RU2078327C1

RU2078327C1 - Instrument for determining strength and heat- and moisture-straightening of plastic lubricants

Info

Publication number: RU2078327C1
Application number: RU93003714A
Authority: RU
Inventors: Инель Габасович Хакимов; Евгений Васильевич Кобылянский; Евгений Борисович Баглай; Юрий Лукич Ищук
Original assignee: Украинский научно-исследовательский институт нефтеперерабатывающей промышленности "МАСМА"; Башкирское СКБ НПО "Нефтехимавтоматика"
Priority date: 1993-01-19
Filing date: 1993-01-19
Publication date: 1997-04-27

Abstract

FIELD: instrument industry. SUBSTANCE: instrument has a means for loading connected with an actuator, pickup for measuring load that is made up as plates positioned with a spaced relation. The spaces 15 are filled with a lubricant to be tested. The plates are mounted for permitting mutual movement. The instrument comprises facility for measuring force, recorder, and thermostat 8 for receiving the pickup for measuring force provided with cover 13 secured to fixed plate 11. The plate is provided with slots and guides for movement of movable plate 12 with knurls of the same depths and steps from the side of fixed plate 11. The fixed plate is interposed between cover 13 and movable plate 12. EFFECT: improved design. 2 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения реологических свойств пластично-вязких материалов, в частности на предприятиях и организациях, связанных с разработкой, выпуском и потреблением пластичных смазок. The invention relates to instrumentation and can be used to determine the rheological properties of viscous materials, in particular at enterprises and organizations associated with the development, production and consumption of greases.

Известны устройства для определения прочности материалов, имеющие конус, который погружается под действием фиксируемой нагрузки в исследуемый материал [1] Глубину погружения конуса измеряют по истечении определенного времени, а прочность вычисляют по формуле

где к коэффициент пропорциональности;
P фиксированная нагрузка;
h глубина погружения конуса в исследуемый материал.Known devices for determining the strength of materials having a cone, which is immersed under the action of a fixed load in the test material [1] The immersion depth of the cone is measured after a certain time, and the strength is calculated by the formula

where k is the coefficient of proportionality;
P fixed load;
h the immersion depth of the cone in the test material.

Такие устройства не нашли применения для определения предела прочности пластичных смазок, так как в этом устройстве не увеличивается пристенное скольжение. Such devices did not find application for determining the tensile strength of greases, since wall sliding does not increase in this device.

Известно устройство для определения предела прочности пластичных смазок
пластометр, состоящий из разборного капилляра, в который помещаются исследуемая смазка, резервуара, заполненного маслом, электропечи для нагрева масла, крана, присоединительных трубок и манометра для измерения давления масла [2] Определение прочности производится путем сдвига пластичной смазки в капилляре маслом, нагреваемым электропечью, и замера максимального давления масла манометром.A device for determining the tensile strength of greases
a plastometer consisting of a collapsible capillary into which the test grease is placed, a reservoir filled with oil, an electric furnace for heating oil, a tap, connecting tubes and a manometer for measuring oil pressure [2] Strength is determined by shifting the grease in the capillary with oil heated by an electric furnace, and measuring the maximum oil pressure with a manometer.

Недостатком этого пластометра является неудовлетворительная точность измерений для смазок, имеющих предел прочности менее 2• 10²Па. Результаты по определению предела прочности смазок зависят от скорости повышения давления в резервуаре с маслом (от скорости нагрева), а также от вязкости масла, которое выталкивает исследуемый продукт из капилляра, а скорость меняется с изменением температуры масла (агрева элеткропечью). Скорость повышения давления и вязкость масла не могут поддерживаться одинаковыми при всех измерениях, а это снижает точность определения предела прочности.The disadvantage of this plastometer is the unsatisfactory measurement accuracy for lubricants having a tensile strength of less than 2 • 10 ² Pa. The results on determining the tensile strength of lubricants depend on the rate of increase in pressure in the reservoir with oil (on the heating rate), as well as on the viscosity of the oil, which pushes the test product out of the capillary, and the speed changes with the temperature of the oil (heating by electric furnace). The rate of increase in pressure and the viscosity of the oil cannot be maintained the same for all measurements, and this reduces the accuracy of determining the tensile strength.

Известно устройство (1,2), которое позволяет определять предел прочности и термоупрочнение, но не пригодно для определения влагоупрочнения. В этом устройстве скорость нагружения зависит от применяемого упругого элемента (в зависимости от диапазона измерения) для определения максимального момента, при котором происходит сдвиг. Точность определений в этом устройстве сильно зависит от качества заполнения испытуемого продукта в зазор между цилиндрами. Трудоемки операции по чистке и промывке деталей датчика. A device (1,2) is known, which allows one to determine the tensile strength and thermal hardening, but is not suitable for determining moisture hardening. In this device, the loading rate depends on the applied elastic element (depending on the measuring range) to determine the maximum moment at which the shift occurs. The accuracy of the definitions in this device greatly depends on the quality of the test product filling into the gap between the cylinders. The time-consuming operations of cleaning and flushing the sensor parts.

