ГОСТ 5346-78
Группа Б39
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СМАЗКИ ПЛАСТИЧНЫЕ
Методы определения пенетрации пенетрометром с конусом
Plastic lubricants.
Methods for determination of penetration with the conical penetrometer
Дата введения 1979-01-01
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 13 марта 1978 г. N 655 дата введения установлена 01.01.79
Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта СССР от 29.03.91 N 356
ВЗАМЕН ГОСТ 5346-50
ИЗДАНИЕ с Изменением N 1, утвержденным в январе 1981 г. (ИУС 3-81)
Настоящий стандарт устанавливает три метода определения пенетрации пластичных смазок: А, Б и В.
Пенетрацию определяют у ненарушенной, неперемешанной, перемешанной, продолжительно перемешанной и брикетированной пластичных смазок.
Методом А определяют пенетрацию до 400 единиц, методом Б - до 475 единиц. Методом В определяют пенетрацию до 400 единиц при отсутствии в нормативно-технической документации на смазки ссылок на другие методы.
Сущность метода заключается в определении глубины погружения в испытуемую смазку стандартного конуса за 5 с при 25 °С при общей нагрузке 150 г, выражаемой целым числом десятых долей миллиметра по шкале пенетрометра.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 755-77.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Метод А
1а. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1a.1. Прибор по ГОСТ 1440-78 для определения пенетрации от 0 до 400 единиц. Узел конуса или стол пенетрометра должны регулироваться так, чтобы при показаниях индикатора "0" оcтриe конуса располагалось точно на поверхности пробы. При свободном падении конус должен опускаться без особого трения не менее чем на 40 мм. Вершина конуса не должна касаться дна стакана. Для обеспечения оси конуса в вертикальном положении прибор должен иметь винты для горизонтальной регулировки. Контроль положения оси осуществляется ватерпасом.
Общая масса конуса должна составлять (102,5±0,5) г, а масса плунжера (47,5±0,05) г. Для достижения заданной массы может быть изменен материал, содержащийся внутри конуса, при условии, чтобы общий вид и распределение массы не изменились.
Смеситель для перемешивания смазок.
Смеситель можно конструировать как для ручного, так и для механического перемешивания. Скорость поршня должна быть 60±10 двойных тактов в минуту при минимальной длине хода перфорированной пластинки 67 мм. Через выпускной кран вводится термометр, калиброванный при температуре 25 °С.
Нож с острым прямым, жестко закрепленным лезвием для разрезания брикетированной смазки (черт.1).
Черт.1. Нож для разрезания брикетированной смазки
Нож для разрезания брикетированной смазки
1 - трубка;
2 - лезвие;
3 - фанерная прокладка; 4 - кольцевое основание
Нож изготовляется из закаленной стали для разрезания брикетированной смазки, с острым прямым жестко закрепленным лезвием.
Обе поверхности и нижнюю кромку лезвия шлифуют до 1,2 (3/64). Поверхность фанерной прокладки должна располагаться перпендикулярно лезвию.
Баня водяная с температурой (25±0,5) °С, обеспечивающая необходимую температуру в смесителе. При измерении пенетрации ненарушенной и неперемешанной смазок должно быть устройство для защиты поверхности смазки от воды. Следует также применять крышку для поддержания над образцом или пробой температуры воздуха 25 °С. Для определения пенетрации брикетированной смазки используют воздушную баню с температурой (25±0,5) °С. Этим требованиям отвечает герметичный сосуд, опущенный в водяную баню.
Вместо водяной бани допускается применять воздушную баню или проводить испытания в комнате с постоянной температурой.
Шпатель коррозионно-стойкий с лезвием шириной 32 мм и длиной не менее 150 мм.
Секундомер с погрешностью измерения не более 0,1 с.
1а.2. Определение пенетрации ненарушенной смазки
1а.2.1. Подготовка к испытанию
Испытуемую смазку оставляют в производственной таре, в которую была упакована смазка сразу после изготовления. Ровная поверхность смазки должна быть на уровне верхнего края тары.
Допускается проводить испытание в производственной тape, диаметр которой больше диаметра стакана смесителя.
Поверхность смазки при этом может быть ниже верхнего ее края.
Смазку погружают на 1 ч в закрытую водяную баню так, чтобы верхний край производственной тары находился на расстоянии 25 мм от уровня воды, и доводят температуру бани до (25±0,5) °С. Следует избегать контакта воды с поверхностью смазки. Через 1 ч тару со смазкой вынимают из бани и удаляют с поверхности тары воду.
Примечания:
1. Если температура смазки ниже или выше 25 °С более чем на 8 °С или если используется другой способ доведения смазки до температуры 25 °С, то смазку выдерживают в бане достаточно продолжительное время для того, чтобы температура достигла (25±0,5) °С. Если масса смазки в производственной таре превышает 0,5 кг, ее также выдерживают дополнительное время в бане для того, чтобы ее температура достигла (25±0,5) °С. Испытания продолжают, если температура в любой части испытуемой смазки составляет (25±0,5) °С.
2. Допускается выравнивать поверхность смазки удалением верхнего слоя приблизительно на 3 мм ниже самой низкой точки поверхности смазки, не нарушая оставшегося слоя смазки.
Перед проведением каждого испытания конус и ось пенетрометра тщательно очищают, при этом ось должна быть поднята. Не допускается попадание смазки или масла на ось пенетрометра, так как это может привести к торможению оси при проведении испытания. Конус не следует вращать, так как это приводит к изнашиванию механизма выключателя.
1а.2.2. Проведение испытания
Производственную тару со смазкой помещают на столе пенетрометра таким образом, чтобы она была устойчива. Устанавливают конус в положение "0" и регулируют аппарат. Если пенетрация смазки более 200 единиц, острие конуса должно касаться поверхности испытуемой смазки в центре тары (смазку используют только для одного определения). Если пенетрация 200 или менее единиц, проводят три определения в трех точках, расположенных на радиусах под углом 120 °С. Точки должны находиться в середине каждого радиуса. При определении конус не должен касаться стенок сосуда или поврежденной предыдущим определением поверхности смазки (наблюдение за тенью острия конуса помогает скорректировать установку). Быстро опускают ось конуса и дают ей возможность свободно падать в течение (5,0±0,1) с. Механизм выключателя не должен тормозить движение оси. После этого ось индикатора опускают, мягко прижимая, пока она не остановится на оси конуса, и записывают показание индикатора.
1а.2.3. Обработка результатов
За результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов трех определений (из трех производственных тар - при пенетрации более 200 единиц, из одной тары - при пенетрации 200 или менее единиц), записывают с точностью до одной единицы, соответствующей 0,1 мм, и указывают метод определения.
1а.3. Определение пенетрации неперемешанной смазки
1a.3.1. Подготовка к испытанию
Масса смазки, взятой для испытания, должна быть не менее 0,5 кг.
Если пенетрация превышает 200 единиц, масса смазки должна быть 1,5 кг.
Собранный смеситель или металлический стакан, имеющий такие же внутренние размеры, как и стандартный смеситель, а также смазку соответствующей массы в металлической таре помещают в водяную баню, доводят температуру смазки до (25±0,5) °С. Часть смазки переносят из тары в стакан смесителя или в металлический стакан. Смазку переносят одной порцией, чтобы смазка подвергалась по возможности меньшему механическому воздействию. Стакан встряхивают для удаления пузырьков воздуха. Смазку выше края стакана снимают шпателем, под углом 45° к направлению движения и немедленно определяют пенетрацию.
Во время измерений не следует выравнивать и сглаживать поверхность смазки.
1а.3.2 Проведение испытания - по пп.1а.2.2 и 1а.2.3.
1а.3.3. За результат испытания принимают среднеарифметическое значение с точностью до единицы, соответствующей 0,1 мм, и указывают метод определения.
1а.4. Определение пенетрации перемешанной смазки
1а.4.1. Подготовка к испытанию
Отбирают объединенную пробу смазки массой не менее 0,5 кг. Уровень смазки в центре стакана смесителя должен превышать край стакана приблизительно на 13 мм.
