Принципы действия электронных вискозиметров

 

Автоматические капиллярные вискозиметры. Принцип действия таких вискозиметров основывается на законе Пуазейля, который применим при ламинарном течении в капиллярах прибора при создаваемом прибором перепаде давления.

Вискозиметры с падающим шариком (вискозиметры Гепплера). Трубка прибора заполняется исследуемой жидкостью, по которой пускают шарик заданной массы и объема. Под действием силы тяжести и потоков в замкнутой трубке шарик опускается вниз по трубке. Зная расстояние, которое должен пройти шар, прибор рассчитывает вязкость жидкости. Этот метод подходит для относительно прозрачных жидкостей.

Вискозиметры с надавливающим шариком (вискозиметры Гепплера). При работе образцы помещаются на предметный столик прибора и насадка, расположенная на приборе, начинает вдавливаться в образец. Зная массу насадки, например, шарика, легко определить сравнительную вязкость образца. Знание принципа действия прибора позволяет управлять прибором.

Ротационные вискозиметры. Метод измерения заключается в измерении крутящего момента образца при круговом сдвиговом течении между коаксиально расположенными цилиндрами. Данный метод отлично подходит для измерения вязкости масла.

Вибрационные вискозиметры. Принцип действия данного вискозиметра заключается в погружении зонда вискозиметра в вязкую среду и замере показателей изменения вибрации согласно теории метода вибрационной вискозиметрии. Чувствительность данного вида вискозиметров гораздо выше, чем у ротационных. Такие электронные вискозиметры способны измерять вязкость расплава при температуре до 2000⁰.

Вискозиметры Муни являются видом ротационных приборов. Эти агрегаты имеют тот же принцип работы, что и ротационные, и применяются для динамического анализа масел. Однако измерительную систему можно довольно просто сменить с конус - плоскость на плоскость - плоскость, или цилиндр в цилиндре.

Ультразвуковые вискозиметры. Подобные приборы отлично подходят при измерении динамической вязкости. Их принцип действия основан на явлении затухания ультразвуковых волн в исследуемой среде. Благодаря записывающему прибору они могут быть использованы для непрерывного контроля вязких жидкостей непосредственно в технологических потоках.

Вискозиметр ротационный Fungilab ALPHA R (рис. 13.1) представляет собой ротационный вискозиметр, применяется для определения вязкости минеральных масел. Его принцип действия основан на измерении момента кручения вращающегося шпинделя в жидком образце при заданной скорости.

Технические характеристики:

точность ± 1% от всей шкалы.

Разрешение:

1. При использовании адаптера малых проб: 0,01.

2. Для образцов с вязкостью меньшей 10000 сПз: 0,1.

3. Для образцов с вязкостью равной или большей 10000 сПз.

Воспроизводимость результатов - 0,2%.

Диапазон измерения, сПз: 100 – 13 000 000.

Скорость вращения шпинделя, об/мин: 0.3 – 100.

Динамический коэффициент вязкости в большой степени зависит от температуры, но почти не зависит от давления. Значение этого коэффициента - 1 сантипуаз [спз] = 0,001 паскаль-секунда [Па·с].

 

Рисунок 13.1 - Вискозиметр: 1 - дисплей; 2 - клавиатура; 3 - винтовой зажим; 4- защита шпинделя; 5 - стойка; 6 - шпиндель; 7 - контейнер для образца; 8 – основание; 9 - регулируемая опора

 

Клавиатура и дисплей. На лицевой панели прибора имеется клавиатура с 6 клавишами (2 на рис. 13.2) и 4- строчный флуоресцирующий дисплей (1 на рис. 13.2), с помощью которых оператор управляет работой вискозиметра. На дисплее отображаются выполняемые операции и меню. С помощью клавиатуры оператор перемещается по меню, вводит различные установки и создает или модифицирует методы измерения вязкости в зависимости от прикладной задачи. Клавиатура имеет следующую конфигурацию (рис. 13.2, табл. 13.3):

 

Рис. 13.2 Клавиатура вискозиметра

 

Таблица 13.3

Назначение клавиш вискозиметра

С помощью цифровых клавиш оператор может вводить числовые значения в соответствующие поля экрана. Клавиша	Назначение
	Переход к предыдущей опции; увеличение численного значения, если выбрано соответствующее поле экрана
	Переход к последующей опции; уменьшение численного значения, если выбрано соответствующее поле экрана
TAB	Выбор какого-либо поля активного меню
QUIT	Возврат к предыдущему экрану. Остановка вращения электромотора
ENTER	Принятие введенного численного значения. Служит для редактирования выбранного поля. Открывает доступ к специальным функциям
ON	Служит для остановки/запуска электромотора в ходе измерений

 

ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ

 

1. Вискозиметр ротационный Fungilab ALPHA R.

2. Синтетическое моторное масло марки “Castrol EDGE 0W-30”.

3. Контейнер для образца.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1. Нагреть масло до температуры 40 ⁰С.

2. Залить масло в контейнер и определить с помощью вискозиметра вязкость испытуемого масла. Результаты занести в таблицу 13.3.

3. Нагреть масло до температуры 100 ⁰С.

4. Залить масло в контейнер и определить с помощью вискозиметра вязкость испытуемого масла. Результаты занести в таблицу 13.3.

5. По таблице 13.1 для кинематической вязкость при 100°С найти значения ν и ν₃ и занести в таблицу 13.3.

6. Выбранные значения ν и ν₃ подставить в уравнение 13.2 и определить индекс вязкости ИВ. Результаты занести в таблицу 13.3.

7. Определить повторяемость и воспроизводимость для полученной кинематической вязкости (ИВ=0, ИВ=100). Результаты занести в таблицу 13.4.

8. По этим данным интерполяцией для полученного значения ИВ определяем повторяемость и воспроизводимость. Результаты занести в таблицу 13.4.

Таблица 13.3

Значения кинематической вязкости масла

Кинематическая вязкость при 100°С, мм2 /с (сСт)	ν, мм2 /с (сСт)	ν3, мм2 /с (сСт)	ν2, мм2 /с (сСт)

Таблица 13.4

Индекса вязкости

Кинематическая вязкость при 100°С	ИВ 0		ИВ 100		ИВ – расчетное значение
	Повторяемость	Воспроизводимость.	Повторяемость	Воспроизводимость	Повторяемость	Воспроизводимость

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Кратко описать теоретические сведения.

2. Определить индексы вязкости.

3. Заполнить таблицы 13.3 и 13.4.

2. Вывод об уровне вязкостно-температурных свойств испытуемого моторного масла.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Что такое индекс вязкости масла?

2. Каково численное значение индекса вязкости для летнего, зимнего, всесезонного моторного масла?

3. Каким образом индекс вязкости связан с вязкостно-температурными свойствами масла?

4. Что представляют собой вискозиметры?

5. Принципы действия электронных вискозиметров.

6.  Принцип работы Вискозиметра ротационного Fungilab ALPHA R.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. М.: Физматгиз, 1963. 472 с.

2. Белый В.А., Свиридинюк А.И., Петроковец М.И., Савкин В.Г. Трение и износ материалов на основе полимеров. Мн.: Наука и техника, 1976. 432 с.

3. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трения и смазка твердых тел. М.: Машиностроение, 11968. 543 с.

4. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: машиностроения, 1985. 424 с.

5. Зозуля В.Д. Шведков Е.Л., Ровинский Д.Я. и др. Словарь справочник по трению, износу и смазке деталей машин. 2-е изд. К.: Техника, 1990. 264 с.

6. Икрамов У.А., Левитин М.А., Основы трибоники. Ташкент: Укитувги, 1984. 184 с.

7. Костецкий Б.И. Трение и износ. М.: машиностроение, 1968. 479 с.

8. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968. 470 с.

9. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / Э.Д. Браун, Н.А. Буше, Буяновский и др./ Под ред. А.В. Чичинадзе: Учебник для технических вузов. М.: 1995. 778 с.

10. Справочник по триботехнике. В 3-х томах. Под.ред. М. Хебды и А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1992. 730 с.