Известно также устройство (3), состоящее из водяного термостата, привода, двух пластин и весового измерительного устройства. Момент сдвига в этом устройстве определяется по замыканию контакта. От регулировки контактного устройства зависит определение момента начала сдвига. Устройство не может быть использовано для определения термо- и влагоупрочнения пластичных смазок, так как конструкция пластины не позволяет проводить термо- и влагообработку исследуемого материала. A device (3) is also known, consisting of a water thermostat, a drive, two plates and a weight measuring device. The shear moment in this device is determined by the contact closure. From the adjustment of the contact device determines the determination of the start of the shift. The device cannot be used to determine the thermal and moisture hardening of greases, since the design of the plate does not allow heat and moisture treatment of the material under study.

Наиболее близким по технической сущности является устройство (4), которое имеет кассету, состоящую из трех параллельных пластин, две из которых скреплены вместе и образуют рамку-корпус. Между этими пластинами устанавливается подвижная пластина, а оставшийся зазор заполняется исследуемым материалом (смазкой пластичной), причем все пластины имеют ряд отверстий для предотвращения сползания исследуемого материала при нагружении. Для нагружения используется асинхронный двигатель, на шкив которого наматывается нить, другой конец которой закрепляют крючком с подвижной пластинкой, а рамку соединяют с измерительной пружиной. При включении привода пластина тянется за нить, при этом пружина растягивается и фиксируется максимальное усилие, при котором происходит сдвиг пластины относительно рамки-корпуса. Шкала измерительной пружины проградуирована в кг/см² или Па.The closest in technical essence is the device (4), which has a cassette consisting of three parallel plates, two of which are fastened together and form a frame-case. A movable plate is installed between these plates, and the remaining gap is filled with the test material (grease), and all the plates have a number of holes to prevent the test material from slipping under loading. For loading, an asynchronous motor is used, on the pulley of which a thread is wound, the other end of which is fixed with a hook with a movable plate, and the frame is connected to the measuring spring. When the drive is turned on, the plate reaches for the thread, while the spring is stretched and the maximum force is fixed at which the plate is shifted relative to the frame-case. The scale of the measuring spring is calibrated in kg / cm ² or Pa.

Устройство может быть использовано только для определения предела прочности и влагоупрочнения, так как конструкция кассеты не позволяет производить термообработку исследуемого материала, затруднительна чистка, промывка и равномерное заполнение кассеты исследуемым материалом, возможен случайный сдвиг пластины относительно рамки при заполнении. The device can only be used to determine the tensile strength and moisture hardening, since the design of the cartridge does not allow heat treatment of the test material, it is difficult to clean, rinse and evenly fill the cartridge with the test material, a random shift of the plate relative to the frame during filling is possible.

Кроме того, диапазон и точность измерения пружины не позволяет применить это устройство для пластичных смазок, предел прочности которых менее 2 кг/см²(200 Па). Трудно обеспечить равномерную скорость нагружения во всем диапазоне. Невозможно применение этого устройства для определения предела прочности при температурах 50 и 80^oC, так как пластичная смазка начинает ползти до приложания нагрузки.In addition, the range and accuracy of measuring the spring does not allow the use of this device for greases with a tensile strength of less than 2 kg / cm ² (200 Pa). It is difficult to ensure uniform loading speed over the entire range. It is impossible to use this device to determine the tensile strength at temperatures of 50 and 80 ^o C, as the grease begins to creep to the load.

Из анализа известных устройств видно, что эти устройства узкого применения, низкой производительности с невысокой точностью определения исследуемой характеристики. An analysis of the known devices shows that these devices are of narrow application, low productivity with low accuracy of determination of the studied characteristics.

Задачей изобретения является создание прибора, позволяющего проводить комплексный метод оценки свойств пластичных смазок, включая измерения предела прочности смазок и его изменение под воздействием температуры (термоупрочнение) и воды (влагоупрочнение), с высокой точностью измерений и повышенными эксплуатационными характеристиками. The objective of the invention is to provide a device that allows you to conduct a comprehensive method for assessing the properties of greases, including measuring the tensile strength of greases and its change under the influence of temperature (heat hardening) and water (moisture hardening), with high measurement accuracy and improved performance.