С помощью шпателя удаляют пузырьки воздуха. Периодически встряхивают содержимое стакана. Собирают смеситель и при открытом выпускном кране прижимают поршень ко дну. Через кран вводят термометр, чтобы его конец находился в центре смазки. Помещают собранный смеситель в водяную баню с температурой 25 °С и доводят температуру смесителя и его содержимое до (25±0,5) °С. Вынимают смеситель из бани, удаляют остатки воды с поверхности, вынимают термометр из аппарата и закрывают выпускной кран. В течение 60 с перемешивают смазку плунжером со скоростью 60±10 двойных тактов. Возвращают плунжер в верхнее положение, открывают клапан, снимают крышку с плунжером. Часть смазки, оставшейся на поршне, возвращают в смеситель. Испытания проводят немедленно.
Если требуется погрузить смеситель в водяную баню ниже уровня воды в ней, то необходимо обеспечить герметичность смесителя.
Структура перемешанной смазки должна быть однородной. Для заполнения пространства, оставленного поршнем, стакан резко встряхивают, ударяя его о подставку или пол. Большую часть смазки вынимают шпателем и возвращают ее в стакан таким образом, чтобы смазка со дна оказалась на поверхности и наоборот. Если поверхность смазки все же будет неоднородной, операцию следует повторять, но не очень длительно.
Снимают избыток смазки, выходящей за край стакана, шпателем, наклоненным к направлению движения под углом 45°, и эту часть смазки в стакан не возвращают.
Примечания:
1. Стакан встряхивают так, чтобы удалить пузырьки воздуха без выплескивания смазки. При этом должно быть минимальное количество движений, чтобы количество двойных тактов поршня не превышало 60.
2. При испытании мягких смазок следует сохранять смазку, снятую при очистке стакана, для последующих испытаний. Наружная поверхность у края стакана должна быть чистой, чтобы смазка, выдавливаемая конусом пенетрометра за пределы стакана, могла быть возвращена обратно в аппарат для следующего опыта.
1a.4.2. Проведение испытания - по пп.1а.2.2 и 1а.2.3.
Испытание проводят на одной и той же пробе три раза, возвращая выдавленную часть смазки в стакан.
1а.4.3. Обработка результатов
Пенетрацию перемешанной смазки определяют как среднеарифметическое результатов трех испытаний, с точностью до одной единицы, соответствующей 0,1 мм, и указывают метод определения.
1а.5. Определение пенетрации продолжительно перемешанной смазки
1a.5.1. Подготовка к испытанию
Температура в помещении для испытания должна быть от 15 до 30 °С.
Температура смазки должна быть от 15 до 30 °С.
Чистый смеситель заполняют и соединяют с остальными его частями, как указано в п.1а.4.1. Объединенную пробу перемешивают при определенном количестве двойных тактов поршня.
1а.5.2. Проведение испытания
После окончания перемешивания смеситель помещают на 1,5 ч в водяную или воздушную баню с температурой (25±0,5) °С. Затем вынимают смеситель из бани и перемешивают смазку 60±10 двойными тактами поршня. Подготовку смазки к испытанию и определение пенетрации проводят - по пп.1а.4.1 и 1а.4.2.
1а.5.3. Обработка результатов
За результат испытания принимают среднеарифметическое результатов трех определений, при этом указывают количество двойных тактов поршня и метод определения.
1а.6. Определение пенетрации брикетированной смазки
1а.6.1. Подготовка к испытанию
Отбирают образец смазки соответствующих размеров. Смазка должна быть достаточно твердой и сохранять свою форму.
При комнатной температуре ножом для резания смазки (черт.1) вырезают для испытания из образца кубик с размером ребра 50 мм. Держа этот кубик таким образом, чтобы незаостренный конец ножа был направлен к нему, отрезают от каждой из трех граней, прилегающих к одному и тому же углу, слой толщиной 1,5 мм.
Угол, образованный этими тремя гранями, может быть срезан, что позволит не ошибиться в выборе поверхности, подготовленной для испытания. К этим поверхностям не следует прикасаться.
Температуру образца доводят до (25±0,5) °С, помещая его не менее чем на 1 ч в воздушную баню с температурой 25 °С.
Необходимо испытать три поверхности образца, чтобы уменьшить влияние направления волокон смазки на окончательный результат. У неволокнистых смазок и смазок с гладкой текстурой можно испытывать только одну поверхность.
1а.6.2. Проведение испытания
Испытуемый образец помещают на стол пенетрометра одной из подготовленных поверхностей вверх и зажимают по углам. Устанавливают конус в положение "0" и регулируют аппарат таким образом, чтобы вершина конуса слегка касалась центра поверхности испытуемого образца. Пенетрацию определяют как указано в пп.1а.2.1 и 1а.2.2. Проводят при определении на поверхности образца подготовленной для определения пенетрации.
Испытания проводят на расстоянии не менее 6 мм от края образца, в точках, находящихся на возможно большем расстоянии одна от другой, чтобы избежать соприкосновения с уже нарушенной порцией смазки, воздушным пузырьком или другим дефектом на поверхности смазки. Если результат хотя бы одного определения отличается от других результатов более чем на три единицы, проводят дополнительные определения до тех пор, пока значения не будут отличаться более чем на три единицы. Вычисляют среднеарифметическое значение пенетрации для испытуемой поверхности.
Повторяют определение на каждой из обработанных поверхностей образца.
1а.6.3. Обработка результатов
За результат испытания пенетрации брикетированной смазки принимают среднеарифметическое средних значений, полученных для каждой поверхности, с точностью до одной единицы, соответствующей 0,1 мм, и указывают метод определения.
1а.7. Точность определения (при доверительной вероятности 95%)
1а.7.1. Сходимость
Результаты двух испытаний, полученные на одном и том же аппарате одним и тем же лаборантом, следует считать удовлетворительными, если расхождения между ними не превышают указанных в табл.1.
1а.7.2. Воспроизводимость
Результаты испытаний, полученные в разных лабораториях, следует считать удовлетворительными, если расхождения между ними не превышают указанных в табл.1.
Таблица 1
Вид смазки | Диапазон пенетрации | Сходимость | Воспроизводимость |
Ненарушенная | От 85 до 400 | ||
Неперемешанная | |||
Перемешанная | |||
Продолжительно перемешанная | |||
Брикетированная | |||
_________________
Разд. 1а. (Введен дополнительно, Изм. N 1).
Метод Б
1б. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1б.1. Прибор по ГОСТ 1440-78 для определения пенетрации от 0 до 630 единиц. Конус или стол пенетрометра следует регулировать так, чтобы при показании индикатора "С" вершина конуса соприкасалась с горизонтальной поверхностью. При свободном падении конус должен опускаться без значительного трения не менее чем на 62 мм. Вершина конуса не должна касаться дна стакана. Прибор должен иметь винты для горизонтальной установки и ватерпас для обозначения оси конуса в вертикальном положении.
Оси пенетрометра и рейки, находящейся в зацеплении с измерительным диском, должны быть соответствующих размеров для определения пенетрации смазки до 620 единиц.
Конус сплошной, состоящий из конической части, изготовленной из магния или любого другого подходящего материала со съемной крышкой из закаленной стали. Общая масса конуса должна быть (102,5±0,5) г, а масса оси втулки задерживающего кольца должна быть (47,5±0,05) г.
Ось должна представлять собой твердый, гладкий стержень со стопором наверху и соответствующим устройством для нижнего соединения с конусом. Внутреннее устройство может быть изменено для достижения заданной массы при условии, что общий вид и распределение массы не будут изменяться. Наружная поверхность должна быть гладко отполирована.
Смеситель, перепускное кольцо которого используется для возвращения выплеснувшейся смазки в стакан смесителя. При измерении пенетрации перепускное кольцо следует помещать на 13 мм и более ниже края стакана.
1б.2. Определение пенетрации ненарушенной смазки
Испытание проводят по методу, указанному в п.1а.2.
Если пенетрация образца более 400 единиц, то расстояние между центром поверхности производственной тары и острием корпуса должно быть не более 0,25 мм.
1б.3. Определение пенетрации неперемешанной смазки
Испытание проводят по методу, указанному в п.1а.3, выполняя дополнительное требование, приведенное в п.1б.2 для образцов с пенетрацией более 400 единиц.
1б.4. Определение пенетрации перемешанной смазки
Испытание проводят по методу, указанному в п.1а.4.
Если пенетрация смазки более 400 единиц, то стакан центрируют, применяя центрирующее устройство. Допускается использовать контрольную пластинку.
1б.5. Определение пенетрации продолжительно перемешанной смазки
Испытание проводят по методу, указанному в п.1а.5, выполняя дополнительные требования, приведенные в п.1б.4 для смазки с пенетрацией более 400 единиц.
