МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Инженерно-технический институт

Кафедра Технологии, эксплуатации и безопасности транспортно-технологических

комплексов

ЛАБАРАТОРИО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО КУРСУ

«ЭКСПЛУАТАЦИОНЫЕ МАТЕРИАЛЫИ ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ»

Выполнил студент гр. 3ЭТМ-211

Добромыслова Д.А.

Принял: доцент Быков П.М.

Череповец, 2013г.

Лабораторная работа №1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ МОТОРНОГО МАСЛА

Цель работы: определить кинематическую вязкость масла при температу­рах 100°С, 50°С и 20°С; построить вязкостно-температурную характеристику масла; определить значение ν₅₀/ ν₁₀₀, индекс вязкости и класс вязкости, к кото­рой принадлежит данное масло.

Теоретические сведения

Вязкость является одним из основных параметров, характеризующих экс­плуатационные свойства моторных масел.

Единицей динамической вязкости является паскаль-секунда - динамиче­ская вязкость среды, касательное напряжение в которой при ламинарном тече­нии и при разности скоростей слоев, находящихся на расстоянии 1 м по норма­ли к направлению скорости, равной 1м/с, равно 1Па. Паскаль-секунда (Па×с) -значительна по своему размеру и, поэтому для выражения динамической вязко­сти жидкости, целесообразно применять дольную единицу - миллипаскаль-секунду (мПа×с). Так, например вода при 20°С имеет динамическую вязкость 1,01 мПа×с, ртуть - 1,59, бензол - 0,65,метиловый спирт - 0,59 мПа×с.

Вязкость моторных масел обычно выражают в единицах кинематической вязкости. Кинематической вязкостью называется отношение динамической вяз­кости жидкости к ее плотности при температуре определения. Размерность ки­нематической вязкости – м²/с, мм²/с. В старых единицах (СГС) кинематическую вязкость измеряли в стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт). Размерность стокса -см²/с. Вязкость дистиллированной воды при 20°С составляет 1сСт.

Для нефтепродуктов наиболее распространено определение кинематиче­ской вязкости с помощью капиллярных вискозиметров (рис.1). Метод определения кинематической вязкости жидкости с помощью капил­лярных вискозиметров основан на том, что вязкость жидкости прямо пропор­циональна времени протекания одинаковых количеств через один и тот же ка­пилляр, обеспечивающий ламинарность потока.

Рис. 1 Прибор для определения кинематической вязкости.

Капиллярный вискозиметр представляет собой стеклянную U-образную трубку, в одном колене которой имеются два калиброванных объема, переходящих в капиллярную трубку, а в другом колене имеется расширенная ёмкость для нагревания масла. Вискози­метры калибруют на заводе-изготовителе, поэтому к каждому прибору прила­гается паспорт, в котором указан диаметр капилляра и постоянная вискозимет­ра «С», выраженная в сCт/с. Умножив постоянную вискозиметра на время в се­кундах движения жидкости из одного объема, получают значение кинематиче­ской вязкости при температуре определения, т.е.

где ν - кинематическая вязкость в сCт; С - постоянная вискозиметра, сCт/с; τ -время движения жидкости через капилляр, с.

Интенсивность изменения вязкости с повышением или понижением температуры определяется показателем, который называется индексом вязкости (ИВ). Он определяется путем сравнения вязкости данного масла с двумя эталонными маслами, вязкостно-температурные свойства одного из которых приняты за 100, а второго за 0 единиц. Индекс вязкости определяют по номограмме (рис.3) расчетным путем или по специальным таблицам. Для определения индекса вязкости по номограмме необходимо знать значения кинематической вязкости масла при температурах 50 и 100 °C. Чем выше индекс вязкости, тем более пологой кривой характеризуется моторное масло и тем лучше его вязкостно-температурные свойства (рис.2).

Рис.2. Номограмма для определения индекса вязкости масел.

