DIN 51810-1-2017 Testing of lubricants - Testing rheological properties of lubricating greases - Part 1 Determination of shear viscosity by rotational viscosimeter and the system o.pdf

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1、April 2017DEUTSCHE NORM Preisgruppe 8DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 75.100!%bg“2639268www.din.deDIN 51810-1Prfung von Schmierstoffen Prfung der rheologisch

2、en Eigenschaften von Schmierfetten Teil 1: Bestimmung der Scherviskositt mit dem Rotationsviskosimeter und dem Messsystem Kegel/PlatteTesting of lubricants Testing rheological properties of lubricating greases Part 1: Determination of shear viscosity by rotational viscosimeter and the system of cone

3、/plateEssais des lubrifiants Essais des proprits viscolastiques des graisses lubrifiantes Partie 1: Dtermination de la viscosit dynamique au moyen du viscosimtre de rotation et le systme cne/plaqueAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 51810-1:2007-07www.beuth.deG

4、esamtumfang 11 SeitenDDIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP)Fachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des NMPDIN 51810-1:2017-04 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe 4 4 Symbole . 5 5 Kurzbeschreibung . 5 6 Gerte . 5 6.1 Rotationsviskos

5、imeter 5 6.2 Messsystem Kegel/Platte 6 6.3 Temperiereinrichtung . 6 6.4 Zeitmesseinrichtung . 6 7 Chemikalien . 6 8 Probenahme 6 9 Vorbereitung . 6 9.1 Reinigung des Messsystems . 6 9.2 Fettprobe 6 10 Arbeitsablauf . 7 10.1 Messsystem Kegel/Platte 7 10.2 Temperierung . 7 10.3 Messungen 8 11 Auswertu

6、ng 9 12 Angabe der Ergebnisse 9 12.1 Scherviskositt . 9 12.2 Relative Viskosittsnderung . 9 13 Przision . 9 13.1 Allgemeines . 9 13.2 Wiederholbarkeit, r 10 13.3 Vergleichbarkeit, R 10 14 Prfbericht . 10 Literaturhinweise . 11 DIN 51810-1:2017-04 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuss NA 06

7、2-06-52 AA Schmierfette: Anforderungen und Prfung“ im Fachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des DIN-Normenausschuss Materialprfung (NMP) ausgearbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. DIN ist nicht dafr verantwortli

8、ch, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 51810, Prfung von Schmierstoffen Prfung der rheologischen Eigenschaften von Schmierfetten, besteht aus den folgenden Teilen: Teil 1: Bestimmung der Scherviskositt mit dem Rotationsviskosimeter und dem Messsystem Kegel/Platte Tei

9、l 2: Bestimmung der Fliegrenze mit dem Oszillationsrheometer und dem Messsystem Platte/Platte Teil 3: Bestimmung der Fliegrenze mit der Kippstabmethode nderungen Gegenber DIN 51810-1:2007-07 wurde folgende nderung vorgenommen: a) Konkretisierung der Temperierung unter 10.2 mit Angabe einer Khlrate.

10、Frhere Ausgaben DIN 51810: 1999-02 DIN 51810-1: 2007-07 DIN 51810-1:2017-04 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt ein Verfahren zur Bestimmung der Scherviskositt von Schmierfetten der NLGI-Klassen 000 bis 2 nach DIN 51818 bei konstanter Schergeschwindigkeit nach definierter Vorscherung mit dem Messs

11、ystem Kegel/Platte fest. ANMERKUNG NLGI: National Lubricating Grease Institute. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug gen

12、ommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 51750-1, Prfung von Minerallen Probenahme Teil 1: Allgemeines DIN 51750-3, Prfung von Minerallen Probenahme Teil 3: Salbenartig-konsistente und feste Stoffe DIN

13、 51818, Schmierstoffe Konsistenz-Einteilung fr Schmierfette NLGI-Klassen 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gilt der folgende Begriff. 3.1 Viskositt Eigenschaft eines Stoffes unter Einwirkung einer Spannung zu flieen und irreversibel deformiert zu werden QUELLE: DIN 1342-1:2003-11, Begriff

14、 3.96, modifiziert nur (1) qualitativ bernommen und Anmer-kung 1 zum Begriff hinzugefgt Anmerkung 1 zum Begriff: Dabei gilt zwischen der Schubspannung und der Schergeschwindigkeit die Beziehung = (1) Der Proportionalittsfaktor heit Scherviskositt. Flssigkeiten, bei denen unabhngig von ist, zeigen ei

