Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эксплуатационные материалы. Лабораторный практикум
.pdf
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
Определение кинематической вязкости моторного масла
Цель работы: Определение кинематической вязкости моторного масла на
аппарате Термостат А2 (в соответствии ГОСТ 33—2000, ИСО 3104—94).
Время проведения работы – 4 часа
3.1.Теоретический минимум
3.1.1. Эксплуатационные свойства масел
Моторное масло должно надежно и длительно выполнять свои функции,
обеспечивая заданный ресурс двигателя. Основные функции моторного масла
в двигателях — уменьшение трения между трущимися поверхностями
деталей; снижение износа трущихся поверхностей и предотвращение их
заедания; охлаждение деталей; дополнительное уплотнение поршневых колец,
снижающее прорыв газов из камеры сгорания в картер двигателя; защита
деталей от коррозии и загрязнения углеродистыми отложениями.
К эксплуатационным свойствам моторных масел относят в первую
очередь те, от которых зависят потери энергии на трение, износ трущихся
поверхностей, образование отложений в двигателе, коррозия деталей и пуск
двигателя при низкой температуре. Главными из них являются смазывающие и
вязкостно-температурные свойства, термоокислительная стабильность,
моющие, антиокислительные и антикоррозионные свойства.
3.1.2. Смазывающие свойства
Под этим названием объединено несколько свойств масел, влияющих на
процессы трения и изнашивания трущихся поверхностей деталей в двигателях.
Основные из них: антифрикционные — влияют на потери энергии при трении
поверхностей; противоизносные — уменьшают износ трущихся поверхностей
деталей при умеренных нагрузках; противозадирные — предохраняют
трущиеся поверхности от задира в условиях высоких нагрузок. Главный
показатель смазывающих свойств масла — вязкость.
Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление течению
(перемещению одного слоя жидкости относительно другого) под действием
внешней силы. Препятствие перемещению слоев жидкости (внутреннее
трение) создают силы молекулярного сцепления.
Вязкость определяют для жидких нефтепродуктов, напряжение сдвига
которых пропорционально скорости деформации, т. е. для ньютоновских
жидкостей. Различают динамическую и кинематическую вязкости.
21

3.1.3. Динамическая вязкость
Динамическая вязкость, или коэффициент динамической вязкости, —
это отношение действующего касательного напряжения к градиенту скорости.
Динамическая вязкость служит мерой сопротивления жидкости течению. За
единицу динамической вязкости в системе СИ принята вязкость такой
жидкости, которая оказывает сопротивление в 1 Н взаимному перемещению
двух слоев жидкости площадью 1 м2, находящихся один от другого на
расстоянии 1 м и перемещающихся с относительной скоростью 1 м/с. Схема
взаимного перемещения слоев жидкости показана на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Схема взаимного перемещения
слоев жидкости:
a —состояние покоя; б— начало движения
Единица динамической вязкости в системе СИ — паскаль-секунда (Па • с).
На практике применяют меньшую единицу — мПа • с (или 10-3Па • с), атакже
сантипуаз (1сП = 1мПа • с). Динамическую вязкость η определяют как
произведение кинематической вязкости жидкости ν и ее плотности ρ при той
же температуре:
η = νρ (3.1)
3.1.4. Кинематическая вязкость
Кинематическая вязкость — это отношение динамической вязкости
жидкости к ее плотности р при той же температуре:
ν = η /ρ (4.2)
Единица кинематической вязкости в системе СИ —м2/с. На практике
применяют меньшую единицу — мм2/с (или 10-6м2/с), а также сантистокс
(1сСт= 1 мм2/с).
Вязкость — основной параметр моторных масел, по которому их
маркируют.
Кинематическую вязкость жидких нефтепродуктов определяют по ГОСТ
33—2000 (ИСО 3104—94). Установленный стандартом метод определения
кинематической вязкости заключается в измерении времени истечения
определенного объема жидкости под действием силы тяжести через
калиброванный стеклянный капиллярный вискозиметр. Для вискозиметров
используют стекла с малым коэффициентом температурного расширения.
Результаты определения кинематической вязкости применимы к
ньютоновским жидкостям, для которых напряжение сдвига пропорционально
22

скорости деформации, а вязкость не зависит от касательного напряжения и
градиента скорости.
3.2.Подготовка работы
1. Заполнить ванну рабочей жидкостью таким образом, чтобы уровень
рабочей жидкости находился примерно на расстоянии 3 см от нижней
плоскости рабочей плиты. В качестве рабочей жидкости использовать масло
медицинское вазелиновое.
Рис. 3.2. Аппарат Термостат А2 для определение кинематической вязкости моторного
масла: 1 – вискозиметр ВПЖ-1; 2 – крепления вискозиметров; 3 – вискозиметр ВПЖ-2;
4 – трубки всасывания масла; 5 – сетевой выключатель; 6 – мышка; 7 – кнопка
ПУСК/СТОП; 8 – цифровое табло.
2. Сетевой выключатель, расположенный на лицевой панели
измерительного блока устройства, установить в положение «СЕТЬ ВЫКЛ».
3. Подключить устройство кабелем питания к электрической сети
напряжением 220 В частотой 50Гц.
4. Заполнить вискозиметры маслом.
4.1. Порядок заполнения вискозиметра ВПЖ-1 (рис. 3.3.а).
23

Испытуемый нефтепродукт наливают в чистый вискозиметр через трубку
1 так, чтобы уровень ее установился между метками М
. На концы трубок
3иМ4
2 и 3 надевают резиновые трубки, при этом первая из них должна быть
снабжена краном, вторая - краном и резиновой грушей. Вискозиметр
устанавливают вертикально в жидкостном термостате так, чтобы уровень
термостатирующей жидкости находился на несколько сантиметров выше
расширения 4.
При температуре опыта вискозиметр выдерживают не менее 15 мин,
после чего всасывают (грушей)при закрытой трубке 2 жидкость выше метки
М
примерно до середины расширения 4 и перекрывают кран, соединенный с
1
трубкой 3. Если вязкость нефтепродукта менее 500 сСт, открывают кран на
трубке 3 и потом освобождают зажим на трубке 2. При более вязких
нефтепродуктах сначала открывают трубку 2, затем измеряют время понижения
уровня жидкости в трубке 2 от метки М
внимание на то, чтобы к моменту подхода уровня жидкости к метке М
до M2. Необходимо при этом обращать
1
1
расширении 5 образовался «висячий уровень», а в капилляре не было
пузырьков воздуха.
в
а) б)
Рис. 3.3. Вискозиметр типа а) ВПЖ-1, б) ВПЖ-2
4.2. Порядок заполнения вискозиметра ВПЖ-2 (рис. 3.3.б).
На отводную трубку 3 надевают резиновую трубку. Далее, зажав
пальцем колено 2 и перевернув вискозиметр, опускают колено 1 в сосуд с
нефтепродуктом и засасывают его (с помощью резиновой груши,
24

водоструйного насоса или иным способом) до метки М2, следя за тем, чтобы в
жидкости не образовались пузырьки воздуха. В момент когда уровень
жидкости достигает метки М
, вискозиметр вынимают из сосуда и быстро
2
перевертывают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца
колена 1 избыток жидкости и надевают на него резиновую трубку. Вискозиметр
устанавливают в термостат так, чтобы расширение 4 было ниже уровня
жидкости.
После выдержки в термостате не менее 15 мин засасывают жидкость в
колено 1 примерно до 1/3 высоты расширения 4. Соединяют колено 1 с
атмосферой и определяют время перемещения мениска жидкости от метки
М
до М2.
1
3.3. Порядок выполнения работы
1. Сетевой выключатель, расположенный на лицевой панели
измерительного блока устройства, установить в положение «СЕТЬ ВКЛ».
2. Установить фиксированную температуру регулирования.
В термостате предусмотрена возможность быстрого ввода одной из
фиксированных температур регулирования: 20, 40, 50 или 100°С.
Для этого необходимо нажать клавишу «СТОП» для выхода из текущего
режима работы.
В разряде режим отображается символ остальные разряды
погашены.
Нажать одну из клавиш «g / +20°С», «С, / +40°С», «С
/ +50°С», «С3 /
2
+100°С» для выбора необходимой фиксированной температуры регулирования.
На индикаторе отображается выбранное значение фиксированной
температуры регулирования. Для ввода нажать клавишу «ПУСК».
При необходимости в любой момент возможно прервать набор и выйти
из этого режима, нажав клавишу «СТОП». При этом предыдущее значение
температуры регулирования остается неизменным.
Если включена звуковая сигнализация, то после
нажатия клавиши
«ПУСК» звучит звуковой сигнал, сигнализирующий о правильном вводе
температуры регулирования.
Новое введенное значение температуры регулирования сохраняется в
энергонезависимой памяти прибора, и термостат начинает отрабатывать выход
на заданную температуру. При этом если ведется нагрев, то светодиод НАГРЕВ
мигает. Если нагрев не ведется, то светодиод погашен.
3. Вести значения калибровочных
указаны в паспорте вискозиметров) С
постоянных вискозиметров (они
иС2соответственно с логическими
1
номерами – 1, 2. Логические номера калибровочных постоянных вискозиметров
жестко связаны с логическими номерами встроенных независимых
секундомеров и результатов расчета значений кинематической вязкости.
Калибровочной постоянной С
результат расчета значения кинематической вязкости V
ставится в соответствие секундомер Сек. 1 и
1
ит.д. Для ввода
1
постоянных нажать клавишу «Стоп», затем клавишу «Режим/0», затем одну из
25