Поставленная задача достигается тем, что в приборе для определения свойств пластичных смазок, содержащем привод, связанное с ним средство нагружения, датчик изменения усилий, включающий в себя установленные с зазором, заполняемым испытуемой смазкой, с возможностью относительного перемещения пластины, одна из которых выполнена с отверстиями, силоизмерительное и регистрирующее средства, предусмотрено наличие термостата для размещения в нем датчика изменения усилия с крышкой, закрепляемой на неподвижной пластине (рамке), выполненной с отверстиями в виде прорезей и направляющими для перемещения подвижной пластины с рифлениями одной глубины и шага со стороны неподвижной пластины, причем неподвижная пластина расположена между крышкой и подвижной пластиной. Рифления в подвижной пластине располагаются перпендикулярно к прилагаемой нагрузке. This object is achieved by the fact that in the device for determining the properties of greases containing a drive, associated means of loading, a force change sensor, including installed with a gap filled with the test grease, with the possibility of relative movement of the plate, one of which is made with holes , power measuring and recording means, a thermostat is provided for placement in it of a force change sensor with a cover fixed to a fixed plate (frame) made with miles in the form of slits and the guide for moving the movable plate with corrugations and the depth of one step from the fixed plate, the fixed plate is disposed between the cap and the movable plate. The corrugations in the movable plate are perpendicular to the applied load.

На фиг. 1 представлен общий вид прибора. In FIG. 1 shows a general view of the device.

Предлагаемый прибор состоит из одноплатной микроЭВМ 1, блока питания 2, блока нагружения 3, тензопреобразователя силы 4, датчика изменения усилия для заполнения испытуемой пробы 5, соединительной платы 6, субблока индикации 7, термостата 8, панели управления 9 и табло 10. The proposed device consists of a single-board microcomputer 1, a power supply 2, a load unit 3, a force transducer 4, a force change sensor to fill the test sample 5, a connection board 6, an indication subunit 7, a thermostat 8, a control panel 9, and a display 10.

На фиг. 2 показаны детали датчика изменения усилий 5 и датчик изменения усилий 5 в сборе. In FIG. 2 shows details of a force change sensor 5 and a force change sensor 5 assembly.

Датчик изменения усилий состоит из рамки (пластина неподвижная) 11, подвижной пластины 12, крышки 13 и фиксатора 14. Как видно на фиг. 2, рамка 11 имеет два выступа, один из которых верхний служит для направления подвижной пластины, а другой обеспечивает расчетный зазор между рамкой и пластиной и образует полость 15 для загрузки испытуемого материала, причем рамка выполнена с поперечными сквозными ячейками, между которыми имеются перемычки, предотвращающие сползание испытуемого материала при нагружении. Крышка 13 плотно закрывает рамку со стороны, противоположной подвижной пластины 12, и закрывает сквозные ячейки с целью предотвращения сползания пластической смазки в термостат при испытаниях. The force change sensor consists of a frame (fixed plate) 11, a movable plate 12, a cover 13 and a latch 14. As can be seen in FIG. 2, the frame 11 has two protrusions, one of which the upper serves to guide the movable plate, and the other provides a calculated gap between the frame and the plate and forms a cavity 15 for loading the test material, and the frame is made with transverse through cells, between which there are jumpers to prevent creep of the test material under loading. The lid 13 tightly closes the frame from the side opposite to the movable plate 12, and closes the through cells in order to prevent the plastic grease from sliding into the thermostat during testing.

Подвижная пластина 12 на стороне, обращенной к раме, имеет рифления постоянной глубины и шага, выполненные таким образом, что они не касаются направляющих рамки и исключают пристенное скольжение пластической смазки при нагружении. The movable plate 12 on the side facing the frame has corrugations of constant depth and pitch, made in such a way that they do not touch the guide rails of the frame and exclude wall sliding of the grease during loading.

Для предотвращения случайного перемещения подвижной пластины относительно рамки при загрузке кассеты смазкой предусмотрен пружинный фиксатор 14. При установке кассеты в термостат прибора фиксатор снимается. При определении влагоупрочнения прежде, чем поместить кассету в гидроэксикатор, необходимо снять крышку для доступа влажного воздуха к смазке, помещенной в зазор между рамкой и пластиной. При установке кассеты в термостат кассета должна быть закрыта крышкой. To prevent accidental movement of the movable plate relative to the frame when loading the cartridge with grease, a spring clip 14 is provided. When the cartridge is inserted into the thermostat, the clip is removed. When determining the water hardening, before placing the cartridge in the hydro-ejector, it is necessary to remove the cover to allow moist air to access the grease placed in the gap between the frame and the plate. When installing the cartridge in the thermostat, the cartridge must be covered with a cover.