15、n newtonsches Flieverhalten. Schmierfette weisen dagegen ein nicht-newtonsches Flieverhalten auf, d. h., Schubspannung und Schergeschwindigkeit sind nicht proportional zueinander, so dass eine Scherviskositt () nur unter definierten Versuchsbedingungen bestimmt werden kann. DIN 51810-1:2017-04 5 4 S

16、ymbole Die Symbole sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Tabelle 1 Symbole Formelzeichen Benennung Einheit Schergeschwindigkeit s1 maxmaximale Schergeschwindigkeit s1M Drehmoment Nm n Drehzahl s1R Vergleichbarkeit % r Wiederholbarkeit % t Zeit s Scherviskositt (scheinbare dynamische Viskositt) Pa s AA

17、nfangsviskositt (scheinbare dynamische Anfangsviskositt) Pa s EEndviskositt (scheinbare dynamische Endviskositt) Pa s relrelative Viskosittsnderung % T Temperatur C Schubspannung Pa AAnfangsschubspannung Pa EEndschubspannung Pa Winkelgeschwindigkeit s15 Kurzbeschreibung Die Scherviskositt eines Schm

18、ierfettes wird durch Messung des Drehmoments M als Funktion der Drehzahl n bei konstanter Temperatur T mit dem Messsystem Kegel/Platte bestimmt. Die Schubspannung und die Schergeschwindigkeit werden aus Drehmoment M und Drehzahl n berechnet. 6 Gerte 6.1 Rotationsviskosimeter Kegel/Platte-Rotationsvi

19、skosimeter mit variabler Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl n oder mit variablem Drehmoment M. Die zu messenden Drehmomente bei den Messpunkten drfen nicht kleiner als 10 % des ausgewhlten Messbereichs sein. DIN 51810-1:2017-04 6 6.2 Messsystem Kegel/Platte Der ffnungswinkel zwischen Kegel und Plat

20、te muss 1,0 und der Kegeldurchmesser 25 mm betragen. Abweichungen sind im Prfbericht anzugeben. Das Messsystem muss temperierbar sein. Eine Temperaturmessung an der Probe muss mglich sein. 6.3 Temperiereinrichtung Die Temperatur T an der Fettprobe muss bei Versuchsbeginn auf null0,1 K einregelbar se

21、in. 6.4 Zeitmesseinrichtung Die Fehlergrenze darf hchstens 1 s betragen. 7 Chemikalien Geeignetes Lsemittel fr die rckstandsfreie Reinigung. 8 Probenahme Die Probenahme muss nach DIN 51750-1 und DIN 51750-3 erfolgen. Es muss die Homogenitt der Probe vor Entnahme aus dem Vorratsgef sichergestellt sei

22、n. 9 Vorbereitung 9.1 Reinigung des Messsystems Vor Beginn der Prfung werden Kegel und Platte mit einem geeigneten Lsemittel rckstandsfrei gereinigt und anschlieend getrocknet. 9.2 Fettprobe Um Messfehler durch vorhandene Luftblasen im Schmierfett weitgehend auszuschalten, ist es fallweise erforderl

23、ich, das zu prfende Schmierfett zu entlften. Dies geschieht durch Aufstreichen auf eine Glasplatte und anschlieendes Entlften in einem Vakuum-Exsikkator. Vor Entnahme aus dem Vorratsgef ist auf Homogenitt der Probe zu achten; fallweise kann ein intensives Durchmischen vor der Probenahme erforderlich

24、 sein. Das Flieverhalten von Fetten ist meist stark von der Vorgeschichte abhngig. Die Lagerung ber Wochen oder Monate kann das Fett verndern. Das Fett wird blicherweise fester wegen des Ausblutens von l. Die Probe sollte aus der Mitte des Gefes entnommen werden. Es empfiehlt sich ein intensives Dur

25、chmischen vor der Probenahme, wenn sich abgesondertes l gebildet hat. Die Probenverweilzeit vor der eigentlichen Messung und die Wartezeit der Probe im Messsystem bis zum Erreichen der Messtemperatur knnen die Viskosittsmessung beeinflussen. In kritischen Fllen mssen die durchgefhrten Prozeduren im

26、Prfbericht vermerkt werden. DIN 51810-1:2017-04 7 10 Arbeitsablauf 10.1 Messsystem Kegel/Platte Mit einem Spatel wird auf die Platte eine ausreichende Menge Schmierfett (mit berschuss) luftblasenfrei aufgetragen. Der gertespezifische Abstand zwischen Kegel und Platte beeinflusst das Messergebnis gan

