Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика, страница 4

Механизм вовникновення вязкости обусловлен тем, что прн течении вязкой жидкости вдоль твердой стенки скорость движения ее слоев в результате торможения потока различна, вследствие чего между слоями возникает сила трения. Величина этой силы (касательного напряжения) определяется из уравнения, выражающего закон жидкостного трения Ньютона: 1 т=рГ . К= —,.—, с!и з' с!и с7у' Р с!1т ' (11) где )ь — коэффициент пропорциональности, который называется коэффициентом динамической (или абсолютной) вязкости жидкости; à — площадь рассматриваемого слоя жидкости нли стенки, соприкасающейся с неи; ш! г7у — — градиент скорости; у — расстояние между слоями жидкости, измеренное перпендикулярно направлени!о движения жидкости; и — скорость движения жидкости.

Зависимость объемного веса от давления. Объемный вес и плотность жидкости зависят вследствие ее сжимаемости под давлением (см. стр. 35) от величины последнего. Поскольку для применяемых жидкостей с объемным модулем сжатия Е = 17000 —; 20000 кГ/слеа плотность р при давлении порядка 200 лГ/сма незначительно отличается от плотности р„ при нулевом давлении (практически р = 1,01 р„), при расчете гидросистсм па эгп давления обычно полагают, что объемный вес не зависит от давления. Из этого уравкення следует, что динамический коэффициент вязкости р численно равен силе трения, развивающейся на единице поверхности при градиенте скорости, равном единице.

В системе единиц МКГСС единицей абсолютной вязкости принято считать касательную силу, в которой действует один слой жидкости площадью 1 мз на другой, при движении одного слоя относительно другого с градиентом скорости 1 м/сек м. Размерность этой единицы р = 1 кГ сек/м'. В системе СГС (сантиметр — грамм — секунда) вязкость выражается в пуазах (пз), причем вязкость жидкости равна 1 пз, если сила, необходимая для того, чтобы перемещать одну относительно другой две параллельные пластинки из жидкости поверхностью в 1 смз, с градиентом скорости 1 см/сек ем, составляет 1 дии.

Эта единица коэффициента вязкости обоаначается мр и имеет размерность дик/ем' еек или г/смз сек. Величину коэффициента динамической вязкости для маловяаких жидкостей, применяемых в гидросистемах, обычно выражают в сантнпуазах (спе), причем 1 спа = 0,01 па. Единицы динамической вязкости связаны соотношением 1 кГ сек/лез=98,1пз=9810 епз; 1 пз =, ' = 0,010193 кГ сек/и'; смс 1 спз = 1,0193.10 ' кГ.еек/мз = 0,01 пз. В системе СИ динамическая вязкость имеет размерность и еек/лсз (ньютон-секунда иа квадратный метр). Ниже приведено соотношение между этими единицами вязкости: 1 пз = 0,0102 кГ.сек/м' = 0,1 и сек/м', 1 кГ сек/мз = 9,80665 и сек/мс.

Кинематическая вяакость. В гидравлических расчетах применяют отношение коэффициента динамической вязкости р к плотности р жидкости, которое называется коэффициентом кинематической вязкости и обозначается т: (12) В системе МКГСС коэффициент кинематической вязкости выражается в м'/сек и в системе СГС вЂ” в смз/сек. Величина вязкости, равная 1 смс/сек, называется стоксом (ет). В технической практике получили распространение сантпстоксы (ест), причем 1 ест = = 0,01 ет 1 лслсз/сек. Укаэанные единицы кинематической вязкости связаны соотношением 1 мз/сек = 10 000 ет = 1 000 000 ест.

18 Соотношения между единицами вяакости различных систем приведены ниже. В стандартах СССР обычно дастся кинематическая вязкость, выраженная в сантистоксах при 50' С. В гидросистемах машин, предназначенных для работы в ста- ~ бильных температурных условиях при давлениях менее 100 яГ<смэ, обычно применяют масла с вяакостью 20 — 40 ос<я (при 50' С), а при давлении до 200 кГ(см' — вязкость 40 — 60 ест. В гидросистемах же прес< оз с дазловвем 500 — 600 кГ/смз вязкость жидкости достигает аначений 110 †1 сст.

