Skystis su dideliu plėtimosi koeficientu. Atsižvelgiant į kūnų šiluminį plėtimąsi

15.07.2012
Hidraulinių alyvų fizinės savybės ir jų įtaka eksploatacinėms charakteristikoms

1. Klampumas, klampos-temperatūros charakteristikos
Klampumas yra svarbiausias kriterijus vertinant hidraulinės alyvos laikomąją galią. Klampumas diferencijuojamas pagal dinaminius ir kinematinį rodiklį.
Pramoninės tepalinės alyvos ir hidraulinės alyvos klasifikuojamos pagal ISO klampos klasės pagal jų kinematinį klampumą, kuris savo ruožtu apibūdinamas kaip dinaminės klampos ir tankio santykis. Etaloninė temperatūra yra 40 °C. Oficialus matavimo vienetas ( Šv) kinematinė klampa yra m 2 /s, o naftos perdirbimo pramonėje kinematinės klampos matavimo vienetas yra cSt(centistokes) arba mm 2 /s. Klampumo klasifikacija ISO, DIN 51519 skystam pramoniniam lubrikantai aprašoma 18 klampumo klasių (klasių) nuo 2 iki 1500 mm 2 /s esant 40 °C temperatūrai. Kiekviena klasė nustatoma pagal jos vidutinį klampumą esant 40 °C ir leistinam ±10% nuokrypiui nuo šios vertės. Klampumo ir temperatūros priklausomybė turi puiki vertė hidraulinėms alyvoms. Temperatūrai mažėjant klampa smarkiai didėja, o kylant temperatūrai – mažėja. Praktine prasme slenkstinis skysčio klampumas (leistinas klampumas paleidžiant, apie 800-2000 mm 2 /s) reikalingas naudojant siurbliuose įvairių tipų. Mažiausias leistinas klampumas aukštoje temperatūroje nustatomas pagal ribinės trinties fazės pradžią. Minimalus klampumas turi būti ne mažesnis kaip 7-10 mm 2 /s, kad būtų išvengta nepriimtino siurblių ir variklių susidėvėjimo. Klampumo-temperatūros grafikų kreivės apibūdina hidraulinių skysčių klampos priklausomybę nuo temperatūros. IN linijinės sąlygos V-T- kreivės yra hiperbolinės. Matematinės transformacijos būdu šie B-T- kreivės gali būti pavaizduotos kaip tiesios linijos. Šios linijos leidžia tiksliai nustatyti klampumą plačiame temperatūrų diapazone. Klampumo indeksas (VI) yra kriterijus B-T-priklausomybės ir V-T- kreivė - gradientas grafike. Kuo didesnis hidraulinio skysčio VI, tuo mažesnis klampos pokytis keičiantis temperatūrai, t. y. B-T- kreivė. Hidraulinės alyvos, kurių pagrindą sudaro mineralinės alyvos, paprastai turi natūralų VI 95-100. Sintetinės hidraulinės alyvos pagrindu esteriai ribinis VI yra 140-180, o poliglikolių natūralus VI yra 180-200 (1 pav.)

Klampumo indeksas taip pat gali būti padidintas naudojant priedus (polimerinius priedus, kurie turi būti atsparūs šlyčiai), vadinamus VI gerintojais arba klampumo priedais. Aukštos VI hidraulinės alyvos užtikrina lengvą užvedimą, sumažina našumo praradimą esant žemai aplinkos temperatūrai ir pagerina sandarumą bei apsaugą nuo nusidėvėjimo esant aukštai darbo temperatūrai. Aukšto indekso alyvos pagerina sistemos efektyvumą ir pailgina susidėvėjusių dalių ir komponentų tarnavimo laiką (kuo didesnis klampumas darbinėje temperatūroje, tuo geresnis tūrio koeficientas).

2. Klampumo priklausomybė nuo slėgio
Tepalo klampos priklausomybė nuo slėgio yra atsakinga už tepalo plėvelės laikomąją galią. Dinaminis klampumas skystos terpės didėja didėjant slėgiui. Žemiau pateikiamas dinaminės klampos priklausomybės nuo slėgio esant pastoviai temperatūrai reguliavimo metodas.
Klampumo priklausomybė nuo slėgio, ty klampos padidėjimas didėjant slėgiui, yra teigiamą įtaką nuo specifinės apkrovos (pavyzdžiui, ant guolių), nes esant dideliam daliniam slėgiui nuo 0 iki 2000 atm padidėja tepimo plėvelės klampumas. Klampumas HFC skysčio padidėja du kartus, mineralinės alyvos - 30 kartų, in HFD skysčiai - 60 kartų. Tai paaiškina palyginimą trumpalaikis ritininių guolių aptarnavimas, jei jie yra sutepti ( HFA, HFC) vandens pagrindo lubrikacinės alyvos. Fig. 2. ir 3 parodyta įvairių hidraulinių skysčių klampos priklausomybė nuo slėgio.

Klampumo ir temperatūros charakteristikas taip pat galima apibūdinti eksponentine išraiška:

η = η ο · e α P ,

Kur η ο yra dinaminis klampumas ties atmosferos slėgis, α yra „klampumo ir slėgio“ santykio koeficientas, R- spaudimas. Už HFCα = 3,5 · 10 -4 atm -1;
Už HFDα = 2,2·10 -3 atm -1; Už HLPα = 1,7 · 10 -3 atm -1

3. Tankis
Hidraulinių skysčių nuostoliai vamzdynuose ir hidraulinės sistemos elementuose yra tiesiogiai proporcingi skysčio tankiui. Pavyzdžiui, slėgio nuostoliai yra tiesiogiai proporcingi tankiui:

Δ P= (ρ/2) ξ Su 2 ,

Kur ρ yra skysčio tankis, ξ yra pasipriešinimo koeficientas, Su yra skysčio srauto greitis ir Δ P- slėgio praradimas.
Tankis ρ yra skysčio tūrio vieneto masė.

ρ = m/V(kg/m3).