клавиш «С1», «С2» и ввести шестизначное число. (Для ввода 0,84567 надо
набрать 084567). При желании можно в любой момент прервать набор и выйти
из этого режима, нажав клавишу «СТОП». При этом предыдущее значение
калибровочной постоянной вискозиметра останется неизменным. Новое
введенное значение сохраняется в энергонезависимой памяти прибора.
3. Порядок проведения измерений:
- закрепить 1-3 вискозиметра в держателях, расположенных на рабочей
плите устройства;
- назначить логические номера установленным вискозиметрам (1, 2, 3);
- ввести под соответствующими логическими номерами калибровочные
постоянные для установленных вискозиметров;
- провести измерение времени истечения исследуемых нефтепродуктов
на установленных вискозиметрах с помощью встроенных независимых
секундомеров;
4. Произвести автоматический расчет кинематической вязкости
исследуемых нефтепродуктов.
Прибор выполняет автоматический расчет кинематической вязкости
исследуемых нефтепродуктов по ГОСТ 33-2000 (ИСО 3104-94) одновременно
для 3-х различных вискозиметров с предварительным заданием калибровочных
постоянных этих вискозиметров и измерением времени истечения при помощи
3-х встроенных независимых секундомеров.
При расчетах учитывается значений ускорения силы тяжести g
(ускорения свободного падения) для испытательной лаборатории.
Прибор выполняет расчет кинематической вязкости по формуле
V
= ( g / 9.80665 ) · Ci· t
i
i
где i - логический номер вискозиметра (1,2 или 3);
- кинематическая вязкость, мм2 /с;
V
i
g - ускорение силы тяжести (ускорение свободного падения) для
испытательной лаборатории, м/с
9.80665 - значение ускорения силы тяжести (ускорения свободного
падения) на высоте 0 м над уровнем океана, м/с
- калибровочная постоянная соответствующего вискозиметра, мм /с ;
С
i
t
- время истечения, измеренное соответствующим встроенным
i
2
;
2
;
независимым секундомером, с.
5. Отобразить и записать результаты расчета значений кинематической
вязкости для установленных вискозиметров.
3.4. Окончание работы
1.Установить фиксированную температуру регулирования 20°С.
2. Дождаться установления соответствующих показаний температуры в
приборе.
26

3. Освободить вискозиметры из держателей.
4. Слить испытуемое масло, промыть и высушить вискозиметры.
5. Сетевой выключатель, расположенный на лицевой панели
измерительного блока устройства, установить в положение «СЕТЬ ВЫКЛ».
3.5. Обработка результатов
Моторные масла классифицируют по вязкости (ГОСТ 17479.1—85). По
вязкости зимние сорта, загущенных моторных масел делят на 4 класса (3з, 4з, 5з,
6з), летние сорта — на 8 классов (6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24), а внесезонные
загущенные — на 10 классов (от 3з/8 до 6з/16). Класс внесезонных масел
изображают дробью, в числителе которой указывают кинематическую вязкость
при —18 °С, а в знаменателе — при 100 ºС (табл. 3.1.). Например, 6з/14
означает, что вязкость масла при —18 °Сравна 10 400 сСт, апри 100 °Снаходится в пределах 12,5...14,5 сСт. Буква з в индексе соответствует наличию
вязкостной (загущающей) присадки.
Таблица 3.1
Классификация моторных масел по вязкости
Кинематическая вязкость,
Kлacc вязкости
мм2/с (сСт), при температуре
100 ºС -18 ºС, не более
3
3
4
3
5
3
6
3
>3,8 1250
>4,1 2600
>5,6 6000
>5,6 10400
6 Свыше 5,6 до 7,0 (включ.) —
8 » 7,0 » 9,3 » —
10 » 9,3 » 11,5 » —
12 » 11,5 » 12,5 » —
14 » 12,5 » 14,5 » —
16 » 14,5 » 16,3 » —
20 » 16,3 » 21,9 » —
24 » 21,9 » 26,1 » —
3з/8 » 7,0 » 9,3 » 1250
4з/6 » 5,6 » 7,0 » 2600
4з/8 » 7,0 » 9,3 » 2600
4з/10 » 9,3 » 11,5 » 2600
27