27、z wesentlich und ist deshalb sorgfltig einzustellen. Nach Zusammenfhren des Messsystems Kegel/Platte wird berschssiges Schmierfett abgestreift (siehe auch Bild 1). Legende a) zu viel b) zu wenig c) richtig Bild 1 Richtige Befllung nach Zusammenfhrung des Messsystems Kegel/Platte 10.2 Temperierung Di

28、e Temperatur am Schmierfett wird vor Versuchsbeginn auf (25 null 0,1) nullC eingestellt. Andere Temperaturen als 25 C zur Bestimmung des Flieverhaltens drfen durchaus nach den in 10.3 beschriebenen Messprogrammen eingestellt werden, allerdings ist in Abhngigkeit der Konsistenz, der Grundlviskositt u

29、nd des Fetttyps darauf zu achten, dass das eingestellte Schergeflle auch erreicht und konstant gehalten wird; dies gilt vor allem bei Temperaturen unterhalb von +25 C. Besonders bei Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur kommt es durch Kondensation von Wasserdampf zu einem Wasserfilm auf dem Mess

30、system (Kegel/Platte); noch kritischer wird die Reifbildung unterhalb 0 C. Fr den Betrieb unterhalb 25 C gilt: Die Schmierfettprobe ist mit einer Khlrate von 0,4 C/min abzukhlen. Nach Erreichen der Prftemperatur ist eine Temperierzeit von 30 min zu halten. Das Wasserproblem kann durch Einpacken des

31、Messsystems in eine mglichst kleine Kammer aus z. B. PMMA und durch Splen mit getrockneter Luft behoben werden. Wird mit einem Peltier-Element gearbeitet, kann zur besseren Wrmeabfuhr auf das Peltierelement bzw. die Platte ein Metallring aufgesetzt werden. Bei sehr tiefen Temperaturen (unter 25 C) k

32、ann es sinnvoll sein, die Splluft durch eine Wrmetauschspirale, vorzugsweise aus Metall, die sich im externen Kryostaten befindet, vorzukhlen. Bei tiefen Temperaturen ist der Kegelschaft eine Wrmequelle. Wrme fliet von auerhalb der Messkammer in die kalte Fettprobe. Hilfe schafft eine Metallscheibe

33、oberhalb des Kegels innerhalb der gekhlten und gesplten Schutzkammer, eine hohle Kegelwelle, eine kreuzweise durchbohrte Kegelwelle oder eine Keramikwelle. Das Fett darf nicht auf die tiefkalte Platte aufgesetzt werden; Reifbildung erfolgt dann innerhalb von Sekunden. Wichtig ist, dass die Kegelspal

34、teinstellung bei der Solltemperatur stattfindet (innerhalb der mit trockener Luft gesplten Messkammer). DIN 51810-1:2017-04 8 10.3 Messungen Nach Zusammenfhren von Kegel und Platte und Erreichen der Solltemperatur wird folgendes Messprogramm (Einstellung der Schergeschwindigkeit nach folgendem Ablau

35、f in fnf Zeitspannen t1bis t5) durchgefhrt (siehe Bild 2). Legende X Zeit t in min Schergeschwindigkeit in s1Zeitspanne t1: 1 min Ruhezeit; Zeitspanne t2: 1 min Vorscherung bei = 100 s1; Zeitspanne t3: 2 min Ruhezeit; Zeitspanne t4: 1 min lineare Erhhung der Schergeschwindigkeit auf max; Zeitspanne

36、t5: 5 min konstante Scherung bei max; max= 1 000 s1fr Schmierfette der NLGI-Klassen 000 bis 1; max= 500 s1fr Schmierfette der NLGI-Klasse 2. Bild 2 Messprogramm Vorzugsweise ist diese Schergeschwindigkeit in Abhngigkeit der Konsistenzklasse einzustellen. Andere Prfbedingungen, inklusive anderer Zeit

37、spannen, anderer Temperaturen oder anderer Schergeschwin-digkeiten, mssen vereinbart und im Prfbericht festgehalten werden, insbesondere dann, wenn das Drehmoment berschritten wird und somit die eingestellte Schergeschwindigkeit nicht erreicht oder nicht konstant gehalten werden kann. Bei Temperatur

