|
Краткая теория
Вязкость – свойство рабочей жидкости сопротивляться деформации сдвига. Вязкость жидкости в значительной мере зависит от температуры. При уменьшении температуры вязкость возрастает, соответственно возрастают потери давления (напора) в гидросистеме. При увеличении температуры вязкость уменьшается, однако при этом увеличиваются утечки и ухудшается смазывающая способность РЖ, что приводит к увеличению износа трущихся сопряжений. Вязкость жидкости оценивается следующими показателями.
Коэффициент динамической (абсолютной) вязкости:
где F – сила трения, возникающая между двумя соседними слоями жидкости; S – площадь соприкосновения слоёв; Dy – «расстояние» между слоями; Dv – разность скоростей течения слоёв; П(Пуаз) – единица измерения (1П = 0,1 Па×с).
Коэффициент кинематической вязкости – отношение коэффициента абсолютной вязкости к плотности жидкости:
Единицей измерения кинематической вязкости является Стокс: 1Ст = 1см2/с.
Как правило, символ ν уточняют цифровым индексом значения температуры, при которой измерена вязкость (в регламентах масел приводятся значения кинематической вязкости при 50ºС (ν50) или для новых масел – при 40ºС (ν40)).
Для определения коэффициента абсолютной и кинематической вязкости применяют методы оценки вязкости жидкости в условных единицах, получаемых измерением времени истечения заданного количества жидкости через заданный капилляр. Относительная вязкость определяется при помощи специальных приборов, называемых вискозиметрами. Вязкость в градусах Энглера (ºЕ) и градусах условной вязкости (ºВУ) есть отношение времени истечения 200 см3 испытуемой жидкости из вискозиметра Энглера при данной температуре ко времени истечения 200 см3 дистиллированной воды из того же прибора при температуре +20ºС (время истечения из вискозиметра 200 см3 дистиллированной воды при t = 20ºС называется водным числом вискозиметра). Для пересчёта градусов Энглера в единицы абсолютной вязкости служит эмпирическая формула Уббелоде:
где μ – коэф. абсолютной вязкости, П; ºЕ –вязкость в градусах Энглера; r – плотность жидкости, г/см3. Существуют и другие единицы относительной вязкости.
Закономерность изменения вязкости рабочей жидкости в зависимости от температуры выразить при помощи точного математического уравнения не представляется возможным, так как каждый сорт масла имеет свои специфические особенности. Однако для некоторых сортов минеральных масел выведены формулы для приближённого определения вязкости в зависимости от температуры,
применимые для практического использования. Наиболее широкое применение нашла эмпирическая формула Убеллоде-Вальтера:
где n - кинематическая вязкость, сСт; К=0,6…0,8 - эмпирический коэффициент; Т – абсолютная температура, К; А и В – эмпирические коэффициенты, характеризующие конкретную рабочую жидкость.
Данная зависимость представляет собой прямую линию в осях lg(lgn) - lgT. Благодаря этому можно легко определить по номограмме значение вязкости при любой температуре, если известна вязкость при двух значениях температуры.
Для характеристики температурной зависимости вязкости используют температурный коэффициент вязкости (ТКВ) и индекс вязкости (ИВ):
где L037,8 – вязкость при 37,8 ОС эталонного масла с ИВ = 0, имеющего при 98,9 ОС такую же вязкость, что и испытуемое масло (рис.1); H037,8 – вязкость при 37,8 ОС эталонного масла с ИВ = 100, имеющего при 98,9 ОС такую же вязкость, что и испытуемое масло (рис.1); S37,8 – вязкость испытуемого масла при 37,8 ОС (рис.1).
Поскольку вязкости различных жидкостей изменяются в широких пределах, для определения вязкости разработано большое количество вискозиметров различных типов.
Вискозиметр типа ВПЖ-1 с висячим уровнем состоит из измерительного резервуара 4, ограниченного двумя кольцевыми отметками М1 и М2 (рис. 2).
Этот резервуар переходит в капилляр 5 и резервуар 7, который соединён с изогнутой трубкой 3 и трубкой 1. Последняя имеет резервуар 6, снабжённый двумя отметками М3 и М4, указывающими пределы наполнения вискозиметра жидкостью. Жидкость из резервуара 4 по капилляру 5 стекает в резервуар 7 по стенкам последнего, образуя у нижнего конца капилляра «висячий уровень».
Испытуемая жидкость заливается в чистый вискозиметр через трубку 1 так, чтобы уровень её установился между отметками М4 и М3. На концы трубок 2 и 3 надевают резиновые трубки, причём первая из них снабжена краном и резиновой грушей, вторая - краном. Вискозиметр устанавливают вертикально в жидкостный термостат так, чтобы уровень термостатирующей жидкости находился на несколько см. выше расширения 8. При температуре опыта выдерживают прибор не менее 15 мин, после чего засасывают (грушей) при закрытой трубке 3 жидкость выше отметки M1 примерно до половины самого верхнего расширения и перекрывают кран, соединённый с трубкой 2. Если вязкость жидкости менее 500-1000 сСт, открывают краны на трубках 2 и 3. При более вязких жидкостях сначала открывают трубку 3, затем трубку 2. Далее измеряют время снижения уровня жидкости в трубке 2 от отметки M1 до отметки М2.
 Необходимо при этом обращать внимание на то, чтобы к моменту подхода уровня жидкости к отметке M1 в расширении 7 образовался висячий уровень, а в капилляре не было бы пузырьков воздуха. Вязкость вычисляют по среднему (из нескольких опытов) времени истечения жидкости по формуле:
где v - коэффициент кинематической вязкости в сСт;
g - ускорение силы тяжести в месте измерения в см/сек2;
t - время истечения жидкости в секундах.
|