Hidraulinio skysčio tankis matuojamas 15 °C temperatūroje. Tai priklauso nuo temperatūros ir slėgio, nes didėjant temperatūrai skysčio tūris didėja. Taigi skysčio tūrio pokytis dėl kaitinimo vyksta pagal lygtį

Δ V=V·β temp Δ T,

Kas lemia tankio pasikeitimą:

Δρ = ρ·β temp Δ T.

Hidrostatinėmis sąlygomis, esant temperatūrai nuo -5 iki +150 °C, pakanka naudoti tiesinė formulė prie aukščiau pateiktos lygties. Šiluminio tūrinio plėtimosi koeficientas β temp gali būti taikomas visų tipų hidrauliniams skysčiams.

Kadangi mineralinių alyvų šiluminio plėtimosi koeficientas yra maždaug 7 10 -4 K -1, hidraulinio skysčio tūris padidėja 0,7%, jei jo temperatūra pakyla 10 °C. Fig. 5 paveiksle parodyta hidraulinių skysčių tūrio priklausomybė nuo temperatūros.

Hidraulinių skysčių tankio ir slėgio santykis taip pat turėtų būti įtrauktas į hidrostatinį vertinimą, nes skysčių suspaudžiamumas neigiamai veikia jų dinamines charakteristikas. Tankio priklausomybę nuo slėgio galima tiesiog nuskaityti iš atitinkamų kreivių (6 pav.).

4. Suspaudžiamumas
Hidraulinių skysčių, kurių pagrindą sudaro mineralinės alyvos, suspaudžiamumas priklauso nuo temperatūros ir slėgio. Esant slėgiui iki 400 atm ir temperatūrai iki 70 °C, kurios yra ribos pramoninėms sistemoms, suspaudimas yra svarbus sistemai. Daugumoje hidraulinių sistemų naudojami hidrauliniai skysčiai gali būti laikomi nesuspaudžiamais. Tačiau esant slėgiui nuo 1000 iki 10 000 atm, galima pastebėti terpės suspaudžiamumo pokyčius. Suspaudimas išreiškiamas koeficientu β arba moduliu M(7 pav., M = KAM).

M= 1/β atm = 1/β · 10 5 N · m 2 = 1/β · 10 5 Pa.

Tūrio pokytį galima nustatyti naudojant lygtį

Δ V=V · β( P max - R pradžia)

Kur Δ V- tūrio pokytis; R max – maksimalus slėgis; R pradžia - pradinis slėgis.

5. Dujų tirpumas, kavitacija
Oras ir kitos dujos gali ištirpti skysčiuose. Skystis gali sugerti dujas iki prisotinimo taško. Tai neturėtų neigiamai paveikti skysčio veikimo. Dujų tirpumas skystyje priklauso nuo pagrindinių dujų rūšies, slėgio ir temperatūros komponentų. Esant slėgiui iki ≈300 atm. Dujų tirpumas yra proporcingas slėgiui ir atitinka Henrio dėsnį.

V G= V F·α V · P/P o,

Kur VG— ištirpusių dujų tūris; V F yra skysčio tūris, R o - atmosferos slėgis, P- skysčio slėgis; α V yra Bunseno pasiskirstymo koeficientas (1,013 mbar, 20 °C).
Bunsen santykis aukštas laipsnis priklauso nuo bazinio skysčio ir parodo, kiek (%) dujų ištirpo skysčio tūrio vienete normaliomis sąlygomis. Ištirpusios dujos gali išsiskirti iš hidraulinio skysčio esant žemam statiniam slėgiui ( didelis greitis srautas ir aukštos įtampos pamaina), kol jis bus pasiektas naujas taškas prisotinimas. Greitis, kuriuo dujos palieka skystį, paprastai yra didesnis nei greitis, kuriuo dujos absorbuojamos skysčio. Dujos, paliekančios skystį burbuliukų pavidalu, keičia skysčio suspaudžiamumą panašiai kaip oro burbuliukai. Net su žemas slėgis mažas kiekis oras gali smarkiai sumažinti skysčio nesuspaudžiamumą. Mobiliose sistemose su dideliu skysčio cirkuliacijos greičiu neištirpusio oro kiekis gali siekti iki 5%. Šis neištirpęs oras labai neigiamai veikia veikimo charakteristikos, laikomoji galia ir sistemos dinamika (žr. 6 skyrių - oro pašalinimas ir 7 skyrius - putojimas). Kadangi skysčių suspaudimas sistemose paprastai vyksta labai greitai, oro burbuliukai gali staiga įkaisti aukšta temperatūra(adiabatinis suspaudimas). Ekstremaliais atvejais gali būti pasiekta skysčio degimo temperatūra ir gali atsirasti mikrodyzelino efektų.
Dujų burbuliukai taip pat gali sprogti siurbliuose dėl suspaudimo, o tai gali sukelti žalą dėl erozijos (kartais vadinama kavitacija arba pseudokavitacija). Padėtis gali pablogėti, jei skystyje susidarys garų burbuliukai. Taigi, kavitacija atsiranda, kai slėgis nukrenta žemiau dujų tirpumo arba žemiau slėgio sočiųjų garų skysčių.
Kavitacija dažniausiai atsiranda atviros sistemos esant pastoviam tūriui, tai yra, šio reiškinio pavojus aktualus įleidimo ir išleidimo grandinėms bei siurbliams. Jo priežastys gali būti per mažas absoliutus slėgis dėl srauto greičio sumažėjimo siauroje vietoje skerspjūviai, ant filtrų, kolektorių ir droselio vožtuvų, dėl per didelio įleidimo slėgio arba slėgio praradimo dėl per didelio skysčio klampumo. Kavitacija gali sukelti siurblio eroziją, sumažėjusį efektyvumą, slėgio viršūnes ir pernelyg didelį triukšmą.
Šis reiškinys gali neigiamai paveikti droselio reguliatorių stabilumą ir sukelti putojimą induose, jei skysčio ir vandens mišinys grąžinamas į indą esant atmosferos slėgiui.

