Теоретичні відомості. Визначення якості і в’язкісно-температурної характеристики моторної оливи

Лабораторна робота № 5

Визначення якості і в’язкісно-температурної характеристики моторної оливи

6.1 Мета роботи: навчитись визначати:

1 ) параметри, що характеризують якість моторної оливи;

2 ) в'язкісно- температурні характеристики моторної оливи.

Теоретичні відомості

Мастильні моторні оливи - це фракції нафти, основу яких складають вуглеводні з температурою кипіння вище 350 °С.

Моторні оливи класифікуються:

- на групи залежно від експлуатаційних властивостей ;

- на підгрупи залежно від типу двигуна;

- на класи залежно від кінематичної в'язкості.

Якість моторних олив оцінюється:

- в’язкістними та миючими властивостями;

- фізичною і хімічною стабільністю ;

- корозійністю ;

- наявністю домішок та води;

- температурою спалаху ;

- протизносними властивостями.

Якість оливи характеризується індексом в'язкості. Чим він вищий , тим в'язкісно-температурні властивості оливи кращі.

Найпростіший спосіб оцінки якості оливи полягає в огляді його проби в скляному циліндрі діаметром 40 -50 мм. При цьому в ньому не повинно виявлятися ні зважених, ні осівших на дно частинок і води.

Так як моторні оливи містять велику кількість смол, то вони непрозорі в світлі, що проходить, отже, необхідно додатково фіксувати колір і відтінок у відбитому світлі.

Температура спалаху у відкритому тиглі:

1) характеризує вогненебезпечність оливи;

2) дає уявлення про характер вуглеводнів в оливі;

3) дозволяє дізнатися про наявність домішок легковипарювальних компонентів.

На температуру спалаху масел t впливає атмосферний тиск , що необхідно враховувати при її визначенні .

де t_p - температура спалаху ;

p - атмосферний тиск при проведенні дослідів.

Показниками в'язкісних властивостей оливи є:

1 ) в'язкість при різних температурах;

2 ) індекс в'язкості ;

3 ) температура застигання оливи.

В'язкість - це властивість оливи чинити опір зовнішній силі , що переміщує її шари один відносно одного. В'язкість визначають за допомогою спеціальних приладів - віскозиметрів і виражають в одиницях динамічної або кінетичної в'язкості.

За одиницю динамічної в'язкості прийнята в'язкість оливи, в об’ємі якої дві паралельні площини розміром по 1 м² , віддалені одна від одної на 1 м , будуть рухатись з відносною швидкістю 1 м/с під дією сили в 1 Н. Розмірність динамічної в'язкості - Н·с/м².

За одиницю кінематичної в'язкості прийнята розмірність 1 м²/с. Використовується також розмірність в стоксах (Ст) ,

1 Ст = 1 см²/с = 1 / 100000 м²/с.

1 сота частина стокса = 1сСт (сантистокс) .

1 Ст = 100 сСт = 100 мм²/с.

Для характеристики в'язкості і в'язкісно-температурних якостей моторних олив нормується в'язкість при температурі 100 °С , яка включена в їх маркування.

Моторні оливи повинні мати оптимальну в'язкість при робочій температурі. При змінах температури коливання в'язкості повинні бути мінімальними.

Кількісно цю вимогу виражають рядом показників, які називають в'язкісно-температурними характеристиками. Основна з них - графічне представлення залежності кінематичної в'язкості оливи від температури.

З підвищенням температури в'язкість зменшується. Це призводить до зносу поверхонь тертя і збільшення втрат на тертя .

З пониженням температури в'язкість масла збільшується , що призводить до погіршення надходження масла до пар тертя і його очищення , пуск двигуна ускладнюється.

Для визначення температури спалаху оливи використовують прилад (рис.6.1), який складається з штатива, на якому встановлена електрична плитка 2. На електричній плитці стоїть керамічна або скляна ємність 4 з піском, в яку поміщений тигель 3 з випробуваною оливою. У тигель з оливою вертикально встановлений термометр 5 , закріплений зверху на штативі , а нижня частина його з ртутною кулькою знаходиться в оливі і не доторкується дна тигля. Тигель 3 повинен знаходитися на шарі піску товщиною 5-10 мм , а простір між тиглем і ємністю повинен бути засипаний піском на висоту 8-10 мм від краю тигля

Очікувана температура спалаху повинна бути приблизно 200 ° С. При температурі нижче очікуваної на 15-10 °С повільно проводять над поверхнею масла на відстані 10-15 мм відкритим полум'ям. Довжина полум'я повинна бути 3-5 мм , а час пересування полум'я паралельно поверхні масла - 2-3 с. Такі випробування повторюють через інтервали температури масла 2 °С до тих пір, поки над поверхнею не з `явиться пробігаюче полум'я синього кольору. В момент спалаху фіксують температуру оливи по термометру.