1б.6. Определение пенетрации брикетированной смазки
Испытание проводят по методу, указанному в п.1а.6.
1б.7. Точность определения
1б.7.1. Сходимость
Результаты испытаний, полученные на одном и том же аппарате одним и тем же лаборантом, следует считать удовлетворительными, если расхождения между ними не превышают указанных в табл.2.
1б.7.2. Воспроизводимость
Результаты испытаний, полученные в разных лабораториях, следует считать удовлетворительными, если расхождения между ними не превышают указанных в табл.2.
Таблица 2
Вид смазки | Диапазон пенетрации | Сходимость | Воспроизводимость |
Ненарушенная | От 85 до 475 | ||
Неперемешанная | |||
Перемешанная | |||
Продолжительно перемешанная | |||
Брикетированная | |||
________________
* Определена при 60000 двойных тактов поршня при температуре воздуха от 21 °С до 29 °С.
Разд. 1б. (Введен дополнительно, Изм. N 1).
Метод В
1. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ
1.1. Прибор по ГОСТ 1440-78 для определения пенетрации от 0 до 400 единиц или пенетрометр типа Ричардсона с конусом, общая масса которого с плунжером должна быть (150±0,25) г.
Конус, изготовленный из коррозионно-стойкой латуни или стали, со съемным наконечником из твердой стали. Подвижная часть представляет собой жесткую ось со стопором в верхней части и устройством для закрепления конуса в нижней части. Внешняя поверхность должна быть тщательно отполирована.
Смеситель к пенетрометру ручного или автоматического действия. В последнем случае конструкция должна быть рассчитана на 60±10 тактов в 1 мин.
Водяная баня с крышкой, обеспечивающая проведение испытания при температуре (25±0,5) °С. Размеры бани произвольные в зависимости от количества определений и количества мешалок. Форма бани прямоугольная. Температуру регулируют термостатом типа ТС-15 или вручную. Допускается использовать вместо водяной бани воздушную или проводить испытания в специальном помещении, в котором поддерживается постоянная температура.
Коробка металлическая с крышкой, с квадратным основанием внутренней длиной стороны 100+5 мм и высотой 70+5 мм.
Нож с прямым и острым лезвием для твердых и брикетированных смазок.
Шпатель из коррозионно-стойкого материала с квадратным краем и твердым резцом.
Термометр ртутный стеклянный по ГОСТ 400-80 , ГОСТ 28498-90 или любой другой лабораторный термометр с интервалом измеряемых температур от 0 до 100 °С и ценой деления шкалы 1 °С.
Секундомер по НД или аналогичный с погрешностью измерения не более 0,1 с.
Вата или обтирочный материал.
Разд.1 (Измененная редакция, Изм. N 1).
2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ
2.1. Пенетрацию определяют после механической обработки (перемешивания) пластичных смазок или без перемешивания.
2.2. Перед приготовлением проб смазку следует выдержать при комнатной температуре не менее 10 ч.
2.3. Для смазок с пенетрацией менее 200 готовят одну объединенную пробу, с пенетрацией более 200 - пять объединенных проб. Для одной пробы берут 250-300 г смазки.
2.4. При определении пенетрации без перемешивания смазку загружают вмазыванием в стакан смесителя при возможно меньшем механическом воздействии, не допуская образования воздушных карманов. Затем стакан закрывают крышкой, погружают в водяную баню с температурой (25±0,5) °С и выдерживают в течение 1 ч. При этом вода не должна соприкасаться с поверхностью смазки и верхний кран стакана может выступать из воды не более чем на 10 мм. Водяную баню закрывают крышкой.
Через 1 ч стакан со смазкой вынимают из бани, поверхность смазки сглаживают шпателем (шпатель держат под углом 45° к поверхности и передвигают в горизонтальном направлении в сторону руки, в которой шпатель находится).
2.5. При определении пенетрации углеводородных смазок пробу смазки и стакан для испытания помещают в сушильный шкаф и выдерживают при температуре (80±5) °С до тех пор, пока смазка не расплавится и не примет указанную температуру. После этого смазку заливают в стакан для испытания таким образом, чтобы ее уровень был ниже края стакана на 6 мм, и оставляют в выключенном сушильном шкафу для охлаждения до (25±5) °С. Если углеводородная смазка имеет склонность к изменению структуры после расплавления, стакан со смазкой после охлаждения в сушильном шкафу закрывают крышкой и выдерживают 16-18 ч при комнатной температуре.
2.6. При определении пенетрации с перемешиванием смазку загружают вмазыванием в стакан смесителя в таком количестве, чтобы она заполнила весь объем и выступала в виде шарового сектора высотой 15 мм (общий объем в стакане смесителя должен быть приблизительно на 15% больше объема стакана). При заполнении стаканом периодически постукивают по столу для полного удаления воздуха.
Собирают смеситель. Собранный смеситель с закрытой крышкой помещают в водяную баню с температурой (25±0,5) °С и выдерживают его в течение 1 ч. При этом вода должна полностью покрывать стакан смесителя, включая и крышку, но не более чем на 10 мм ниже отверстия в крышке, через которое проходит шток диска.
Вынимают смеситель из бани и вытирают воду, оставшуюся на его стенках. Стакан прикрепляют к подставке, а рукоятку смесителя к рычагу и приступают к перемешиванию смазки.
Смазку перемешивают попеременным поднятием и опусканием рукоятки 60 раз в течение (60±10) с, возвращают плунжер в верхнее положение и снимают крышку.
Примечание. Твердые брикетированные смазки испытывают без предварительного перемешивания, если это оговорено в стандарте или технических условиях на испытуемую смазку. В этом случае вырезают брусок смазки размером 100х100х60 мм и помещают его в металлическую коробку, которую закрывают крышкой. Закрытую коробку со смазкой помещают в водяную баню, в которой ее выдерживают в течение 1 ч при температуре (25±0,5) °С.
По истечении 1 ч снимают крышку с коробки и оставляют коробку в бане в таком положении, чтобы вода была близко к краю коробки, но не выше его.
3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ
3.1. Стакан с пробой смазки, приготовленной по пп.2.1-2.6, помещают на столик пенетрометра (поверхность столика должна быть строго горизонтальной) и приступают к измерениям. Общий вид пенетрометра приведен на черт.2.
Черт.2. Общий вид пенетрометра
1 - конус;
2 - кремальера; 3 - стрелка циферблата; 4 - циферблат; 5 - пусковая кнопка
Примечание. Необходимо начинать измерения сразу по окончании приготовления проб во избежание изменений консистенции смазки (Для пластичных смазок, изготовленных на комплексных кальциевых, бариевых, литиевых и алюминиевых мылах, рекомендуется проводить определение пенетрации сразу после перемешивания).
3.1.1. При испытании неперемешанной пробы смазки, если ожидаемое значение пенетрации менее 200, измерения производят в точках, находящихся на половине радиуса окружности стакана, на угловом расстоянии 120° друг от друга.
3.1.2. При испытании неперемешанной пробы смазки, если ожидаемое значение пенетрации будет 200 или выше, то измерение производят в центре окружности стакана. Испытание проводят на пяти пробах, приготовленных аналогичным способом.
3.1.3. При испытании перемешанной пробы смазки измерение производят аналогично определению пенетрации без перемешивания с той разницей, что конус пенетрометра устанавливают на середину стакана для испытаний. Последующие измерения проводят сразу же после первого измерения на той же пробе. Перед следующими измерениями поверхность смазки выравнивают, замазывают, не подвергая ее механической обработке.
3.1.4. Конус устанавливают так, чтобы наконечник касался поверхности смазки, при этом конус не должен касаться стенок стакана.
Перед каждым испытанием конус тщательно очищают. Во время чистки конус должен занимать самое высокое положение во избежание кручения оси. Не допускается попадание смазки или масла на ось - это может затруднить ее движение. Не допускается вращение конуса, так как при этом изнашивается спусковой механизм.
3.1.5. После установки конуса опускают кремальеру до соприкосновения с плунжером, в котором закреплен хвостовик конуса, и ставят стрелку циферблата на нуль.
Одновременно пускают секундомер и нажимают пусковую кнопку пенетрометра, давая конусу свободно погружаться в смазку в течение 5 с, после чего отпускают кнопку. Затем снова опускают кремальеру до соприкосновения с плунжером. При этом вместе с кремальерой передвигается и стрелка на циферблате.
3.1.6. После отсчета показаний на шкале циферблата приподнимают кремальеру и плунжер с конусом, тщательно очищают конус от смазки обтирочным материалом, подготовив таким образом пенетрометр к повторному испытанию. При необходимости конус очищают обтирочным материалом, смоченным бензином.
4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. За результат испытания принимают среднеарифметическое результатов трех определений для смазок с пенетрацией до 200 и пяти определений для смазок с пенетрацией 200 или выше, округленное до значений, кратных пяти.
4.2. Допускаемые расхождения между параллельными определениями не должны превышать значений, указанных в табл.3.
Таблица 3
Вид испытания | Допустимые расхождения, 0,1 мм, при испытании |
|
одним лаборантом на одном приборе | двумя лаборантами на двух приборах |
|
Без перемешивания смазки | ||
С перемешиванием смазки | ||
ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). Термины, применяемые в стандарте, и пояснения к ним
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
Термин | Пояснение |
Пенетрация смазки | Глубина, на которую конус пенетрометра погружается в смазку при определенных массе конуса, времени его погружения и температуре cмазки, выраженная в единицах, соответствующих десятым долям миллиметра |
Перемешивание | Процесс обработки смазки в смесителе |
Пенетрация ненарушенной смазки | Пенетрация смазки, доведенной до температуры 25 °C и находящейся в производственной таре в ненарушенном состоянии |
Пенетрация неперемешанной смазки | Пенетрация смазки, доведенной до температуры 25 °С, которая подвергается минимальным изменениям при осторожном перенесении из тары в стакан смесителя или в другой стакан соответствующих размеров |
Пенетрация перемешанной смазки | Пенетрация объединенной пробы смазки, доведенной до температуры 25 °С, затем перемешанной в стандартном смесителе поршнем, coвершившим 60±10 двойных тактов в течение 60 с |
Пенетрация продолжительно перемешанной смазки | Пенетрация объединенной пробы смазки после ее перемешивания в стандартном смесителе поршнем, совершившим более 60 двойных тактов. |
Примечание. Пенетрация мягких смазок зависит от диаметра производственной тары. Поэтому ненарушенные и неперемешанные смазки с пенетрацией свыше 265 единиц следует испытывать в производственной таре, диаметр которой равен диаметру стакана смесителя. Если пенетрация смазки не превышает 265 единиц, разница между диаметрами тары и стакана смесителя не оказывает заметного влияния на результаты определения |
|
Пенетрация брикетированной смазки | Пенетрация доведенного до температуры 25 °С образца смазки с консистенцией, обеспечивающей сохранение формы образца |
Объединенная проба |
_______________
* На территории Российской Федерации действуют ГОСТ Р 50779.10-2000 , ГОСТ Р 50779.11-2000 . - Примечание "КОДЕКС.
ПРИЛОЖЕНИЕ. (Введено дополнительно, Изм. N 1).
Текст документа сверен по:
официальное издание
Смазочные материалы, индустриальные
масла и родственные продукты.
Методы анализа: Сб. стандартов. -
М.: Стандартинформ, 2006
Целью общепринятых методов испытания качества битумов является определение их консистенции, чистоты и теплостойкости. Для определения консистенции предложено много методов, позволяющих установить ее зависимость от вязкости. Битумы характеризуют и сравнивают по степени текучести при определенной температуре или по температуре определения некоторых свойств.
К таким показателям, характеризующим свойства твердых битумов, относятся глубина проникания стандартной иглы (пенетрация), температура размягчения, растяжимость в нить (дуктильность), температура хрупкости. Эти исследования, строго говоря, не эквивалентны прямому определению вязкости, но находят широкое практическое применение, потому что позволяют быстро характеризовать консистенцию битума. К основным показателям, характеризующим свойства битумов, можно также отнести адгезию, поверхностное натяжение на границе раздела фаз, когезию, тепловые, оптические и диэлектрические свойства. К числу сопоставимых показателей, кроме того, можно отнести потерю массы при нагревании и изменение пенетрации после него, растворимость в органических растворителях, зольность, температуру вспышки, плотность, реологические свойства.
Некоторые показатели определяют как для исходного битума, так и для битума после прогрева, который имитирует процесс старения. Стандартами задаются определённые значения показателей качества, что отражает оптимальный состав битума. Этот состав может быть различным для разных областей применения битумов.
Пенетрация
Пенетрация — показатель, характеризующий глубину проникания тела стандартной формы в полужидкие и полутвердые продукты при определенном режиме, обусловливающем способность этого тела проникать в продукт, а продукта — оказывать сопротивление этому прониканию. Пенетрацию определяют пенетрометром, устройство которого и методика испытания даны в ГОСТ 11501—78; за единицу пенетрации принята глубина проникания иглы на 0,1 мм. Пенетрация дорожных нефтяных битумов различных марок при 25 °С, нагрузке 100 Г, в течение 5 сек составляет 40—300*0,1 мм, а при 0 °С, нагрузке 200 Г, в течение 60 сек— от 13 до 50*0,1 мм. Таким образом, в зависимости от температуры, нагрузки и длительности проникания иглы значение пенетрации существенно изменяется. Поэтому условия ее определения заранее оговаривают. Пенетрация косвенно характеризует степень твердости битумов. Чем выше пенетрация битума при заданной температуре размягчения и при заданной пенетрации — температура размягчения битума, тем выше его теплостойкость. Получить битумы с высокой теплостойкостью можно соответствующим подбором сырья, технологического способа и режима производства.
Температура размягчения
Температура размягчения битумов — это температура, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в жидкое. Методика определения температуры размягчения условна и научно не обоснована, но широко применяется на практике. Испытание проводят по ГОСТ 11506—73 методом «кольцо и шар» (КиШ), а также иногда методом Кремер — Сарнова.
Индекс пенетрации — показатель, характеризующий степень коллоидности битума или отклонение его состояния от чисто вязкостного. По индексу пенетрации битумы делят на три группы.
1) Битумы с индексом пенетрации менее -2, не имеющие дисперсной фазы или содержащие сильно пептизированные асфальтены (битумы из крекинг-остатков и пеки из каменноугольных смол). Эластичность таких битумов очень мала или практически равна нулю.
2) Битумы с индексом пенетрации от - 2 до +2 (остаточные и малоокисленные).
3) Битумы с индексом пенетрации более +2 имеют значительную эластичность и резко выраженные коллоидные свойства гелей. Это окисленные битумы с высокой растяжимостью.
Температура хрупкости
Температура хрупкости — это температура, при которой материал разрушается под действием кратковременно приложенной нагрузки. По Фраасу — это температура, при которой модуль упругости битума при длительности загружения 11 сек для всех битумов одинаков и равен 1100 кГ/см2 (1,0787-108 н/м2). Температура хрупкости характеризует поведение битума в дорожном покрытии: чем она ниже, тем выше качество дорожного битума. Окисленные битумы имеют более низкую температуру хрупкости, чем другие битумы той же пенетрации.
Температура хрупкости дорожных битумов обычно колеблется в пределах от —2 до — 30 °С. Для ее определения применяют метод, описанный в ГОСТ 11507-78 с дополнением по п. 3.2.
Дуктильность
Растяжимость (дуктилъностъ) битума характеризуется расстоянием, на которое его можно вытянуть в нить до разрыва. Этот показатель косвенно характеризует также прилипаемость битума и связан с природой его компонентов. Дорожные нефтяные битумы имеют высокую растяжимость — более 40 см. Повышение растяжимости битумов не всегда соответствует улучшению их свойств. По показателю растяжимости нельзя судить о качестве дорожных битумов, так как условия испытания (растяжение со скоростью 5 см/мин) отличаются от условий работы битума в дорожном покрытии.
Растяжимость битумов при 25 °С имеет максимальное значение, отвечающее их переходу от состояния ньютоновской жидкости к структурированной. Чем больше битум отклоняется от ньютоновского течения, тем меньше его растяжимость при 25°С, но достаточно высока при 0°С. Битум должен обладать повышенной растяжимостью при низких температурах (0 и 15°С) и умеренной при 25°С.
Методика и устройство прибора для определения растяжимости битумов приведены в ГОСТ 11505—75.
