Способ контроля вязких жидкостей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 94 лю Я ТЕПЬСТВ МУ С ВТО нии вязко измере вают и повышение точност ти жидкостей, Про шарикоподшипник к кой жидкостью, Вр скоростью рото шарикоподшипни т смазыв уемой в постоян троли ают с нутре меряю ои м им кол р с ка. разность часских составшарикоподшипи частотам ляющих спектра вника частотами,и ратнымра отподвиж осительн ния сепара вра вра под раз под ного колецниа измеренной ающегося и тнош пинка, иости часто вращени аст яют вязкость жид ипника о ил кост ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АНИЕ И ОБРЕ(56) Определение вязкости вискореметром РЭ. ГОСТ 2699-69.Авторское свидетельство СССР Р 365612, кл. С 01 М 13/04, 1967. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЯЗКИХ ЖИДКОС- ТЕЙ 57) Изобретение относится к спосоам контроля вязких жидкостей, Цель от одноименных гармонИзобретение относится к реологическим измерениям и может быть использовано; для контроля вязкости жидкостей.5Целью изобретения является повышение точности измерения вязкости жидкости.На чертеже изображено устройство.реализующее предлагаемый способ. 1 ОУстройство содержит шарикоподшипник 1, подпятник 2, ось 3 ротора, гаэодинамический подшипник с пятой 4 и подпятником 5, закрепленным в корпусе 6, упор 7, плоские пружины 8, 15 груз 9 и 10, гайки 11 и 12, статор 13 электродвигателя, вибродатчик 14, анализатор 15 частот, генератор 1 6 звуковой частоты и частотомер 17.Способ осуществляется следующим 20 образом.Шарикоподшипник 1, выбранный в качестве чувствительного элемента, промывают и смазывают контролируемой вязкой жидкостью в количестве 2-3 25 объемов шарика. Монтируют шарикоподшипник 1, подпятник 2 и на ось 3 ротора, нижней опорой которого служит гаэодинамический сферический подшипник с пятой 4 и подпятником 5, зак репленным в корпусе 6, Верхней опорой ротора служит шарикоподшипник 1, подпятник 2 которого фиксируется в корпусе 6 упором 7, плоскими пружинами 8, грузом 1 О и гайками 11 и 12.Упор 7, пружины 8, груз 9 с индикатором 10 и гайками 11 и 12 представляют собой динамометр для создания осевой нагрузки на шарикоподшипник 1, Перемещая гайками 11 и 12 груз 9, 40 по индикатору 10, тарированному в единицах нагрузки (1 мкм соответству. ет нагрузке 100 г), создают постоянную осеву;, нагрузку на шарикоподшипник 1 и подают напряжение питания на статор 13 электродвигателя, который приводит во вращение с постоянной частотой ротор с внутренним кольцом радиально-упорного шарикоподшипника 1, нагруженного постоянной нагрузкой.Вибрацию шарикоподшипника измеряют с помощью вибродатчика 14. Сигнал с вибродатчика 14 подают на анализатор 15 частот, с помощью которого измеряют разность частот одноименных гармонических составляющих спектра вибрации шарикоподшипника 1 с частотами, кратными частотам вращения сепаратора относительно вращающегося ирадиус шарика подшипника;радиусы кривизны желобов внут"реннего и наружного колец;угол контакта,радиусы внутренней поверхности желоба наружного кольца инаружной поверхности желобавнутреннего кольца;- скорость продольного передвижения точки касания прикачении шарика по наружномуи внутреннему кольцам.При неподвижном наружномкольце Ч,= К и,1при неподвижном внутреннемкольце Ч = К п,н 60 (К- г сов/соэЯт К. кь60 (К + г совЭ)соиЯ и - число оборотов вращающегося кольца; неподвижного колец шарикоподшипника 1 и по отношению измеренной разности частот к частоте вращения подшипника определяют вязкость жидкости,При вращении подшипника 1 между шариками и кольцами возникает гидро- динамическая пленка испытуемой жидкости, толщина которой в точках контакта шариков с кольцами соответственно для внутреннего Ь и наружного Ь колец равнаЧ Ч-- (1)5 Ц 2 ф НИ(7) 1 о 2(" м (2)15соя- . (3)н ь Гидродинамическая пгенка жидкости вызывает уменьшение начального радиального зазора 1 подшипника на ве личину й 1, которая с учетом (1) рав- на(4) 2 ф в + 1 н) 25 Таким образом, Формулы (1),6)и (10) устанавливают связь между .вязкостью 1 жидкости и коэффициентом вязкости жидкости К ; . Для из О мерения коэффициента достаточно измерить частоты Гн, Г и Гсн1 1 Сигнал с вибродатчика 14 поступает на анализатор 15 частот, с по мощью которого производится выделение иэ общего спектра вибрации составляющих с частотами Гв, Гсв, и Гц,Для увеличения точности измерениячастот применены генератор 16 звуко О вой частоты и частотомер 17, При использовании генератора и частотомера измерение частот произвоцятследующим образом. Известно (6),что если частоты двух гармоническихсоставляющих вибрации отличаютсянезначительно друг от друга, то возникают периодические измененияамйлитуды суммарной вибрации, которые называются биениями. И - нагрузка на шарик, при действии осевой нагрузки Кг - число шариков в подшипнике.