Что такое кинематическая вязкость масла: Вязкость моторного масла: что такое, обозначения, стандарты

Содержание

Вязкость моторного масла: что такое, обозначения, стандарты

Учитывая большие объемы масла, используемого грузовиками и строительной техникой, фактор цены и ресурса смазочных материалов важен для бизнеса, особенно для крупных автопарков.

Это свойство прямо влияет на эффективность смазки, защиту от износа, а в холодном климате и на саму возможность запуска двигателя. Узлам, смазываемым принудительно маслонасосом, требуется обеспечение давления масла в определенных пределах, а оно находится в прямой пропорции с его вязкостью. Эффективность смазки разбрызгиванием (в первую очередь стенок цилиндров) зависит и от объема масла, выходящего через зазоры вкладышей, и от прочности масляной пленки, то есть вновь связана с вязкостью.

Появление в конструкции двигателей гидрокомпенсаторов, а затем и гидравлического привода фазовращателей также пришлось учитывать при составлении требований к вязкости моторного масла. Недостаточно вязкий продукт нарушает работу гидрокомпенсаторов, что выдает себя характерным стуком в механизме привода клапанов.

Зависимость вязкости от температуры

Моторное масло – это сложная по составу жидкость, состоящая из органических (базовое масло) и неорганических (часть пакета присадок) компонентов. У любого сорта материала есть ярко выраженная зависимость вязкости от температуры. По мере ее роста вязкость падает, снижается давление в масляной системе, уменьшается прочность масляной пленки. Поэтому при превышении определенной температуры масло может потерять это свойство настолько, что под нагрузкой трение в двигателе перейдет в сухое, а это неизбежно приведет к поломке.

При снижении температуры масло, напротив, густеет. Ухудшается прокачиваемость, возрастает сопротивление масляного фильтра, снижается объем масла, разбрызгиваемого в картере. При увеличении вязкости выше определенного порога становится невозможным запуск двигателя с помощью электростартера: его мощности не хватает, чтобы раскрутить коленчатый вал до нужных оборотов либо даже просто сдвинуть его с места.

Классическое минеральное базовое масло отличает наиболее ярко выраженная зависимость вязкости от температуры, то есть оно имеет минимальную ширину диапазона применяемости. По этой причине характеристики продукции приходится корректировать введением дополнительных присадок. Высококачественные синтетические базовые масла позволяют обеспечивать наиболее широкие границы применимости: при великолепных низкотемпературных свойствах масло не теряет способность смазывать и защищать мотор после прогрева и под нагрузкой.

Зависимость вязкости от срока службы смазочного материала

По мере эксплуатации масло неизбежно стареет, его вязкостные характеристики меняются:

  • окисляется и насыщается продуктами неполного сгорания топлива базовое масло;
  • разрушаются введенные в состав продукта стабилизаторы вязкости.

Для обеспечения нормальных интервалов замены масла необходимо, чтобы к концу срока его параметры оставались в пределах, заданных производителем двигателя. Старение масла становится к концу срока службы хорошо заметным: вязкость снижается, одновременно ухудшаются и низкотемпературные характеристики.

Используя высококачественные базовые масла и современные пакеты присадок, ROLF Lubricants GmbH может предложить продукцию не только со стандартными, но и с увеличенными сроками замены в соответствии со специфическими допусками автопроизводителей (например, BMW LL-01). В то же время намеренное увеличение интервалов замены, если оно прямо не оговорено в сервисной книжке для масел с конкретным допуском, не может быть рекомендовано.

Нужно учитывать, что сроки замены устанавливаются автопроизводителями для среднестатистических условий эксплуатации. В ряде случаев требуется сокращать интервалы обслуживания. Сюда относятся:

  • частые пробки, в которых двигатель работает на минимальных оборотах (наихудшие условия смазки) без набора километража на одометре;
  • жесткая эксплуатация (перегрузки, агрессивное вождение, внедорожная езда), когда возрастают темпы старения и окисления масла.

В таких условиях вязкостные свойства масла, как и другие эксплуатационные характеристики, уже могут выйти за установленные пределы быстрее, что ускорит рост износа двигателя. Именно поэтому в сервисных книжках обычно прямо предписываются сокращенные интервалы замены масла в описанных случаях.