6. Oro pašalinimas
Kai hidrauliniai skysčiai grįžta į rezervuarus, skysčio srautas gali nešti orą. Tai gali atsirasti dėl vamzdynų nuotėkio susiaurėjimo ir dalinio vakuumo metu. Turbulencija bake arba vietinė kavitacija rodo, kad skystyje susidaro oro burbuliukai.
Įstrigęs oras turi būti išleistas į skysčio paviršių, priešingu atveju, patekęs į siurblį, gali būti pažeisti kiti sistemos komponentai. Greitis, kuriuo oro burbuliukai kyla į paviršių, priklauso nuo burbuliukų skersmens, skysčio klampumo, bazinės alyvos tankio ir kokybės. Kuo aukštesnė bazinės alyvos kokybė ir grynumas, tuo greičiau įvyksta oro pašalinimas. Mažo klampumo alyvos paprastai šalina orą greičiau nei didelės klampos bazinės alyvos. Taip yra dėl greičio, kuriuo burbuliukai kyla.

C = (ρ FL -ρ L )Χ/η,

Kur ρ FL- skysčio tankis; ρ L- oro tankis; η—dinaminis klampumas; X yra konstanta, priklausanti nuo skysčio tankio ir klampumo.
Sistemos turi būti suprojektuotos taip, kad į skystį nepatektų oras, o jei patektų, įsinešę oro burbuliukai galėtų lengvai išeiti. Kritinės sritys yra rezervuarai, kuriuose turi būti deflektoriai ir oro deflektoriai, bei vamzdynų ir grandinių konfigūracija. Priedai negali turėti teigiamos įtakos hidraulinių skysčių oro pašalinimo savybėms. Paviršinio aktyvumo medžiagos (ypač silikono pagrindu pagaminti putojantys priedai) ir teršalai (pvz., tepalai ir korozijos inhibitoriai) neigiamai veikia hidraulinių alyvų išsiskyrimo charakteristikas. Mineralinės alyvos paprastai turi geresnes oro išsiskyrimo savybes nei antipirenai skysčiai. Oro pašalinimo savybės HPLD hidraulinis skystis gali būti panašus į hidraulinių skysčių savybes HLP.
Standarte aprašytas bandymas oro pašalinimo savybėms nustatyti DIN 51 381. Šis metodas apima oro įpurškimą į alyvą. Oro pašalinimo skaičius yra laikas, per kurį oras (minus 0,2%) palieka 50 °C temperatūros skystį nurodytomis sąlygomis.
Išsklaidyto oro dalis nustatoma matuojant alyvos ir oro mišinio tankį.

7. Putojimas
Paviršiaus putojimas atsiranda, kai deaeracijos greitis yra didesnis nei oro burbuliukų sprogimo ant skysčio paviršiaus greitis, tai yra, kai susidaro daugiau burbuliukų nei sunaikinama. Blogiausiu atveju šios putos gali būti išstumtos iš bako per skylutes arba nuneštos į siurblį. Silikono pagrindo arba silikono neturintys putojantys priedai gali pagreitinti burbuliukų skilimą, nes sumažina paviršiaus įtempimas putos. Jie taip pat neigiamai veikia skysčio deaeracijos savybes, o tai gali sukelti suspaudimo problemų ir kavitaciją. Todėl putojimą stabdantys priedai naudojami labai mažomis koncentracijomis (≈ 0,001%). Dėl senėjimo ir nusėdimo ant metalinių paviršių putojančio priedo koncentracija gali palaipsniui mažėti, o naudojant senus, jau naudotus skysčius dažnai kyla putojimo problemų. Vėlesnis putojimą stabdančio priedo įdėjimas turėtų būti atliekamas tik pasikonsultavus su hidraulinio skysčio gamintoju.
Skysčio paviršiuje susidariusių putų tūris matuojamas laikui bėgant (iš karto, po 10 minučių) ir skirtingos temperatūros(25 ir 95 °C). Paviršinio aktyvumo medžiagos, plovikliai arba dispergentai, teršalai, tokie kaip riebalai, korozijos inhibitoriai, valymo priemonės, pjovimo skysčiai, oksidacijos šalutiniai produktai ir kt. gali neigiamai paveikti putojančių priedų efektyvumą.

8. Demulsifikacija
Demulsifikacija yra hidraulinio skysčio gebėjimas atstumti įsiskverbtą vandenį. Vanduo gali patekti į hidraulinį skystį per šilumokaičio nuotėkius, dėl reikšmingų alyvos lygio pokyčių rezervuaruose susikondensuotą vandenį, prastą filtravimą, vandens užteršimą dėl netinkamų sandariklių ir ekstremalių aplinkos sąlygų. Hidrauliniame skystyje esantis vanduo gali sukelti koroziją, kavitaciją siurbliuose, padidinti trintį ir susidėvėjimą bei pagreitinti elastomerų ir plastikų skilimą. Laisvas vanduo turi būti kuo greičiau pašalintas iš hidraulinio skysčio talpyklų per išleidimo vožtuvus. Užteršimas vandenyje tirpiais aušinimo skysčiais, ypač ant staklių, išgaravus vandeniui gali susidaryti lipnių likučių. Tai gali sukelti problemų siurbliuose, vožtuvuose ir cilindruose. Hidraulinis skystis turi greitai ir visiškai atstumti į jį patekusį vandenį. Demulsifikaciją lemia DIN 51 599, tačiau šis metodas netaikomas hidrauliniams skysčiams, kurių sudėtyje yra ploviklio-dispergento ( DD) priedai. Demulsifikacija – tai laikas, kurio reikia aliejaus ir vandens mišiniams atskirti. Demulsifikacijos parametrai yra šie:
. klampumas iki 95 mm 2 /s 40 °C temperatūroje; bandymo temperatūra 54 °C;
. klampumas > 95 mm 2 /s; temperatūra 82 °C.
Hidraulinėse alyvose, kuriose yra DD priedai, vanduo, skysti ir kieti teršalai laikomi suspensijoje. Juos galima pašalinti naudojant tinkamas filtrų sistemas, nenaudojant mašinos hidraulinės funkcijos, išskyrus neigiamas poveikisį hidraulinį skystį. Štai kodėl DD Hidrauliniai skysčiai dažnai naudojami hidrostatinėse staklėse ir mobiliose hidraulinėse sistemose.
Mašinoms su dideliu cirkuliacijos greičiu, kurioms reikalingas nuolatinis darbas ir kurios nuolat susiduria su vandens ir kitų teršalų pavojumi, valymo hidraulinių skysčių naudojimas yra pagrindinė sritis. Demulsuojančių savybių turinčius hidraulinius skysčius rekomenduojama naudoti plieno gamybos ir valcavimo dirbtuvėse, kur yra dideli vandens kiekiai, o mažas cirkuliacijos greitis leidžia atskirti emulsijas rezervuare. Demulsuojančios savybės modifikuotos formos naudojamos įrangos suderinamumui su hidraulinėmis alyvomis nustatyti. Hidraulinio skysčio senėjimas neigiamai veikia demulsifikavimo savybes.

9. Užpylimo taškas
Stingimo temperatūra yra žemiausia temperatūra, kurioje skystis vis dar yra skystas. Skysčio mėginys sistemingai atšaldomas ir tikrinamas dėl sklandumo, kai temperatūra mažėja kas 3 °C. Tokie parametrai kaip stingimo temperatūra ir ribinis klampumas lemia labiausiai žema temperatūra, kai galima įprastai naudoti aliejų.

10. Vario korozija (varinės plokštės bandymas)
Hidraulinėse sistemose dažnai naudojamos vario ir jo turinčios medžiagos. Guolių elementuose, kreiptuvuose ar valdymo blokuose, slankikliuose, hidrauliniuose siurbliuose ir varikliuose randama tokių medžiagų kaip žalvaris, lieta bronza arba sukepinta bronza. Variniai vamzdžiai naudojami aušinimo sistemose. Vario korozija gali sukelti visos hidraulinės sistemos gedimą, todėl vario juostelės korozijos bandymas atliekamas siekiant gauti informacijos apie bazinių skysčių ir priedų koroziškumą vario turinčioms medžiagoms. Mineralinių hidraulinių skysčių, t. y. biologiškai skaidžių skysčių, ėsdinimo spalvotųjų metalų atžvilgiu bandymo metodas yra žinomas kaip Linde metodas (atrankos metodas, skirtas biologiškai skaidžių alyvų korozijai tirti, atsižvelgiant į vario lydiniai) (SAE Techninis biuletenis 981516, 1998 m. balandis), taip pat žinomas kaip VDMA 24570 (VDMA 24570 – biologiškai skaidūs hidrauliniai skysčiai – poveikis spalvotųjų metalų lydiniams 03-1999 vokiečių k.).
Pagal standartą DIN 51 759, korozija ant varinės plokštės gali būti spalvos pakitimo arba dribsnių susidarymo forma. Vario šlifavimo plokštė panardinama į tiriamąjį skystį nurodytą laiką tam tikroje temperatūroje. Hidraulinės ir tepalinės alyvos dažniausiai bandomos 100 °C temperatūroje. Korozijos laipsnis vertinamas taškais:
1 - nedidelis spalvos pasikeitimas;
2 - vidutinis spalvos pokytis;
3 - stiprus spalvos pokytis;
4 - korozija (tamsėjimas).

11. Vandens kiekis (Karl Fischer metodas)
Jei vanduo patenka į hidraulinę sistemą iš dalies smulkiai išsisklaidęs iki taško, kad prasiskverbia į alyvos fazę, tai priklausomai nuo hidraulinio skysčio tankio, vanduo taip pat gali išsiskirti iš alyvos fazės. Į šią galimybę reikia atsižvelgti imant mėginius vandens kiekiui nustatyti.
Vandens kiekio mg/kg (masė) nustatymas Karlo Fišerio metodu apima Karlo Fišerio tirpalo įvedimą tiesioginio arba netiesioginio titravimo būdu.

12. Atsparumas senėjimui (Baaderio metodas)
Tai bandymas pakartoti oro, temperatūros ir deguonies poveikio hidrauliniams skysčiams tyrimą laboratorinėmis sąlygomis. Buvo bandoma dirbtinai paspartinti hidraulinių alyvų senėjimą, pakeliant temperatūrą aukščiau lygio praktinis pritaikymas, taip pat deguonies lygis esant metaliniams katalizatoriams. Registruojamas ir įvertinamas klampumo padidėjimas ir rūgšties skaičiaus (laisvosios rūgšties) padidėjimas. Laboratorinių tyrimų rezultatai paverčiami praktinėmis sąlygomis. Baaderio metodas yra praktinis būdas hidraulinių ir tepalinių alyvų senėjimo bandymai.
Tam tikrą laiką mėginiai sendinami esant tam tikrai temperatūrai ir oro srauto slėgiui, periodiškai panardinant vario ritę į alyvą, kuri veikia kaip oksidacijos greitintuvas. Pagal DIN 51 554-3 C, CL Ir CLP skysčių ir H.L., HLP, NM Hidraulinių alyvų oksidacinis stabilumas tikrinamas 95 °C temperatūroje. Muilinimo skaičius išreiškiamas mg KOH/g.

13. Atsparumas senėjimui (metodas TOST)
Garo turbinų alyvų ir hidraulinių alyvų, kurių sudėtyje yra priedų, oksidacinis stabilumas nustatomas pagal DIN 51 587. Metodas TOST buvo naudojamas daugelį metų bandant turbinų alyvas ir hidraulinius skysčius mineralinių alyvų pagrindu. Modifikuota forma (be vandens) sausa TOST Metodas naudojamas esterių pagrindu pagamintų hidraulinių alyvų atsparumui oksidacijai nustatyti.
Tepalinių alyvų senėjimui būdingas rūgščių skaičiaus padidėjimas, kai alyva yra veikiama deguonies, vandens, plieno ir vario ne ilgiau kaip 1000 valandų 95°C temperatūroje (senėjimo neutralizavimo kreivė). Didžiausias leistinas rūgšties skaičiaus padidėjimas yra 2 mg KOH/g po 1000 valandų.

