Устройство для измерения начальных напряжений сдвига при оценке пусковых свойств масел Советский патент 1983 года по МПК G01N11/14 

Изобретение относится к устройствам для исследования реологических свойств нефтепродуктов и может быть использовано для оценки пуско вых свойств смазочных масел в нефт перерабатывающей промышленности и на транспорте. Известно устройство для измерения напряжений сдвига, представляю щее собой ротационный вискозиметр, определяющий динамическую вязкость масла, по которой косвенно судят о пусковых свойствах масел Вискозиметр состоитиз корпуса. Заполненного исследуемой средой, вращающегося цилиндра иизмерительного цилиндра, связанного с силоизмерительным устройством l. В связи с конструктивными особен ностями данного вискозиметра подвергается сравнительно толстый слой масла, в то время как в условиях эк сплуатации сопряженные детали двигателя разделены тонкой масляной пленкой. Таким образом, достовернос испытаний на указанном вискозиметре низкая. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения начальных напряжений сдвига, содержащее элект родвигатель с приводным валом, рабочий узел, снабженный соосными внешним и внутренним конусами с рав ными углами при вершинах и фланцем, жестко связанным с внешним конусом и установленным подвижно на приводном валу над внутренним конусом, ра мещенный в термостатической емкости и регистрирущий прибор С2 . В известном устройстве исследова нию подвергается сравнительно толстый слой масла, в то время как в условиях эксплуатации сопряженные детали двигателя разделены тонкой масляной пленкой. Таким образом, данное устройство имеет низкую достоверность и точность результатов измерений поскольку условия измерения резко отличаются от условий эксплуатации. Кроме того, устройство, позволяю щее регулировать зазор между сопряженными вращающимися деталями, имеет ротор, приводимый от электродвигателя и жестко связанный с ним. Такой привод ротора в случае малой величины зазора между конусами и высокой вязкости масла вызывает поломку ротора или приводного вала. Целью изобретения является повышение достоверности и точности испытаний.. Поставленная цель достигается те что в устройстве для измерения начальных напряжений сдвига при оценке пусковых свойств масел, содержащем электродвигатель с приводным ва лом, рабочий узел, снабженный соосными внешним и внутренним.конусами с равными углами при вершинах и фланцем, жестко связанным с внешним ко нусом и установленным подвижно на приводном валу над внутренним конусом, размещенным в термостатической емкости, и регистрирующий прибор, внутренний конус установлен в рабочем зле свободно и выполнен с центральным пазом, а приводной вал снабжен торцом, при этом форма сечений паза и торца совпадает. На чертеже схематически показано предлагаемое устройство, продольный разрез. Устрбйство состоит из рабочего узла, выполненного в виде внутреннего конуса 1, размещенного свободно на внешнем конусе 2, снабженном кольцевым буртом 3. Привод внутреннего конуса 1 рабочего узла осуществляется от электродвигателя 4, вал которого посредством червячной передачи зацеплен с приводным валом 5. Торец 6 приводного вала 5 выполнен с сужением прямоугольного, сечения. На приводном валу 5, йа подшипниках 7 из фторопласта, установлен фланец 8 с хвостовиком 9. Во фланце 8 со стороны конусов выполнена кольцевая выемка 10, соответствующая кольцевому бурту 3 для возможности размещения в нем. Фланец 8 жестко связан с внешним конусом 2 при помощи накидной гайки 11. Рабочий узел размещен в термостатической емкости 12. Для зацепления торца 6 вала 5 с внутренним конусом 1 в последнем выполнен паз 13. Устройство снабжено пружинным динамометром 14, связанным с хвостовиком 9 фланца 8. Крепление электродвигателя 4 осуществляется к станине 15, на которой установлена измерительная линейка динамометра 16. Для измерения температуры в термостатической емкости 12 предусмотрен термометр 17. Работа предлагаемого устройства , осуществляется следующим образом. Во внутреннюю полость внешнего конуса 2 заливают испытуемое масло при стандартных атмосферных условиях. В масло опускают внутренний конус 1, который, свободно размещаясь во внешнем конусе 2, под действием собст- венного веса выдавливает излишки масла так, что между конусами остается слой масла, толщина которого зависит только от свойств испйтуемого масла, при згщанном весе и форме внутреннего конуса. Затем вводят торец вала 5 в прямоугольный паз l3 и с помощью|.акидной гайки 11 жестко связывают внешНИИ конус 2 с фланцем 8. Герметизация узла способствует выполнение

внешнего конуса 2 с кольцевым бурто 3 по периферии конуса 2 и выполнение фланца 8 с соответствующей кольцевой выемкой 10 со стороны конусов.

Собранный таким образом рабочий узел опускают в термостатическую емкость 12, которая может быть выполнена в виде сосуда Дьюара, заполненного спиртом. Спирт охлаждают сухим льдом до заданной температуры. Через 15 мин включают электродвигатель 4,который через червячную передачу осуществляет вращение приводного вала 5, находящегося взацеплении с внутренним конусом 1, т.е. внутренний конус1 приводится во вращение (фланец 8установлен на валу 5 на подшипниках 7 из фторопласта) . Через слой масла, находящегося между конусом, вращение внутреннего конуса 1 передается внешнему конусу 2 и фланцу . Перемещение фланца регистрируется динс1мометром 14 который связан с хвостовиком фланца 8 .

По усилию -, растягивающему пружину динамометра 14, подсчитывается момент сопротивления прокручиванию Ми начальные напряжения сдвига Т

М F - R IHM,

где R - радиус хвостовика фланца; F - показание динамометра.

Ff Н 1 s S5jгде S - поверхность трения внутреннего конуса.

Результаты экспериментальных исследований отдельных моторных масел на предлагаемой установке представлены в таблице.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕГРЕНИЯ ,НАЧАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ СДВИГА ПРИ оценке пусковых свойств масел, содержащее электродвигатель с привоД;.ным валом, рабочий узел, снабженный соосными внешним и внутренним конусами с равными углами при вершинах И фланцем, жестко связанным с внешним конусом и установленным подвижно на приводном валу над внутренним конусом, размещенным в термостатической емкости, и регистрирующий.прибор, ;отличаю1цеес я тем, что, с целью повышения достоверности и точности испытаний, внутренний конус установлен в рабочем узле свободно и выполнен с центральным пазом, а приводной вал снабжен торцом, при этом форма сечений паза и торца совпадает. (Л С 4 ;о

Применение предлагаемого технического решения для определения свойств масел в режиме пуска двигателя позволяет, не производя стендовых испытаний полно азмерных двигателей в дорогостоящих холодиль.ных камерах, определить пусковые свойства масла, при этом значительно сокращаются затраты средств.

Кроме того применение предлагаемого устройства позволяет повысить (на 20%)- точность определения момента сопротивления прокручиванию и начальных напряжений сдвига по сравнению с устройством, принятым за, прототип и являющимся базовым объектом.