Стандартизация вязкости смазочного материала

Для надежности смазки двигателя в первую очередь требуется, чтобы кинематическая вязкость масла при рабочей температуре находилась в определенных границах. Также особо оговаривается минимальная динамическая вязкость при повышенной температуре. При зимней же эксплуатации необходимо задать предельно высокую динамическую вязкость масла для определенной температуры, чтобы иметь уверенность в возможности прокрутки двигателя стартером и сохранении прокачиваемости материала насосом.

Общепринятая спецификация SAE J300 удобна и позволяет легко описывать и сравнивать вязкостные характеристики моторных масел. Ее принцип легко описывает простая таблица:

Группа классов вязкости

Маркировка по мере возрастания вязкости

Зимние масла

0W

10W

15W

20W

25W

Летние масла

20

30

40

50

60

Таким образом, для сравнения двух масел достаточно сопоставить индексы заявленных классов. У летних масел увеличение числового индекса гарантирует, что вязкость при 100 градусах Цельсия (условная рабочая температура двигателя) попадает в больший диапазон числовых значений, чем у масла с меньшим индексом. Для зимних продуктов рост индекса означает ухудшение низкотемпературных свойств и увеличение температуры, при которой нормирована динамическая вязкость.

Однако сезонные масла в большинстве климатических поясов в эксплуатации неудобны, так как требуют замены два раза в год, даже если материал еще не потерял свои свойства. При небольших сезонных пробегах это экономически невыгодно. Поэтому большинство современных моторных масел, в том числе и выпускаемых ROLF Lubricants GmbH, являются всесезонными. У них в маркировке класса вязкости через дефис указываются два индекса, например SAE 10W-40.

Поскольку по мере старения масла его вязкость при рабочей температуре мотора неизбежно снижается, хорошим признаком качества и ресурса считается близость кинематической вязкости свежего продукта при 100 °С к верхней границе, заданной указанным классом SAE. Например, для класса SAE 30 максимум вязкости по стандарту равен 12,5 мм2/с, а у моторных масел ROLF она составляет:

  • ROLF 3-SYNTHETIC 5W-30: 12,2 мм2/с;
  • ROLF GT 5W-30 SN/CF: 12,1 мм2/с;
  • ROLF JP SAE 0W-30 ILSAC GF-5/API SN: 11,7 мм2/с;
  • ROLF JP SAE 10W-30 ILSAC GF-5/API SN: 12,0 мм2/с.

Моторные масла ROLF

Кинематическая вязкость масла

Кинематическая вязкость масла

Кинематическая вязкость представляет собой отношение динамической вязкости к плотности вещества. Своим происхождением она обязана классическим методам измерения вязкости, среди которых измерение времени вытекания заданного объема через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.

Прибор для измерения вязкости называется вискозиметром. Когда две жидкости равного объема помещены в идентичные капиллярные вискозиметры и двигаются самотеком, вязкой жидкости требуется больше времени для протекания через капилляр. Если одной жидкости для вытекания требуется 200 секунд, а другой – 400, то по шкале кинематической вязкости вторая жидкость в два раза более вязкая, чем первая.

Кинематическая вязкость определяется легко и точно, поэтому для контроля над качеством производимых смазочных масел предпочтение отдают именно этому параметру.

По причине отсутствия стандартизированных методов испытаний масел в условиях деформации сдвига успешно используется такой эксплуатационный показатель качества как стабильность кинематической вязкости. Она выражается через степень изменения вязкости под воздействием условий, приближенных к эксплуатационным (термоокисление, сдвиговые деформации, загрязнение сажей и т.д.).

Чтобы производимое масло имело широкий вязкостный диапазон, необходимо применять базовое масло с очень высоким индексом вязкости. На сегодняшний день таковыми являются синтетические масла, например, Mobil на основе полиальфаолефинов, изопарафиновых углеводородов и алкилбензола, гидрокрекинговые масла и его смеси "синтетикой" (Shell Helix Ultra, BP Visco 5000 и т.д.). Индексы перечисленных баз лежат в диапазоне от ~135 (BP), до ~147 (Mobil) единиц. Для получения масел с диапазоном 5w-40 индекс нужно повысить минимум до ~155 единиц. Это можно сделать с помощью полимерных загустителей.