14. Rūgšties numeris (neutralizacijos numeris)
Hidraulinės alyvos rūgštingumas padidėja dėl senėjimo, perkaitimo ar oksidacijos. Susidarę senstantys produktai gali agresyviai paveikti hidraulinės sistemos siurblius ir guolius. Todėl rūgšties skaičius yra svarbus kriterijus vertinant hidraulinio skysčio būklę.
Rūgščių skaičius rodo rūgščių arba šarminių medžiagų kiekį tepalinėje alyvoje. Mineralinėse alyvose esančios rūgštys gali pažeisti hidraulinės sistemos medžiagas. Didelis rūgščių kiekis yra nepageidautinas, nes gali atsirasti dėl oksidacijos.

15. Apsauginės antioksidacinės savybės nuo plieno/juodųjų metalų
Turbinų ir hidraulinių alyvų, turinčių priedų, antioksidacinės savybės plieno/juodųjų metalų atžvilgiu nustatomos pagal standartą. DIN 51 585.
Hidrauliniuose skysčiuose dažnai yra išsklaidyto, ištirpusio arba laisvo vandens, todėl hidraulinis skystis turi užtikrinti visų sušlapusių dalių apsaugą nuo korozijos visomis eksploatavimo sąlygomis, įskaitant vandens užteršimą. Šiuo bandymo metodu nustatomas antikorozinių priedų veikimas įvairiomis darbo sąlygomis.
Bandomasis aliejus sumaišomas su distiliuotu vandeniu (A metodas) arba dirbtiniu jūros vandens(B metodas), nuolat maišant (24 valandas 60 °C temperatūroje) į mišinį panardintu plieniniu strypu. Po to plieninis strypas patikrinamas, ar nėra korozijos. Rezultatai leidžia įvertinti antikoroziją apsaugines savybes alyvos, susijusios su plieninėmis detalėmis, kurios liečiasi su vandeniu arba vandens garais:
0 korozijos laipsnis reiškia, kad korozijos nėra,
1 klasė - nedidelė korozija;
2 klasė - vidutinė korozija;
3 laipsnis – stipri korozija.

16. Apsaugos nuo nusidėvėjimo savybės (keturių rutulių mašina Lukštas; VKA, DIN 51350)
Įmonės keturių kamuoliukų mašina Lukštas skirtas matuoti hidraulinių skysčių atsparumą dilimui ir ekstremalių slėgių savybes. Hidraulinių skysčių laikomoji galia tikrinama ribinės trinties sąlygomis. Metodas naudojamas tepalinių alyvų su priedais, kurie gali atlaikyti aukštą slėgį ribinės trinties tarp slydimo paviršių sąlygomis, vertes. Tepalinė alyva bandoma keturių rutulių aparate, kurį sudaro vienas (centrinis) besisukantis rutulys ir trys stacionarūs rutuliukai, išdėstyti žiede. Esant pastovioms bandymo sąlygoms ir tam tikrai trukmei, matuojamas trijų stacionarių rutuliukų kontaktinio ploto skersmuo arba besisukančio rutulio apkrova, kuri gali padidėti iki suvirinimo su likusiais trimis rutuliais.

17. Tepalų, turinčių polimerų, šlyties stabilumas
Siekiant pagerinti klampos ir temperatūros charakteristikas, į tepalines alyvas įterpiami polimerai ir naudojami kaip priedai, gerinantys klampos indeksą. Kai didinate molekulinė masėšios medžiagos tampa vis jautresnės mechaniniams įtempiams, pavyzdžiui, esantiems tarp stūmoklio ir jo cilindro. Įvertinti alyvų šlyties stabilumą skirtingos sąlygos Yra keli bandymo metodai:
DIN 5350-6, keturių rutulių metodas, DIN 5354-3,FZG metodas ir DIN 51 382, ​​dyzelinio kuro įpurškimo būdas.
Santykinio klampumo sumažėjimas dėl šlyties po 20 valandų bandymo DIN 5350-6 (Kūginių ritininių guolių tepalų, turinčių polimerų, šlyties stabilumo nustatymas) taikomas pagal DIN 51 524-3 (2006); Dėl šlyties klampumą rekomenduojama sumažinti mažiau nei 15%.

18. Mechaniniai hidraulinių skysčių bandymai sukamuosiuose mentiniuose siurbliuose ( DIN 51 389-2)
Vickers siurblio ir kitų gamintojų siurblių bandymai leidžia realiai įvertinti hidraulinių skysčių veikimą. Tačiau šiuo metu yra kuriami alternatyvūs bandymo metodai (ypač DGMK 514 - mechaniniai hidraulinių skysčių bandymai).
Vickers metodas naudojamas hidraulinių skysčių atsparumo dilimui savybėms nustatyti rotaciniame siurblyje. duotomis vertybėmis temperatūra ir slėgis (140 atm, 250 val., darbinio skysčio klampumas 13 mm 2/s kintant temperatūrai). Bandymo pabaigoje patikrinkite, ar žiedai ir sparnai nesusidėvėję ( Vickers V-104SU 10 arba Vickers V-105SU 10). Didžiausios leistinos nusidėvėjimo vertės:< 120 мг для кольца и < 30 мг для крыльев.

