Новые технологии получения битумо-резиновых композиционных вяжущих. Вязкость; предел прочности на сдвиг; температура каплепадения; число пенетрации Что влияет на показатель густоты и консистенции среды

Понятие сопротивления пенетрации используется в почвоведении. Также часто называют сопротивлением расклиниванию.

Измерение пенетрации

Пенетрационные методы измерения - испытание текучести жидких, вязких и пастообразных веществ и смесей путём измерения глубины проникновения в среду рабочего тела стандартизованной формы.

Пенетрация измеряется с помощью прибора пенетро́метра - прибора для измерения сопротивления материалов (полужидких, пластмасс, лакокрасочных покрытий, автодорожных покрытий, грунтов и пр.) вдавливанию испытательного тела стандартных размеров и массы в испытываемую среду. Для полужидких материалов (смазок, паст и пр.), измеряет число пенетрации. Для пластмасс, лакокрасочных покрытий и пр., измеряет глубину проникновения индентора в миллиметрах .

Обычно применяется пенетрометр в виде свободно скользящего плунжера с закреплённым на нём рабочим телом в виде иглы или конуса . Перед началом измерения острие рабочего тела подводится вплотную к поверхности исследуемой среды, а затем плунжер освобождается и начинает погружаться в среду под собственной тяжестью. Фиксируется глубина проникновения за определённое время (число пенетрации), при определённой температуре и заранее выбранной массе сборки плунжер/рабочее тело.

Число пенетрации - показатель, характеризующий реологические свойства веществ . Равен глубине погружения рабочего тела пенетрометра в единицах десятых долей миллиметра. Например, если рабочее тело пенетрометра погрузилось на 20 мм, число пенетрации будет равно 200.

Обычно пенетрация выражается в числах пенетрации по глубине погружения конуса пенетрометра с определённой стандартной формой и массой в исследуемом веществе, под воздействием силы тяготения , в течение стандартизованного времени (обычно 5 с). Измерение проводится при стандартизованной температуре (обычно 25 °C).

В густую среду конус проникает меньше - число пенетрации меньше. Пенетрация, как правило, не отражает реологических свойств веществ (например, смазок) в конкретных условиях работы.

Обычно пенетрация выражается в числах пенетрации по глубине погружения конуса пенетрометра с определённой стандартной формой и массой в исследуемом веществе, под воздействием силы тяготения , в течение стандартизованного времени (обычно 5 с). Измерение проводится при стандартизованной температуре (обычно 25 °C).

В густую среду конус проникает меньше - число пенетрации меньше. Пенетрация, как правило, не отражает реологических свойств веществ (например, смазок) в конкретных условиях работы.

Понятие сопротивления пенетрации используется в почвоведении. Также часто называют сопротивлением расклиниванию. Измеряется с помощью прибора пенетрометра.

Пенетро́метр - прибор для измерения консистенции полужидких материалов путём определения глубины проникновения испытательного тела стандартных размеров и массы в испытываемую среду. Измеряет Число пенетрации .

Нормативные документы

В промышленности действуют следующие стандарты на пенетрационные методы измерения различных сред:

ASTM D 5 Standard Test Method for Penetration of Bituminous Materials («Определение пенетрации битумных материалов»)

ГОСТ 11501 «Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы»

ГОСТ 5346 «Смазки пластичные. Методы определения пенетрации пенетрометра с конусом»

ГОСТ 1440 - конструкция пенетрометра

Поиск среди стандартов ISO можно осуществить здесь .

Литература

• ГОСТ 11501-78. Битумы нефтяные. Метод определения глубины проникания иглы.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Пенетрация (нефтепродукты)" в других словарях:

пенетрация - Показатель, указывающий глубину проникновения конуса иглы под действием собственной силы тяжести в испытуемый нефтепродукт в течение заданного времени. [ГОСТ 26098 84] Тематики нефтепродукты EN penetration … Справочник технического переводчика

Требования - 5.2 Требования к вертикальной разметке 5.2.1 На поверхность столбиков, обращенную в сторону приближающихся транспортных средств, наносят вертикальную разметку по ГОСТ Р 51256 в виде полосы черного цвета (рисунки 9 и 10) и крепят световозвращатели …

snip-id-9182: Технические спецификации на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них - Терминология snip id 9182: Технические спецификации на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них: 3. Автогудронатор. Используется при укреплении асфальтобетонного гранулята… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Технические спецификации на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них - Терминология Технические спецификации на виды работ при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог и искусственных сооружений на них: 3. Автогудронатор. Используется при укреплении асфальтобетонного гранулята битумной эмульсией.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Вязкость пластичных смазочных материалов, в отличие от смазочных масел, зависит не только от температуры, но и от скорости деформации. Значение вязкости пластичного смазочного материала, определенное при заданной скорости деформации и температуре, является постоянным и называется эффективной вязкостью.

Предел прочности на сдвиг - минимальное напряжение сдвига, которое вызывает переход смазки к ее вязкому течению.

Предел прочности на сдвиг характеризует способность смазки удерживаться на движущихся деталях, вытекать и выдавливаться из негерметизированных узлов трения.

Температура каплепадения - температура, при которой смазка утрачивает свою густую консистенцию и переходит в состояние жидкой смазки (температура, при которой падает первая капля).