В качестве модификаторов вязкости применяются полимеры и сополимеры, полиизобутилен, полиметакрилаты, сополимеры олефинов (этилена, пропилена, бутилена), гидрированный сополимер стирола и бутадиена, гидрированный полиизопрен и др. С целью подчеркивания их высокомолекулярной природы, они вещества называются полимерными модификаторами вязкости (polymeric viscosity modifiers). В качестве депрессорных присадок (pour point depressants) применяются алкилнафталины, алкилфенолы и другие полимерные продукты.

Полимерные модификаторы вязкости эффективны в маслах, эксплуатируемых при умеренных нагрузках в отсутствии высокой деформации сдвига.

При больших нагрузках и высокой скорости сдвига длинные молекулы загустителей могут разрываться на мелкие фрагменты, вследствие чего эффективность загустителя при эксплуатации постепенно уменьшается. Именно поэтому новые масла с высоким индексом вязкости, стабильным в течение продолжительной работы в тяжелых условиях, получают не только добавлением полимерных присадок, но и путем модификации молекул базового масла (гидрокрекинг) либо путем использования синтетических базовых масел.

Теперь достаточно взглянуть на требования новых спецификаций SAE, API-ILSAC, ACEA и автопроизводителей, чтобы понять какие тесты не проходят высокозагущенные масла. Производители автомобилей и ГСМ сходятся во мнении относительно нежелательности использования высокозагущенных масел с широкими вязкостными диапазонами в условиях длительных интервалов и высоких нагрузок на двигатель.

Спецификация моторных масел по SAE (по показателю вязкости)

SAE (Society of Automotive Engineers – Общество Автомобильных инженеров). Спецификация SAE J300 является международным стандартом классификации моторных масел .

Вязкость масла – важнейшая характеристика моторного масла, определяющая способность масла обеспечивать стабильную работу двигателя, как в морозы (холодный пуск), так и в жаркую погоду (при максимальной нагрузке).

Температурные показатели моторного масла в своей основе содержат два главных значения: кинематическая вязкость (легкость текучести масла при заданной температуре под воздействием силы тяжести) и динамическая вязкость (показывает зависимость изменения вязкости масла от скорости перемещения смазываемых деталей относительно друг друга). Чем выше скорость, тем ниже вязкость, чем ниже скорость, тем выше вязкость.

Классы моторного масла

  • зимнее «W» – Winter-Зима ( SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W). Данные моторные масла характеризуются малой вязкостью, обеспечивают безопасный холодный пуск при температурах ниже ноля, но, не обеспечивают достаточно хорошее смазывание деталей летом.
  • летнее ( SAE 20, 30, 40, 50, 60). Масла данного класса отличаются высокой вязкостью.
  • всесезонное ( SAE 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 5W-60, 10W-20, 10W-30, 10W-40, 10W-50, 10W-60, 15W-30, 15W-40, 15W-50, 15W-60, 20W-30, 20W-40, 20W-50, 20W-60). Сочетает в себе одновременно характеристики летнего и зимнего моторного масла.

Свойства вязкости при заданных низких температурах

Проворачиваемость определяют при помощи имитатора холодного пуска двигателя ( холодная прокрутка от стартера) CCS (Cold Cranking Simulator). Показатель динамической вязкости масла и температуры, при которых масло обладает достаточной текучестью, способной обеспечить безопасный пуск двигателя.

Прокачиваемость определяют, ссылаясь на показания мини-ротационного вискозиметра MRV(Mini-Rotary Viscometer) – на 5Со ниже. Способность прокачиваемости масла насосом в двигателе по системе смазки, исключающая возможность сухого трения деталей.

Свойства вязкости при заданных высоких температурах

Кинематическая вязкость при температуре 100 градусов Цельсия. Показывает минимальные и максимальные значения вязкости моторного масла при условии прогретого двигателя.

Динамическая вязкость HTHS (High Temperature High Shear) при 150 градусах Цельсия, и скорости сдвига 106 с-1. Определяет свойства моторного масла по энергосбережению. Показатель стабильности характеристик вязкости при экстремальных температурах.


Вас заинтересуют

Ваш вопрос успешно отправлен. Спасибо!

Закрыть

SAE (Society of Automotive Engineers – Общество Автомобильных инженеров). Спецификация SAE J300 является международным стандартом классификации моторных масел .