Принцип действия прибора основан на измерении максимального усилия, возникающего при перемещении пластины кассеты и соответствующего пределу прочности смазки. The principle of operation of the device is based on measuring the maximum force that occurs when moving the cartridge plate and corresponding to the ultimate strength of the lubricant.

Прибор оборудован полупроводниковым термостатом, чувствительным тензопреобразователем силы, приводом с шаговым двигателем и одноплатной ЭВМ, центральный процессор которой осуществляет управление работой устройства по программе, предварительно записываемой и считываемой процессором из памяти программ и данных, производит преобразование и анализ данных, полученных от измерительных датчиков температуры и силы, анализирует и изменяет код программы, управляет периферийным блоком прибора от внешних команд и соответствующих сигналов. The device is equipped with a semiconductor thermostat, a sensitive force transducer, a stepper motor drive and a single-board computer, the central processor of which controls the operation of the device according to a program previously recorded and read by the processor from program and data memory, converts and analyzes data received from temperature measuring sensors and forces, analyzes and changes the program code, controls the peripheral unit of the device from external commands and corresponding signals.

Прибор работает следующим образом. The device operates as follows.

Заполненная кассета 5 устанавливается без фиксатора в термостат 8. На панели 9 задается температурный режим испытания 20, 40, 50 или 80^oC и нажимается кнопка "пуск". Далее все определение производятся автоматически. Устройством управляет одноплатная ЭВМ: включается привод 3 и подводит тензопреобразователь силы 4 к подвижной пластине кассеты 5 и останавливается. В течение 20 мин происходит термостатирование исследуемой пробы, на электронном табло высвечиваются показания режима термостатирования. По истечении термостатирования включается привод (блок нагружения 3) и с этого момента на электронном табло 10 вместо температуры будут высвечиваться показания напряжения сдвига. Рост показаний будет до тех пор пока не произойдет сдвиг подвижной пластины относительно рамки, после чего ЭВМ даст команду на переход в экспресс-режим. В этом случае ЭВМ задает режим ускоренного возврата тензопреобразователю силы в исходное положение. На табло, до нажатия кнопки "сброс", сохраняется значение предельного напряжения сдвига. Одноплатная ЭВМ устройства обеспечивает строго нормированную скорость нагружения, высокую точность измерения силы, поддерживает строго заданный режим термостатирования, а конструкция кассеты обеспечивает возможность проведения термообработки, влагообработки.The filled cassette 5 is installed without a latch into the thermostat 8. On panel 9, the test temperature is set to 20, 40, 50 or 80 ^o C and the "start" button is pressed. Further, all definitions are made automatically. The device is controlled by a single-board computer: the drive 3 is turned on and brings the force transducer of force 4 to the movable plate of the cassette 5 and stops. Within 20 minutes, the test sample is thermostated, the temperature control mode readings are displayed on the electronic board. After the temperature control is over, the drive is switched on (loading unit 3) and from this moment on the electronic display 10, instead of the temperature, the shear stress readings will be displayed. The readings will increase until there is a shift of the movable plate relative to the frame, after which the computer will give a command to switch to express mode. In this case, the computer sets the mode of accelerated return of the force transducer to its original position. On the scoreboard, before pressing the "reset" button, the value of the maximum shear stress is stored. A single-board computer device provides a strictly standardized loading speed, high accuracy of force measurement, supports a strictly specified temperature control mode, and the design of the cartridge provides the possibility of heat treatment, moisture treatment.

Прибор позволяет проводить определение предела точности в диапазоне 0-270 Па и 20-80^oC с абсолютной погрешностью по температуре ±0,5^oC.The device allows the determination of the accuracy limit in the range of 0-270 Pa and 20-80 ^o C with an absolute error in temperature of ± 0.5 ^o C.

В табл. 1-3 приведены данные испытаний различных видов пластичных смазок. In the table. 1-3 shows the test data of various types of greases.

Таким образом, заявляемый прибор позволяет проводить испытания всех типов пластичных смазок, с целью определения предела прочности, термо- и влагоупрочнения, оперативно и с высокой точностью. Thus, the inventive device allows testing of all types of greases, in order to determine the tensile strength, thermal and moisture hardening, promptly and with high accuracy.

Claims

A device for determining the tensile strength of thermal and moisture hardening of greases containing a drive, associated means of loading, a force measuring sensor, including installed with a gap filled with the test grease, with the possibility of relative movement of the plate, one of which is made with holes, and power measuring and recording means, characterized in that it is equipped with a thermostat for accommodating a force change sensor in it with a cover fixed to a fixed plate made with an tures in the form of slits and the guide for moving the movable plate with corrugations and the depth of one step from the fixed plate, the fixed plate is disposed between the cap and the movable plate.