ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

Transkrypt

1 ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. IGNACEGO ŁUKASIEWICZA Al. Powstańców Warszawy 8, Rzeszów, Tel: , Fax: ; Tlx: 0634 prz pl LABORATORIUM MATERIAŁÓW EKSPLOATACYJNYCH INSTRUKCJA LABORATORYJNA Temat ćwiczenia: POMIAR WSKAŹNIKA LEPKOŚCI OLEJU SILNIKOWEGO MINERALNEGO

2 1. WSTĘP Wskaźnik lepkości (WL) to liczba niemianowana określająca zależność lepkości kinematycznej badanego oleju od temperatury w stosunku do dwóch olejów przyjętych jako wzorce, których lepkości w temperaturze C są takie same, jak lepkość badanego oleju w temperaturze C. Im wyższa jest wartość wskaźnika lepkości, tym mniejsza zależność lepkości od temperatury. Oleje wzorcowe serii L to oleje o wskaźniku lepkości równym 0, o dużej zależności lepkości od temperatury; oleje o większej zależności lepkości od temperatury, niż oleje serii L maja wskaźniki lepkości ujemne. Oleje wzorcowe serii H to oleje o wskaźniku lepkości równym, o małej zależności lepkości od temperatury; oleje o mniejszej zależności lepkości od temperatury niż oleje serii H mają wskaźniki lepkości powyżej. Stosuje się dwie metody obliczania wskaźnika lepkości: metoda A dla olejów o wskaźniku lepkości do, metoda B dla olejów o wskaźniku lepkości i powyżej. Lepkością, inaczej tarciem wewnętrznym, nazywamy właściwość płynów i plastycznych ciał stałych, która charakteryzuje ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkość stanowi jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów). Adekwatnie do laminarnego modelu przepływu, lepkość wynika ze zdolności płynu do przekazywania pędu pomiędzy warstwami poruszającymi się z różnymi prędkościami. Różnice w prędkościach warstw są charakteryzowane w modelu laminarnym przez szybkość ścinania. Przekazywanie pędu zachodzi dzięki pojawieniu się na granicy tych warstw naprężeń ścinających. Stosowane są dwie miary lepkości: lepkość dynamiczna i lepkość kinematyczna. Lepkość dynamiczna wyraża stosunek naprężeń ścinających do szybkości ścinania v: τ v, jednostką lepkości dynamicznej w układzie jednostek miar CGS jest Puaz (P): g 1 P 1 cp cm s. W układzie SI analogiczną jednostką jest Pa s: kg 1 Pa s 1 10 P m s. Lepkość kinematyczna (kinetyczna), jest stosunkiem lepkości dynamicznej do gęstości płynu : ν ρ Jednostką lepkości kinematycznej w układzie SI jest [m /s]. W układzie CGS lepkość kinematyczną mierzy się w Stokesach: 1 St = 1 cm /s. - -

3 . STANOWISKO POMIAROWE I PRZEBIEG ĆWICZENIA Lepkościomierz Höpplera. Przygotować próbkę oleju silnikowego mineralnego. Przebieg ćwiczenia: 1. Wypoziomować wiskozymetr.. Napełnić wiskozymetr badaną cieczą. 3. Dobrać kulkę (wcześniej określić jej parametry, tj. K i c) i umieścić ją wewnątrz cylindra pomiarowego wiskozymetru. 4. Włączyć termostat i nastawić żądaną temperaturę t p (40 ºC i ºC ). 5. Włączyć termometr weryfikujący temperaturę wewnątrz wiskozymetru. 6. Przeprowadzić trzykrotnie pomiar czasu (t 1, t, t 3, przy czym t śr = (t 1 + t + t 3 ) / 3), w jakim kulka przechodzi pomiędzy dwoma naniesionymi na cylindrze pomiarowym pierścieniami. W tym celu, jeżeli kulka jest w dolnym położeniu, należy obrócić wiskozymetr o 180 wokół osi poziomej. Jego prawidłowe położenie jest zabezpieczone przez mechanizm blokujący. 7. Określić gęstość badanej cieczy w temperaturze pomiaru (przy 40 ºC i ºC). 8. Wykonać obliczenia lepkości dynamicznej. 9. Wykonać obliczenia lepkości kinematycznej. 10. Wykonać obliczenia wskaźnika lepkości WL. Lepkość dynamiczna badanej cieczy obliczana jest z zależności: t (ρ ρ ) K lepkość dynamiczna, mpa s, k gęstość kulki, g/cm 3, c gęstość badanej cieczy w temperaturze pomiaru, g/cm 3, t śr średni czas opadania kulki, s, K stała kulki, mpa cm 3 g -1, śr k c - 3 -