Таблица 1

Параметры вискозиметра ВПЖ-1, ВПЖТ-1

Номинальное значение постоянной С, мм2/с2

Диапазон измерения вязкости, мм2/с

D

D±0,2

D1±1,0

Объем измерительного резервуара V, см3

ВПЖ-1

ВПЖТ-1

Номин

Пред. откл.

Номин.

Пред. откл.

ВПЖ-1

ВПЖТ-1

0,003

От 0,6 до 3 включ.

0,34

± 0,02

0,34

± 0,007

2,50

7,0

1,5±0,2

1,5±0,08

0,01

От 2 до 10 включ.

0,54

0,54

± 0,01

3±0,3

3,0±0,15

0,03

От 6 до 30 включ.

0,86

± 0,03

0,86

± 0,02

4,00

6,2±0,3

6,2±0,30

Порядок выполнения работы

1. Установить вискозиметр в водяной бане так, чтобы капилляр был в строго вертикальном положении и верхняя метка «а» была ниже уровня воды.

2. Нагреть до требуемой температуры и поддерживать ее постоянной в те­чение 5-10 минут, чтобы масло, находящееся в вискозиметре, приняло темпера­туру воды.

3.С помощью резиновой трубки и вакуум-насоса осторожно засосать мас­ло выше метки «а» между расширениями, следя за тем, чтобы не образовыва­лись пузырьки воздуха и разрывы слоя масла, а так же не произошло засасыва­ния масла в резиновую трубку.

4.Отсоединить резиновую трубку от вакуум-насоса и наблюдать за пере­теканием масла. Когда его уровень достигнет метки «а», включить секундомер и остановить его, когда уровень масла минует метку «б». Записывая время, от­меченное секундомером (табл. 4), повторить испытание при каждой температуре, под­считав затем среднее арифметическое для 100°С, 50°С. Данные отдель­ных замеров не должны отличаться от среднеарифметического более чем на 0,5%.

5.Среднее время перетекания масла в секундах τ при каждой температуре умножить на постоянную вискозиметра С, приведенную в паспорте (табл. 1) и опреде­лить кинематическую вязкость

6. По полученным значениям кинематической вязкости при температурах 50 и 100 градусах Цельсия определить кинематическую вязкость в логарифмических параметрах и построить графики в полулогарифмических координатах вязкостно-температурной ха­рактеристики испытуемых образцов масел (табл. 5), откладывая по оси абсцисс температуру, а по оси ординат – логарифм от вязкости (рис. 4).

7.Значение кинематической вязкости при 100°С сравнить c требованиями ГОСТ и сделать вывод (табл. 1÷5) о принадлежности масла к тому или иному классу.

8.Определить отношение ν50/ν100.

9.По номограмме (рис.3) определить индекс вязкости масла.

10.В выводе дать оценку вязкостно-температурных параметров рассматриваемых смазок. По расчётным параметрам вязкости спрогнозировать маркировку масел в соответствие по ГОСТ 17479.1–85 и SAE. Охарактеризовать влияние изменяющихся температур на вязкость

Практическая часть:

Вязкостно-температурные характеристики исследуемых моторных смазок

Лабораторная работа №2

Определение температуры каплепадения консистентной смазки

Цель работы: определить температуру каплепадения испытуемой конси­стентной смазки с последующим ориентировочным определением по этой тем­пературе ее марки.

Теоретические сведения

Пластичные смазки по своим свойствам занимают промежуточное положение между маслами и твердыми смазками, т. е. они сочетают в себе свойства твердого тела и жидкости (при увеличении нагрузки или под действием температуры смазки деформируются и начинают течь, как обычные смазочные масла, но этот процесс является обратимым, т. е. после снятия нагрузки течение смазки прекращается и она вновь приобретает свойства твердого тела). При повышении температуры происходит изменение показателей ряда свойств консистентных смазок, а при достижении определенной для каждой смазки температуры она начинает плавиться.

Плавление консистентной смазки является следствием разрушения ее структуры и перехода из мазеобразного состояния в жидкое в довольно широ­ком интервале температур. Поэтому для оценки температурной стойкости кон­систентной смазки конкретным числовым показателем введено определение «температура каплепадения».