Обычно пластичную смазку применяют при температурах на 15 ... 20 °С ниже температуры каплепадения. Число пенетрации определяет степень загустения пластичного смазочного материала, которая по ГОСТ5346-78 определяется глубиной погружения в смазочный материал стандартного конуса пенетрометра за 5 с при температуре 25 °С и общей нагрузке 150 г и выражается в десятых долях миллиметра

Физико-химические характеристики

Физико-химические характеристики смазочных материалов - это система регламентированных стандартами показателей для оценки качества. Рассмотрим основные характеристики.

Номинальная плотность (при заданной температуре). Плотность сама по себе не характеризует качества смазочного материала, но ее уменьшение сопровождается снижением вязкости и температуры вспышки.

Вязкость является одной из важнейших характеристик смазочных масел, определяющих силу сопротивления масляной пленки разрыву. Например, чем прочнее масляная пленка на поверхности трения, тем лучше уплотнение колец в цилиндрах.

Вязкость динамическая - это сила сопротивления двух слоев смазочного материала площадью 1 см 2 , отстоящих друг от друга на расстоянии 1 см и перемещающихся один относительно другого со скоростью 1 см/с.

Вязкость кинематическая определяется как отношение динамической вязкости к плотности жидкости.

Температура вспышки - низшая температура вспышки паров нагреваемого смазочного материала при приближении пламени в условиях обычного давления. Температура вспышки должна быть выше температуры смазываемой поверхности.

Температура застывания - это предельная температура, при которой масло теряет текучесть по определенному допуску (масло после наклона стандартной пробирки под углом 45° остается неподвижным в течение 1 мин). Косвенно по этой температуре, можно судить о растекаемости смазочного материала по поверхности трения.

Противоизносные свойства характеризуют способность масла уменьшать интенсивность изнашивания трущихся деталей, снижать затраты энергии на преодоление трения. Эти свойства зависят от вязкости и вязкостно-температурной характеристики, смазывающей способности и чистоты масла.

Моюще-диспергирующие свойства. Моющие свойства характеризуют способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя и противостоять лакообразованию на горячих поверхностях, а также препятствовать прилипанию углеродистых соединений. Диспергирующие свойства характеризуют способность масла препятствовать слипанию углеродистых частиц, удерживать их в состоянии устойчивой суспензии и разрушать крупные частицы продуктов окисления при их появлении.

Противоокислительные свойства определяют стабильность масла, от которой зависит срок работы масел в двигателях, характеризуют их способность сохранять первоначальные свойства и противостоять внешнему воздействию при нормальных температурах. Стойкость моторных масел к окислению повышается при введении антиокислительных присадок.

Коррозионная активность всех масел зависит от содержания в них сернистых соединений, органических и неорганических кислот и других продуктов окисления. В лабораторных условиях антикоррозионные свойства моторных масел оценивают по потере массы свинцовых пластин (в расчете на 1 м 2 их поверхности) за время испытания при температуре плюс 140°С.

Коррозионный износ деталей определяется также исходным значением щелочности и скоростью ее изменения. Чем больше проработало масло, тем ниже становится показатель щелочности.

Содержание механических примесей и воды . Механических примесей в маслах без присадок не должно быть, а в маслах с присадками их значение не должно превышать 0,015% по массе. Механические примеси не должны оказывать абразивного действия на трущиеся поверхности. Вода в моторных маслах должна отсутствовать. Даже небольшое количество воды вызывает деструкцию присадок, происходит процесс шламообразования.

Коксуемость - склонность масла при нагревании образовывать остаток с последующим термическим разложением остатка масла в отсутствии воздуха. Коксуемость определяется как вес кокса в процентах к навеске испытуемого смазочного материала.

Зольность - наличие в смазочном материале несгораемых веществ. Зольность определяют в лабораторных условиях и выражают процентным отношением образовавшейся золы к массе пробы масла, взятой для анализа. Зольность масел, не содержащих присадок, не превышает 0,02…0,0=25% по массе. У масел с присадками зольность не должна быть менее 0,4%, а у высококачественных марок масел не менее 1,15…1,65 % по массе. Повышенная зольность способствует увеличению твердости нагара в двигателях внутреннего сгорания.

Кислотное число (КОН) характеризует содержание кислот в смазочном материале. Водорастворимой кислотой в наработавшем смазочном материале может быть серная кислота. При отсутствии водорастворимых кислот начальная кислотность смазочного материала обусловлена нафтеновыми кислотами. Возрастание кислотного числа позволяет судить о степени его окисления смазочного материала.Кислотное число определяется как количество миллиграммов едкого калия, требующегося для нейтрализации 1 г смазочного материала.

Стабильность к сдвигу - это способность масла сохранять постоянную величину вязкости под воздействием высокой деформации сдвига при эксплуатации.

Температура каплепадения является показателем температурной стойкости смазки. При достижении данной температуры, определяемой в лабораторных условиях, происходит падение первой капли смазки, нагреваемой в специальном приборе. Надежное смазывание узлов трения без вытекания смазки обеспечивается, если рабочая температура узла на 15…20°С ниже температуры каплепадения пластичной смазки.

Пенетрация характеризует густоту смазки. Значение пенетрации определяется по шкале пенетрометра. Чем выше значение пенетрации, тем меньше густота (консистенция) данного смазочного материала.

Водостойкость - характеризует способность смазочного материала противостоять растворению в воде.

За исключением вязкости, все рассмотренные показатели либо косвенно и ограниченно характеризуют поведение смазочного материала в эксплуатации, либо служат для контроля их качества при производстве, транспортировке и хранении.

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

Приложение 2

Таблица 9 - Ассортимент, области применения и основные эксплуатационные характеристики смазок

Лабораторная работа № 6