Вязкость
Вязкость битумов более полно характеризует их консистенцию при различных температурах применения по сравнению с эмпирическими показателями, такими, как пенетрация и температура размягчения. Ее легко и в более короткий срок можно измерить при любой требуемой температуре производства и применения битума. Желательно, чтобы битум при прочих равных показателях обладал наибольшей вязкостью при максимальной тем¬пературе применения и имел как можно более пологую вязкостно-температурную кривую. При температуре ниже 40 °С битум подобен твердообразным системам, при температурах от 40 до 140 °С — структурированным жидкостям, при температуре выше 140 °С — истинным жидкостям. Битумы ведут себя как истинная жидкость, когда их вязкость понижается до 102— 103пз.
Вязкость битумов определяют в вискозиметрах Энглера, Сейболта и Фурола, методом падающего шара, в капилляре Фенске, на ротационном вискозиметре, реовискозиметре, консистометре и др.
Дорожные битумы разделяют на вязкие и жидкие.
Вязкие битумы используют в качестве вяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных покрытий. Основное количество таких битумов вырабатывается в России в соответсвии с ГОСТ 22245-90.
Жидкие битумы предназначены для удлинения сезона дорожного строительства. В соответствии с ГОСТ 11955-82 их получают смешением вязких битумов БНД с дистиллятными фракциями — разжижителями. После укладки покрытия разжижитель постепенно испаряется.
Реология битумов
Реология (от греч. rheos — течение, поток), наука о деформациях и текучести вещества. Реология рассматривает процессы, связанные с необратимыми остаточными деформациями и течением разнообразных вязких и пластических материалов (неньютоновских жидкостей, дисперсных систем и др.), а также явления релаксации напряжений, упругого последействия и т.д.
Реология битумов изучена недостаточно. Основными показа¬телями, определяемыми при исследовании реологических свойств битумов в диапазоне температур приготовления и укладки смеси, а также эксплуатации покрытия, являются вязкость и деформативные характеристики битума (модуль упругости, модуль деформациии др.). Поведение битума под действием внешних деформирующих сил определяется комплексом механических свойств, к которым относятся вязкость, упругость, пластичность, хрупкость, усталость, ползучесть, прочность. Каждое свойство зависит от температуры и характера напряженного состояния и связанно с межмолекулярными взаимодействиями и наличием структуры. Реологические свойства не должны значительно изменяться при нагреве битума в битумных котлах, приготовлении и укладке смеси и в течение длительного времени службы.
По реологическим свойствам битумы делятся на три типа:
1) вещества, течение которых под действием постоянного напряжения сдвига подчиняется закону Ньютона, когда напряжение снимают, наступает состояние неэластичной упругости. Сюда можно отнести вязкие неколлоидные жидкости, неэластичные или слабоэластичные золи.
2) Вещества, у которых при постоянном напряжении сдвига скорость сдвига после начала деформации снижается и через некоторое время становится почти постоянной, когда напряжение снимают, эластичность частично восстанавливается, коллоидное состояние битумов этого типа золь-гель.
3) При постоянном напряжении сдвига в начале деформации скорость течения снижается до минимума, а затем повышается, если приложенное напряжение сдвига больше некоторого определенного значения, после того как напряжение снято, упругость восстанавливается, битумы этого типа имеют структуру геля.
Растворимость
В основе большинства существующих методов анализа битумов лежит различие в растворимости их компонентов в ряде органических растворителей. Впервые деление, основанное на этом принципе, предложил Ричардсон, раз¬деливший битумы на растворимые в бензине мальтены и нерастворимые в этом растворителе асфальтены. Впоследствии Маркуон с помощью адсорбции на фуллеровой земле разделил мальтены на масла и смолы. В основном эта ме¬тодика сохранилась и до настоящего времени, но появилось большое количество ее разновидностей, позволяющих получить более узкие, но менее представительные фракции.
Требования к качеству
Применение битума как одного из наиболее известных инженерно-строительных материалов основано на его адгезионных и гидрофобных свойствах. Область применения битума достаточно широка: он применяется при производстве кровельных и гидроизоляционных материалов, в резиновой промышленности, в лакокрасочной и кабельной промышленности, при строительстве зданий и сооружений и т.д. Кровельные битумы применяют для производства кровельных материалов. Их разделяют на пропиточные и покровные (соответственно для пропитки основы и получения покровного слоя). Изоляционные битумы используют для изоляции трубопроводов с целью защиты их от коррозии.
Главным же потребителем битума является дорожное строительство (около 90 %), в первую очередь, из-за того, что нефтяной битум является самым дешевым и наиболее универсальным материалом для применения в качестве вяжущего при устройстве дорожных покрытий. Использование битумов в дорожном строительстве позволяет покрытию дорог выдерживать повышенные статические и динамические нагрузки в широком интервале температур при сохранении длительной жизнеспособности и погодоустойчивости.
Вязкие битумы, применяемые в дорожном покрытии, используются как вяжущее между каменными материалами. Долговечность дорожного покрытия во многом зависит от марки применённого битума и его качества. При строительстве и ремонте дорог битум может быть разжижен растворителем (керосиновая фракция). Разжиженные битумы разделяются на быстро-, средне- и медленно затвердевающие марки. Для предварительной обработки поверхностей применяют битумные эмульсии, которые готовят с применением коллоидных мельниц, добавляя к битуму воду и эмульгаторы. Более подробно рассмотрим битумы различного назначения.
Дорожный
Качество дорожного битума в основном определяет долговечность дорожных покрытий. Появление трещин на дорожном покрытии означает, что оно на 85% исчерпало срок службы. Установлено, что показатель «температура хрупкости» битума характеризует время до начала интенсивного трещинообразования дорожного полотна, так как его определение показывает наиболее опасное состояние дорожного покрытия при резких перепадах температур в зимнее время. Соотношение физико-химических показателей битумов БНД обеспечивает дорожному покрытию наибольшую сдвигоустойчивость, трещиностойкость, длительную водо- и морозостойкость.
Долговечность дорожного покрытия во многом зависит от марки применённого битума и его качества. С требованиями, предъявляемыми к качеству дорожных битумов, можно ознакомится в таблице ниже.
Требования к качеству дорожных битумов (ГОСТ 22245 - 90)
Показатель | БНД | ||||
| 200 / 300 | 130 / 200 | 90 / 130 | 60 / 90 | 40 / 60 | |
| Пенетрация, 0,1 мм при температуре: | |||||
| 25 0 С, не менее | 201-300 | 131-200 | 91-130 | 61-90 | 40-60 |
| 0 0 С, не менее | 45 | 35 | 28 | 20 | 13 |
| Температура, 0 С: | |||||
| размягчения, не ниже | 35 | 40 | 43 | 47 | 51 |
| хрупкости, не выше | -20 | -18 | -17 | -15 | -12 |
| вспышки, не ниже | 220 | 220 | 230 | 230 | 230 |
| Дуктильность, см, при температуре: | |||||
| 25 0 С, не менее | - | 70 | 65 | 55 | 45 |
| 0 0 С, не менее | 20 | 6 | 4 | 3,5 | - |
| Изменение температуры размягчения после прогрева, 0 С, не более | 7 | 6 | 5 | 5 | 5 |
| Индекс пенетрации | От -1,0 до +1,0 | ||||
Источник: ГОСТ 22245-90
Дорожные битумы нормируются также по ТУ 38.1011356-91 (см. табл. ниже).
Требования к качеству дорожных битумов (ТУ 38.1011356-91)
Показатель | БДУ | |||
| 130 / 200 | 100 / 130 | 70 / 100 | 50 / 70 | |
| Пенетрация при 25 0 С | 131-200 | 101-130 | 71-100 | 51-70 |
| Т, 0 С, не ниже | ||||
| размягчения | 40 | 43 | 47 | 51 |
| вспышки | 220 | 230 | 230 | 230 |
| 100 | 100 | 100 | 100 | |
| После прогрева | ||||
| изменение массы, %, не более | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| 50 | 65 | 65 | 60 | |
| Дуктильность при 25 0 С, см, не менее | 100 | 100 | 100 | 65 |
| Температура хрупкости, 0 С, не выше | -20 | -17 | -15 | -12 |
Источник: ТУ 38.1011356-91
Битумы, нормируещиеся по ТУ, отличаются значительно большей дуктильностью (не менее 100 см), т.е. большей эластичностью, и в том, что в ТУ введены значения тех же показателей после прогрева.
Строительный
Битумы строительных марок БН, применяемые для гидроизоляции фундаментов зданий, отличаются малой пенетрацией и дуктильностью и высокой температурой размягчения (от 37 до 105 0С), т.е. они тугоплавкие и твёрдые. Строительный битум нормируется по ГОСТ 6617 - 76 (см. табл. ниже).
