3.5. Определение пенетрации (гост 5346-78, ст сэв 755-77)

3.5.1. Общие сведения

Пенетрация характеризует консистенцию или степень мягкости (густоту) пластичных смазок. Определяется на лабораторном пенетрометре ЛП глубиной погружения в смазку стандартного конуса за 6 секунд при температуре 25 °С при общей нагрузке 150 г. Выражается целым числом десятых долей миллиметра по шкале пенетрометра.

Число пенетрации является устаревшим несовершенным показателем механических свойств смазок и определяется в основном при заводском контроле и квалификационной оценке продукта.

Изменение числа пенетрации смазки в процессе хранения указывает на изменение ее структуры и необходимость скорейшего использования.

3.5.2. Описание прибора

Лабораторный пенетрометр (рис. З) состоит из штатива с плитой, на которой установлен круглый столик, регулируемый по высоте. На штативе укреплены два кронштейна. В направляющей втулке 4 нижнего кронштейна свободно перемещается плунжер 5, фиксируемый с помощью пружинного стопора 3. К плунжеру крепится игла с грузом и конус 2. Вес плунжера с конусом 150 г. На верхнем кронштейне штатива расположен диск с циферблатом 6 на 360 делений, причем цена деления равна 0,1 мм погружения конуса, т.е., одной единице пенетрации. Стрелка с циферблата расположена на оси шестерни 7, связанной с зубчатой рейкой 9. Соединение стрелки с осью шестерни позволяет устанавливать её на нуль при любом положении рейки.

Дополнительным оборудованием прибора является смеситель для перемешивания смазки перед испытанием и термостат для нагрева до требуемой температуры.

3.5.3. Проведение испытания

3.5.3.1. Установить металлическая стакан с испытуемой смазкой в термостат и выдержать там в течение одного часа при температуре 25 С, после чего перемешать смазку в смесителе в течение одной минуты.

3.5.3.2. Повторно выдержать стакан со смазкой в термостате в течение 15 минут, после чего выровнять поверхность смазки шпателем и установить стакан на столик пенетрометра.

3.5.3.3. Установить конус пенетрометра так, чтобы его острие касалось поверхности смазки, и чтобы он во время погружения не задевал стенок стакана.

З.5.3.4. Опустить рукой зубчатую рейку до соприкосновения с плунжером, в котором закреплен хвостовик конуса, и установить стрелку циферблата на нуль.

3.5.3.5. Одновременно пустить секундомер и нажать пусковую кнопку пенетрометра, давая конусу свободно погружаться в смазку в течение 5 секунд, после чего отпустить кнопку.

3.5.3.6. Вновь опустить зубчатую рейку до соприкосновения с плунжером (при этом передвигается и стрелка циферблата) и отсчитать по шкале значение пенетрации.

3.5.3.7. Поднять рейку и плунжер с конусом в самое высокое положение и тщательно протереть конус обтирочным материалом, смоченным в бензине, после чего выровнять поверхность смазки и провести повторное испытание.

За показатель пенетрации принимается среднее арифметическое результатов трех определений для смазок с пенетрацией до 200 и пяти определений для смазок с пенетрацией. свыше 200.

3.6. Определение эффективной вязкости (гост 7i63-63)

3.6.1. Общие сведения

Когда напряжение сдвига превышает предел прочности смазки, она начинает течь, т.е. проявлять свойства жидкого тела. Характер текучести смазок оценивается показателем вязкости. Однако между вязкостью смазок и вязкостью жидкостей имеется принципиальное различие. Если вязкость жидкостей не зависит от скорости относительного перемещения слоев, то вязкость пластичных смазок при постоянной температуре с увеличением скорости деформации повышается в сотни и тысяча раз.

При заданной скорости сдвига и температуре вязкость пластичной смазки, называемая

называемая эффективной вязкостью – величина постоянная. Численное значение эффективной вязкости при заданной температуре в определенный момент времени определяется по формуле

(6)

где - эффективная вязкость смазки, Па*с;

-напряжение сдвига, Па;

- средняя скорость деформация или градиент скорости, с^-1.

Скорость деформации сдвига смазки прямо пропорциональна скорости относительного перемещения слоев и обратно пропорциональна расстоянии между слоями смазки.

Обычно эффективную вязкость пластичных смазок определяют при скорости сдвига 10 с^-1.

Сущность определения вязкости пластичной смазки заключается в продавливании её под определенным давлением через капиллярную трубку и замере напряжения и деформации сдвига слоев.

По значению вязкости можно судить о её прокачиваемости по маслопроводам солидолонагнетателей, затратах энергии на трение в узлах и механизмах при смазывании, величине пускового момента подшипника качения при плотной набивке смазки и т.п.