Вязкость масла – важнейшая характеристика моторного масла, определяющая способность масла обеспечивать стабильную работу двигателя, как в морозы (холодный пуск), так и в жаркую погоду (при максимальной нагрузке).

Температурные показатели моторного масла в своей основе содержат два главных значения: кинематическая вязкость (легкость текучести масла при заданной температуре под воздействием силы тяжести) и динамическая вязкость (показывает зависимость изменения вязкости масла от скорости перемещения смазываемых деталей относительно друг друга). Чем выше скорость, тем ниже вязкость, чем ниже скорость, тем выше вязкость.

Классы моторного масла

  • зимнее «W» – Winter-Зима ( SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W). Данные моторные масла характеризуются малой вязкостью, обеспечивают безопасный холодный пуск при температурах ниже ноля, но, не обеспечивают достаточно хорошее смазывание деталей летом.
  • летнее ( SAE 20, 30, 40, 50, 60). Масла данного класса отличаются высокой вязкостью.
  • всесезонное ( SAE 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 5W-60, 10W-20, 10W-30, 10W-40, 10W-50, 10W-60, 15W-30, 15W-40, 15W-50, 15W-60, 20W-30, 20W-40, 20W-50, 20W-60). Сочетает в себе одновременно характеристики летнего и зимнего моторного масла.

Свойства вязкости при заданных низких температурах

Проворачиваемость определяют при помощи имитатора холодного пуска двигателя ( холодная прокрутка от стартера) CCS (Cold Cranking Simulator). Показатель динамической вязкости масла и температуры, при которых масло обладает достаточной текучестью, способной обеспечить безопасный пуск двигателя.

Прокачиваемость определяют, ссылаясь на показания мини-ротационного вискозиметра MRV(Mini-Rotary Viscometer) – на 5Со ниже. Способность прокачиваемости масла насосом в двигателе по системе смазки, исключающая возможность сухого трения деталей.

Свойства вязкости при заданных высоких температурах

Кинематическая вязкость при температуре 100 градусов Цельсия. Показывает минимальные и максимальные значения вязкости моторного масла при условии прогретого двигателя.

Динамическая вязкость HTHS (High Temperature High Shear) при 150 градусах Цельсия, и скорости сдвига 106 с-1. Определяет свойства моторного масла по энергосбережению. Показатель стабильности характеристик вязкости при экстремальных температурах.

Моторное масло SW-30 — экспертиза четырех образцов — журнал За рулем

Пытку российским двигателем и российским топливом прошли четыре образца импортных масел вязкостью SAE 5W‑30 от ведущих производителей, занимающих львиную долю отечественного рынка. Исследуем, на какие приоритеты ориентируются производители моторных масел. А главное — как уживаются импортные моторные масла с отечественным бензином и как этот симбиоз сказывается на состоянии двигателя?

SONY DSC

Материалы по теме

Материалы по теме

Принято считать, что без маловязкого масла современный мотор станет кушать много бензина, а из выхлопной трубы будет дурно пахнуть. Но говорят, что для России всё должно быть другим, в том числе и масло.

Мы взяли три полностью синтетических импортных моторных масла с вязкостью SAE 5W‑30 от ведущих производителей, занимающих львиную долю отечественного рынка, — ExxonMobil, Shell и Castrol. К этой троице присовокупили не столь распространенное, но не менее известное масло Motul.

Как испытывали? На каждом из масел специально подготовленный стендовый двигатель крутился в заданных режимах сто двадцать часов, при этом сравнивались его характеристики на различных стадиях испытаний. Мотор — отечественный восьмиклапанник ВАЗ‑21114 с впрыском, с измененной программой управления и системой масляного охлаждения поршней.

Почему двигатель не иномарочный? Условия испытаний не позволяют. Методика требует до начала испытаний и после них вскрывать мотор, обмерять, дефектовать, фотографировать и взвешивать детали. А современные ненашенские моторы разборке-сборке не подлежат — коленчатый вал там снять нельзя. Точнее, снять можно, а вот ставить обратно уже запрещено.

7Y1A8936

Через фиксированное время мы отбирали — три раза — пробы масла для оценки темпа его старения. Отслеживали изменение физико-химических показателей масла, а также содержание в нем продуктов износа. А вскрытие мотора уточняло представление об отложениях и износе.

