4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量不確定度評(píng)估

李 詠

(成都航利(集團(tuán))實(shí)業(yè)有限公司, 四川 成都 611937)

4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量不確定度評(píng)估

李 詠

(成都航利(集團(tuán))實(shí)業(yè)有限公司, 四川 成都 611937)

該文介紹了4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量過程中測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)估方法、從測(cè)量程序各步驟評(píng)定了不確定度的各項(xiàng)來源，對(duì)運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定過程中的主要不確定度分量進(jìn)行了合理評(píng)定，得出了運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量結(jié)果的合成不確定度。對(duì)不確定度評(píng)定表明，在運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定中重復(fù)性測(cè)量、試驗(yàn)溫度傳感器、測(cè)量時(shí)間、粘度計(jì)常數(shù)等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果都有一定影響，因此在試驗(yàn)過程中應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，提高試驗(yàn)準(zhǔn)確性。

4109合成潤(rùn)滑油；運(yùn)動(dòng)粘度；測(cè)量；不確定度；評(píng)定

一切測(cè)量結(jié)果都不可避免地具有不確定度，測(cè)量不確定度是評(píng)估測(cè)量水平的指標(biāo)，是判斷測(cè)量結(jié)果的依據(jù)[1-2]。運(yùn)動(dòng)粘度是潤(rùn)滑油重要的質(zhì)量指標(biāo)，它對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的起動(dòng)性能、磨損程度、功率損失大小以及潤(rùn)滑油消耗都有直接影響。特別對(duì)于各種潤(rùn)滑油分類、分級(jí)、質(zhì)量鑒定和確定用途等都有決定性作用。運(yùn)動(dòng)粘度試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于各種試驗(yàn)參數(shù)，如重復(fù)性測(cè)量、試驗(yàn)溫度、粘度計(jì)選擇和測(cè)量時(shí)間等。

本文闡述了4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量時(shí)不確定度的評(píng)估方法，運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)估可以提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性，增強(qiáng)檢測(cè)結(jié)果之間的可比性。

1 試驗(yàn)與計(jì)算

1)主要原料及設(shè)備

使用4109合成潤(rùn)滑油[3]及KV-1運(yùn)動(dòng)粘度恒溫槽；采用GB/T265-1988[4]方法進(jìn)行試驗(yàn)。

2)試驗(yàn)

在100℃的恒溫浴中(采用溫度傳感器系統(tǒng)指示)，用時(shí)間計(jì)時(shí)器(采用秒表)測(cè)量一定體積的樣品在重力作用下流過一個(gè)標(biāo)定好的玻璃毛細(xì)管粘度計(jì)的時(shí)間，在重復(fù)性條件下，每組至少測(cè)量4次。毛細(xì)管粘度計(jì)常數(shù)與測(cè)量的試樣平均流動(dòng)時(shí)間的乘積為該溫度下所測(cè)樣品的運(yùn)動(dòng)粘度[5]。要求恒溫浴(100±0.1)℃，選擇合適的毛細(xì)管粘度計(jì)常數(shù)使所測(cè)的流動(dòng)時(shí)間大于200 s。潤(rùn)滑油在溫度t時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度為：

νt=CT

(1)

式中：νt為樣品在溫度tc時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度(mm2/s)；C為毛細(xì)管粘度計(jì)常數(shù)(mm2/s2)；T為定量液體流過毛細(xì)管所用的時(shí)間(s)。

2 不確定度的來源

4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量不確定的來源由以下4部分組成。

1)4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度分量Up1；

2)溫度傳感器系統(tǒng)引起的不確定度Up2；

3)測(cè)量時(shí)間引入的不確定度分量Up3；

4)毛細(xì)管粘度計(jì)引入的不確定度分量Up4。

3 各種不確定的確定

本文對(duì)4109合成潤(rùn)滑油各種不確定度分析[7-8]如下。

3.1 重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度分量Up1

在重復(fù)性條件下，對(duì)同一4109合成潤(rùn)滑油試樣從取樣開始重復(fù)測(cè)量5次，測(cè)量結(jié)果如表1所示，經(jīng)過5次重復(fù)等精度的測(cè)量，計(jì)算得到：