Требования к качеству строительных битумов (ГОСТ 6617 - 76)
Показатель | БН | ||
| 50 / 50 | 70 / 30 | 90 / 10 | |
| 41-60 | 21-40 | 5-20 | |
| Т, 0 С | |||
| размягчения | 50-60 | 70-80 | 90-105 |
| вспышки | 230 | 240 | 240 |
| Дуктильность при 25 0 С, см, не менее | 4 | 3 | 1 |
Источник: ГОСТ 6617-76
Кровельный
Примерно такие же показатели качества установлены и для кровельных битумов БНК, но для них нормируется ещё и температура хрупкости. Их используют как пропиточные (для получения толя и рубероида) и для покрытия крыш.
Требования к качеству кровельных битумов (ГОСТ 9548 - 74)
Показатель | БНК | |||
| 40 / 180 | 45 / 190 | 90 / 30 | ||
| Пенетрация при 25 0 С, 0,1 мм | 160 - 210 | 160 - 220 | 25 - 35 | |
| Т, 0 С: | ||||
| размягчения | 37 - 44 | 40 - 50 | 80 - 95 | |
| хрупкости, не выше | - | - | -10 | |
| После прогрева: | ||||
| изменение массы, %, не более | 0,8 | 0,8 | 0,5 | |
| пенетрация при 25 0 С, % от исх., не менее | 60 | 60 | 70 | |
| Примечание. Для всех: температура вспышки - не ниже 240 0С; для БНК 45 / 190 содержание парафина - не более 5 % мас. | ||||
3.5.1. Общие сведения
Пенетрация характеризует консистенцию или степень мягкости (густоту) пластичных смазок. Определяется на лабораторном пенетрометре ЛП глубиной погружения в смазку стандартного конуса за 6 секунд при температуре 25 °С при общей нагрузке 150 г. Выражается целым числом десятых долей миллиметра по шкале пенетрометра.
Число пенетрации является устаревшим несовершенным показателем механических свойств смазок и определяется в основном при заводском контроле и квалификационной оценке продукта.
Изменение числа пенетрации смазки в процессе хранения указывает на изменение ее структуры и необходимость скорейшего использования.
3.5.2. Описание прибора
Лабораторный пенетрометр (рис. З) состоит из штатива с плитой, на которой установлен круглый столик, регулируемый по высоте. На штативе укреплены два кронштейна. В направляющей втулке 4 нижнего кронштейна свободно перемещается плунжер 5, фиксируемый с помощью пружинного стопора 3. К плунжеру крепится игла с грузом и конус 2. Вес плунжера с конусом 150 г. На верхнем кронштейне штатива расположен диск с циферблатом 6 на 360 делений, причем цена деления равна 0,1 мм погружения конуса, т.е., одной единице пенетрации. Стрелка с циферблата расположена на оси шестерни 7, связанной с зубчатой рейкой 9. Соединение стрелки с осью шестерни позволяет устанавливать её на нуль при любом положении рейки.
Дополнительным оборудованием прибора является смеситель для перемешивания смазки перед испытанием и термостат для нагрева до требуемой температуры.
3.5.3. Проведениеиспытания
3.5.3.1. Установить металлическая стакан с испытуемой смазкой в термостат и выдержать там в течение одного часа при температуре 25 С, после чего перемешать смазку в смесителе в течение одной минуты.
3.5.3.2. Повторно выдержать стакан со смазкой в термостате в течение 15 минут, после чего выровнять поверхность смазки шпателем и установить стакан на столик пенетрометра.
3.5.3.3. Установить конус пенетрометра так, чтобы его острие касалось поверхности смазки, и чтобы он во время погружения не задевал стенок стакана.
З.5.3.4. Опустить рукой зубчатую рейку до соприкосновения с плунжером, в котором закреплен хвостовик конуса, и установить стрелку циферблата на нуль.
3.5.3.5. Одновременно пустить секундомер и нажать пусковую кнопку пенетрометра, давая конусу свободно погружаться в смазку в течение 5 секунд, после чего отпустить кнопку.
3.5.3.6. Вновь опустить зубчатую рейку до соприкосновения с плунжером (при этом передвигается и стрелка циферблата) и отсчитать по шкале значение пенетрации.
3.5.3.7. Поднять рейку и плунжер с конусом в самое высокое положение и тщательно протереть конус обтирочным материалом, смоченным в бензине, после чего выровнять поверхность смазки и провести повторное испытание.
За показатель пенетрации принимается среднее арифметическое результатов трех определений для смазок с пенетрацией до 200 и пяти определений для смазок с пенетрацией. свыше 200.
3.6. Определение эффективной вязкости (гост 7i63-63)
3.6.1. Общие сведения
Когда напряжение сдвига превышает предел прочности смазки, она начинает течь, т.е. проявлять свойства жидкого тела. Характер текучести смазок оценивается показателем вязкости. Однако между вязкостью смазок и вязкостью жидкостей имеется принципиальное различие. Если вязкость жидкостей не зависит от скорости относительного перемещения слоев, то вязкость пластичных смазок при постоянной температуре с увеличением скорости деформации повышается в сотни и тысяча раз.
При заданной скорости сдвига и температуре вязкость пластичной смазки, называемая
называемая эффективной вязкостью – величина постоянная. Численное значение эффективной вязкости при заданной температуре в определенный момент времени определяется по формуле
(6)
где 
- эффективная вязкость смазки, Па*с;
-
напряжение сдвига, Па;
- средняя скорость деформация или
градиент скорости, с -1 .
Скорость деформации сдвига смазки прямо пропорциональнаскорости относительного перемещения слоев и обратно пропорциональна расстоянии между слоями смазки.
Обычно эффективную вязкость пластичных смазок определяют при скорости сдвига 10 с -1 .
Сущность определения вязкости пластичной смазки заключается в продавливании её под определенным давлением через капиллярную трубку и замере напряжения и деформации сдвига слоев.
По значению вязкости можно судить оеё прокачиваемости по маслопроводам солидолонагнетателей, затратах энергии на трение в узлах и механизмах при смазывании, величине пускового момента подшипника качения при плотной набивке смазки и т.п.
3.6.2. Описание прибора
Рисунок 4.-Автоматический вискозиметр АКВ – 4
1 – капилляр; 2 – накидная гайка; 3 – камера; 4 – шток; 5 – пружина; 6 – винт; 7 – эксцентрик; 8 – держатель карандаша самописца; 9 - барабан
Вязкость пластичных смазок обычно определяют на автоматических капиллярных вискозиметрах АКВ-2 или АКВ-4 (рис. 4).Капилляр 1 накидной гайкой 2 соединен с камерой 3, из которой штоком 4 выдавливается при испытании смазка. На шток через текстолитовую муфту и шарик действует пружина 5, верхний конец которой опирается во втулку. Для сжатия пружины перед испытанием служит винт с гайкой 6, в нижнюю часть которого ввинчена цанга, захватывающая текстолитовую муфту. Эксцентрик 7 служит для поднятия втулки, предупреждающей разъединение цанги и муфты под воздействием сжатой пружины. Со штоком 4 связан держатель карандаша 8 самописца. Держатель может перемещаться в вертикальном направлении вместе со штоком, и карандашом отмечать положение штока на листке бумаги, закрепленном на барабане 9. При испытании барабан вращается с постоянной скоростью, а карандаш вычерчивает кривую изменения внутреннего трения смазки в координатах «давление пружины – время».
3.6.3.
Проведение испытаний
3.6.3.1. Промыть бензином-растворителем камеру вискозиметра, просушить и заполнить испытуемой
смазкой, предварительно профильтрованной через проволочную сетку. Заполнение производить с помощью заправочного приспособления или шпателем, вмазывая смазку с одного конца до полного заполнения камеры и следя за тем, чтобы в камере не остались пузырьки воздуха.
3.6.3.2. Подтянуть вверх шток и сжать пружину при помощи гайки, винта, цанги и эксцентрика.
3.6.3.3. Присоединить камеру со смазкой через прокладку к втулке вискозиметра; к нижнему торцу камеры присоединить капилляр, навинтить на наго снизу приемник для сбора смазки.
3.6.3.4. Надеть термостатирующий цилиндр, налить в термостат дистиллированную воду и включить циркуляцию. Камеру со смазкой выдержать при температуре испытания не менее 15-20 минут.
