 受垂直负荷 , ;N X 为总滑行距离 , .m 人膝关节所受平均压应力约为 1 M Pa , 因此人工 关节 的受力情 况可用恒定载荷来 模拟 . l 闷 加液孔 滑动表面 试样 洲、 义岁 } 1 1 图 1 振 子式摩擦仪 结构 示意圈 F i.g 1 P e n d u l u m 一勺p e ifr e t i o n et s t 尹、. 、 , 产 , 声 了、 、l. 八ùO 净 , 然后将 圆柱形 软垫材料放人振子式摩擦 仪 的孔槽 中 , 用 螺旋 弹簧将材料与摆轴表 面压紧 , 弹簧施加 于材料上的力恒定 为 1 . 14 kg . 做软垫 / 软垫摩 擦副对磨 时 , 先 将环状试样套 紧在摩擦 仪摆轴上 . 通过加液孔滴加润滑剂 , 使得润滑剂 浸润摩擦副对磨表面 . 为准确测量摩擦 因数 , 选 择 .0 26 r a d 为振子式摩擦仪的初始振幅 . 对上述 两类摩擦 副在不 同载荷下 , 测定各类润滑剂 的 状 态下的摩擦仪偏角 ( 0) 的衰减 情况 . (2 ) 侧卜2 0 0 型 磨损机 . 实验选用宣化材料 试验机厂生产的 M , 2 0 0 型磨 损试验机 , 该设备 图 2 环块状试样结构图 F ig . 2 C o n ifg u r a iot n o f t es t s a 血P le s ( P 劝卜H ) w it h r i n g a n d l u m P st r u c 加er 利用 圆柱体 与平 面相接触理论模 型 公式 : 其中 , b 为接触半宽度 ; L 为接触长度 ; R 为折 算接触半径 ; 尸 ’为所加 的总载荷 , 夕 . 断为压强 ; E : , 几 , 场 , 场 为对磨件 的弹性 模量 、 泊松 比 . 选定 循 环次数为 l xl o ` 次 , 相当于人工关节植人体 内 2 年 . 实验过程 中 , 保持润 滑剂清洁 . 每循 环 1 ` 10 ,次停 机测 l 次质量损失 , 然 后继续循 环实 验 , P VA - H于V A气H 摩擦 副磨 损实验有关参数 :