В гидросистемах с быстроходными насосами и в гидросистемах, предназначенных для работы в широком температурном диапазоне и при низких температурах, применяются масла с меньшими аначениями вязкости. Условные (относительные) единицы вязкости. Точных методов непосредственного измерения коаффнциентов абсолютной или кинематической вяакости не существует. Лишь в некоторых случаях для определения коэффициентов абсолютной нли кинематической вязкости пользуются тарнрованнымн приборами, позволяющими с прнемлеьшй точностью определить вязкость прямым методом.

На практике с помощью вискознметров определяют относительную вязкость, единицы измерения которой непосредственно не связаны с физической природой вязкости. В отечественной промышленности применяются единицы условной вязкости, измеряемые в секундах или градусах Знглера с помощью вискоаиметра, основанного на методе истечения н<идкостн через кали-: '()рованное отверстие определенного диаметра (2,8 з<з<). В этом приборе определяется время г истечения под собственным весом 200 см'испытываемой жидкости нз цилиндрического сосуда через ааданкое отверстие нри данной температуре, которое сравнивается ,' с временем <, истечения из того же сосуда 200 см' воды при 20' С.< В соответствии с этим вязкость жидкости в градусах Энглера выражается отношением "Н ссси 'Е 4,80 5.00 5.50 6,00 1,0 1.40 2,8 3,9 5,00 6,25 1.0 1Л 1.20 1,30 1,40 1,50 30.0 34,0 37,5 41,1 45.0 49,0 35.7 !! З-,З 41.2 45,1 49,0 52,9 26.2 29.2 32.0 35.0 38,0 40.9 172.0 180.0 195.0 216.5 230.0 253,0 137,9 144.0 156,0 172,3 184,0 201,5 31,6 32,9 34 3 35„'> 36,8 38,2 1091 1137 1182 1228 1273 1319 240 250 2 60 270 280 2 90 972,0 1012 1053 1093 1134 174 56,8 60,6 64,5 68,4 76.0 80 7,45 8,50 9,00 10.70 11.80 12,80 52,6 56,5 60.0 64,0 67,9 71,5 2РЬ2 230.5 245,0 259,0, 288,0 ! 325,0 ' 1.60 1,70 1,80 1.90 2,0 2,10 43,8 46,8 49,7 52,6 55.,3 58',5 7,50 8,00 8,50 9,00 10,00 10,54 272.0 290.0 308,0 326.5 363,0 365,0 1364 1410 1455 1500 1546 1591 1215 1255 1296 1336 !377 1417 39.4 40,8 42,1 43,4 44,7 46,1 330 340 350 85 90 95 100 110 120 13,80 2 20 14,80 2,30 15,70 2,40 16,60 2 50 17,50 2,60 18,40 2,70 388,0 41 !.0 433,0 456.0 501,0 547,0 1637 1682 !728 1773 1819 !864 75,1 79,1 83,0 86,8 90,8 94,2 61.4 64,3 70.2 73,2 76,1 345,0 365.0 385.0 405,0 446,0 486,0 И,20 1!.86 12.51 13,70 14,48 15,80 1458 1498 1539 1579 1620 1660 3 60 370 380 '!90 400 4го 47,4 43,7 50.0 51,3 52,6 53,9 17,11 592,0 18,43 637,0 19,74 683,0 21,06 728,0 22,37 774,0 23,69 819,0 !130 19,30 2,80 20,20 2,90 2 1,20 З,О 22,80 3,20 2450 3,40 26,10 3,60 98, 00 102,00 105,00 113,2 120,0 128,0 79,1 1909 1955 2000 2046 2091 2137 527,0 567,0 608,0 648,0 689,0 729,0 1701 1741 1781 1822 1862 1903 553 56,6 57,9 Зс! 2 60,5 61,8 420 430 4 40 450 4 60 470 82Л ! 140 85,0 150 90.9 ( 160 96,7 170 102,1 180 25.0 864,0 26,3 9!0.0 27,6 955.0 28,9 1001,0 ЗО,З 1046 63 2 2182 64 5 2228 65.8 227 ! 67'! 23!В 190 200 210 220 230 1943 1984 2024 2065 27,70 3,80 135,0 29,3 4.00 142,5 30.9 4.20 150 32.5 4,40 157,6 34,1 4,60 165,6 7690' 4 80 8!ОО~ „'9О 107,0 113„9 120 125,9 132,0 850.0 500 891,О 931,0 ~ Относительная вязкость часто выражается также в секундах Энглера, которые показывают время истечения определенного объема измеряемой жидкости на указанного вискозиметра в секундах.