3.6.3.5. Укрепить на барабане самописца с помощью двух резиновых колец лист миллиметровой бумаги размером 115х300 мм так, чтобы его нижний обрез касался нижнего буртика барабана.
3.6.3.6. Установить держатель карандаша так, чтобы графит плотно прижимался к бумаге на барабане и включить двигатель, вращающий барабан (ручку включателя перевести в нижнее положение). При вращении барабана карандаш вычерчивает на бумаге горизонтальную линию на уровне, соответствующем максимальному сжатию пружины.
3.6.3.7. Освободить с помощью рукоятки эксцентрика от фиксации пружину, нагружающую шток. При этом шток опускается, создавая в камере давление, под действием которого смазка продавливается из камеры через капилляр в приемник.
3.6.3.8. Когда кривая линия, вычерчиваемая на бумаге по мере разжатия пружины, приблизится к горизонтали, переключить скорость вращения барабана на меньшую. При достижении штоком крайнего нижнего положения остановить двигатель самописца поворотом ручки выключателя вверх.
3.6.3.9. Для определения
эффективной вязкости испытуемой смазки
наметить на полученной диаграмме (рис.
5) любую точку, провести через неё
касательную к кривой и измерить угол
наклона с помощью прозрачного транспортира.
Затем для данной точки, вычислив значения
напряжения сдвига
,
среднюю скорость деформации сдвига
,
определив значение эффективной вязкости
.
Построить зависимость
эффективной вязкости от скорости
деформации, для чего наметить на
полученной диаграмме пять – восемь
произвольных точек и для них также
вычислить значения напряжения сдвига
, скорости
деформации
и эффективной вязкости
.
Напряжение сдвига на стенке капилляра определяется по формуле
(7)
где - напряжение сдвига, дин/см 2 ;
Р
- давление в камере, при котором происходят
истечение смазки через капилляр в
определенный момент времени, Па; находится
по тарировочной кривой пружины,
прилагаемой к вискозиметру;
R иl - радиус и длина капилляра, м;
К
1
-
постоянный коэффициент,
зависящий от размеров капилляра,
.
Средняя скорость деформации сдвига определяется из выражения
(8)
где R 1 - радиус штока, м;
W - скорость движения бумаги на барабане самописца, м/с (указывается в паспорте вискозиметра);
- угол наклона касательной к кривой, написанной самописцем во время испытания и проведенной в точке, соответствующей определенному моменту времени, град;
К
2
- постоянный коэффициент,
По
вычисленным значениям
и
для всех намеченных точек на
экспериментальной кривой подсчитать
значение эффективной вязкости по формуле
(6) и построить вязкостно-скоростную
характеристику в логарифмических
координатах. По оси абсцисс отложить
логарифмы средней скорости деформацииlg
Д
, а по оси ординат
– логарифмы эффективной вязкостиlg
.
Пенетрация является одним из главных показателей прочности смазки и её реологических свойств. Характеризуется она мерой погружения конуса стандартной массы в пластично-вязкую среду на определённое время при определённой температуре. Как правило измерения проводятся при 25°С; время воздействия сил тяготения на конусообразное тело – 5 секунд. Показателем, характеризующим реологические свойства смазки, её густоту, является число пенетрации – это глубина погружения конуса, выраженная в десятых долях миллиметра. Так, к примеру, если конусообразное тело погрузилось в вещество на 25 мм, то число пенетрации будет равно 250.
Смазка пластичная высокотемпературная обычно имеет показатель пенетрации от 170 до 400. Соответственно, чем выше число пенетрации, тем смазка более текуча и подвижна, а значит, не будет застывать зимой и в условиях работы в природных зонах с холодным климатом. Для летнего же периода целесообразнее выбирать смазку с меньшим числом пенетрации (150-250). Это обеспечит надёжную закладку смазочного материала в область рабочего узла, предотвратит вытекание смазки и заклинивание.
Измеряют степень пенетрации на специальном приборе – пенетрометре, с использованием испытательного тела в виде конуса.
Показатель пенетрации характеризует не только пластичные смазки но и другие вязкостные среды, например, битум, парафин, церезин.
Факторы, влияющие на число пенетрации
Пенетрация смазок зависит, главным образом, от процентной доли загустителя и вязкости дисперсионной среды (базового масла). Несмотря на то, что число пенетрации определяет консистенцию смазки, оно не должно приравниваться к параметрам вязкости. Влияние вязкости базового масла на реологические свойства имеет довольно непростой характер, который рассматривается не в одной научной работе. Так, в некоторых исследованиях утверждается, что смазка пластичная высокотемпературная имеет показатель пенетрации выше до перемешивания, особенно если содержит в основе масло средней вязкости.
На число пенетрации также существенно влияет тип загустителя и, конкретно, природа мыла, если речь идёт о мыльных смазках. Наиболее высокими показателями стабильности обладают смазочные материалы, загущенные двух- и трёхвалентными мылами. Кроме того, высокой прочностью отличаются литиевые и кальциевые смазки.
Температурная кривая пенетрации и её влияние на свойства смазок
Традиционно показатель пенетрации консистентных смазочных материалов измеряется при температуре +25°С. Однако, учитывая расположенность пластичных смазок к изменению агрегатного состояния при изменении температуры окружающей среды, для анализа рабочих свойств смазки необходимо знать число пенетрации и в другом температурном диапазоне. Для этого часто определяют число пенетрации при +50 и +75°С и на основании полученных результатов строят температурную кривую пенетрации, которая наглядно показывает изменения консистенции смазки в зависимости от температуры и нагрузки.
Большое значение играет сопоставление числа пенетрации при хранении или цикличном перемешивании смазки. Если показатель изменяется, это говорит об изменении структуры смазки, её механической и химической стабильности.
Цели работы - определение пенетрации консистентных смазок.
Теория
Пенетрацией называют величину, показывающую, на какую глубину погружается в испытуемую смазку конус стандартного прибора за 5 сек. Число пенетрации численно равно глубине погружения конуса прибора, выраженной в десятых долях миллиметра. Пенетрация - показатель условный, не имеющий физического смысла, и не определяет поведение смазок в эксплуатации. В то же время, так как этот показатель быстро определяется, им пользуются в производственных условиях для оценки идентичности рецептуры и соблюдения технологии изготовления смазок.
Смазки по величине пенетрации разделяют на девять классов (таблица 7).
Таблица 7 - Классификация пластичных смазок по величине пенетрации
Пенетрация условно характеризует способность смазки сопротивляться выдавливанию из узла трения, а также определяет легкость подачи смазки в узел трения. Поэтому для зимнего периода эксплуатация берут смазки с большим значение пенетрации (250-350 единиц), чем для лета (150-250 единиц).
Число пенетрации характеризует густоту смазок. Чем выше число пенетрации, тем мягче смазка, и наоборот. Пенетрация определяется в приборе, называемом пенетрометром.
Оборудование
Оборудование, необходимое для проведения лабораторной работы
Подготовка к определению
Сущность определения пенетрации заключается в измерении при определенной температуре глубины проникновения в смазку стандартного конуса массой в 100 гр под действием собственного веса. Внутренняя чаша должна быть заполнена смазкой доверху. Поверхность смазки должна быть равномерно распределена по всей внутренней чаше и выровнена шпателем. Конус обязательно должен быть очищен от смазки, оставшейся после предыдущих опытов.
2.3. Порядок определения
Стрелка прибора на шкале (1) устанавливается на отметку «0» (рис. 2.2). Чаша прибора (4) вращением механизма (5) поднимается так, чтобы конус прибора (3) касался поверхности смазки.
Затем в течении 5 сек нажимается кнопка (2) и по шкале (1) определяется пенетрация испытуемой смазки.
Рисунок. 24. Чаши, заполненные испытуемыми смазками
Рисунок. 25. Схема пенетрометра
1 – шкала прибора; 2 – кнопка; 3 – конус прибора;
4 – чаша со смазкой; 5 – механизм вращения чаши
Рисунок. 26. Пенетрометр
Порядок выполнения работы
1. Достаньте из шкафа чашу со смазкой, тюбик с той же смазкой, шпатель для разравнивания и переместите их на стол.
2. Визуально убедитесь, что смазка полностью заполняет чашу. Если заполняет не полностью, то открутите колпачок с тюбика, возьмите его в руки и примените к чаше. Далее разровняйте смазку шпателем, также применив его к чаше.