Температурой каплепадения консистентной смазки называется такая тем­пература, при которой происходит падение первой капли расплавленной смазки из калиброванного отверстия прибора, нагреваемого в определенных условиях.

Ориентировочно считают, что консистентные смазки во избежание их плавления можно применять в механизмах, рабочая температура которых на 15-20°С ниже, чем температура каплепадения смазки, выбранной для данного механизма.

Основными физико-химическими свойствами пластичных смазок, определяющими их эксплуатационные качества, являются: вязкость (пенетрация), предел прочности, температура каплепадения, водостойкость, коллоидная и механическая стабильность. При этом все показатели физико-химических свойств пластичных смазок с некоторой условностью можно разделить на две группы.

К первой группе показателей, характеризующих прокачиваемость, температурные условия применения смазки, смазывающие и защитные ее свойства, относятся: пенетрация, температура каплепадения, эффективная вязкость, предел прочности, коллоидная стабильность.

Ко второй группе, характеризующей предельное содержание примесей, относятся: содержание щелочей, кислот, механических примесей, воды, золы.

Характеристики антифрикционных пластичных смазок приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.1 – Классификация пластичных смазок в соответствии с

ГОСТ 23258-78

Подгруппа	Индекс	Область применения
Антифрикционные
Общего назначения для обычных температур	С	Узлы трения с рабочей температурой до 70 ºС
Общего назначения для повышенных температур	О	Узлы трения с рабочей температурой до 110 ºС
Многоцелевые	М	Узлы трения с рабочей температурой –30…+130 ºС в условиях повышенной влажности среды; в достаточно мощных механизмах сохраняют работоспособность до –40 ºС
Термостойкие	Ж	Узлы трения с рабочей температурой ≥150 ºС
Морозостойкие	Н	Узлы трения с рабочей температурой ≤–40 ºС
Противозадирные и противоизносные	И	Подшипники качения при контактных напряжениях более 250 кПа и подшипники скольжения при удельных нагрузках ≥15 кПа
Химически стойкие	Х	Узлы трения, имеющие контакт с агрессивными средами
Приборные	П	Узлы трения приборов и точных механизмов
Редукторные	Т	Зубчатые и винтовые передачи всех видов
Приработочные пасты	Д	Сопряжение поверхности с целью облегчения сборки, предотвращения задиров и ускорения приработки
Узкоспециализи-рованные (отраслевые)	У	Узлы трения, смазки для которых должны удовлетворять дополнительным требованиям, не предусмотренным в вышеперечисленных подгруппах (прокачиваемость, эмульгируемость, искрогашение и т.д.)
Брикетные	Б	Узлы и поверхности скольжения с устройствами для использования смазки в виде брикетов
Консервационные
Консервационные	З	Металлические изделия и механизмы всех видов, за исключением стальных канатов и случаев, требующих использования консервационных масел или твердых покрытий
Уплотнительные
Арматурные	А	Запорная арматура и сальниковые устройства
Резьбовые	Р	Резьбовые соединения
Вакуумные	В	Подвижные и разъемные соединения и уплотнения вакуумных систем
Канатные
Канатные	К	Стальные канаты, органические сердечники канатов

Испытуемая смазка, нагретая в определенных условиях, размягчается до такого состояния, при котором происходит образование капли и ее падение. Определение температуры каплепадения проводится на специальном приборе (ГОСТ 6793-74), схематически изображенном на рис.1.

Рис.1. Прибор для определения температуры каплепадения консистентных смазок

Основной деталью прибора является термометр, к нижней части которого прикреплена металлическая гильза. В гильзе силами трения удерживается стек­лянная чашечка, в донной части которой имеется калиброванное отверстие, че­рез которое может вытекать расплавленная смазка. Термометр при помощи пробки закрепляется внутри пробирки и помещается в сосуд c водой, установ­ленный на электроплите.