Поскольку вискозиметр Энглера рассчитан на истечение воды за 50 — 52 сек, единица вязкости в секундах Энглера в 50 — 52 раза меньше единицы вязкости в градусах Энглера. Перевод условных единиц вязкости в абсолютные. До настоящего времени не существует метода точного перевода условных !относительных) единиц вязкости в абсолютные, пересчет же проводится по приближенным эмпирическим формулам и таблицам. 20 причем время истечения воды в этом приборе обычно равно 1, = 50 — 52 сек. Вискозпметр Энглера применим для жидкостей с вязкостью не меньше 1,1' Ь'. Таблица 1 Для применяемых в гидросистемах масел при среднем аначенип у = 000 кР!л<з к<тффициенты кпнематической и условной вязкости, выраженной в градусах Энглера, выражаются соотно- шением < ~60Я (14) где т< и тао — кинематические коэффициенты вязкости при заданной температуре 1 и температуре 50' С в ест; и — показатель степени, значения которого в зависимости от исходной вязкости при 50' С приведены ниже.

2,8 6,25 9,0 11,8 21,2 29,3 1,39 1,59 1,72 1,79 1,99 2,13 ........... 37,3 45,1 52,9 60,6 68,4 80,0 . ° °....... 2,24 2,32 2,42 2,49 2,52 2,56 Вязкость тм Показатель я Вязкость саа Покааатель я и = 0,0731 Š— — '. сл<з,<сек. о 0 0631 (13) Пересчет градусов Эпглера в единицы абсолютной вязкости может быть осуществлен для распространенных в гидросистемах н<идкостей по упрощенной формуле р = 0,00065' Е, Для пересчета коэффициента динамической вязкости р в единицы условной вязкости можно также пользо- пз ваться графиком, показанным на <д рис. 5.

Следует отметить, что сущест- 8 йв вующие вискозиметры обеспечивают получение более или менее 4 ВВ достоверных результатов для жидкостей о вязкостью от 2 до э. Во 30 сот. с В США и Англии вязкость в у основнол< измеряется в секундах чч ' Сейболта (универсальные) "Я и г а В В ю <г и ай Редвуда (торговые) "Е. Секунды Вяляосо<а Редвуда применяются преиму- Ркс. 5. Графин для пересчета Лищественно в Англии и секунды вампческой вязкости в условную Сейболта — в США. Приближенные соотношения между единицами вязкости в градусах Энглера 'Е, секундах Сейболта мЕ и секундах Редвуда "Е приведены в табл.

1. Зависимость вязкости от температуры. С повып<ением температуры вязкость капельных жидкостей и их смесей понин<ается. Математических уравнений, пригодных для практического применения, выражающих аакон изменения вязкости от температуры, до настоящего времени не имеетсн, поэтому пользуются эмпирическими вависимостями. Для минеральных масел с вяакостью ) 80 сст при температурах от 30 до 150' С пользуются выражением В гидросистемах применяются жидкости, вязкость которых прн 50' С составляет 10 — 100 спд.

В частности вяэкость применяемого в самолетных гидросистемах масла АМГ-10 при 50' С равна 10 сот. Зависимость вязкости распространенных масел от температуры показана на рнс. 6, а и б. Очевидно, чем меньше изменяется вязкость с изменением температуры, тем выше качество и лучше эксплуатационные свойства рабочей жидкости. При применении жидкостей, имеющих крутую кривую температурной зависимости вязкости, эатрудняется работа гидросистемы в зимних уело- сстл виях эксплуатации. оопп ест г пт 1ООП 6 яо о д от дп бп 1О б го оп бо пп гого -оп -го о го ао с Температура Темлература аг б/ Рве. 6. Гра41вки зависимости динамической вяаиостп масел от темпе- ратуры1 т — трансеориаторяое; е — индустриальное 12; е — индустриальное 20; е — индустриальное 30; Š— индустриальное 50; Š— аатотранторное; 7 — МВП; Е— Цнлтни-1; е' — ДМГ-10 Обычно вязкостно-температурные свойства жидкостей характериауются отношением †.

Жидкость, предназначенная для т ао тье эксплуатации в широком температурном интервале, считается пригодной, если ее вязкость при изменении температуры от — 50 С до +50' С изменяется не более, чем в 100 раз. Наиболее пологую кривую вязкостной характеристики имеет масляная смесь АМГ-10, вяэкость которой от — 60 до + 60' С изменяется в пределах 8 †20 сот. Зависимость вязкости мороаостоиких масел АУ, АГЫ, ГМ-50, АМГ-10 от температуры представлена на рис.