Determinarea viscozitatii uleiurilor lubrifiante. Variatia viscozitatii Engler a uleiurilor lubrifiante cu temperatura

Determinarea viscozitatii uleiurilor lubrifiante. Variatia viscozitatii Engler a uleiurilor lubrifiante cu temperatura

Consideratii teoretice

Onctuozitatea (sau puterea de ungere) reprezinta capacitatea lubrifiantilor lichizi sau semisolizi de a adera la suprafetele metalice si de a forma pe acestea o pelicula rezistenta, care sa impiedice contactul direct dintre piesele aflate in miscare, in scopul eliminarii frecarilor uscate si asigurarii ungerii la limita.

Viscozitatea caracterizeaza frecarea interna a lubrifiantului, rezistenta sa la curgere si reprezinta unul dintre criteriile de baza in alegerea lubrifiantului optim, pentru o anumita situatie de ungere. Viscozitatea lubrifiantului determina marimea coeficientului de frecare si, implicit, pierderile de putere, precum si viteza de curgere a acestuia printre suprafetele metalice.

Ambele proprietati - onctuozitatea si viscozitatea uleiurilor - influenteaza hotarator uzura la pornire. Onctuozitatea contribuie la mentinerea peliculei de ulei pe suprafata metalica in timpul opririlor, iar viscozitatea asigura accesul rapid al uleiului la locurile de frecare.

La deplasarea a doua straturi de lichid, unul fata de celalalt, intre acestea apare o forta de frecare, notata cu F, data de relatia:

in care: F - forta de frecare;

h - viscozitatea dinamica;

S - suprafata de contact dintre straturi;

- gradientul vitezei de curgere raportata la 1 cm distanta x, intre straturi.

Daca S = 1 m², dv = 1 m/s si dx = 1 m, atunci h = 1 Pa s (Pascal secunda). Stiind ca:

Pa =

atunci: [h]_SI = Pa s = kg m^-1 s^-1 = N s m^-2

Daca S = 1 cm², dv = 1 cm/s si dx = 1cm, atunci h = 1 P (Poise) Deci: [h]_CGS = P

Obisnuit, in tehnica, se lucreaza in cP.

1 P = 100 cP

Relatia de transformare din cP in Pa s este:

1 cP = 10^-3 Pa s

In industria lubrifiantilor se lucreaza cu alta unitate a viscozitatii si anume cu viscozitatea cinematica n. Viscozitatea cinematica reprezinta raportul dintre viscozitatea dinamica si densitate (r

n]_SI = m² s^-1      si [n]_CGS = St (Stokes)

1 St = 10^-4 m² s^-1

In tehnica se folosesc si unitati conventionale, cea mai utilizata fiind viscozitatea conventionala Engler, care reprezinta raportul dintre timpul de curgere a 200 cm³ ulei si timpul de curgere a 200 cm³ apa distilata la 20 C, prin orificiul viscozimetrului.

Viscozitatea unui ulei depinde de natura hidrocarburilor componente din ulei. Astfel pentru serii omoloage, viscozitatea creste odata cu cresterea masei moleculare si pentru aceeasi masa moleculara creste in ordinea:

hidrocarburi parafinice > cicloparafine > aromatice.

De asemenea viscozitatea creste cu cresterea numarului catenelor laterale.

Viscozitatea lichidelor scade cu cresterea temperaturii. Scaderea viscozitatii se datoreaza micsorarii fortelor intermoleculare de tip van der Waals, ca urmare a cresterii agitatiei termice. Scaderea excesiva a viscozitatii uleiului duce la scaderea calitatii sale de ungere. Pentru a reduce variatia viscozitatii cu temperatura, uleiurilor li se adauga aditivi.

Pentru masurarea viscozitatii, lichidelor in general, se folosesc viscozimetre bazate pe: scurgerea lichidelor printr-o capilara; scurgerea printr-un orificiu standard; caderea unei bile in lichidul cercetat.

In lucrarea practica se urmareste determinarea viscozitatii Engler a unui ulei lubrifiant la o anumita temperatura si variatia viscozitatii Engler a aceluiasi ulei cu temperatura.

Aparatura si substante necesare

Viscozimetrul Engler, vase de masura de 200 cm³ si de 100 cm³, termometru si ulei lubrifiant. Viscozimetrul Engler se compune dintr-un vas metalic interior (1), prevazut cu un orificiu de curgere calibrat (2) si capac (3) prin care trece tija centrala (4) care inchide orificiul de curgere.

Vasul este montat intr-o baie de termostatare (5) ce are rolul de a mentine constanta temperatura in vasul (1). Vasul interior (1), in care se gaseste termometrul (6), are pe pereti trei repere de nivel (7) sub forma carlige cu varful in sus. In baia de termostatare (5) se afla un termometru (8) si un agitator (9). Sub orificiul de curgere este plasat vasul de masura (10).

Mod de lucru

a)       Determinarea viscozitatii Engler a unui ulei lubrifiant la 50 C. Vasul viscozimetrului, termometrele si tija trebuie sa fie curate si uscate. Se incalzeste apa, la 55 C si se toarna in vasul de termostatare. Concomitent se incalzeste uleiul de cercetat la 50 C si se toarna in vasul interior, pana la varful reperelor de nivel, dupa ce in prealabil s-a astupat orificiul de curgere. Se ridica tija si se masoara timpul necesar curgerii a 200 cm³ ulei in vasul de masura. Firul de ulei trebuie sa fie continuu si sa se prelinga pe peretele vasului de masura pentru a evita spumarea. Daca in timpul determinarii uleiul curge in picaturi, determinarea se repeta, masurand timpul de curgere a 100 cm³. Timpul de curgere a 200 cm³ se calculeaza, in acest caz, cu relatia:

Timpul de curgere a 200 cm³ = 2,35 timpul de curgere a 100 cm³.

Operatiile se repeta de 3-5 ori si se calculeaza valoarea medie a determinarilor.

b)       Determinarea variatiei viscozitatii Engler a unui ulei lubrifiant cu temperatura. Se procedeaza ca la punctul "a", dar se vor face determinari la 5 temperaturi diferite: 70; 60; 50; 40 si 30 C.

Prelucrarea datelor experimentale

Viscozitatea Engler se calculeaza cu relatia:

E =

in care t este timpul de curgere, in secunde, a 200 cm³ ulei la o anumita temperatura si C este constanta viscozimetrului, adica timpul de curgere a 200 cm³ apa distilata la 20 C. Valoarea constantei viscozimetrului depinde de diametrul orificiului de curgere, iar pentru viscozimetrul din laborator C = 50 secunde.

Rezultatele determinarilor se trec in urmatorul tabel:

Cu datele din tabel (de la punctul b) se va reprezenta grafic variatia viscozitatii Engler in functie de temperatura uleiului.