Чтобы отсеять сомнения насчет возможных подделок, свежие пробы масел мы отдали в лабораторию для определения базовых физико-химических показателей и сравнили их с указанными производителями. Если совпадают — стало быть, масла настоящие, не поддельные. Удивило другое: начальные параметры всех четырех масел практически одинаковые. Уж не из одной ли они бочки? Из разных! Это выяснилось после измерений динамической вязкости во всем диапазоне температур. Но сначала вспомним, какие вообще бывают вязкости.

table-01

Материалы по теме

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ, ДИНАМИЧЕСКАЯ И HTHS

Имеется прямая связь между вязкостью масла, потерями на трение и скоростью износа узла трения. В классической гидродинамике различают две характеристики вязкости — динамическую и кинематическую. Для мотора важна именно динамическая вязкость масла, поскольку она учитывает изменение плотности в зависимости от температуры. А кинематическая вязкость важна для масленщиков; она может быть точно определена капиллярным вискозиметром. Ранее параметры вязкости, предписанные классом SAE, ограничивали лишь возможный диапазон изменения кинематической вязкости масла при температуре 100 °C. Диапазон этот для масел SAE 30 составляет 9,3–12,6 сСт; для масел SAE 40 он шире12,6–16,3 сСт.

Сейчас классификация по SAE дополнена ограничениями по динамической вязкости при 150 °C. Это так называемая высокотемпературная вязкость HTHS (High-Temperature, High- Shear).

Прежде считалось, что для подбора масла достаточно классификации по SAE, а потом выяснилось, что ее мало. Масла из одной группы при рабочих температурах могут различаться по вязкости на десятки процентов, а это существенно для работы мотора. Потому и ввели дополнительное ограничение.

table-02

Динамика изменения кинематической вязкости в процессе испытаний отражает темп старения масла. Это один из основных браковочных параметров масла.

Динамика изменения кинематической вязкости в процессе испытаний отражает темп старения масла. Это один из основных браковочных параметров масла.

Производители современных масел ориентируются на противоположные приоритеты. Так, фирма Shell заявляет о малой вязкости масла Helix Ultra, которая предопределяет низкие потери на трение. А компания Motul специально разработала масло 8100 X‑сlean FE, у которого заявлено высокое значение HTHS. Кто же прав?

Для полноты картины пройдем по всем температурам — от зимнего холодного пуска до вполне рабочих режимов, как у полностью прогретого мотора. Наивысшие значения высокотемпературной вязкости HTHS при первой пробе — у масла Motul 8100 X‑сlean FE, как и было обещано производителем: 3,2 мПа·с против 2,7 мПа·с у Mobil. Разбег — почти под 20%! Значит, это масло снизит на 20% нагрузку на подшипник — либо позволит увеличить давление на подшипник на те же 20% без ухудшения условий его работы. Плата за это — самые высокие значения динамической вязкости при отрицательных температурах: 8330 мПа·с у масла Motul против 6220 мПа·с у масла Mobil. Значит, в арктиках и антарктиках запустить мотор с маслом Motul будет сложнее.

table-03

Содержание продуктов износа в образце масла, отобранном после цикла испытаний, хорошо иллюстрирует защитные свойства масла.

Содержание продуктов износа в образце масла, отобранном после цикла испытаний, хорошо иллюстрирует защитные свойства масла.

Впрочем, интереснее проследить динамику изменения этого параметра в течение всего срока проведения испытаний. Масла Mobil 1 ESP Formula и Motul 8100 X‑clean FE за 120 часов пытки российским двигателем и российским же (не самым лучшим, как все говорят) топливом изменили свои параметры несильно и вполне предсказуемо. В ходе испытаний динамическая вязкость во всем диапазоне температур увеличилась лишь на 3–5%.

А вот масла Castrol Edge FST и Shell Helix Ultra изменили свою вязкость на 21–28%! Причем рост вязкости у масла Castrol начался практически сразу — такая динамика нехарактерна для обычного поведения масла. А масло Shell до середины испытаний держалось молодцом, но сдалось во второй половине цикла. В итоге к концу испытаний то преимущество, которое было у этих масел перед маслом Motul по вязкости при отрицательных температурах, полностью растаяло. Тем, кто планирует использовать эти масла в суровых северных условиях, есть о чем задуматься.

