astmd5481翻译润滑油在高温高剪切速率条件下表现黏度测定法(多重毛细管粘度计法)

翻译ASTM D5481-13润滑油在高温高剪切速率条件下表现黏度测定法（多重毛细管粘度计法）本标准以固定名称代码D5481发布，紧接着名称后的数字表示的是通过该标准的原始时间或是修订该标准的最近年限。

括号内的数字表示最新重审批准的年限。

上标中的希腊文字表明的是最新修订本或重审批准的编辑修订。

本标准已经由国防部机构批准使用。

前言毛细管粘度计的几种不同的配置已成功用于发动机油的粘度测量,发生在发动机中的高剪切率和高温。

这种测试方法包括使用一个单一的设备在一个单一的温度和单一的剪切速率，以实现更大的均匀性和提高精确性。

1.范围1.1这种测试方法包括实验室测定的高温高剪切（HTHS）的发动机油粘度在温度150℃时，用一个多节的毛细管粘度计包括压力，温度，和计时仪器。

这种测试方法的剪切速率对应一个表面的剪切速率在粘度计壁上有1.4万的倒数秒（1.4×106s-1）。

这种剪切速率已经发现，以减少这种测试方法和其他用于发动机油规格的高温高剪切试验方法之间的差异。

粘度决定直接从已建立的与牛顿粘度油从2至5mPa-s 在150°C的校准。

1.2本标准的计量单位以SI国际单位制之单位为准。

没有其他国际测量包括在本标准。

1.2.1厘泊（CP）是一种非SI公制单位的粘度，在数值上等于千分之帕斯卡-秒(mPa-s). 12. 磅每平方英寸（psi）的非SI单位的压力，约等于6.895kPa。

这些单位提供的信息仅在6.1.1，7.3，9.1.2.1和表中。

1.3本标准不承诺解决所有安全问题。

如果有，则与它的使用有关。

该标准使用者有责任在使用之前制定合适、安全、健康的条例，测定管理局限性的实用型。

2. 参考文件2.1 ASTM 标准：D4683 锥形承载模拟器在高剪切率和150°C高温下测定粘度的试验方法D4741高温和高剪切速率下用锥塞粘度计测量粘度的试验方法3.术语3.1 定义：3.1.1表面的剪切率在管壁上----计算牛顿流体剪切速率在毛细管壁，如下：公式中：S a = 表面的剪切率在管壁上，S-1，V = 体积，mm3，R = 毛细管半径，mm，和t = 测量流动时间，s。