3. Установите чашу на прибор. Поворачивая чашу, выкрутите механизм поднятия чаши, до соприкосновения смазки с конусом.
4. Нажмите на кнопку. При этом в течение 5 секунд произойдет опускание конуса в смазку. Стрелка шкалы прибора покажет число пенетрации.
5. Затем поднимите конус за ось, связанную с ним, до показания шкалы «0». Скрутите чашу, поставьте ее на стол и при помощи шпателя разровняйте смазку и повторите с ней опыт не менее 4-х раз. Те же действия проведите с остальными смазками.
Обработка результатов
Измерений в данном опыте должно быть не менее 5. По полученным результатам найдите среднее арифметическое значение и сравните с ним все отсчеты. Во внимание принимаются только те отсчеты, которые отличаются от среднего арифметического не более чем на ±3%. При расхождении результатов отсчетов на большее значение, измерения повторяют. Результаты измерений сводятся в таблицу.
Результаты определения
В итоге делается вывод о густоте исследуемой смазки, соответствии ее стандартным значениям и возможности применения в соответствующих узлах трения (см. приложения 1,2).
Приложение 1
Таблица 8 - Характеристики основных смазок, применяемых на автомобилях
| Смазка | Цвет | Класс консистенции | Темп. интервал применения, °С | Коллоидная стабильность | Испаряемость | Водостойкость | Смазывающие св-ва | Взаимозаменяемость |
| Солидол С | От светло- до темно-коричневого | -20-65 | Литол-24 | |||||
| Пресс-солидол | То же | -30-50 | Фиол-1 | |||||
| Графитная | Черный с серебристым оттенком | -20-60 | ЛСЦ-15 ШРУС-4 | |||||
| ЦИАТИМ-201 | От желтого до светло-коричневого | -60-90 | Фиол-1 | |||||
| 1-13 | От светло- до темно-желтого | -20-100 | Литол-24 | |||||
| Литол-24 | Коричневый | -40-120 | ЛСЦ-15 | |||||
| ФИОЛ-1 | Коричневый | -40-120 | Литол-24 | |||||
| ЛСЦ-15 | Белый | -40-130 | Литол-24 | |||||
| ШРБ-4 | От коричневого до темно- коричневого | -40-130 | ШРУС-4 Литол-24 | |||||
| ШРУС-4 | Серебристо- черный | -40-120 | ШРУС-4 Литол-24 | |||||
| ВТВ-1 | Белый | -40-40 | ЛСЦ-15 | |||||
| Униол-1 | Коричневый | -30-150 | ШРБ-4 ШРУС-4 | |||||
| № 158 | Синий | -30-100 | ШРУС-4 |
Приложение 2
Таблица 9 - Ассортимент, области применения и основные эксплуатационные характеристики смазок
| Смазка (ГОСТ, ТУ) | Область применения | Основные эксплуатационные характеристики | Состав |
| 1-13 (ТУ 38.5901257-90) Заменитель: Литол-24 | Разнообразные подшипники качения, реже - скольжения; подшипники электродвигателей, ступиц колес устаревших автомобилей и т.п. | Водостойкость низкая, при контакте с водой эмульгирует и растворяется в ней. Работоспособная при t= -20...+110 0 С | Смесь нефтяных масел низкой и средней вязкости, загущенная натриевым мылом жирных кислот касторового масла; содержит немного кальциевого мыла тех же жирных кислот |
| №158 (ТУ 38 УССР 101320-77) Заменители: ШРУС-4, Фиол-2У | Подшипники качения автотракторного оборудования, игольчатые подшипники карданных шарниров непостоянной угловой скорости | Хорошие антиокислительная и механическая стабильности, противоизносные характеристики, водостойкость - удовлетворительная. Работоспособна при t= -30...+110 0 С | |
| АМ-карданная (ТУ 38.5901302-91) Заменители: ШРУС-4, Литол-24 | Шарниры карданов постоянной угловой скорости передних ведущих мостов автомобилей | Вымывается из узлов трения, низкая механическая стабильность. Работоспособна при температуре - 10...+100 0 С | Нефтяное масло средней вязкости, загущенное натриевым мылом кислот саломаса, хлопкового, касторового и канифоли |
| Графитная (ГОСТ 3333-80) Заменители: Солидол С, Солидол Ж или Литол-24 с добавлением 10% графита | Узлы трения скольжения тяжелонагруженных тихоходных механизмов; рессоры, подвески тракторов и машин, открытые зубчатые передачи, опоры буровых долот и т.п. | Работоспособна при t= -20...+70 0 С; допускается к применению при температуре ниже -20 0 С в рессорах и аналогичных устройствах | Высоковязкое нефтяное масло, загущенное кальциевым мылом с добавлением 10% графита |
| Дисперсол-1 (ТУ 38 УССР 201144-72) | Механизмы стеклоподъемников, замки, двери и другие детали автомобилей | Гигроскопична. Работоспособна при t= -40...+100 0 С | Нефтяное масло, загущенное комплексным кальциевым мылом стеариновым 12–гидроксистеариновой и уксусной кислот и церезином; содержит уайт-спирит |
| ДТ-1 (ТУ 38 УССР 201116-76) | Сборка деталей систем гидроприводов автомобилей, работающих в контакте с резиновыми изделиями | Не вызывает набухания резиновых изделий, высокие противоизносные и противозадирные свойства, растворима в воде. Работоспособна при t= -30...+110 0 С | Касторовое масло, загущенное натриевым мылом кислот касторового масла; содержит графит и другие антифрикционные добавки |
| Зимол (ТУ 38 УССР 201285-82) Заменители: Лита (до 1000С), ЦИАТИМ-201 (до 900С) | Узлы трения любых типов транспортных средств и инженерной техники, эксплуатируемых в районах с особо холодным климатом | Высокая механическая и химическая стабильности, водостойкость, хорошие противоизносные и защитные свойства; всесезонная. Работоспособна при t= -50...+130 0 С | Средневязкое высокоиндексное низкотемпературное нефтяное масло, загущенное гидроксистеаратом лития; содержит антиокислительную, антикоррозионную присадки и антифрикционную добавку |
| Консталин (ГОСТ 1957-73) Заменители: Литол-24, Литол-459/5, 1-13 | Узлы трения вентиляторов литейных машин, доменных и цементных печей, подшипников качения на ж/д транспорте и др. | Водостойкость низкая, при контакте с водой эмульгирует и растворяется в ней. Работоспособна при t= -20...+110 0 C | Цилиндровое масло, загущенное натриевыми мылами жирных кислот касторового масла |
| КСБ (ТУ 38 УССР 201115-76) | Контакты электрического переключателя указателя поворота автомобилей | Токопроводящая, предотвращает искрение в контактах и снижает радиопомехи, обеспечивает полный ресурс работы узлов трения. Работоспособна при t= -30...+110 0 С | Нефтяное масло, загущенное натриевым мылом стеариновой кислоты и кислот саломаса; содержит антиокислительную и противоизносную присадки, медную пудру и другие добавки |
| ЛЗ-31(ТУ 38.101 1144-88) Заменители: Литол-24 | Подшипники качения закрытого типа на весь срок службы | Хорошая антиокислительная стабильность и антикоррозионные свойства, низкая испаряемость, высокие противоизносные свойства, при контакте с водой дисперсионная среда гидролизуется. Работоспособна при -40...+120°С | Сложный эфир, загущенный стеаратом лития; содержит антиокислительную и антикоррозионную присадки |
| ЛЗ-ПЖЛ-00 (ТУ 0254-3 12-001488220-96) | Шарнир равных угловых скоростей промежуточного вала автомобиля ВАЗ-2 1213 | Обеспечивает работоспособность ШРУС в течение всего срока службы автомобиля. Работоспособна при t= -40...+120 0 С | Нефт. масло, загущенное литиевым мылом 12- оксистеариновой кислоты; содержит антиокислительную, противоизносную, противозадирную, адгезионную присадки и дисульфид молибдена |
| Литин-2 (ТУ 0254-311-00148820-96) Заменитель: Литол-24 | Игольчатые подшипники карданных шарниров и других узлов автомобилей | Высокие трибологические и адгезионные свойства. Работоспособна при t= -40...+120 0 С | Мин. масло, загущенное литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты и аэросилом; содержит антиокислительную, противоизносные, противозадирную, адгезионную и противокоррозионную присадки |
Лабораторная работа № 6