Еще более выразительную картину, отражающую темпы старения масел, дает анализ динамики изменения кинематической вязкости при 100 °C.

table-04

Материалы по теме

Материалы по теме

И снова: у масла Motul вязкость практически не изменяется. У масла Mobil изменение вязкости более заметно, причем к концу срока испытаний она вышла на пороговое значение. А вот Castrol выдал очень существенное увеличение вязкости при 100 °C, далеко выскочив за допустимые пределы. Самое интересное, что вязкость при 40 °C к концу испытаний стала уменьшаться — это можно увидеть из данных в итоговой таблице. Индекс вязкости улетел аж за 210!

Индекс вязкости — это важный параметр моторного масла, который характеризует темп изменения вязкости при росте температуры. Чем он выше, тем меньше разница между вязкостями при высокой температуре и при низкой. Для полных синтетик он обычно лежит в диапазоне 160–180.

И еще одна странность масла Castrol. Обычно щелочное число постепенно снижается: срабатывается комплекс моющих присадок. А тут наоборот — рост!

Возможно, из отложений, формируемых в двигателе, в масло возвращается кальций или другой элемент, на который и реагирует прибор. Кстати, для остальных трех масел тот же метод дал ожидаемый результат.

table-05

Энергосбережение масел мы оценивали дважды, сопоставив расход топлива в режимах нашего цикла как со свежим маслом, так и с отработавшим 120 моточасов. Эти результаты также сведены в таблицах.

Здесь вновь уместно вернуться в разговору об HTHS. Масло с самым высоким значением HTHS — Motul 8100 X‑clean FE — и здесь показало лучший результат. Впрочем, все испытанные масла, судя по результатам, вполне могут быть отнесены к энергосберегающим. Но те, у которых темп роста вязкости ниже, в наименьшей степени изменили расход топлива и мощность мотора после цикла длительных испытаний. Наиболее наглядно влияние высокотемпературной вязкости проявилось при анализе защитных функций масла. Анализ содержания продуктов износа в пробах масел, отобранных на итоговой стадии испытаний, четко выявляет безоговорочное лидерство масла с высоким HTHS. Это Motul 8100 X‑clean FE. Вполне объяснимо: выше вязкость — больше толщина разделяющего слоя и меньше износ деталей двигателя.

Вскрытие мотора после циклов испытаний показало примерно одинаковый итоговый уровень высоко- и низкотемпературных отложений, при этом более стабильные масла дали чуть лучший результат. Но в целом все масла по этим параметрам показали высокий результат, характерный для высококачественных синтетик.

table-06

Высокотемпературные отложения на боковых поверхностях поршней, оставленные современными синтетическими маслами, не должны выходить за 1,5 балла шкалы ПЗВ. И не вышли. Шкала ПЗВ — это шкала экспертных оценок уровня отложений: абсолютно чистый поршень — 0 баллов, черный и грязный — 6 баллов.

Высокотемпературные отложения на боковых поверхностях поршней, оставленные современными синтетическими маслами, не должны выходить за 1,5 балла шкалы ПЗВ. И не вышли. Шкала ПЗВ — это шкала экспертных оценок уровня отложений: абсолютно чистый поршень — 0 баллов, черный и грязный — 6 баллов.

Высокотемпературные отложения на боковых поверхностях поршней, оставленные современными синтетическими маслами, не должны выходить за 1,5 балла шкалы ПЗВ. И не вышли. Шкала ПЗВ — это шкала экспертных оценок уровня отложений: абсолютно чистый поршень — 0 баллов, черный и грязный — 6 баллов.

Материалы по теме

НЕ ДЛЯ РОССИИ?

Почему масла по-разному проявили себя в ходе испытаний? Два из них — Motul 8100 X‑сlean FE и Mobil 1 ESP Formula — отработали без замечаний, а два других показали не столь оптимистичный результат. Сам характер старения масла, когда вязкость начинает гулять, а другие параметры в целом остаются в норме, чаще всего свидетельствует о том, что полимерные загустители масла, входящие в использованный пакет присадок, с чем-то конфликтуют.

