Определение вязкостно-температурных свойств моторного масла

Цель работы - определение вязкостно-температурных свойств моторного масла.

Теоретическая часть

Вязкость служит основным параметром моторных масел. По нему масла маркируют. От вязкости моторного масла при рабочих температурах в двигателе зависит качество смазывания трущихся деталей и их износ.

Вязкость моторного масла изменяется в зависимости от температуры: с повышением температуры вязкость понижается. Интенсивность изменения вязкости масла при изменении температуры у различных моторных масел неодинакова. Характер вязкостно-температурной кривой оценивается индексом вязкости. (ИВ).

Индекс вязкости характеризует изменение вязкости масел в зависимости от температуры, то есть пологость вязкостно-температурной кривой масла.

Вязкость моторных масел с высоким индексом при изменении температуры изменяется незначительно, а вязкость масел с низким индексом − значительно.

Индекс вязкости масел оценивают в условных единицах. Определяют его способом сравнения кривой вязкости испытуемого масла с аналогичными кривыми двух эталонных масел. Одно из них характеризуется очень пологой кривой, его индекс вязкости принят за 100 единиц, другое - крутой кривой, индекс вязкости принят за 0 единиц. Вязкость эталонных и испытуемого масел одинакова при температуре 100°С.

Моторные масла с более высоким индексом вязкости обладают лучшими технико-эксплуатационными свойствами. Чем меньше изменение вязкости масла в заданном интервале температур, тем лучше его вязкостно-температурные свойства и тем больше индекс вязкости этого масла. Для летних масел индекс вязкости, как правило, не превышает 90, а для зимних и всесезонных (загущенных) он составляет 95-125 и выше. Для повышения индекса вязкости в моторные масла добавляют вязкостные присадки.

Загущенными называются масла, содержащие вязкостную присадку. Маловязкое минеральное масло характеризуется пологой кривой. В это масло добавляют вязкостные присадки (полиизобутилены и полиалкилметакрилаты). Получают загущенное моторное масло, вязкость которого при 100°С увеличена за счет добавления вязкостной присадки, а вязкость при 0°С примерно такая же, как и у маловязкого незагущенного минерального масла. Таким образом, получают загущенное масло с пологой вязкостно-температурной кривой и высоким индексом вязкости.

Загущенные масла обладают хорошими вязкостно-температурными свойствами и текучестью при низких температурах, способствуют легкому и быстрому пуску двигателя в холодное время года, образуют небольшое количество нагара и обеспечивают минимальные потери мощности на трение, что ведет к экономии топлива.

Для подсчета индекса вязкости определяют кинематическую вязкость испытуемого моторного масла при 40 и 100°С.

Оборудование

Оборудование, необходимое для проведения лабораторной работы

Рисунок 56. Термостат

1 – камера термостата; 2 – крышка камеры термостата; 3 – блок управления термостатом

Рисунок. 57. Блок управления термостатом

4 – лампочка индикации нагрева; 5 - лампочка индикации того, что температура в камере соответствует установленному (нагрев не происходит); 6 - ж/к дисплей отображения температуры; 7 - – увеличение температуры нагрева; 8 – уменьшение температуры нагрева; 9 – кнопка «сеть»

 

Рисунок 58. Риски (точки 1,2) на приборе

Порядок выполнения работы

Исходное состояние

В лаборатории установлен шкаф с пробами испытуемого топлива. Содержит 10 канистр с образцами.

В шкафу также находится вискозиметр в разобранном состоянии.

В вытяжном шкафу находится термостат. Камера термостата представляет собой пространство, с одной стороны имеющее стеклянную стенку для наблюдения за процессом. В камере находится термостатирующая жидкость. Сверху камеры располагается крышка для крепления вискозиметра и закрывания камеры.

Работает термостат следующим образом:

Включите кнопку сеть. На дисплее загорается цифра 20 (температура окружающей среды). Загорается лампочка (рис. 3.3 - 4) – указывает, что идет нагрев до заданной температуры. Когда нагрев закончится, лампочка (рис. 3.3-4) гаснет и загорается лампочка (рис. 3.3-5), сигнализируя, что температура находится в заданном значении.

Смена заданного значения происходит перелистыванием имеющихся значений кнопками (рис. 3.3 – 7,8.) Имеются 2 значения, которые можно выбрать - 40 и 100 гр. Скорость нагрева 20⁰С/мин. Скорость охлаждения 10⁰С/мин.

3.2. Порядок определения (рекомендованный)

1. Включите термостат, установите нужную температуру. Дождитесь, пока температура поднимется до установленной.

2. Достаньте из шкафа канистру с испытуемым маслом, поставьте ее на стол рядом с вытяжным шкафом.

3. Открутите крышку канистры, положите крышку на стол. Налейте масло в стакан, примерно вполовину. Закройте канистру, верните ее на место.

4. Откройте шкаф. Возьмите в руки резиновый шланг. Шланг обмакните в стакан с топливом, для лучшего надевания шланга на вискозиметр. Обмакивание произойдет следующим образом: примените шланг к стакану, он обмакнется автоматически и исчезнет (возьмется в руки обратно).

5. Возьмите вискозиметр, он появится перед пользователем, висящим в воздухе. Примените к вискозиметру шланг, он установится на отвод слева сверху.

6. Возьмите грушу. Примените ее к шлангу в вискозиметре. Груша присоединится к шлангу. Закройте пробкой отверстие слева смотрящее вверх, так чтобы не было притока воздуха и создавался вакуум при наполнении прибора.

7. Собранный прибор примените к стакану. Автоматически пройдет процесс наполнения вискозиметра маслом.

8. После налива вискозиметр автоматически перевернется и зависнет в воздухе перед пользователем.

9. Снимите пробку, грушу и шланг – положите все на стол. Откройте крышку термостата (если температура не в заданном значении, то открыть крышку нельзя). Установите вискозиметр на прибор. Примените его к термостату, он установится автоматически.

10. Далее делать ничего нельзя. Можно только наблюдать. Когда верхняя грань топлива коснется точки 1, начнется отсчет установленного времени. Время закончится, когда верхняя грань топлива коснется точки 2. Время на прохождение топлива между двумя рисками (точки 1 и 2) по формуле (4.1) в соответствии со значениями в таблице 4.1. Время до подхода топлива к точке 1 - примерно 2,5 минуты. Время после прохождения точки 2 - примерно 5 минут.

11. Далее слейте топливо обратно в стакан. Снимите вискозиметр, примените его к стакану, и слева из отверстия направленного вверх сольется топливо. Положите вискозиметр на стол или в шкаф.

12. Из стакана топливо слейте в канистру «Использованное топливо». Можно изменить температуру на термостате (или ничего не менять). Опыт можно повторить.

Обработка результатов. Пример расчета

Индекс вязкости ИВ вычисляют по формулам:

	(6)
	(7)

 

(8)

 

где ν– кинематическая вязкость масла при 40⁰С с индексом вязкости, равным 0, обладающего при 100⁰С с такой же кинематической вязкостью, как испытуемое масло, мм²/с;

ν₁ – кинематическая вязкость испытуемого масла при 40⁰С, мм²/с;

ν₂– кинематическая вязкость масла при 40⁰С с индексом вязкости, равным 100, обладающего при 100⁰С такой же кинематической вязкостью, как испытуемое масло, мм²/с.

 

По этим формулам вычисляют ИВ, если кинематическая вязкость масла при 100°С находится в пределах 2...70 мм²/с.

Значения ν и ν₃ берут из таблицы 3.1. Если для найденного значения кинематической вязкости испытуемого моторного масла в этой таблице не указаны ν и ν₃, но оно находится в диапазоне приведенных значений, то ν и ν₃ рассчитывают методом линейной интерполяции.

Индекс вязкости моторного масла округляют до целого числа. Точность расчета при 95%-ной доверительной вероятности должна соответствовать данным таблицы 3.2.

Вязкость моторного масла и вязкость при 100⁰С измеряют с помощью вискозиметра. Если для измеренного значения кинематической вязкости испытуемого масла в таблице 3.2 не указана точность, но эти значения находятся в диапазоне приведенных значений, их рассчитывают методом линейной интерполяции.

 

Таблица 16 - Значение кинематической вязкости масел

 

Кинематическая вязкость при 100°С, мм^2 /с (сСт)	ν, мм^2 /с (сСт)	ν3, мм^2 /с (сСт)	ν2, мм^2/с (сСт)
6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0	57.97 67.12 78.00 88.85 100.0 111.5 123.3 135.3 147.7 160.6 173.9 187.6 201.9 216.6 231.9 247.4 263.3 279.6 296.5 313.9 331.9	19.78 23.94 29.43 34.87 40.40 46.19 52.20 58.36 64.86 71.63 78.75 86.10 93.87 101.9 110.4 119.0 128.0 137.2 146.8 156.9 167.3	38.19 43.18 48.57 53.98 59.60 65.32 71.10 76.91 82.87 88.95 95.19 101.5 108.0 114.7 121.5 128.4 135.4 142.4 149.7 157.0 164.6

 

Таблица 17 - К определению индекса вязкости

 

Кинематическая вязкость при 100°С	ИВ=0	ИВ=100
повтор.	воспроиз.	повтор.	воспроиз.
	2,4 2,1 1,9 1,5 1,2	4,8 4,2 3,7 3,0 2,5	1,7 1,3 1,1 0,7 0,4	3,4 2,6 2,2 1,4 0,9

 

Пример расчета: В результате проведенных испытаний было установлено, что вязкость испытуемого моторного масла при 40°С равна 61,58 мм²/с, а при 100°С - 8 мм²/с.

По таблице 3.1 находят:

Полученные данные подставляют в уравнение:

ИВ = [(100 - 61,58):40,4] 100 = 95,1

Индекс вязкости округляют до целого числа: ИВ=95.

По таблице 17 находим повторяемость и воспроизводимость для кинематической вязкости 8 мм²/с: ИВ=0 повторяемость 1,9, воспроизводимость 3,7. ИВ=100 повторяемость 1,1, воспроизводимость 2,2.

По этим данным интерполяцией для ИВ=95 получают повторяемость 1,14, воспроизводимость 2,28. По полученным значениям индекса вязкости студентом делается вывод об уровне вязкостно-температурных свойств испытуемого моторного масла.

Отчет

Отчет должен включать в себя:

1. Название работы.

2. Цель, приборы и материалы.

3. Порядок определения, результаты определения.

4. Вывод.

 

Активные клавиши

Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:

W, S, A, D – для перемещения в пространстве;

F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);

Ctrl – присесть;

F10 – выход из программы.

 

Активные клавиши клавиатуры

 

 

Функции манипулятора

Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.

Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется).

Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном - исчезает).

Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.

Список использованной литературы

 

1. Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы / Л.С. Васильева. - М.: Транспорт, 1986.

2. Грамолин А.В. Топлива, масла, смазки, жидкости, материалы для эксплуатации и ремонта автомобилей / А.В. Грамолин, А.С. Кузнецов. - М.:Машиностроение, 1995.

3. Колобов М.П. Эксплуатационные материалы для автомобилей и специальных машин / М.П. Колобов. - М.:ДОСААФ, 1987.

4. Малкин А.Я. Химики – автолюбителям / А.Я. Малкин. - Л., 1990.

5.Манусадьжянц О.И. Автомобильные эксплуатационные материалы / О.И. Манусадьжянц, Ф.В. Смаль. - М.:Транспорт,1989..

6. Стуканов В.А. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учебное пособие. Лабораторный практикум / В.А. Стуканов. — М.:ФОРУМ:ИНФРА-М, 2003. — 208 с: ил

7. Учебник лаборанта склада горючего / под ред. Потапенко В.М. - М.:ВИМО СССР, 1985.

8. Ногин Б.А., Бутков П.П. Экономия горюче-смазочных материалов для автомобильной техники / Б.А. Ногин, П.П. Бутков. - М.: Вузовская книга, 1999.

9.Захаров Н.С., Алекперова Е.А. Анализ бензинов: методическое указание к лабораторным работам по дисциплине: «Эксплуатационные материалы и экономия топливно-энергетических ресурсов» / Н.С. Захаров, Е.А. Алекперова. – Тюмень: Изд-во ТюмГНГУ, 2003.

10. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Современные методы анализа нефтепродуктов». АИНГ. 2014 год.