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粘度真正的主角是什么?粘度真正的主角是什么?

粘度真正的主角是什么?

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这个话题本来不想写了,因为受众实在太窄,估计写出来以后阅读量必然不够,转发和点赞的数量估计也会创下新低。

但思来想去,还是写吧,虽然专业,希望挑战下自己,各位看官也挑战一下自己,毕竟这个实在重要。但又不被很多选手注意。

话题还是来自于粘度,上一章咱们已经提到,动力粘度的使用范围是秒杀运动粘度的,可因为运动粘度的易测性,导致了运动粘度的影响力远远高于动力粘度,在粘度的领域,运动粘度还真算不上大拿,也就是咱们润滑油的圈子里拿它当回事,出了这个圈,那还得看动力粘度。

J300里共4个粘度参数,3个都是绝对粘度,也能说明一切。因此本章咱们就扔掉运动粘度。重点看看动力粘度的测量。

大家都知道的,CCSMRVSBV等等都是测试动力表观粘度的,提到动力粘度,我们就不得不提到今天要讲的这位大神,绝对是大神,因为咱们行业的基本几乎所有的动力粘度的测量都是用这个方法来测的,没错,就是旋转式粘度仪。

 

从哪说起呢?其实原理也很简单,就是咱们上一章粘度章节里提到的,F/Adv/dx的这个公式。还真没什么新鲜的。看看设备,一般来说,旋转式粘度计主要是由一台同步微型电动机带动转筒以一定的速率在被测流体中旋转,由于受到流体粘滞力的作用,转筒会产生滞后,与转筒连接的弹性元件则会在旋转的反方向上产生一定的扭转,通过测量扭转应力的大小就可以计算得到流体的粘度值。

这里,有一些关键设备,如电机,转筒,扭矩测量装置。

为了更好的理解,这次咱们要上一个图。

微信图片_20180312220321.jpg

让老纳通俗的解释一下,用电机驱动一个转子,把这个转子放入油里面,这样转子在油里面旋转的时候,油会给转子一个反作用力,其实就是粘滞力,通过测定这个粘滞力带给转子的扭矩的大小就可以算出油品的粘度了,如果扭矩大,则表明粘度高,如果扭矩小,则证明粘度小。

那么有人问了,这个是怎么个原理呢?

好吧,这个其实是算出来的,有兴趣的同学去找到附件1的文件,老教授已经计算出来公式了,没兴趣的,直接看以下的结论:

微信图片_20180312220429.jpg


这个公式又叫马克斯公式,从这个公式里,我们看到粘度是转筒角速度、和粘滞扭矩M的函数,其他数值都是固定的,这样我们只要选择不同的速度,再测量出扭矩M,就可以算出粘度了。

这个其实就是我们熟悉的扫描布氏粘度的根本原理。比如SBV和齿轮油的低温布氏粘度,都是一样的。

 

 

然后,我们再看一下CCS,咱们经常测试的玩意,设备本质上其实也是旋转式粘度计,CCS的测定方法大体原理也是一样的,降低到要测定的温度时,通电,驱动转子在定子间旋转,所不同的这次咱们是固定的电机扭矩,这样一来由于粘度的影响,转子的转速会随着粘度的差异而有变化,我们通过测定转速而得到不同油品的粘度。实际中用几种标油先把转速和表观粘度的曲线作出来,然后再测试样品,通过曲线得出具体的粘度数值,当然了,高级的CCS设备可以不作图,直接由电脑进行回归计算直接给出粘度数值。但本质上依然是咱们的旋转粘度仪。

再看看MRV的测试,就更是旋转粘度仪,不过它叫做Mini-Rotary Viscometer,也就是迷你版的旋转粘度仪,原理也是一样的,在温度降到需要测定的温度点时,首先给一个屈服应力(110g)的砝码,如果能否旋转,那就是里面的油品无屈服应力,然后再给一个大应力(525pa)的条件下,测量转的圈数(实际上也是转速的另外一种表现形式),用转3圈的时间来测算表观粘度。当然这些最终计算的公式都是用公式严格算出来的,有兴趣的具体可参考标准方法内给出的详细算法,在此不赘述。但不管如何,其核心依然是旋转式粘度仪。

SBV以及齿轮油的低温布氏粘度,这两种就是直接选用的布氏粘度仪,咱就不说了。从名字上就看出来了,这样一来,大家看到了吧,这旋转式粘度仪简直就是如影随同。

这些测试会在测试条件的不同而在粘度仪上改变一些参数,如剪切力的大小、温度的差异、降温方式的变化等等,这不在本章讨论范围内,因此暂且按下。

布氏粘度仪名字的由来,是美国一家叫Brookfield的人发明的,利用独特的转子与流体之间产生的剪切和阻力之间的关系而得出的全新的粘度值,正式开创了动力粘度的测量先河。Brookfield家族以自己家族的名字为品牌设计了世界上第一台动力粘度测量仪,也就是旋转粘度测量仪,也就是今天的布氏粘度计,也叫做布洛克菲尔德粘度仪(音译),目前这家公司依然是世界首屈一指的大公司,业务当然还是旋转粘度仪,不得不佩服,看上去很简单原理的设备,咱们国家的东东还真不行,唉。。。。大家有兴趣可以去它的网站上看看,不打广告了,其实这领域还真不用广告,人家属于独角兽公司。

大部分的布氏粘度仪都是单圆筒式的,也就是一个圆筒转;实际上,旋转粘度仪还有双圆筒式的设备,也就是两个筒转。要复杂一点,但在咱们的这个行业内使用的不多,不介绍了。

最后说说高温高剪切粘度,因为前几个都是低温粘度,那么高温我们还需要旋转式粘度仪吗?如果不提高温有的同志会怀疑这东西只有低温可以,高温高剪切粘度的测试方法要比低温的方法多一些,这个大家直接看J300备注就行了,里面把这些标准的方法号都写上了。而其中的锥形塞粘度计的方法其本质上其实也是旋转式粘度计,不过这次这帮家伙为了增大剪切力,更狠,在定子与转子之间加了一个锥形的塞子,我去,这是要把油膜彻底碾死吗?唉。

雷范费尔特的HTHS的方法也是旋转加塞子,现在流行这个了吗?哦,对了,还有加锥形轴承的测试方法,原理也大体差不多。目前似乎只有多重毛细管粘度计法这个方法用的不是旋转式粘度方法。所以在高温的领域,咱们的主角那也是牢牢占据着大头。

好了,说得差不多了,但说得感觉还都是些皮毛,有隔靴搔痒的感觉,如果看官还觉得难,也没事,Mark一下,如果你是爱学之人,本文总有一天你会重看,而且相信你总有一天能看懂,咱们回头见。

 

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2018-03

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