旋转式粘度计工作原理及其主要部件设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第22罄第3期同济大学学报Vol22N0．31994年9月JOURNALOFTON0JIUNⅣERSITYSen1994fi)}／L}旋转式粘度计工作原理及其主要部件设计●坦色壤c7-t(同济大学机电厂，上海，200092)根据在粘度计的开发扣生产中的实践，介绍旋转式粘度计的工作原理蕊主要零部件的设计计算关键词旋转式粘度计；零部件：设计中图法分而酊一————随着工业生产和科学研究工作的发展．测定流体物质的粘度或流动性．已成为一项必不可少的物质试验．它对鉴定产品质量，寻求最佳生产工艺及研制新产品

2、，都起着重要的作用．例如．当液体在管道中流动时．可根据粘度来判断所需克服阻力的量值，粘度还可控制喷雾、浇铸、挤压及表面涂层等工艺过程中液体的流动性能．另外太部分聚合物(橡胶、塑料)都是在粘流状态下(流动状态)加工成型的．因此，在工业生产和基础科学中，利用粘度计来测量粘度及了解和掌握粘流态的性能规律是非常重要的．目前测量粘度的仪器．有毛细管粘度计、落球式粘度计．旋转式粘度计等．山于旋转式粘度计是较精密的仪器，它的制造通常比毛细管粘度计复杂．但它具有测量快速方便，数据正确可靠；对于性质随时阃而变化的材料之连续测量来说．可以在不同的切变率下对同种

3、材料进行测量等优点，因而．旋转式粘度计广泛地用于测量牛顿型液体的绝对粘度、非牛顿型液体的表观粘度及流变特性．1旋转式粘度计的工作原理它的工作原理(见图1)是以一个微型同步(转速几乎不受电压一■■■■■■■I■变化影响)电动机为动力．通过联轴器带动转筒旋转．转筒在被测液体中旋转受到了粘滞阻力作用．产生反作用．迫使悬挂安装的电机壳体偏转(电机壳体能作O～90。偏转)．电机壳体和两根一正一反安装的游丝相连．当壳体偏转时．使游丝产生扭转．当游丝的扭矩与粘滞阻力达到平衡时．固定在电机壳体上的拨叉将指针稳定在某一个刻度上．刻度与转筒所受的粘滞阻力成正比

4、．因此，将刻度读数乘上特定系数F(即转筒因子)，就表示成粘滞系数的量值．^2旋转式粘度计的主要零部件的设计计算I刳旋转式粘计旋转式粘度计和其它精密仪器一样，都有一定的基本性能要工作原理图本文．15[到日期：l994年3月26日第一作者：男，1935年生高级工程师℃LJ■i；维普资讯http://www.cqvip.com第3期胡啦鸯等旋转式牯度计工作原理厦主要部件设计391求，而仪器零部件设计，则是保证整机性能的重要环节，因此，在设计时必须考虑以下几个问题：(1)主要零(元)、部件的技术要求，应满足和保证仪器纳精度．(2)在长期正常工作条件

5、下，性能稳定，工作可靠，且具有一定的抗外界干扰能力(3)结构设计合理，制造工艺较简单．●(4)重量轻，使用操作筒单，维修方便．～2．1传感系统——剥定器(转筒、容器)的设计计算J2．1．1容器(外圆筒)的结构设计由于温度变化对液体牯度较敏感，一般液体都具有温度升高而牯度下降，温度下降则牯度升高的特点．因此，粘度测定时．温度是一个重要参数，为统一测试标准，一般在测量过程中对被测材料进行温控，以保证被测材料的需要温度(一般取20。C)．为了控制被测材料的温度，常』t-12谢定器的容器结柯采取将盛液体的容器外壳设计成如图2所示，以接人超级恒温冰浴

6、控制器控制被测材料的温度．2．1．2转筒直径和存器内径的设计计算测定器的转筒外径容器内径的几何尺寸，直接影响到仪器的精度，故对转筒与容器必须进行几何尺寸设计．3是测定器的筒图，外圆筒是用来盛被测液体的容器．菇半径为风，它是固定不动的内圆筒为授人被测液体内可旋转的空心圆筒(称转筒)，它与外圆筒同轴．它的外半径为月-，艮度为，旋转柏角速度为力当转筒转动时，液体间各液层速度不同．有速度0榔度dr~dr存在．液层闸产生的内摩擦力，除了正比于两液层问接触面积AS以外，还正比于该处的速度梯度dr~dr，即，=AS(1)U，式甲：为牯滞系数，简称粘度．根

7、据速度梯度ddr对粘滞阻力的影响，得，=芈2Ⅱr式中：2=rl~l!为起剪埘作用的有效面积．图3洲定稚篙j引此时粘滞力矩则为f；=z：z(2)●由于外圆筒是静止的，EL外圆筒内壁液体与筒壁无滑动．角速度O一O内筒的角速度为力将上式分离变数并积分整理结果得z。，寺一一舱㈣计算时没有考虑转筒上下两端部的粘滞效应(特别是空心转筒上下两端面积都很小l_玎J忽略维普资讯http://www.cqvip.com392I司并大学学报第22卷不计)．故式(3)普遍适合．当旋转圆筒内的液体随转筒一起转动达到稳定状态时．粘滞力矩与电机壳体上的游丝扭矩M平衡．即

8、=M，则粘滞系数为一一寺一—寺r，【4J从式(4)知，为口，z，R·，R：和M函数，即一，(口，Z．R-．R．M)．适当改变某些参数，可使测量仪器做成不同的量程，以适应测量不同范