К основным комплектовочным параметрам, характеризующим радиально- упорные шарикоподшипники, относятся начальный радиальный зазор 1, и начальный угол контакта Подставин (4) в (2), получим реальный радиальный зазор во вращающемся подшипнике 1 о = 2(н-е с 1 "е- "н)(5)Уменьшение радиального зазора приводит к уменьшению начального угла контакта , на величину ь. В этом случае реальный угол контактас учетом 1,5) и 3 ) определяется соот- ношением соя= соя(,Гв+ Ге- Й Янв Й -1 в 1 н)"н+ "вИэ 11 и 6) следует, что с увеличением вязкости жидкости происходит уменьшение угла контакта(увеличение созе) шарикоподшипника. Формула (6) справедлива при условии , в в О.Спектр вибрации быстровращающегося шарикоподшипника содержит четыре группы гармонических составляющих с частотами, кратными соответственно частоте вращения подшипника, частоте вращения шариков и частотам вращения сепаратора относительно внутреннего и наружного колец (5)Частоты вращения сепаратора относительно внутреннего Г и наружного Г колец определяются соответствен снно по Формулам (5) где 00 - диаметр окружности центровшариков;Г - частота вращения ннутренневго кольца подшипника.Соответственно для д-й составляющей спектра вибрации частоты Г и Гсн, из (7) ранны св с в 1 сн 1 сн 1(8) Из (1), (6), (7) и (8) следует,что увеличение вязкости жидкостиприводит к увеличению частот Г.в иуменьшению частот Г , .Разность этихчастот Ь Г; равна й ЬЕ = Г, - Г, = -- 1 Х соя 3. св; сн, р ь о (9)Разность частот Д Г; (9) увеличивается с унеличением вязкости жидкости. Разделив йй; (9) на частоту вращения Гв, получим безразмерный коэфФициент вязкости жидкости К характеризующий вязкость жидкостй, изме ренную ниброаиустическим методом ЬГ с 1- соя 3, в10 ния; А = ЪТоТТ йпэ относительные погизмерени решностипри контро 1 из (14) е шарикоимеем Учитывая, чтодшипников Тэ- + гТЭЭ(15) то погрешность ается с увелиуществующего обоэтом случае, из (15) полу 6) омеры в области шарикоподшипниь частоту Гэ, 0,01 Ж. В этом ормулы (16) име 35+ п Т бретения косте ыв 1 редположим, что гармоническая составляющая спектра вибрации подшипника имеет амплитуду Ана частоте Г а какой-то эталонный источникмпсоответственно Аэ и Гэ. Если две составляющие с амплитудами Аып и Аэ имеют разность частот ьЕК)п- Гэ, то суммарная амплитуда вибрации А изменяется следующим образом. 1За время Т =амплитуда АББдостигает максимального и минимального значения Указываемое явление можно использовать.для поиска гармонических составляющих и повышения точности измерения Аь, и й. Поиск составляющихЮпосуществляют следующим образом.В сигнал, несущий информацию о спектре вибрации шарикоподшипника 1, вводится регулируемый заданный сигнал с постоянной амплитудой Аэ и перемен ной частотой К , При сближении частоты Г э с частотой гармонической составляющей ГЫи возникают периодические биения суммарной амплитуды А, При наличии случайной составляющей такие биения не возникают,Уточненное значение частоты ожно получить из зависимос Для получения Гцп необходимо задать точное значение Еэ и измерить период биения Т, Для этого анализатор 15 частот настраивают на область частот с предполагаемой гармонической составляющей. Затем, изменяя частоту напряжения Х с генератора 16, в этойэобласти измеряют по анализатору период биений Т, а затем по формуле (12) рассчитывают Х.Рассмотрим инструментальную погрешность измерения Кып.Применяя разложение функции Еып от Т и ГЭ в ряд Тейлора) в первом приближении имеем 11 Г--- 3 Т +Г (14) 1 Т Гэ 5 шп 1+ТЕ Э ) Э 1+Т Ггде Ь Г, ЬТ, ЕЕэ, Гы,Т, Г Э - абсолютные погрешности иэмере Из (15) следует, ч измерения 3 Гуменьш чением Т и Гэ. Для с рудования 1 Т: о Еэ. В полагая, что Т Хэ )э 1, чимШп =э Современные частот информационных частот ков позволяют измерят с погрешностью О Еэ ( случае на основании ф ем т.е., например,при Г,п Црешность 3 Е = 0,1 Гц. Современные 40анализаторы частот в этом случаедают погрешность 2 Гц.Применение предлагаемого способапозволяет для,определения й, применять не только анализаторы с широкой 45полосой пропускания, но и:обычныевольтметры.Таким образом, предлагаемый способ измерения частот гармоническихсоставляющих спектра вибрации шарикоподшипников не имеет методической 50погрешности, Инструментальная погрешность значительно меньше соответствующей погрешности .существующих анализаторов. 55 Формула изо Способ контроля вязких заключающийся в том, что пРедактор С,Патруш орректор Л.Пилипенко 47венно Заказ 3095/4 Подписноета СССР Тираж НИИПИ Государс по делам изоб 35, Москва, Ж оми ти етении и о 5, Раушска наб., д зводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная,.смазывают контролируемой жидкостьюи вращают с постоянной частотой вращения нагруженный постоянной нагрузкой рационально-упорный шарикоподшипник и измеряют его вибрацию, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности измерениявязкости жидкости, измеряют разность частот одноименных гармоничес 4048998ких составляющих спектра вибрациишарикоподшипника с частотами, кратными частотам вращения сепаратора 5шарикоподшипника относительно вращающегося и неподвижного колец шарикоподшипника, а вязкоСть определяютпо отношению . измеренной разностичастот к частоте вращения шарико" 10 подшипника.