19. Apsaugos nuo nusidėvėjimo savybės (pavaros bandymas FZG stovas; DIN 534-1i-2)
Hidrauliniai skysčiai, ypač didelio klampumo klasės, naudojami kaip hidraulinės ir tepalinės alyvos kombinuotose sistemose. Dinaminis klampumas yra pagrindinis veiksnys, apsaugantis nuo nusidėvėjimo hidrodinaminio tepimo režimu. Esant mažam slydimo greičiui arba aukšto slėgio ribinės trinties sąlygomis anti-dėvėjimosi savybės skysčiai priklauso nuo naudojamų priedų (reaktyvaus sluoksnio susidarymas). Šios ribines sąlygas atkuriama, kai buvo išbandyta FZG stovėti.
Šis metodas daugiausia naudojamas tepalų ribinėms charakteristikoms nustatyti. Tam tikros pavaros, besisukančios tam tikru greičiu, yra sutepamos purškiant arba purškiant alyvą, kurios pradinė temperatūra yra registruojama. Dantų kojų apkrova didinama laipsniškai ir registruojamos charakteristikos išvaizda dantų kojos. Ši procedūra kartojama iki paskutinės 12-osios apkrovos pakopos: Herco slėgis 10-oje apkrovos stadijoje tinklelio juostoje yra 1539 N/mm2; 11 etape - 1 691 N/mm 2; 12-ame etape - 1 841 N/mm 2. Pradinė temperatūra 4 etape 90 °C, periferinis greitis 8,3 m/s, ribinė temperatūra nenustatyta; naudojama krumpliaračio geometrija A.
Krovinio gedimo stadija nustatoma pagal DIN 51 524-2. Už teigiamas rezultatas jis turi būti bent 10 lygio. Hidrauliniai skysčiai, atitinkantys reikalavimus ISO VG 46, kuriuose nėra dėvėjimosi priedų, dažniausiai pasiekia 6 apkrovos etapą (≈ 929 N/mm 2). Cinko turintys hidrauliniai skysčiai iki gedimo paprastai pasiekia bent 10-11 apkrovos stadiją. Taip vadinamas be cinko ZAF hidrauliniai skysčiai gali atlaikyti 12 ar aukštesnės pakopos apkrovą.

Romanas Maslovas.
Remiantis užsienio leidinių medžiaga.

Panašus į temperatūros koeficientą linijinis plėtimasis Galite įvesti ir pritaikyti tūrio plėtimosi temperatūros koeficientą, kuris yra kūno tūrio kitimo, kai keičiasi jo temperatūra, charakteristika. Empiriškai nustatyta, kad tūrio padidėjimas šiuo atveju gali būti laikomas proporcingu temperatūros pokyčiui, jei jis nesikeičia per daug didelis kiekis. Tūrinio plėtimosi koeficientas gali būti žymimas skirtingais būdais; Bendras pavadinimas yra:

APIBRĖŽIMAS

Kūno tūrį pradinėje temperatūroje (t) pažymėkime kaip V, kūno tūrį galutinėje temperatūroje kaip , kūno tūrį esant temperatūrai kaip , tada tūrio plėtimosi koeficientas apibrėžkite jį kaip formulę:

Kietosios medžiagos ir skysčiai šiek tiek padidina savo tūrį kylant temperatūrai, todėl vadinamasis „normalus tūris“ () esant temperatūrai reikšmingai nesiskiria nuo tūrio kitoje temperatūroje. Todėl išraiškoje (1) pakeičiama V, o tai lemia:

Pažymėtina, kad dujų šiluminis plėtimasis skiriasi, o „įprastą“ tūrį pakeisti V galima tik esant mažiems temperatūros intervalams.

Tūrio plėtimosi koeficientas ir kūno tūris

Naudodamiesi tūrio plėtimosi koeficientu, galite parašyti formulę, leidžiančią apskaičiuoti kūno tūrį, jei yra žinomas pradinis tūris ir temperatūros prieaugis:

Kur. Išraiška () vadinama tūrio plėtimosi dvinariu.

Kieto kūno šiluminis plėtimasis yra susijęs su dalelių, sudarančių šiluminius virpesius, neharmoniškumu. kristalinė gardelė kūnai. Dėl šių svyravimų, kylant kūno temperatūrai, didėja pusiausvyros atstumas tarp gretimų šio kūno dalelių.

Tūrio plėtimosi koeficientas ir medžiagos tankis

Jei pas pastovi masė Kai keičiasi kūno tūris, pasikeičia jo medžiagos tankis:

kur pradinis tankis – medžiagos tankis naujoje temperatūroje. Kadangi kiekis yra toks, išraiška (4) kartais rašoma taip:

Formulės (3)-(5) gali būti naudojamos šildant kūną ir jį vėsinant.

Tūrinio ir tiesinio šiluminio plėtimosi koeficientų ryšys

Matavimo vienetai

Pagrindinis SI vienetas šiluminio plėtimosi koeficientui matuoti yra:

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimai	Kokį slėgį parodo gyvsidabrio barometras, esantis patalpoje, jei temperatūra patalpoje yra pastovi ir lygi t = 37 o C. Gyvsidabrio tūrinio plėtimosi koeficientas lygus Stiklo plėtimąsi galima nepaisyti.
Sprendimas	Tikrasis gyvsidabrio tūris barometre bus vertė V, kurią galima rasti pagal išraišką: kur gyvsidabrio tūris esant normaliam atmosferos slėgiui ir temperatūra. Kadangi temperatūra kambaryje nesikeičia, galime naudoti Boyle-Mariotte dėsnį ir parašyti, kad: Atlikime skaičiavimus:
Atsakymas	Pa

2 PAVYZDYS

Ryšiai tarp skysčio dalelių, kaip žinome, yra silpnesni nei tarp molekulių kietoje medžiagoje. Todėl reikėtų tikėtis, kad kaitinant tuo pačiu metu skysčiai išsiplės didesniu mastu nei kietosios medžiagos. Tai tikrai patvirtina patirtis.

Į kolbą siauru ir ilgu kaklu pripilkite spalvoto skysčio (vandens arba dar geriau – žibalo) iki pusės kaklelio ir guminiu žiedu pažymėkite skysčio lygį. Po to kolbą nuleiskite į indą su karštu vandeniu. Pirmiausia bus matomas skysčio lygio sumažėjimas kolbos kakle, o tada lygis pradės kilti ir pakils žymiai virš pradinio. Tai paaiškinama tuo, kad indas pirmiausia įkaista ir jo tūris didėja. Dėl to skysčio lygis nukrenta. Tada skystis pašildomas. Plečiantis jis ne tik užpildo padidėjusį indo tūrį, bet ir gerokai viršija šį tūrį. Todėl skysčiai plečiasi labiau nei kietieji.

