6 / 12
Экспресс-метод лазерного контроля вязкости смазочных материалов…
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 1
91
4
,
8
R p
Q
L
(1)
где
Q
— объемный расход жидкости;
R
— радиус капилляра;
p
— перепад давле-
ния;
— коэффициент динамической вязкости;
L
— длина капилляра.
Для адаптации формулы (1) к описанной экспериментальной установке был
сделан ряд допущений, связанных с тем, что жидкость течет не по капилляру, а
свободно по цилиндрической кювете: за объемный расход принимается движе-
ние участка
1
(рис. 2); длина капилляра принимается равной перемещению цен-
тра масс
L
; радиус капилляра равен радиусу кюветы
r
; перепад давления рассчи-
тывается экспериментально путем подстановки в формулу (1) известных значе-
ний вязкости воды и глицерина; поскольку оценивается только крайнее поло-
жение жидкости, то описанные геометрические параметры берутся для этого
положения.
Рис. 2.
Расчетная схема наклона жидкости
в цилиндрической кювете при покачивании:
1
— элемент объема жидкости, изменивший свое
положение при наклоне кюветы;
2
— жидкий
образец в кювете;
3
— стенки кюветы;
L
— пере-
мещение центра масс объема
1
;
r
— радиус
цилиндрической кюветы
Расчетная схема предполагает измерение вязкости воды и глицерина, для
которых показатель кинематической вязкости известен. Экспериментально
определяется параметр
Q
, после чего можно найти значение
p
, которое для раз-
ных сред в описанной экспериментальной схеме различается только по плотно-
сти. Кинематическая вязкость определяется как отношение динамической вяз-
кости к плотности вещества. Тогда формулу (1) можно привести к виду
4
8
R w Q
L
,
(2)
где
/
w p
— приведенный перепад давления,
— плотность вещества;
—
коэффициент кинематической вязкости.
Используя формулу
(2), можно по предлагаемой методике определить ки-
нематическую вязкость жидких сред, не зная их плотность, что удобно для про-
ведения экспресс-контроля масел, так как их плотность в процессе работы ме-
няется относительно исходного значения.
Для экспериментального определения
Q
нужно измерить время, которое
необходимо для полного перемещения объема
1
в крайнее положение. Реги-
страция этого положения в настоящей работе проводится с помощью отражен-
ного лазерного излучения. Минимум мощности будет соответствовать макси-
мальному отклонению. Время между исходным и минимальным значением