Затевая эту экспертизу, мы хотели продолжить поднятую нами три года назад тему «масляной чумы» — непредсказуемого разложения масла, при котором образуется черный гудрон в каналах системы смазывания, масляном поддоне, клапанном механизме. Эта болезнь убила не одну сотню моторов. И масленщики в качестве одного из возможных виновников этой беды называли российский бензин. Тогда мы нашли и другие причины «чумы», причем подтвержденные экспериментом. Но надо было проверить и версию о влиянии плохого бензина.

Решение нашлось после нашей экспертизы дешевых 95‑х бензинов (ЗР, 2015, № 5), в ходе которой выяснилось, что большинство из них содержит запрещенный метанол. Именно такой бензин мы и использовали для наших испытаний

table-07

Испытанные синтетики дали сравнительно тонкие слои (в целом — близкой толщины) низкотемпературных отложений.

Испытанные синтетики дали сравнительно тонкие слои (в целом — близкой толщины) низкотемпературных отложений.

Таким образом, наши исследования подтвердили, что плохой бензин реально способен испортить масло, а вместе с ним и мотор. Да, но ведь масла Motul 8100 X‑сlean FE и Mobil 1 ESP Formula, работая на таком же бензине, никаких претензий к нему не высказали! Значит, пакет присадок можно скорректировать таким образом, чтобы и в наших условиях масло работало нормально. Другое дело, что не всем это удается.

А пока повторяем: широким кругом объезжайте непроверенные АЗС! Что касается выбора моторного масла, то мы советуем отдавать предпочтение продуктам с более высоким значением HTHS.

Целее будут мотор, нервы и кошелек!

Как оценивали

01_MASLO

Полученные нами результаты носят относительный характер, применимый только к сопоставлению четырех испытанных синтетик. При сравнении моторных характеристик двигателя в тест включали еще одно масло — относительно простую анонимную полусинтетику того же класса вязкости, взятую как базу для сравнения. Стендовые испытания полностью исключают неопределенность, неизбежную при проверке на реальном моторе в обычных условиях эксплуатации. В последнем случае многое зависит от режимов работы двигателя, его технического состояния, стиля вождения, качества топлива, погоды за бортом и ряда случайных факторов.

SONY DSC

Примененная методика позволяет оценить сравнительное качество моторного масла по признакам, которые обычно учитываются при их допуске к применению различными автопроизводителями. Перечислим эти признаки.

Энергосбережение определяется по изменению среднего удельного расхода топлива при работе на испытывающемся масле по сопоставлению с базовым.

Защита от износа определяется по изменению массы контрольных деталей (вкладыши подшипников коленчатого вала и поршневые кольца), изменению размера деталей, содержанию продуктов износа в пробе моторного масла, отобранной после испытаний.

02_MASLO

Материалы по теме

Материалы по теме

Склонность к образованию высокотемпературных отложений определяется визуальной оценкой уровня загрязненности боковых поверхностей поршней. Склонность к образованию низкотемпературных отложений определяется по изменению массы контрольных весовых элементов — деталей двигателя, устанавливаемых в клапанной крышке (сетка маслоотделителя) и в масляном поддоне (приемный грибок масляного фильтра).

Экологические показатели определяются по изменению токсичности отработавших газов при работе двигателя по стандартному циклу испытаний на испытывающемся масле по сравнению с базовым.

Кроме того, оценивали сравнительный темп старения моторного масла и его влияние на показатели двигателя. Ресурсные показатели масла характеризовались динамикой изменения его вязкости, щелочного и кислотного чисел, изменением диспергирующей способности.

В качестве браковочных параметров, на основании которых производилась оценка сохранения работоспособности масла, применяли границы вязкости, определяемые его классом по SAE. Для масла класса SAE 5W‑30: кинематическая вязкость, замеренная при температуре 100 °C, должна быть в диапазоне 9,3–12,6 сСт. Кроме того, масло выбраковывали в том случае, если на каком-то этапе испытаний его щелочное число падало более чем на 50% от начального значения.

Высокотемпературная вязкость масла

table-08

В современных двигателях температура масла в рабочей зоне может доходить до 180–200 °C, особенно в паре трения поршневое кольцо — цилиндр двигателя. Вязкость масел даже одной группы по SAE при таких температурах может существенно различаться. Так, ранее проведенные нами экспертизы показали, что для масел группы «сороковок» при 150 °C кинематическая вяз‑ кость может меняться в диапазоне 5,4–6,8 сСт, то есть разбег достигает 25%! Для «тридцаток» относительная разница может быть еще больше.

