Details

Работа посвящена разработке прототипа ротационного вискозиметра пружинного типа для определения динамической вязкости жидких материалов и исследованию влияния геометрии измерительных шпинделей на характеристики прибора. Спроектированы и изготовлены два последовательных прототипа; разработано программное обеспечение для управления прибором и обработки результатов. Конструктивные решения верифицированы методами конечно-элементного анализа. Для дискового и лопастного шпинделей разработаны параметрические конечно-объёмные модели проточной части. Для лопастно-го шпинделя методом нелинейной регрессии получена аналитическая фор-мула геометрического коэффициента. Для дискового шпинделя рассмотрена применимость формулы цилиндрического шпинделя. Результаты валидированы экспериментально. Результаты применимы при проектировании ротационных вискозиметров для контроля жидких материалов в химической, лакокрасочной и пище-вой промышленности. Полученные формулы геометрических коэффициентов позволяют подбирать геометрию шпинделя под заданный диапазон вязкости без дополнительного итерационного моделирования. В работе использованы следующие информационные технологии: ANSYS Workbench 2025 R1, КОМПАС 3d v24, Arduino IDE, PyCharm.

The work is devoted to the development of a spring-type rotary viscometer prototype for determining the dynamic viscosity of liquid materials and investigating the effect of spindle geometry on instrument characteristics. Two successive prototypes were designed and manufactured; software for instrument control and data processing was developed. Structural solutions were verified by finite element analysis, including stress and modal analysis of the stand and measuring unit. Parametric finite-volume models of the flow domain were developed for disc and vane spindle types. An analytical formula for the vane spindle geometric coefficient was obtained by nonlinear regression. For the disc spindle, applicability of the cylindrical spindle formula was confirmed. All results were validated experimentally using second-order viscosity reference standards. The results are applicable to the design of rotary viscometers for quality control in the chemical, paint, and food industries. The derived formulas enable spindle geometry selection for a target viscosity range without iterative simulations. The following information technologies were used in the work: ANSYS Workbench 2025 R1, KOMPAS 3d v24, Arduino IDE, PyCharm.