則100℃溫度下的4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為3.730 mm2/s，單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)差U(v)為0.004 41 mm2/s，重復(fù)性測(cè)量引入U(xiǎn)p1為0.001 18。

表1 同一試樣連續(xù)5次試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 溫度傳感器系統(tǒng)引起的不確定度Up2

測(cè)量運(yùn)動(dòng)粘度時(shí)所用的溫度傳感器安裝在恒溫槽內(nèi)，恒溫槽通過整體校準(zhǔn)，恒溫槽測(cè)量范圍為0～100℃，最小分度為0.01℃，根據(jù)GB/T265—1988規(guī)定，試驗(yàn)溫度必須保持恒定到±0.1℃，表2是溫度變化對(duì)運(yùn)動(dòng)粘度的影響，從表2可以看出，當(dāng)溫度從99.0℃變化到101.0℃時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度變化率為(3.771-3.681)/(101.0-99.0)=0.045 mm2/s·℃。假設(shè)測(cè)量運(yùn)動(dòng)粘度時(shí)溫度波動(dòng)在±0.1℃，是均勻分布，則測(cè)量溫度變化帶來的不確定度為：

表2 溫度對(duì)運(yùn)動(dòng)粘度的影響

3.3 測(cè)量時(shí)間引入的不確定度Up3

用于測(cè)量時(shí)間的秒表的分辨率為1 s，區(qū)間半寬為0.5 s。平均流動(dòng)時(shí)間為270.8 s，最大允許誤差為1 s，其分布為矩形分布，其相對(duì)不確定度為：

3.4 毛細(xì)管粘度計(jì)引入的不確定度Up4

4 4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量的合成不確定度

綜上所述，4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量時(shí)的合成不確定度：

運(yùn)動(dòng)粘度vt=CT

本次測(cè)量運(yùn)動(dòng)粘度的結(jié)果為3.730mm2/s

每個(gè)分量有關(guān)的不確定度合成為：

Up=0.007 56v=0.007 563.730=0.028 mm2/s

當(dāng)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T265—1988測(cè)量4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度時(shí)，其合成不確定度為0.028 mm2/s，擴(kuò)展不確定度為0.056 mm2/s，包含因子K=2。則本次測(cè)量4109合成潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)粘度為(3.730±0.056)mm2/s。

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量表

5 結(jié)束語

在4109合成潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)量整個(gè)過程中，重復(fù)性測(cè)量、試驗(yàn)溫度傳感器、測(cè)量時(shí)間和粘度計(jì)常數(shù)等對(duì)試驗(yàn)結(jié)果都有一定影響，因此在試驗(yàn)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

[1]李慎安，施昌彥，劉風(fēng)，等.JJF1059-1999 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S].北京：國(guó)家計(jì)量出版社，1999.

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[8]王中宇.張海濱.劉智敏.測(cè)量不確定度最大殘差系數(shù)的一種新算法[J].計(jì)量學(xué)報(bào)，2006，3(27)：201-205。

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Evaluation of the Uncertainty of Measurement of the Kinematic Viscosity of Compound Lube 4109

LI Yong

(Chengdu Holy Industry & Commerce CRP.LTD.(GROUP) Chengdu, 611937)

In this paper, the evaluation method of the uncertainty of measurement results of 4109 synthetic lubricating oil kinematic viscosity measurement is introduced.The sources of uncertainty are evaluated from each step of the measurement procedure, and the main uncertainty component in the process of kinematic viscosity measurement is analyzed..Uncertainty evaluation shows that the repeatability of measurement and test, such as temperature sensor, measurement time, viscometer constant have certain influence on the test results, therefore in the process of test we should carry on the test strictly in accordance with the standard test process to improve the test accuracy.

compound lube 4109；kinematic viscosity；measure；uncertainty of measurement；evaluation of uncertainty

2015-07-12；修改日期:2015-10-11

李詠(1976-)，女，高級(jí)工程師，主要從事非金屬材料、油料、涂料等的分析研究工作。

TB9

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.01.005