Skysčių tūrinio plėtimosi temperatūros koeficientai yra žymiai didesni už tūrinio plėtimosi koeficientus kietosios medžiagos; jie gali pasiekti 10 -3 K -1 vertę.

Skystis negali būti šildomas nekaitinus indo, kuriame jis yra. Todėl mes negalime stebėti tikrojo skysčio išsiplėtimo inde, nes indo išsiplėtimas nepakankamai įvertina tariamą skysčio tūrio padidėjimą. Tačiau stiklo ir kitų kietųjų medžiagų tūrio plėtimosi koeficientas paprastai yra daug mažesnis nei skysčio tūrio plėtimosi koeficientas, o atliekant ne itin tikslius matavimus, indo tūrio padidėjimo galima nepaisyti.

Vandens plėtimosi ypatybės

Labiausiai paplitęs skystis Žemėje – vanduo – turi ypatingų savybių, išskiriančių jį iš kitų skysčių. Kaitinant vandenį nuo 0 iki 4 °C, tūris ne didėja, o mažėja. Tik nuo 4 °C kaitinant vandens tūris pradeda didėti. Todėl esant 4 °C vandens tūris yra minimalus, o tankis didžiausias*. 9.4 paveiksle parodyta apytikslė vandens tankio priklausomybė nuo temperatūros.

* Šie duomenys susiję su gėlu (chemiškai grynu) vandeniu. Didžiausias jūros vandens tankis yra maždaug 3 °C.

Ši ypatinga vandens savybė turi didelę įtaką šilumos mainų rezervuaruose pobūdžiui. Kai vanduo atvėsta, pirmiausia padidėja viršutinių sluoksnių tankis ir jie nuslūgsta. Bet orui pasiekus 4 °C temperatūrą, tolesnis aušinimas jau mažina tankį, o paviršiuje lieka šalti vandens sluoksniai. Dėl to giliuose rezervuaruose net esant labai žemai oro temperatūrai vandens temperatūra siekia apie 4 °C.

Skystų ir kietų kūnų tūris didėja tiesiogiai proporcingai didėjant temperatūrai. Vandenyje aptinkama anomalija: didžiausias jo tankis 4 °C.

§ 9.4. Kūnų šiluminio plėtimosi apskaita ir panaudojimas technikoje

Nors linijiniai kūnų matmenys ir tūriai kintant temperatūrai mažai kinta, vis dėlto praktikoje į šį pokytį dažnai reikia atsižvelgti; kartu šis reiškinys plačiai naudojamas kasdieniame gyvenime ir technologijose.

Atsižvelgiant į kūnų šiluminį plėtimąsi

Kietųjų kūnų dydžio pasikeitimas dėl šiluminio plėtimosi sukelia milžiniškų elastingumo jėgų atsiradimą, jei kiti kūnai neleidžia šiam dydžio pokyčiui. Pavyzdžiui, plieninė tilto sija, kurios skerspjūvis yra 100 cm2, kaitinant nuo -40 °C žiemą iki +40 °C vasarą, jei atramos neleidžia jai pailgėti, sukuria spaudimą atramams (įtempimą) iki. 1,6 10 8 Pa, t. y. ant atramų, kurių jėga yra 1,6 10 6 N.

Pateiktas vertes galima gauti iš Huko dėsnio ir kūnų šiluminio plėtimosi formulės (9.2.1).

Pagal Huko dėsnį mechaninis įtempis
, Kur
- santykinis pailgėjimas,a E- Youngo modulis. Pagal (9.2.1)
. Pakeitę šią santykinio pailgėjimo reikšmę Huko dėsnio formule, gauname

(9.4.1)

Plienas turi Youngo modulį E= 2,1 10 11 Pa, temperatūrinis tiesinio plėtimosi koeficientas α 1 = 9 10 -6 K -1 . Pakeitę šiuos duomenis į išraišką (9.4.1), gauname, kad Δ t = 80 °C mechaninis įtempis σ = 1,6 10 8 Pa.

Nes S = 10 -2 m 2, tada jėga F = σS = 1,6 10 6 N.

Norėdami parodyti jėgas, atsirandančias atvėsus metaliniam strypui, galite atlikti šį eksperimentą. Įkaitinkime geležinį strypą, kurio gale yra skylutė, į kurią įkišamas ketinis strypas (9.5 pav.). Tada šį strypą įkišame į masyvų metalinį stovą su grioveliais. Atvėsus strypas susitraukia ir panašiai didelės jėgos elastingumas, kad ketaus strypas nutrūksta.

Projektuojant daugelį konstrukcijų reikia atsižvelgti į kūnų šiluminį plėtimąsi. Reikia pasirūpinti, kad kintant temperatūrai kūnai galėtų laisvai plėstis arba susitraukti.

Pavyzdžiui, draudžiama tvirtai traukti telegrafo laidus, taip pat elektros linijų laidus tarp atramų. Vasarą laidų nulenkimas pastebimai didesnis nei žiemą.

Metaliniuose garo vamzdynuose, taip pat vandens šildymo vamzdžiuose, turi būti įrengti kilpų formos vingiai (kompensatoriai) (9.6 pav.).

Vidiniai įtempimai gali atsirasti, kai vienalytis kūnas šildomas netolygiai. Pavyzdžiui, stiklinis butelis arba stiklas iš storo stiklo gali sprogti, jei pilsite karštas vanduo. Visų pirma, šildomos vidinės indo dalys, besiliečiančios su karštu vandeniu. Jie plečiasi ir daro didelį spaudimą išorinėms šaltoms dalims. Todėl gali įvykti kraujagyslių sunaikinimas. Plonas stiklas nesprogsta, kai į jį pilamas karštas vanduo, nes jo vidinė ir išorinė dalys įkaista vienodai greitai.

Kvarcinis stiklas turi labai žemą temperatūrinį linijinio plėtimosi koeficientą. Toks stiklas gali atlaikyti netolygų kaitinimą ar vėsinimą, neskilinėdamas. Pavyzdžiui, į karšto kvarcinio stiklo kolbą galima įpilti šalto vandens, o iš paprasto stiklo pagaminta kolba tokio eksperimento metu sprogs.

Periodiškai kaitinamos ir vėsinamos skirtingos medžiagos turėtų būti sujungtos tik tuo atveju, jei jų matmenys vienodai keičiasi keičiantis temperatūrai. Tai ypač svarbu, kai dideli dydžiai produktų. Pavyzdžiui, kaitinant geležis ir betonas plečiasi vienodai. Būtent dėl ​​to paplito gelžbetonis - sukietėjęs betono skiedinys pilamas į plienines groteles - armatūra (9.7 pav.). Jei geležis ir betonas plėstųsi skirtingai, tai dėl kasdienių ir metinių temperatūrų svyravimų gelžbetonio konstrukcija greitai subyrėtų.

Dar keli pavyzdžiai. Metaliniai laidininkai, lituojami į stiklinius elektros lempų ir radijo lempų cilindrus, gaminami iš lydinio (geležies ir nikelio), kurio plėtimosi koeficientas toks pat kaip ir stiklas, nes priešingu atveju kaitinant metalą stiklas įtrūktų. Indams dengiamas emalis ir metalas, iš kurio gaminami šie indai, turi turėti vienodą linijinio plėtimosi koeficientą. Priešingu atveju emalis plyš, kai juo padengti indai įkaista ir atvės.

Reikšmingas jėgas gali sukurti ir skystis, jei jis kaitinamas uždarame inde, neleidžiančiame skysčiui plėstis. Šios jėgos gali sukelti skysčių turinčių indų sunaikinimą. Todėl reikia atsižvelgti ir į šią skysčio savybę. Pavyzdžiui, karšto vandens šildymo vamzdžių sistemose visada yra išplėtimo bakas, prijungtas prie sistemos viršaus ir veikiamas atmosferos. Kai vanduo šildomas vamzdžių sistemoje, nedidelė vandens dalis patenka į išsiplėtimo baką, o tai pašalina įtemptą vandens ir vamzdžių būseną. Dėl tos pačios priežasties alyva aušinamas galios transformatorius turi alyvos išsiplėtimo baką viršuje. Kylant temperatūrai, alyvos lygis bake didėja, o atvėstant – mažėja.

Skysčio terminis plėtimasis reiškia, kad keičiantis temperatūrai jis gali keisti tūrį. Ši savybė pasižymi tūrio plėtimosi temperatūros koeficientas , reiškiantis santykinį skysčio tūrio pokytį, kai temperatūra pasikeičia vienu vienetu (1 o C) ir esant pastoviam slėgiui:

Pagal analogiją su skysčio suspaudžiamumo savybe galime rašyti

arba per tankį

Tūrio pokytis pasikeitus temperatūrai atsiranda dėl tankio pasikeitimo.

Daugumai skysčių koeficientas  t mažėja didėjant slėgiui. Koeficientas  t sumažėjus naftos produktų tankiui nuo 920 į 700 kg/m 3 didėja nuo 0,0006 į 0,0008 ; hidrauliniams skysčiams  t paprastai laikoma nepriklausoma nuo temperatūros. Šiems skysčiams didėjantis slėgis nuo atmosferos iki 60 MPa veda prie augimo  t apie 10 – 20 % . Be to, kuo aukštesnė darbinio skysčio temperatūra, tuo didesnis padidėjimas  t . Vandeniui, kurio slėgis didėja, esant temperatūrai iki 50 O C  t auga, ir esant aukštesnei temperatūrai 50 O C mažėja.

Dujų tirpimas

Dujų tirpimas - skysčio savybė sugerti (ištirpinti) su juo besiliečiančias dujas. Visi skysčiai vienu ar kitu laipsniu sugeria ir ištirpdo dujas. Ši savybė pasižymi tirpumo koeficientas k r .

E Jei uždaroje talpykloje skystis liečiasi su slėgio dujomis P 1 , tada dujos pradės tirpti skystyje. Po kurio laiko

skystis prisisotins dujų ir pasikeis slėgis inde. Tirpumo koeficientas sieja slėgio pokytį inde su ištirpusių dujų tūriu ir skysčio tūriu taip:

Kur V G – normaliomis sąlygomis ištirpusių dujų tūris,

V ir - skysčio tūris,

P 1 Ir P 2 – pradinis ir galutinis dujų slėgis.

Tirpumo koeficientas priklauso nuo skysčio tipo, dujų ir temperatūros.

Esant temperatūrai 20 ºС ir atmosferos slėgio, vandenyje yra apie 1,6% ištirpusio oro pagal tūrį ( k p = 0,016 ). Kylant temperatūrai nuo 0 į 30 ºС oro tirpumo vandenyje koeficientas mažėja. Oro tirpumo alyvose koeficientas temperatūroje 20 ºС lygus maždaug 0,08 – 0,1 . Deguonis tirpesnis nei oras, todėl deguonies kiekis ore, ištirpusiame skystyje, yra apytikslis 50% didesnis nei atmosferoje. Kai slėgis mažėja, iš skysčio išsiskiria dujos. Dujų išsiskyrimo procesas yra intensyvesnis nei tirpimas.

Virimas

Virimas yra skysčio gebėjimas pereiti į dujinę būseną. Kitaip ši skysčių savybė vadinama nepastovumas .

Skystis gali būti užvirinamas padidinus temperatūrą iki aukšta temperatūra verdant esant tam tikram slėgiui arba sumažinant slėgį iki mažesnių už sočiųjų garų slėgį p np skystis tam tikroje temperatūroje. Burbuliukų susidarymas, kai slėgis sumažinamas iki sočiųjų garų slėgio, vadinamas šaltu virimu.

Skystis, iš kurio pašalintos jame ištirpusios dujos, vadinamas degazuotu. Tokiame skystyje virimas nevyksta net esant aukštesnei temperatūrai nei virimo temperatūra esant tam tikram slėgiui.