Рис.6.1 – Прилад для визначення температури спалаху

Для визначення в'язкісно-температурних характеристик оливи використовується віскозиметр. Він являє собою скляну V-подібну трубку з трьома розширеннями (рис. 6.2). У вузькому коліні А знаходиться капіляр 1 діаметром від 0,8 до 1,5 мм (табл, 6.1), На нижньому 2 і верхньому 3 розширеннях нанесені відповідно діаметри капіляра і номер віскозиметра, що відповідає паспортним даним. Вузьке коліно має дві мітки; верхню - а й нижню - б. У широкому коліні В розташовані відвідна трубка 4 і розширення 5. Порядок проведення вимірювання.

1. Віскозиметр потрібно заповнити оливою , для чого надіти на відвідну трубку 4 гумову трубку з грушею. Затиснувши пальцем зріз коліна В, перевернути віскозиметр і опустити коліно А в ємність з маслом. Засмоктати (за допомогою гумової груші ) масло в віскозиметр до мітки б , вийнявши його з ємності з маслом , і швидко перевернути в нормальне положення . Видалити масло із зовнішнього боку віскозиметра.

2. Занурити віскозиметр в скляний стакан з водою до рівня , щоб розширення 3 було наполовину занурене у воду , і закріпити його у вертикальному положенні за допомогою кришки 7.

3. Встановити термометр 8 в стакан так , щоб його резервуар знаходився на середині капіляра 1.

4. Нагріти воду за допомогою електроплитки 9 до температури 25 ° С , підтримувати цю температуру протягом 15 хв, щоб масло прогрілось до вказаної температури.

5. Надіти гумову трубку з грушею на коліно А і засмоктати масло вище мітки а (в маслі не має бути бульбашок повітря).

6. Зняти трубку з коліна А і спостерігати за витіканням оливи з верхнього розширення 3. Коли його верхній рівень досягне мітки а , включить секундомір і вимкнути його , коли рівень масла досягне мітки б. Вибирають віскозиметр з необхідним діаметром капіляра . Перевіряють за номером відповідність його паспорту.

Виконують вимірювання та розрахунки в'язкості для температур масла 50 , 75 і 100 °С.

Рис. 6.2. Прилад для визначення кінематичної в'язкості оливи: А, В- відповідно вузьке і широке коліно; а, б - мітки; 1 - капіляр; 2,3 нижнє і верхнє розширення; 4 відвідна трубка; 5 - розширення; 6 - стакан; 7 -кришка, 8 - термометр; 9 – електроплитка

Рекомендовані діаметри капілярів віскозиметра вибирають за таблицею 6.1

Таблиця 6.1 – Діаметри капілярів віскозиметра

Визначають в'язкість оливи при різних температурах , для чого необхідно середній час витікання оливи від мітки а до мітки б помножити на постійну віскозиметра , тобто

де С - постійна віскозиметра (береться з паспорт а ) , сСт/с або мм² /с;

- середньоарифметичний час перетікання масла , с;

q - прискорення сили тяжіння в місці випробування , см/с² ;

980,7 - нормальне прискорення сили тяжіння , см / с² ;

k - коефіцієнт , що враховує зміну гідростатичного напору масла в віскозиметрі в результаті розширення його при нагріванні від температури при заповненні віскозиметра до температури досліду.

Індекс в'язкості оливи - умовний показник , що отримується шляхом зіставлення в'язкості даної оливи з двома еталонними , в'язкісно-температурні властивості однієї з яких прийняті за 100 , а іншої• - за одиницю. Індекс в'язкості характеризує залежність в'язкості оливи від температури. Чим він вищий , тим в'язкісно- температурні властивості оливи кращі.

Графічно визначити індекс в'язкості можна за допомогою номограми (рис. 16 ). Для цього потрібно відкласти по осях ординат відповідні величини в'язкості , провести горизонтальну ( для ) і вертикальну (для ) прямі лінії. На місці їх перетину знайти лінію індексу в'язкості і записати його значення.

Розрахунковим шляхом значення індексу в'язкості за ГОСТ 25371-97 - «Нефтепродукты. Расчет индекса в’язкости по кинематической вязкости» можна розрахувати за формулами:

;

,

де L – кінематична в'язкість при 40⁰С оливи з індексом в'язкості 0, що має при температурі 100⁰С таку ж в'язкість, що і досліджувана олива;

Н - кінематична в'язкість при 40⁰С оливи з індексом в'язкості 100, що має при температурі 100⁰С таку ж в'язкість, що і досліджувана олива;

U – кінематична в’язкість при 40⁰С оливи, індексом в'язкості якої потрібно визначити.

D=L-H.

Значення L, D, H вибирають з таблиці 3 ГОСТ 25371-97. ГОСТ 25371-97

Рис.6.3 – Номограма для визначення індекса в’язкості оливи