VARIATIA VASCOZITATII ULEIURILOR LUBREFIANTE CU TEMPERATURA

Principiul lucrarii. Lubrefiantii sunt materiale fluide, viscoase sau solide care se interpun intre suprafata de contact a doua corpuri solide in scopul evitarii frecarii uscate, a micsorarii si incalzirii surpafetelor. Lubrefiantul trebuie sa adere la suprafata metalica si sa formeze o pelicula de ungere rezistenta mecanic, termic si chimic.

Din punct de vedere al starii de agregare, lubrefianti se impart in lubrefianti gazosi, lichizi si solizi. Cele mai importante proprietati ale unui lubrefiant lichid sunt onctuozitatea si viscozitatea. Capacitatea lubrefiantilor lichizi de a adera la suprafetele metalice si de forma pe acestea o pelicula rezistenta care sa impiedice contactul direct dintre piesele in miscare cu scopul eliminarii frecarilor uscate si asigurarii ungerii la limita poarta numele de onctuozitate sau putere de ungere.

Viscozitatea este rezistenta opusa de lichid la deplasarea unuia din straturile sale in raport cu altul, ceea ce inseamna ca reprezinta la curgere. Forta F care deplaseaza lichidul este proportionala cu suprafata stratului (S) si cu gradientul de viteza, functie de distanta dintre doua straturi (n/l )

F = nSl

(dyn) (1)

(dyn sec/cm2) (2)

unde = viscozitatea dinamica. Unitatea de viscozitate absoluta sau dinamica se numeste poise (P) si reprezinta forta de frecare cind v =1 cm/s , S= 1cm2 si l = 1cm.Raportul dintre viscozitatea dinamica si densitate reprezinta viscozitatea cinematica,notata cu n si se

masoara in stokes. (cm2s-1) (3)

In tehnica se folosesc si marimi conventionale. Cea mai utilizata este viscozitatea conventionala Engler care reprezinta raportul intre timpul de curgere al unui volum de ulei la o anumita temperatura si timpul de curgere al aceluiasi volum de apa distilata la 200C, prin orificiul viscozimetrului Engler.

Pe baza lucrarilor lui Stokes, Einstein si Frenkel, se foloseste ecuatia teoretica de dependenta a viscozitatii dinamice cu temperatura: (4)

unde E0 -energia de activare a procesului de curgere viscoasa T- temperatura, K

o si R -constante Aceasta relatie este valabila si pentru variatia viscozitatii conventionale Engler cu

temperatura si se poate folosi sub forma logaritmica :

(5)

Relatia (5) reprezinta ecuatia unei drepte a carei panta este Ea/2,303R, ceea ce face posibil calculul marimii Ea.

Scopul lucrarii este stabilirea variatiei viscozitatii Engler cu temperatura si calculul energiei de activare Ea..

Aparatura si substante : viscozimetru Engler, termometru, ulei mineral, cronometru.Modul de lucru. Se obtureaza orificiul de curgere al vasului inferior cu ajutorul tijei metalice

centrale si se introduc cca. 200 cm3 din uleiul de cercetat. Se incalzeste uleiul prin intermediul baii de apa, masurand temperatura in baia de ulei cu ajutorul termometrului. Cand temperatura atinge o valoare de aproape 40-450C, se opreste incalzirea si se asteapta cateva minute pentru stabilizarea temperaturii. Se ridica tija metalica ce obtureaza orificiul de curgere si se inregistreaza timpul in

care,in vasul Engler, uleiul ajunge in dreptul reperului care indica 200 cm3. Se procedeaza similar pentru alte doua masuratori la temperaturi cu 10 respectiv 200C mai mari decat prima.

Rezultate.Viscozitatea Engler se calculeaza cu relatia :

(6)

unde: t - timpul de curgere, in secunde a 200cm3 de ulei c - constanta viscozimetrului egala cu 52 secunde, adica timpul de curgere a 200cm 3de apa distilata la 200C.Se alcatuieste urmatorul tabel :Nr determ t0(C) T(K) 1/T timp (s) 0E log0E

Se reprezinta grafic log0En functie de 1/T. se calculeaza,din grafic, panta dreptei. Apoi, tinand cont de relatia (5),se obtine energia de activare Ea.R = 8,31 J/mol grad =198 cal/mol grad

Interpretarea rezultatelor. Se apreciaza calitatile lubrefiante,ale uleiului in functie de dependenta viscozitatii de temperatura. Uleiurile parafinoase au variatii mici ale viscozitatii cu temperatura, spre deosebire de uleiurile cu continut ridicat de hidrocarburi aromatice.

Tema de casa1. Sa se calculeze viscozitatea Engler a unui ulei lubrifiant la 250C stiind ca timpul de curgere a

200 ml prin viscozimetrul Engler a fost de 1 min si 20 secunde, iar constanta aparatului este 60 de secunde.

2. Care este timpul de curgere a 200 ml ulei A prin orificiul calibrat al vascozimetrului Engler cu constanta 50 la 600C, daca la aceasta temperatura vascozitatea Engler este 40E.

3. Printr-un vascozimetru Engler, cu constanta de 60 sec, 200 ml ulei A, la t = 50 0C, curge in3,5 minute, iar un alt ulei B, la aceeasi temperatura curge in 5 minute. Calculati vascozitatea Engler pentru cele doua uleiuri.

4. Se detremina variatia viscozitatii Engler cu temperatura la doua uleiuri folosind un viscozimetru cu constanta c- 50s. Proba de 200 ml ulei curge prin viscozimetru, in primul caz in 3 min si 20 sec (la 200C), 2min si 30 sec (la 400C) si 1 min si 20 sec (la 600C). Cel de al doilea ulei prezinta urmatoarele rezultate: 200s (la 250C), 150s (500C) si 75 s (700C). Sa se arate care din cele doua uleiuri are o variatie mai mica a viscozitatii cu temperatura (se va demonstra grafic)

5. Care din urmatoarele afirmatii le considerati adevarate: a) Onctuozitatea depinde de tensiunea superficiala a lubrefiantului. Cu cat este mai mica, pelicula se formeaza mai usor; b) depinde de aderenta peliculei de ulei la suparfetele metalice in miscare; c) depinde de concentratia compusilor oxigenati, formati prin autooxidarea uleiului in timpul depozitarii. d) la un grad inalt de rafinare onctuozitatea lubrefiantului lichid creste.