Экспресс-метод лазерного контроля вязкости смазочных материалов в процессе эксплуатации машин и механизмов

5 / 12

И.Н. Шиганов, Д.М. Мельников, М.А. Якимова
90 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 1
ную стабильность, противоизносные и антикоррозионные свойства. Масло
в качестве рабочей жидкости обеспечивает надежную эксплуатацию гидравли-
ческих систем и устройств, работающих в интервале температур окружающей
среды от –60 до 55 С. Кинематическая вязкость масла составляет 10,3 сСт при
50 С и 380 сСт при –20 С согласно паспорту.
Характеристики вязкости исследуемых сред
Температура, °С Динамическая вязкость, мПа ∙ с
воды глицерина
10 1,308 3,95 · 103
20 1,002 1,49 · 103
30 0,7978 0,63 · 103
40 0,6531 330
50 0,5471 180
60 0,4668 102
70 0,4044 59
80 0,3550 35
90 0,3150 21
100 0,2822 13
120 – 5,2
140 – 1,8
В основе предлагаемого метода лежит измерение скорости течения жидкости
оптическим (нефелометрическим) методом. Особенность экспериментальной
установки заключается в постоянном изменении угла наклона жидкости относи-
тельно оптической схемы. По этой причине важным параметром для исследова-
ния является диаграмма направленности лазерного излучения. В настоящей рабо-
те использовался одномодовый лазерный излучатель с распределением, близким к
гауссовому. «Хвосты» распределения отсекались диафрагмой 2. Это позволяло не
учитывать изменение распределения интенсивности при наклоне кюветы.
Кювета выполнена таким образом, чтобы при покачивании жидкость не
выливалась за её пределы, одновременно с этим высота стенок не влияет на пе-
рекрытие лазерного излучения, что реализуется с помощью диафрагмы 2. Она
отсекает диаметр пучка, не попадающий на стенку кюветы.
Колебания, которые испытывает жидкость в процессе покачивания, вносят
вклад в регистрируемую мощность излучения, однако расчетная модель постро-
ена так, чтобы максимально исключить этот эффект. При вычислениях учиты-
вают значения при крайнем положении угла наклона жидкости, а затем рассчи-
тывают время, за которое достигается это положение. Время обратного возвра-
щения не может достоверно учитываться в модели, описанной в настоящей ра-
боте, из-за колебаний жидкости.
Теоретическая часть. Расчет вязкости в предлагаемом экспресс-методе
проводится за счет калибровки по образцам с известными параметрами (вода и
глицерин). В основе метода измерений лежит свободное течение жидкости. Для
расчета используют закон Пуазейля: