GB/T 9171-1988 发动机油边界泵送温度测定法
适用于预测发动机油在 0 ~ —40℃ 范围内的边界泵送温度。
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适用范围
适用于预测发动机油在 0 ~ —40℃ 范围内的边界泵送温度。 边界泵送温度定义：能把机油连续地、充分地供给发动机油泵入口的最低温度。 若仅为满足某些规格或分类要求，则只需测定边界泵送温度低于某个规定温度即可（1.2）。 不适用范围：现有资料未提供。
方法原理
试样在 10h 内，以非线性程序冷却速率，由 80℃ 冷却到试验要求温度，恒温 16h。然后在旋转粘度计上，逐步施加规定的扭矩，观察并测定其转动速度，再计算该温度的屈服应力和表观粘度。由三个或三个以上试验温度所得结果，确定该试样的边界泵送温度。
主要仪器
小型旋转粘度计：由一个或多个粘度计单元组成，每个单元含已校准的转子-定子部件，各单元同置于可控温铝块内。标准尺寸： 转子直径 17.0mm 转子长度 20.0mm 定子杯内径 19.0mm 轴的半径 3.18mm 细棉线的半径 0.05mm 3.2 校准好的温度计：具有 80℃ 刻度和 —36~30℃、分格值 0.2℃ 的温度计，用于测量铝块温度；其他同等精度测温仪表也可使用。 3.3 降温设备：在控制的非线性速率下使降温达到预定试验温度，温度控制范围 —40~80℃。 3.4 循环系统：供给铝块合适的液体冷却剂。 其他：滑轮、铜块（竖有两支标记杆）、真空泵、透明外罩（盖罩）、图表记录仪（6.4，可选）。
试剂与标准物质
校准油（4）：低浊点的牛顿油，在 —20℃ 的粘度约为 30 Pa·s，用于校准粘度计单元的粘度计常数。 2.5 校准油：属牛顿流体，在 —20℃ 的粘度约为 30 Pa·s，用于确定本仪器的表观粘度与速度的关系曲线范围。 冷却剂（3.4）：甲醇或无水乙醇；使用甲醇时须注意整个循环系统的密封，并遵守防毒和防燃措施。 冲洗溶剂（7.4.3）：石油醚、丙酮。 砝码：2~3g 重物（7.1.4）、10g、30g、40g、50g 及更大砝码（7.2.4~7.2.7）、150g 砝码（6.2.6、7.3）。 细棉线：半径 0.05mm（3.1），长 700mm（7.1.4）。 纯度要求：现有资料未提供（未标注试剂纯度等级）。
关键条件
冷却程序（7.1.7）：铝块升温速度约 3℃/min，升温至 80±3℃（原文为「803C」，〔待核〕（〔原文不清〕）），自动恒温 2h，然后自动切换到冷却程序，进行 10h 非线性降温。 恒温：冷却到试验要求温度后恒温 16h（1.1、7.1.8）。 温度校准（6.1）：温度选择开关各档启用前应校准；0℃ 档应在 30min 内达到温度平衡，偏离 0±0.5℃ 时通过仪器底部调节螺丝调至 0±0.5℃；按 6.1.1~6.1.2 校准 5~—35℃ 各档温度，准确至 ±0.5℃。 粘度计常数校准（6.2）：在 —20℃ 进行；温度降至 —20±0.2℃ 时至少恒温 1h；挂 150g 砝码测定转子转动速度。 冷却速率检查（6.4）：10h 降温期内重调旋钮每小时逆时针自动转一整圈；最后 6h 恒温期重调旋钮不应再转动。 冷却至 —20℃ 的 10h 冷却温度-时间表（6.4）： | 时间 h | 温度 ℃ | |---|---| | 1 | 2.3±5.0 | | 2 | 5.9±3.0（原文「5.9士3.0」，〔待核〕（〔原文不清〕）） | | 3 | —10.4±2.0 | | 4 | —13.2±1.5 | | 5 | —15.2±1.0（原文「15.2土1.0」，〔待核〕（〔原文不清〕）） | | 6 | —16.7±0.7 | | 7 | —17.8±0.5 | | 8 | —18.7±0.3 | | 9 | —19.4±0.3 | | 10 | —20.0±0.3 |
计算与结果
### 9.1 定义与基础公式（第 2 章） 2.1 动力粘度：液体在剪切应力下流动时内摩擦力的度量，其值为所加于流动液体的剪切应力和剪切速率之比；法定计量单位 Pa·s，习惯用 cP。1cP = 10⁻³Pa·s = 1 mPa·s。 牛顿油或液体：在所有剪切速率或剪切应力下，只要温度一定，都显示恒定粘度的油或液体。 非牛顿油或液体：随剪切应力或剪切速率变化，其粘度也变化的油或液体。 表观粘度：使用本方法所测得的粘度。 2.7 剪切速率：液体流动的速度梯度。对于牛顿液体，在同心圆筒旋转粘度计中，在内圆筒外表面测量剪切速率，忽略任何边界效应。转子表面剪切速率 Gs（s⁻¹）按式（1）计算（原文公式 〔原文不清〕残缺，〔待核〕（〔原文不清〕））。 对于 3.1.1 所规定特定尺寸，转子表面剪切速率 Gs（s⁻¹）按式（2）计算（原文公式 〔原文不清〕残缺，〔待核〕（〔原文不清〕））。 2.8 剪切应力：单位面积上推动液体流动的力，面积指剪切面，本方法所用旋转粘度计的转子表面是受剪切的面积。 施加在转子上的扭矩 Ts（N·m）按式（3）计算：Ts = 9.81M(Ro + Rr) × 10⁻⁶〔原文不清〕） 式中：M——施加的质量，g；Ro——轴的半径，mm；Rr——细棉线的半径，mm。 施加在转子表面上的剪切应力 Ss（Pa）按式（4）计算（原文公式 〔原文不清〕残缺，〔待核〕（〔原文不清〕）） 式中：转子高度，mm（原文符号缺失，〔待核〕（〔原文不清〕））。 对于 3.1.1 所规定特定尺寸，施加在转子上的扭矩 T（N·m）按式（5）计算：T = 31.7M × 10⁻⁶（原文「10-8」，〔待核〕（〔原文不清〕）） 施加在转子表面上的剪切应力 Ss（Pa）按式（6）计算：Ss = 3.5M 2.9 屈服应力：液体刚刚开始流动所需的剪切应力；对于所有牛顿液体和某些非牛顿液体，屈服应力等于零。有些发动机油有屈服应力，它是低温冷却速率、恒温时间和温度的函数。 2.10 临界屈服应力：能使润滑油流到汽车发动机滤网入口的最大屈服应力。较高屈服应力下空气可能被吸进油泵，并因油泵气阻导致不能保持合适的机油压力。 2.11 临界粘度：在一定剪切速率下，能使机油顺利流到汽车发动机油泵所允许的最大粘度。超过这个粘度，流向机油滤网或进油管的机油受到限制，从而导致不能维持所需的机油压力。 2.12 边界泵送温度：出现临界屈服应力或临界粘度时的最高温度，无论哪个温度都是取较高的温度。 ### 9.2 粘度计常数（6.2.8） 每个粘度计单元的粘度计常数 C（Pa/B）按式（8）计算（原文式（7）〔原文不清〕残缺，〔待核〕（〔原文不清〕））： 当采用 150g 砝码测定时：η₇₀ = C · tsr（原文写作「70=C•tsr」，〔待核〕（〔原文不清〕）） 式中：η——在 —20℃ 时校准油粘度，Pa·s；tsr——转子转动三圈所需时间，s。 ### 9.3 屈服应力计算与「气阻型」BPT（8.1） 8.1.1 如果加 30g 砝码就观察到转动，屈服应力将小于 105 Pa，对于本方法可确定这个屈服应力为零。 8.1.2 如果加大于 30g 砝码才开始转动，应按 2.8 条中式（7）计算不发生转动的最大质量的剪切应力（原文「式（7）」，〔待核〕（〔原文不清〕））；计算所得剪切应力称为屈服应力。 8.1.3 油泵由于「气阻」导致泵送失败的 BPT 是在 105 Pa 临界屈服应力（相当于 30g 砝码）时出现的。可绘制屈服应力对温度的曲线图，在不同温度下重复第 7 章后，用外推法或内插法求出 105 Pa 时的温度。 8.1.4 将相当于屈服应力为 105 Pa 的温度修约到最接近的 0.5℃，就是「气阻型」的边界泵送温度（BPT）。 ### 9.4 粘度计算与「流动受限型」BPT（8.2） 8.2.1 各温度下试样的表观粘度 η（Pa·s）按式（9）计算（原文公式 〔原文不清〕残缺，〔待核〕（〔原文不清〕））： 式中：M——所施加的砝码质量，g；tsr——转子转动三圈的时间，s；C——该粘度计单元的粘度计常数，Pa/B。 8.2.2 由表观粘度与温度的关系图中，可用内插法求得表观粘度为 30 Pa·s 时的温度。这个温度就是由于「流动受限」导致泵送失败的 BPT。不能用外推法求得数据，必要时在另一个温度重复第 7 章步骤。 8.3 在 8.1.4 和 8.2.2 所确定的两个温度中选取较高温度，修约到最接近的 0.5℃，作为边界泵送温度（BPT）。
质量控制
由下述规定判断试验结果的可靠性（95% 置信水平）。 9.1 重复性：同一操作者重复测定的两个结果之间差值不应大于 1.3℃。 9.2 再现性：由两个不同实验室提出的两个结果之间差值不应大于 3.2℃。 注：本方法的精密度是用 13 个有代表性的商品试样，在不同实验室测试的结果进行统计检验得出的，这 13 个试样的边界泵送温度 BPT 在 —14.5~—36℃（原文「-14.5~ 36C」，〔待核〕（〔原文不清〕））。
引用文件
ASTM D3829—79《预测发动机油边界泵送温度的标准方法》（等效采用）。 其他引用文件：现有资料未提供。
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核验说明
〔待核〕和〔原文不清〕标明仍需核对标准原文的具体位置，并不表示已经核实。请勿将这些数值或步骤直接用于作业依据。