3.1.1.1 讨论----实际剪切率在壁上将会与非牛顿流体有所不同。

3.1.2 表面粘度----从这种测试方法得到确定的粘度。

3.1.3 密度----每单位体积的质量。

3.1.3.1 讨论----在SI中，密度的单位是公斤每立方米（kg⁄m3）；也经常用到克每立方米（g⁄cm3）。

1 kg⁄m3是10-3g⁄cm3。

3.1.4 运动粘度----流体密度的粘度比例。

3.1.4.1 讨论----运动粘度是衡量一个在重力下的流体阻力。

在SI中，运动粘度的单位是秒每平方米（m2⁄s）；实际使用中，一个约数（秒每平方毫米，mm2⁄s）更方便。

厘泊(cSt)是1mm2⁄s 并且经常用到。

3.1.5牛顿油或液体----在所有剪切速率或剪切应力中油或液体具有恒定的粘度。

3.1.6 非牛顿油或液体----油或液体，具有粘度改变剪切速率或剪切应力的变化。

3.1.7剪切速率----在层流中空间倾斜度的速率；涉及衍生物的速率，在垂直方向的距离方向流动。

3.1.7.1 讨论----剪切速率得到的单位是长度的速度分离。

随着在几秒钟的时间和在长度一致的单位，剪切速率成为倒数秒，或s-1。

3.1.8 剪应力----每单位面积流体的力在流动的方向。

3.1.8.1 讨论----在毛细管粘度计中，显著的剪应力在剪应力毛细管粘度计的壁上，也就是说，总体力作用在毛细管横截面上，除毛细管内表面面积。

剪应力在毛细管粘度计壁上不能依赖于流体性质（也就是说，牛顿或非牛顿）。

剪应力在SI单位中为帕斯卡（Pa）。

数学上，一个毛细管粘度计壁剪应力如下：公式中：Z = 剪应力，PaP = 压降，PaR = 毛细管半径，和L = 毛细管长度在一致的单位上。

3.1.9 黏度----在同一位置的剪应力和剪切速率之间的比率。

3.1.9.1 讨论----黏度有时也被称为粘度系数，或者动力粘度。

它是衡量一个流动的流体阻力。

在SI 中，黏度单位是帕斯卡秒（Pa·s）；实际使用一个约数（千分之帕斯卡-秒, mPa-s）更方便。

3.2 这个标准具体特性的定义：3.2.1 校准油----这些油用于建立仪器的表面粘度随压降试验油表面粘度确定的参考框架。

3.2.1.1 讨论----校准油，就是牛顿流体，在市面上或用户可以数种混合的。

3.2.2 试验油----任何油的视粘度都是由试验方法确定的。

3.2.3 粘度细胞----部分粘度计，包括所有部件可能使试样变湿，包括出口管，工作中的毛细管，填充管，压力⁄ 排气装置连接，塞阀，并装满储集层。

4.试验法总结4.1试油的粘度在任何粘度细胞是通过确定所需的压力实现相应流量的一个表面的剪切速率在粘度计壁上为1.4 ×106s-1。

每个细胞的校准用于确定相对应的粘度测得的压力。

4.2每个粘度细胞通过建立校准压力之间的关系和流速，在一系列已知粘度的牛顿油中。

5.意义和使用5.1粘度是的流体润滑剂一个重要性质。

所有液体的粘度随温度变化。

有许多常见的石油润滑油是非牛顿油：它们的粘度也随剪切速率变化。

润滑油的粘度的用处是最大的当粘度测量剪切速率和温度的条件达到或接近，润滑油将在服务中检验。

5.2 这种试验法的剪切速率和温度的条件被认为是代表那些在汽车发动机轴承中繁重业务。

5.3 许多设备制造商和润滑油规格要求的最低高温高剪切粘度在150°C和106s-1。

毛细管粘度的剪切率改变穿过毛细管的半径。

在这个试验法中表面剪切速率在粘度计壁上的增强以弥补易变的剪切率。

5.4 这个试验是在ASTM 合作程序中评估的。

6.仪器6.1 高温高剪切（HTHS）粘度计，粘度细胞由几个构成，在试油中温度控制块和包括用于控制的手段和测量温度和施加压力和预定用量中的计时流。

每个粘度细胞包含一个精密玻璃毛细管和校正试油的量到预定值的方法。

6.1.1 HTHS粘度计有以下典型的尺寸和规格：毛细管的直径0.15mm毛细管的长度15-18mm温度控制150±0.1°C压力范围350-3500 kPa (~50-500 psi)压力控制1%样品量7±1ml6.1.2 温度计测量块的温度是一个预设的数字电阻温度计。

这种温度计的准确度可检查通过一个特殊的热电偶和校准的温度计其精度为±0.1°C或更好。

见程序中制造商的建议。

7.试剂和材料7.1 牛顿油，认证粘度在150°C时为2-7mPa-s。

见表1。

7.2 非牛顿参考样品，认证粘度在150°C和106s-1。

7.3 二氧化碳或氮气瓶，减速阀有至少3500kPa(~500psi)的最大压力。

8. 样品8.1 试油中一个代表性样本，摆脱悬浮固体物质和水。

当样品被怀疑含有悬浮物，约10μm 的滤纸过滤。

9.校准和标准化9.1 校准：9.1.1 每个粘度细胞体积和毛细管的直径是由制造商提供，在流动时间，t0，符合一个表面的剪切速率1.4×106s-1在粘度计壁上来计算制造商使用下列公式：符号的定义在3.1.1。