38、en unterhalb von +25 C muss das Geschwindigkeitsgeflle notfalls verringert werden (siehe auch 10.2), wenn das Drehmoment berschritten wird und somit das eingestellte Geschwindigkeitsgeflle nicht erreicht werden oder nicht konstant gehalten werden kann. DIN 51810-1:2017-04 9 11 Auswertung Die beiden

39、aus dem Messprogramm resultierenden Schubspannungen am Anfang Aund Ende Evon Zeitspanne t5sind zu bestimmen. Dabei wird Aals Messwert zum Zeitpunkt 2 Sekunden und Eals Messwert zum Zeitpunkt 300 Sekunden ermittelt. 12 Angabe der Ergebnisse 12.1 Scherviskositt Als Ergebnis der Prfung sind unter Hinwe

40、is auf diese Norm die beiden Viskositten Aund Eam Anfang und Ende von Zeitspanne t5aus der eingestellten Schergeschwindigkeit maxund den ermittelten Schub-spannungen Aund E auf drei signifikante Stellen gerundet zu bestimmen (Angabe in Pa s). = max(2) und = max(3) Dabei ist Adie Anfangs-Viskositt am

41、 Anfang von Zeitspanne t5; Edie End-Viskositt am Ende von Zeitspanne t5. BEISPIEL 1 Fr eine bei = 1 000 s1bestimmte Anfangs-Viskositt A= 0,750 Pa s am Anfang von Zeitspanne t5wird das Ergebnis wie folgt angegeben: A 1 000 0,750 Pa s nach DIN 51810-1. BEISPIEL 2 Fr eine bei = 500 s1bestimmte End-Visk

42、ositt E= 2,50 Pa s am Ende von Zeitspanne t5wird das Ergebnis wie folgt angegeben: E 500 2,50 Pa s nach DIN 51810-1. 12.2 Relative Viskosittsnderung Die relative Viskosittsnderung wird in Prozent nach Gleichung (4) angegeben: = 100 (4) ANMERKUNG Die Angabe der relativen Viskosittsnderung in Prozent

43、kann dann sinnvoll erscheinen, wenn weniger die Absolutwerte Aund Evon Interesse sind, sondern eher die Abnahme der Viskositt ber das gesamte Messprogramm nach Zeitspanne t5. 13 Przision 13.1 Allgemeines Die angegebene Przision wurde durch statistische Untersuchungen in bereinstimmung mit DIN EN ISO

44、 4259 anhand von Ringversuchsergebnissen ermittelt. DIN 51810-1:2017-04 10 13.2 Wiederholbarkeit, r Der Unterschied zwischen zwei Ergebnissen, die von demselben Beobachter mit demselben Gert unter konstanten Arbeitsbedingungen an derselben Probe ermittelt werden, wrde auf die Dauer bei blicher und k

45、orrekter Anwendung des Verfahrens nur in einem von zwanzig Fllen die in Tabelle 2 angegebenen Werte berschreiten. 13.3 Vergleichbarkeit, R Der Unterschied zwischen zwei einzelnen und unabhngigen Ergebnissen, die von verschiedenen Beobachtern in verschiedenen Laboratorien an gleichen Proben ermittelt

46、 werden, wrde auf die Dauer bei blicher und korrekter Anwendung des Verfahrens nur in einem von zwanzig Fllen die in Tabelle 2 angegebenen Werte berschreiten. Tabelle 2 Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit NLGI-Klasse Wiederholbarkeit r % relativ vom Mittelwert der Ergebnisse Vergleichbarkeit R % r

47、elativ vom Mittelwert der Ergebnisse 000 6 15 00 2 15 0 6 15 1 5 21 2 8 27 ANMERKUNG Ermittlung der Przision anhand von neun Ringversuchs-Teilnehmern fr die NLGI-Klassen 0, 1 und 2 sowie mit sechs Ringversuchs-Teilnehmern fr die Klassen 000 und 00. 14 Prfbericht Der Prfbericht muss die folgenden Ang

48、aben enthalten: a) eine Verweisung auf diese Norm; b) die Art und Kennzeichnung der Probe; c) das Probenahmeverfahren; d) das Prfergebnis (siehe Abschnitt 12); e) jede Abweichung vom festgelegten Verfahren; f) das Datum der Prfung. DIN 51810-1:2017-04 11 Literaturhinweise DIN 1342-1:2003, Viskositt Teil 1: Rheologische Begriffe DIN 1342-2, Viskositt Teil 2: Newtonsche Flssigkeiten DIN 1342-3, Viskositt Teil 3: Nicht-newtonsche Flssigkeiten DIN 53019-1