5з/10 » 9,3 » 11,5 » 6000
5з/12 » 11,5 » 12,5 » 6000
5з/14 » 12,5 » 14,5 » 6000
6з/10 » 9,3 » 11,5 » 10400
6з/10 » 12,5 » 14,5 » 10400
6з/16 » 14,5 » 6,3 » 10400
Результаты испытания занести в таблицу:
№опыта Вязкость,
V
, мм2/с:
100
Значения
вязкости для
испытуемого
образца
Значения
вязкости по
ГОСТу или ТУ
на масло
марки______
Фактические
отклонения
вязкости от
ГОСТа или ТУ
28

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
Определение трибологических свойств смазочных материалов на
четырехшариковой машине трения
Цель работы. Определение трибологических характеристик
смазочных материалов на четырёхшариковой машине трения (ЧМТ-1) (в
соответствии ГОСТ 9490–75).
Время проведения работы – 4 часа
4.1. Теоретический минимум
4.1.1. Классификация видов смазки
Смазочными материалами называют продукты органического и
неорганического происхождения, которые вводят между поверхностями
сопряженных деталей, находящихся во фрикционном контакте, сцелью
уменьшить потери на трение в этом сопряжении, предотвратить заедание и
снизить износ пар трения. Это достигается тем, что внутреннее трение в
смазочных материалах существенно меньше, чем внешнее трение несмазанных
деталей, и исключение (или – во всяком случае – минимизация)
непосредственного контакта пар трения приводит к оптимизации фрикционноизносных характеристик сопряжения (рис.4.1). Смазочный материал, таким
образом, всегда является важнейшим конструкционным элементом узла трения,
во многом определяющим его надёжность, долговечность и
функционировании всего узла.
потери энергии при
1
3
а
б
2
Рис. 4.1. Схема несмазанного (а) и смазанного (б) контакта трущихся тел:
где 1 и 2 – трущиеся тела; 3 – смазочный материал.
29

Действие смазочного материала, в результате которого уменьшается
трение контактирующих тел и / или снижается их износ, называется смазкой.
Смазка, при которой осуществляется полное разделение трущихся поверхностей
сопряженных деталей жидким или пластичным смазочным материалом,
называется жидкостной, а если это разделение осуществляется газом, то газовой
смазкой. В этих случаях полностью исключен контакт пар трения (во всяком
случае – при установившемся движении). Внешнее трение твердых тел как
таковое отсутствует, его заменяет намного меньшее внутреннее трение
смазочной среды, составляющей слой, разделяющий эти тела.
4.2. Виды трения
При исследовании явления трения между двумя твердыми телами
различают три основных вида трения: сухое, граничное и жидкостное.
4.2.1. Сухое трение
Сухое трение проявляется при взаимном относительном движении двух
очищенных и высушенных твердых тел, находящихся в естественном контакте
друг с другом. Под «естественным контактом» понимается непосредственное и
тесное соприкосновение тел, возможное при минимальной загрязненности их
поверхностей. Для выявления сухого трения сначала путем обработки с
применением моющих средств и растворителей удаляют все масляные
загрязнения. Затем наждачной бумагой наименьшей зернистости снимают
немасляные загрязнения. После прополаскивания в дважды перегнанном
спирте или эфире образцы высушиваются в инертной атмосфере или чистом
воздухе. Считается, что очищенные и высушенные таким образом поверхности
отвечают условиям сухого трения.
Основополагающим является понятие статического коэффициента сухого
трения (коэффициента трения покоя). Этот коэффициент f дается выражением
где F – максимальная сила трения в момент трогания (рубежная сила
статического трения), N – сила нормального давления на поверхности их
контакта (т.н. нормальная сила)
4.2.2. Граничное трение
Образец для исследования граничного трения подготавливается так же,
как и в случае сухого трения. Однако после очистки и сушки на его
поверхность наносят тонкую
пленку чистого смазочного материала известной
молекулярной структуры с известными физико-химическими свойствами.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