3.6.2. Описание прибора

Рисунок 4.-Автоматический вискозиметр АКВ – 4

1 – капилляр; 2 – накидная гайка; 3 – камера; 4 – шток; 5 – пружина; 6 – винт; 7 – эксцентрик; 8 – держатель карандаша самописца; 9 - барабан

Вязкость пластичных смазок обычно определяют на автоматических капиллярных вискозиметрах АКВ-2 или АКВ-4 (рис. 4).

Капилляр 1 накидной гайкой 2 соединен с камерой 3, из которой штоком 4 выдавливается при испытании смазка. На шток через текстолитовую муфту и шарик действует пружина 5, верхний конец которой опирается во втулку. Для сжатия пружины перед испытанием служит винт с гайкой 6, в нижнюю часть которого ввинчена цанга, захватывающая текстолитовую муфту. Эксцентрик 7 служит для поднятия втулки, предупреждающей разъединение цанги и муфты под воздействием сжатой пружины. Со штоком 4 связан держатель карандаша 8 самописца. Держатель может перемещаться в вертикальном направлении вместе со штоком, и карандашом отмечать положение штока на листке бумаги, закрепленном на барабане 9. При испытании барабан вращается с постоянной скоростью, а карандаш вычерчивает кривую изменения внутреннего трения смазки в координатах «давление пружины – время».

3.6.3. Проведение испытаний

3.6.3.1. Промыть бензином-растворителем камеру вискозиметра, просушить и заполнить испытуемой

смазкой, предварительно профильтрованной через проволочную сетку. Заполнение производить с помощью заправочного приспособления или шпателем, вмазывая смазку с одного конца до полного заполнения камеры и следя за тем, чтобы в камере не остались пузырьки воздуха.

3.6.3.2. Подтянуть вверх шток и сжать пружину при помощи гайки, винта, цанги и эксцентрика.

3.6.3.3. Присоединить камеру со смазкой через прокладку к втулке вискозиметра; к нижнему торцу камеры присоединить капилляр, навинтить на наго снизу приемник для сбора смазки.

3.6.3.4. Надеть термостатирующий цилиндр, налить в термостат дистиллированную воду и включить циркуляцию. Камеру со смазкой выдержать при температуре испытания не менее 15-20 минут.

3.6.3.5. Укрепить на барабане самописца с помощью двух резиновых колец лист миллиметровой бумаги размером 115х300 мм так, чтобы его нижний обрез касался нижнего буртика барабана.

3.6.3.6. Установить держатель карандаша так, чтобы графит плотно прижимался к бумаге на барабане и включить двигатель, вращающий барабан (ручку включателя перевести в нижнее положение). При вращении барабана карандаш вычерчивает на бумаге горизонтальную линию на уровне, соответствующем максимальному сжатию пружины.

3.6.3.7. Освободить с помощью рукоятки эксцентрика от фиксации пружину, нагружающую шток. При этом шток опускается, создавая в камере давление, под действием которого смазка продавливается из камеры через капилляр в приемник.

3.6.3.8. Когда кривая линия, вычерчиваемая на бумаге по мере разжатия пружины, приблизится к горизонтали, переключить скорость вращения барабана на меньшую. При достижении штоком крайнего нижнего положения остановить двигатель самописца поворотом ручки выключателя вверх.

3.6.3.9. Для определения эффективной вязкости испытуемой смазки наметить на полученной диаграмме (рис. 5) любую точку, провести через неё касательную к кривой и измерить угол наклона с помощью прозрачного транспортира. Затем для данной точки, вычислив значения напряжения сдвига , среднюю скорость деформации сдвига, определив значение эффективной вязкости.

Построить зависимость эффективной вязкости от скорости деформации, для чего наметить на полученной диаграмме пять – восемь произвольных точек и для них также вычислить значения напряжения сдвига , скорости деформациии эффективной вязкости.

Напряжение сдвига на стенке капилляра определяется по формуле

(7)

где  -напряжение сдвига, дин/см²;

Р- давление в камере, при котором происходят истечение смазки через капилляр в определенный момент времени, Па; находится по тарировочной кривой пружины, прилагаемой к вискозиметру;

Rиl -радиус и длина капилляра, м;

К₁ -постоянный коэффициент, зависящий от размеров капилляра,.

Средняя скорость деформации сдвига определяется из выражения

(8)

где R₁ - радиус штока, м;

W- скорость движения бумаги на барабане самописца, м/с (указывается в паспорте вискозиметра);

 -угол наклона касательной к кривой, написанной самописцем во время испытания и проведенной в точке, соответствующей определенному моменту времени, град;

К₂- постоянный коэффициент,

По вычисленным значениям идля всех намеченных точек на экспериментальной кривой подсчитать значение эффективной вязкости по формуле (6) и построить вязкостно-скоростную характеристику в логарифмических координатах. По оси абсцисс отложить логарифмы средней скорости деформацииlgД, а по оси ординат – логарифмы эффективной вязкостиlg.