9.1.2 使用至少四个牛顿校准油覆盖粘度的范围从2-5mPa-s在150°C时，确定压力和流量之间的关系。

每个校准油应调整压力，例如流动时间为±20%的额定流量时间，t0。

在每个细胞中的每个油进行三次测定。

9.1.2.1 下面的关系可以用来表达数据：公式中：9.1.2.2 系数C1是具体到其中的压力表示单位，以及每一个细胞。

系数C2将基本不变，在剪切速率范围相对狭窄和汽车发动机油在高温粘性中测量粘度的重要性。

在更普遍的应用中，C2未必是固定的雷诺数的所有值。

9.1.2.3 中等粘度等于校准油的粘度。

9.1.2.4 附件A1 描述了确定系数C1，C2和C3的过程。

9.2 粘度校准的稳定性----检查校准的稳定性，以同样的方式运行校准油将作为一个试油的运行标准。

这不应少于频繁的以前每一个新的系列的运行和每二十分之一的运行。

牛顿校准油应至少每一个月运行一次。

以这种方式确定校准油的粘度，不同的标准值不得超过试验的可重复性（见12.1）。

如果超出限制，如果一个重复运行的结果被证实，寻找问题的根源，纠正它，并重复整个校准程序，如果有必要的话。

查找问题的源头是用一些合理的步骤来彻底检查系统故障，包括毛细管中不适合的材料，验证的经营过程中的保真度，和温度控制的准确性，并读出。

9.3 温度校正的稳定性----每年至少进行一次检查温度传感器的校准，用一个标准化的温度计插入在铝块中的温度计插孔。

10. 程序10.1 粘度计的试验温度和至少30分钟的试验温度稳定。

由于粘度计仅使用少量的电力，它离开粘度计在试验温度时是可行的，除非使用一个不是预期中的时间延长期。

10.2 用4-6ml的新试样注满先前的样品。

打开塞阀。

(警告----始终保持塞阀关闭，除了装料或调整样本量时；绝对不要打开塞阀开启压力。

) 插入一个4-6ml的试样，并关闭塞阀。

开启压力(没有必要调整从以前的运行压力。

) 直到注满通过毛细管消耗的样品。

没有必要达到温度平衡因为没有时间取得测量。

关闭压力。

10.3通过打开塞阀，将9-11ml的试样倒入粘度细胞中，插入试样，然后关闭塞阀。

10.4重复10.2 和10.3 每个粘度细胞。

10.5允许15分钟内试样到到150 ± 0.1°C。

10.6温度平衡后已经确立，确保在每个细胞上关闭塞阀并作出流动的时间和压力的测量，如下：10.6.1从粘度细胞的校准和预期样品的粘度（如果已知），估算所需压力来达到额定流量的时间，t0，（见9.1.1）。

表2如果SAE粘度等级是已知的则提供一个设定压力的指导。

调整压载罐在±1%的压力值内；允许约10秒的压力稳定。

10.6.2定时器复位归零。

10.6.3打开塞阀并收回多余的样品，通过填充管的真空直到没有更多的的液体被撤回。

立即关闭塞阀，并马上开展10.6.4。

10.6.4打开粘度细胞运行开关。

读取和记录的压力在打开压力开关后约10秒。

10.6.5 当计时器已停止（表明测量已完成），关闭压力开关，并记录流动时间。

它可能需要调整定时器的指标表，在试验过程中以确保清晰的“开始”和“结束”信号。

10.6.6请重复10.6.1到10.6.5中每个细胞。

11.计算结果11.1使用校准方程，计算mPa-s的中间粘度和每个细胞粘度计壁上表面的剪切速率在s-1。

如果表面的剪切速率在粘度计壁上不在1.4 × 106s-1 的± 5%之内，计算所需的压力，并且需要第二次检查在同样或不同的细胞。