4 Lepkość kinematyczna obliczana jest z zależności: ν ρ lepkość kinematyczna, mm /s, lepkość dynamiczna, mpa s, c gęstość badanej cieczy w temperaturze pomiaru, g/cm 3. Parametry kulek pomiarowych Numer kulki Minimalny czas zakres pomiarowy [mpa s] Średnica kulki Stała kulki K [mm] [mpa cm 3 g -1 opadania kulki dolny górny ] (przy t min ) (przy t = 300 s) GGL 15,910, ,805 0, ,6 5 15,630 0, ,560 0, ,000 1, ,500 10, , Tabela pomiarowa Nazwa substancji t p [ºC] 40 t 1 t t 3 t śr k [g/cm 3 ] c [g/cm 3 ] K [mpa cm 3 g -1 ] [mpa s] [mm /s] Obliczenia wskaźnika lepkości WL Obliczenia polegają na oznaczaniu lepkości kinematycznej w temperaturze 40 i C i na obliczeniu wskaźnika lepkości do wg metody A, a wskaźnika lepkości oraz powyżej wg metody B. Metoda A. Obliczanie wskaźnika lepkości dla olejów o wskaźniku lepkości do. Wskaźnik lepkości WL obliczyć wg wzoru: L U40 L U40 WL L H D L lepkość kinematyczna w temperaturze 40 C oleju wzorcowego serii L, o WL = 0, mającego w temperaturze C taka samą lepkość kinematyczną, jak olej badany, mm /s, U 40 lepkość kinematyczna oleju badanego w temperaturze 40 C, mm /s, H lepkość kinematyczna w temperaturze 40 C oleju wzorcowego serii H, o WL =, mającego w temperaturze C taką samą lepkość kinematyczną, jak olej badany, mm /s, D różnica między lepkościami kinematycznymi olejów wzorcowych serii L i serii H, mm /s. Dla olejów o lepkości kinematycznej w temperaturze C w granicach 70 mm /s, wartości L i D należy odczytać z tablicy podanej w normie PN-79/C Jeżeli lepkość kinematyczna w temperaturze C oleju mieści się w granicach 70 mm /s, a nie występuje w tablicy, wartości L i D należy obliczyć przez interpolację liniową. Jeże lepkość kinematyczna w temperaturze C oleju jest większa niż 70 mm /s, wartości L i D należy obliczyć wg wzorów: 0,8353 (U ) 14,67 U 16 L D 0,6669 (U),8 U

5 U lepkość kinematyczna oleju badanego w temperaturze C, mm /s, Za wskaźnik lepkości oleju należy przyjąć liczbę całkowitą najbliższą otrzymanemu wynikowi obliczania. Metoda B. Obliczanie wskaźnika lepkości dla olejów o wskaźniku lepkości powyżej. Wskaźnik lepkości WL obliczyć wg wzoru: WL Anty log N 1 0,00715 N log H log U40 log U H lepkość kinematyczna w temperaturze 40 C oleju wzorcowego serii H, o WL =, mającego w temperaturze C taką samą lepkość kinematyczną, jak olej badany, mm/s, U 40 lepkość kinematyczna oleju badanego w temperaturze 40 C, mm /s, U lepkość kinematyczna oleju badanego w temperaturze C, mm /s, Dla oleju, którego lepkość kinematyczna w temperaturze C mieści się w granicach 70 mm /s, wartość H należy odczytać z tablicy podanej w normie PN-79/C Jeżeli lepkość kinematyczna w temperaturze C oleju mieści się w granicach 70 mm /s, a nie występuje w tablicy, wartość H należy obliczyć przez interpolację liniową. Jeże lepkość kinematyczna w temperaturze C oleju jest większa niż 70 mm /s, wartość H należy obliczyć wg wzoru: H 0,1684 (U) 11,85 U 97 U lepkość kinematyczna oleju badanego w temperaturze C, mm /s, Za wskaźnik lepkości oleju należy przyjąć liczbę całkowitą najbliższą otrzymanemu wynikowi obliczania. Celem ćwiczenia jest poznanie metody określania wskaźnika lepkości oleju smarującego. 3. SPRAWOZDANIE Sprawozdanie powinno zawierać: wstęp teoretyczny (uwzględniający opis metodyki pomiarowej), schemat stanowiska pomiarowego, opis pomiarów, wyniki pomiarów i odpowiednie obliczenia, wnioski. LITERATURA [1] Podniało A: Paliwa, oleje i smary w ekologicznej eksploatacji. Poradnik. WNT Warszawa 00. [] Zwierzycki W.: Oleje smarowe. Dobór i użytkowanie. ITE Radom [3] Norma PN-79/C oraz PN-ISO 909: