Исследование особенностей граничного трения ротационным вискозиметром

Рис.1.Схема ротационного вискозиметра.

Исследование было посвящено исследованию масла САЕ 30. Масло отработало 950 часов в циркуляционной системе двигателя 64А25/34. Масло было исследовано и установлено, что на стальной поверхности образуется сравнительно толстый ЭЖК слой. Результаты измерения вязкости приведены на Рис.2. На последнем этапе исследований в масло был введён 1 % алиинновой кис

лоты, результаты измерения вязкости приведены Рис.4.Толщина слоя между цилиндрами составляла D=13.1мкм.

Рис.2. Зависимость вязкости от средней скорости течения масла: САЕ-30 между цилиндрами в ротационном вискозиметре.

На рис 2 мы наблюдаем ,что вязкость препарата падает со скоростью и примерно при величине скорости 5 мм/с становится равной вязкости изотропной жидкости, что свидетельствует о структурированности приповерхностного слоя.

По аналогии с приведенной теоретической моделью обработки данных в работе с капиллярным вискозиметром.

Была рассмотрена простейшая гидродинамическая модель "жесткого срезаемого слоя".

Т.е вязкость приграничного слоя равна бесконечности и эти слои срезаются.

Введем 51=2, 54=1, 53= r

Модель:

В полярных координатах:

х = r cos ω t y = r sin ω t

ω = v / r

Найдем компоненты скорости

Vx = -r ω sin ω t =- ω y

Vy = r ω cos ω t = ω x

Напряжение сдвига

Sxy=η, подставим

для у=0

найдем момент сил

Получим для момента

-толщина приповерхностного слоя.

Используя эту модель можем построить графики зависимость толщины приповерхностного слоя от скорости течения масла.

Рис.3. Зависимость толщины приповерхностного слоя от скорости течения препарата.

На Рис.3 мы видим, что со скоростью приповерхностный слой разрушается и при скорости примерно 5 мм/с он фактически разрушается полностью.

По аналогии проведем расчеты для масла САЕ-30 с добавкой 1% олеиновой кислоты, получим

Рис .4 Зависимость вязкости от средней скорости течения масла САЕ-30 с добавкой ПАВ между цилиндрами в ротационном вискозиметре.

Применим модель "жесткого слоя", получим:

Рис.5. Зависимость толщины приповерхностного слоя от скорости течения препарата с добавкой ПАВ.

На Рис4 мы видим, что величина коэффициента вязкости масла уменьшается с ростом скорости сдвиговой деформации более плавно, что связано, с повышение прочности структуры слоя при введении ПАВ. Заметим, что скорость, при которой величина вязкости препарата становится равной вязкости изотропной жидкости, т.е. соответствующая скорости полного разрушения структурированной прослойки более чем вдвое выше, чем для масла САЕ без добавления ПАВ (рис. 2).

Зависимость на Рис 5 говорит о повышении прочности структуры слоя при введении в масло ПАВ.

Механизм действия ПАВ можно представить следующим образом. Молекулы олеиновой кислоты, концентрируясь на межфазной границе раздела масло-металл, образуют мономолекулярный гомеотропно ориентационно упорядоченный слой. Этот слой, являясь ориентантом для эпитропной ЖК фазы масла, способствует повышению дальнего ориентационного параметра порядка ЭЖК — одного из параметров, определяющего «гидродинамическую прочность» структурированного слоя.

Выводы

1.Из ранее проведенных исследований ЭЖК слоев, следует ,что такие структурно чувствительные свойства этих объектов как их вязкость ,толщина, и зависимость этих свойств от скорости течение, температуре влияния ПАВ не достаточно изучена.

2.Для установление свойств собственных эпитропных жидкокристаллических слоев необходимо использование гидродинамических моделей.

3.Проведены исследования реологических свойств моторного масла САЕ-30, на ротационном вискозиметре, при различных скоростях и температурах.

4.В рамках модели ЭЖК слоя «жестко срезаемый слой» рассчитали толщину ЭЖК слоя САЕ-30 и ее изменение со скоростью течение. С ростом скорости течения ЭЖК слой утончается и при скорости 5 мм/с этот слой разрушается .Получены зависимости. Приведены параметры толщины со скоростью и приведены апраксемирующие параметры.

Получены зависимости корелирующие с результатами полученных для подобного смазывающего материала в щелевом вискозиметре.

В вискозиметре исследовалось масло лигированое ПАВ, установлено влияние такой присадки на структурные свойства.

Введение в качестве ПАВ олеиновой кислоты 1% ,приводит к упрочнению ЭЖК слоя: повышению его толщины и разрушается при скорости 10мм/с.

Такое влияние ПАВ может быть практически применено для уменьшения износа и научного обоснованного подбора масла.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Б.А.Алтоиз, В.Т.Дейнега. Влияние граничного слоя жидкости на эффективность теплообмена в системах с каналами малого сечения. Научно-технический сборник «Тепловые режимы и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры». Одесса: Вып.1.- 2001.- С.15-18.

2. Алтоиз Б.А., Поповский Ю.М. Капиллярный вискозиметр для исследования тонкихнеоднородных жидких прослоек Вюпик Одеськ. держ. ун-ту.- 2001. 1.6, вип.З. Фп. мат. науки-С. 191-198.

3. Алтоиз Б.А., Поповский Ю.М. Физика приповерхностных слоев. - Одесса: Астропринт, 1995.- 153 с;

 Скачать реферат