DETERMINAREA INDICELUI DE VISCOZITATE A UNUI ULEI LUBRIFIANT

Determinarea indicelui de viscozitate a unui ulei lubrifiant

Scopul lucrarii

Se determina indicele de viscozitate extins pentru un ulei mineral destinat ungerii motoarelor de aviatie.

Introducere

Viscozitatea uleiurilor lubrifiante variaza neliniar cu temperatura. Motoarele de aviatie sunt supuse unor variatii mari de temperatura. La sol, in climat nordic sau la altitudini mari de zbor, temperatura lubrifiantului in rezervor scade. In timpul functionarii motorului, lubrifiantul vine in contact cu diferite organe ale motorului care au temperaturi ridicate.

La turbomotoarele de aviatie nivelul termic creste cu viteza de zbor, asa cum rezulta din urmatorul tabel:

Pentru mentinerea capacitatii de ungere la temperaturi extreme intre -50 si 250^oC sau mai mult se impun valori optime ale viscozitatii uleiului si variatii mici ale viscozitatii in functie de temperatura. Conditiile cele mai severe care se impun lubrifiantilor pentru turboreactoare si turbopropulsoare pot fi indeplinite de anumite sorturi de uleiuri sintetice, ca de exemplu uleiuri esterice sau uleiuri minerale puternic aditivate.

Variatia viscozitatii cu temperatura poate fi apreciata printr-un indicator numeric, indicele de viscozitate IV determinat conform STAS 55-81. Acesta se determina prin compararea viscozitatii cinematice a uleiului testat la temperatura de 37,8^oC, cu viscozitatile la aceeasi temperatura a doua uleiuri de referinta din seriile L si H. S-au atribuit conventional: IV = 0 pentru uleiul etalon din seria L provenite din titeiuri de natura aromatica; IV = 100 pentru uleiul etalon din seria H, provenite din uleiuri parafinice. Uleiul de testat si uleiurile de referinta din seria L si H au aceiasi viscozitate la temperatura de 98,9^oC (figura 7.3).

O valoare mica a indicelui de viscozitate arata o variatie mare a viscozitatii cu temperatura.

Relatii de calcul

Indicele de viscozitate se calculeaza cu relatia:

(7.10)

in care: n_L n_H si n_U sunt viscozitatile cinematice ale uleiului etalon din seria L₁ - seria H si respectiv a uleiului U testat la 37,8^oC.

Indicele de viscozitate extins, IV_E, se foloseste pentru uleiuri minerale si uleiuri sintetice cu IV mai mare decat 100. Pentru scara extinsa, IV_E se calculeaza cu relatia: urmatoare, conform, ASTM 2270-68:

(7.11)

in care:      (7.12)

S-au notat cu: n_H si n_U viscozitatea cinematica la 37,8^oC a uleiului etalon din seria H si respectiv a uleiului testat; n_U,98,9 este viscozitatea uleiului de testat la 98,9^oC.

Valorile n_{L si} n_H la 37,8 ^oC sunt prezentate in tabelul 7.2 din anexa.

Viscozitatea cinematica a uleiului se determina cu viscozimetrul Ostwald, masurand timpul de curgere a uleiului prin capilar la o temperatura data:

n = kt      cSt (7.13)

unde: k este constanta viscozimetrului si t, timpul de curgere in secunde.

Aparatura

Viscozimetrul Ostwald din figura 7.4 prevazut tub capilar, manta de apa, termostat, termometru, para de cauciuc cu supape.

Fig. 7.4 Viscozimetrul Ostwald rezervaor de ulei bula calibrata cu doua repere F1 si F2 tub capilar bula in forma de calota manta de incalzire.

Substante

Ulei mineral AVI-21 sau ulei sintetic AIR-3514

Mod de lucru

Se determina viscozitatea cinematica a uleiului indicat de cadrul didactic la urmatoarele temperaturi 37,8^oC, 50^oC, 70^oC si 85^oC. Se procedeaza astfel:

Se pune termostatul in functiune si se incalzeste uleiul la temperatura de 37,8^oC.

Se aspira uleiul lubrifiant cu para de cauciuc pana cand lichidul a depasit reperul F₁ superior al bulei.

Se desface legatura intre tubul de sticla si para de cauciuc si se astupa tubul cu degetul aratator.

Se indeparteaza degetul aratator de pe orificiul tubului si lichidul incepe sa curga.

In acest moment incepe cronometrarea timpului de curgere, al uleiului intre reperul F₁ si F₂. Se noteaza timpul t, in secunde.

Se repeta operatiile determinand timpul de curgere al uleiului lubrifiant la temperaturile de 50^oC, 70^oC si 85^oC.

Rezultate si calcule

Se calculeaza viscozitatea cinematica a uleiului lubrifiant testat la temperaturile de: 37,8^oC, 50^oC, 70^oC si 85^oc cu relatia (7.13) in care se introduce constanta viscozimetrului k = 0,4.

Se reprezinta grafic variatia viscozitatii cinematice cu temperatura si se citeste pe ordonata valoarea extrapolata a viscozitatii la 98,9^oC, n_{U, 98,9}

Se calculeaza indicele de viscozitate cu relatia (7.10), astfel: se scot din tabelul 7.2 valorile n_L, n_H la temperatura de 37,8^oC, cautand in coloana 1 valoarea care corespunde viscozitatii uleiului de analizat la temperatura de 98,9^oC.

Valorile n_L si n_H care nu figureaza in tabel se determina prin interpolare.

Daca valoarea indicelui de viscozitate depaseste 100 se calculeaza indicele de viscozitate extins IV_E cu relatia (7.11). Valoarea n_H la temperatura de 37,8^oC se citeste in tabelul 7.2.

Se intocmeste urmatorul tabel de rezultate: