4.1 Определение вязкости

Вязкость смазочных материалов, особенно характер ее изменения с изменением температуры играет исключитель­ную роль при подборе масла. В двигателях внутреннего сгорания масла работают в диапазоне широких температур. Необходимо, чтобы при различных температурах, скоростях, нагрузках обеспе­чивалось жидкостное трение.

Чтобы масло могло выполнять эту сложную функцию, нужно, чтобы при рабочих температурах оно обладало достаточной вязкостью, обеспечивающей надежность мас­ляного слоя, а при пониженных температурах имело бы хорошую подвижность и возможно меньшую вяз­кость.

Вязкостью принято называть свойство жидкости противостоять перемещению её частиц под действием внешней силы.

В обозначениях марки масла указывается класс его вязкости, по которому можно подобрать наиболее приемлемую марку. При лабораторных исследованиях кинематическую вязкость определяют в сантистоксах – сСт. Перевод в классы вязкости приведен в приложении 3.

4.1.1 Аппаратура, реактивы и материалы:

- вискозиметры ВПЖ-2 по ГОСТ 10028-81;

- устройство для измерения кинематической вязкости жидкости (а.с. 1213379);

- термостат;

- термометры группы 4 №1—4 по ГОСТ 215-73;

- секундомер по ГОСТ 5072-72;

- шкаф сушильный;

- бумага фильтровальная по ГОСТ 12026-76;

- бензин-растворитель по ГОСТ 443-76;

- вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72;

- вискозиметр типа ВУ ГОСТ 1532-81.

4.1.2 Порядок проведения исследований

Кинематическую вязкость определяют по ГОСТам 33-2000 и 26581-85 с применением капиллярных стеклянных вискозиметров по ГОСТу 10028-81, представляющих собой V-образную труб­ку, в одном колене которой имеются калиброванные шаровые полости, переходящие в капиллярную трубку, а в дру­гом расширительная полость для нагревания нефтепро­дукта (рисунок 3.1).

Для проведения исследований вискозиметр устанавливают в устройство для измерения ки­нематической вязкости (а.с.1213379) (рисунок 4.1), которое со­стоит из корпуса 2, заполненного термостатической жидкостью, подогревателя 3, термометра 4, подвижной кассе­ты 5, подвижного нагнетателя 6, мешалки 7 с приводом 8, фотореле 9, 10, 11, блоков регулирования режима выполне­ния анализа и автоматического выполнения опытов.

1 - вискозиметр; 2 - корпус; 3 - подогреватель; 4 - термо­метр; 5 - кассета; 6 - нагнета­тель; 7 - мешалка; 8 - привод кассеты, 9, 10, 11 - фотореле.

Рисунок 4.1 - Устройство для измере­ния кинематической вязкости.

Для проведения исследований на пульте управления устанавливают требуемую температуру выполнения анализа и кнопкой «ПУСК» включают прибор. После прогрева устройства до необходимой температуры, самостоятельно включится система автоматического выпол­нения опыта и появятся необходимые данные на цифровом табло, которые необходимо списать для вычисления вязкости.

Кинематическую вязкость можно также определять по методике, описанной в разделе 3.1., при температурах 20ºС, 50ºС и 100ºС. Для осуществления этого вискозиметр устанавливают в водяную баню, снабженную термометром и подогреваемую электрическим нагревателем с управлением.

В том случае, если нет приборов для определения кине­матической вязкости, можно определить условную вязкость по ГОСТ 6258-85 в вискозиметре типа ВУ (ГОСТ 1532-81), которая выражается в градусах и обозначается ВУ (вяз­кость условная при заданной температуре).

Общий вид прибора для определения условной вязкости показан на рисунке 4.2, который состоит из двух сосудов 2 и 3, вставленных один в другой и соединенных в нижней части калиброванной трубкой диаметром 2,8 мм. Внутренний сосуд заполняяют испытуемым продуктом, а внешний — 2 слу­жит ванной (водяной, масляной или глицериновой) для на­гревания испытуемого нефтепродукта до нужной темпера­туры. Температура нефтепродукта и термостатирующей жид­кости измеряются термометрами 4 и 6.

1 - электронагреватель; 2 - внешний сосуд; 3 - внутренний сосуд; 4, 6 - термометры; 5 - крышка; 7 - штифт запорный; 8 - мешалка; 9 - калибровочная трубка; 10 - винт устано­вочный; 11 - колба.

Рисунок 4.2 - Прибор для определения условной вязкости:

При применении прибора изображенного на рисунке 4.2 в чистый и сухой внутренний сосуд 3 вискозиметра за­ливают испытуемое масло так, чтобы три острия крючков вид­нелись на поверхности и были на одном уровне. Уровень регулируется установочными винтами -10.

Подогревают испытуемое масло до температуры 50° и вы­держивают 5 мин, подставляют под калиброванное отверстие кол­бу 11, поднимают штифт 7, закрывающий калиброванное от­верстие, и определяют время истечения 200 мл масла.

Время течения 200 мл дистиллированной воды при 20°С (водное число вискозиметра) через калиброванное отверстие трубки устанавливается заранее и оно должно быть в пределах от 50 до 52 с.

Условная вязкость вычисляется как частное от деления среднего времени течения нефтепродукта на водное число вискозиметра.

ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Определение кинематической вязкости

Среднее время истечения масла t_ср (с), по итогам трех опытов для каждой температуры (20ºС, 50ºС и 100ºС) определяют по формуле

, (4.1)

где: t₁ , t₂ , t₃ – время истечения масла при проведении трех опытов, с.

Кинематическую вязкость масла при темпера­туре 20ºС, 50ºС и 100ºС., γ (сСт) определяют по формуле

, (4.2)

где C_N - постоянная вискозиметра, в котором проводился опыт.

Заключение о влиянии вязко­сти моторного масла на работу двигателя.

Определение условной вязкости

Среднее время истечения масла t_срУ (с), определяют по формуле

, (4.7)

где t₁ и t₂ - время течения масла.

Условная вязкость масла при 50°С определяют по формуле

, (4.8)

где а- водное число вискозиметра.

Произвести перевод из условной вязкости в кинематическую (приложение 4)

На основании определенных показателей, для большей наглядности строят графическая зависимость (рисунок 4.3)

Рисунок 4.3 -График изменения вязкости масла в зависимости от температуры

Для подведения итогов необходимо произвести перевод вязкости из сСт в классы вязкости (приложения 7 и 8). После окончания исследований дают заключение о соответствии исследуемого образца маркировке и его вязкостных характеристиках.