Материалы по теме

Материалы по теме

Именно поэтому в редакциях правил SAE J300 начиная с 2001 года появилось понятие высокотемпературной вязкости HTHS. Это динамическая вязкость масла, определяемая на ротационном вискозиметре при фиксированных условиях — при скорости сдвига 106 1/с.

У производителей современных масел одинаковая цель — оптимизация работы двигателя, но для ее достижения они выбирают взаимоисключающие способы. Так, например, в описании масла Shell Helix Ultra говорится, что благодаря малой вязкости оно снижает потери на трение. А фирма Motul специально разработала масло 8100 X‑clean FE с высоким значением HTHS.

Кто же прав? Обратимся к теории. Любая пара трения в двигателе — это своеобразный подшипник: цилиндрический, если это подшипник коленчатого вала, или плоский (ползун), если это, допустим, пара трения поршневое кольцо — цилиндр. Так вот, одним из важнейших показателей качества работы подшипника является коэффициент нагруженности. Он определяется как отношение средней нагрузки на подшипник к рабочей вязкости масла, умноженной на скорость сдвига, и всё это умножается на квадрат отношения величины рабочего зазора к диаметру подшипника. Значение коэффициента нагруженности должно лежать в определенных пределах. Превышение влечет за собой резкое увеличение скорости износа и потерь на трение, но и слишком низкий коэффициент нагруженности приводит к росту потерь на трение.

Нагрузка и скорость в подшипнике — параметры режимные, их не трогаем. Если уменьшаем HTHS, то автоматически увеличиваем нагруженность подшипника. И компенсировать это можем только величиной рабочего зазора — его надо уменьшать. Но и тут есть свой лимит! Значит, для каждого мотора, с его особенностями конструкции и режимов работы, есть своя оптимальная высокотемпературная вязкость HTHS.

Более того, даже в случае одного мотора для каждого из режимов его работы будет своя оптимальная HTHS. И закон простой — чем выше нагрузка, тем выше должна быть вязкость.

А что говорят правила SAE J300? В них оговорена лишь зависимость от класса вязкости. Для «двадцаток» — не менее 2,6 мПа·с, для «тридцаток» и части «сороковок» — не менее 2,9 мПа·с, для остальных — не менее 3,7 мПа·с. Заметьте — не менее! А потому, в свете современных тенденций создания моторов, позиция бренда Motul нам все-таки ближе. Результаты проведенных испытаний укрепляют нас в этом мнении.

Редакция благодарит сотрудников лаборатории фирмы ВМПАВТО и лично ее директора В.Н. Кузьмина за техническую помощь в подготовке материала.

Вязкость масел кинематическая - Справочник химика 21

    Масло Кинематическая вязкость, сСт, прн температуре, °С  [c.26]

    V50 — кинематическая вязкость масла при 50° С, ест  [c.494]

    Ум — кинематическая вязкость масла, м /с  [c.139]

    Чем меньше масло меняет свою вязкость при изменении температуры, или, другими словами, чем по-ложе вязкостно-температурная кривая, тем выше качество масла. Это объясняется тем, что масло с пологой кривой вязкости при высоких температурах сохраняет достаточную вязкость для надежной смазки деталей двигателя, а при низких температурах вязкость такого масла не настолько велика, чтобы затруднить запуск двигателя и прокачку масла по трубопроводам. В спецификации на масла приводятся вязкости минимум при двух температурах и данные о пологости вязкостнотемпературной кривой или в виде величины отношения кинематической вязкости при низкой температуре (50° С) к вязкости масла при высокой температуре (100° С), или в виде индекса вязкости. [c.155]


    Вязкость масла характеризуется силами внутреннего трения между частицами (молекулами) при их перемещении. Различают кинематическую и условную вязкость масла. Кинематической вязкостью называется отношение динамической вязкости к плотности жидкости, измеряется она в сантистоксах (сСт). Условная вязкость измеряется отвлеченным числом, полученным из отношения продолжи- [c.133]

    Трансмиссионные масла имеют маркировку, в которой буква Т обозначает, что масло трансмиссионное, буква А — автомобильное, буква С — масло получено из сернистой нефти, буква П — масло содержит присадку, цифра показывает кинематическую вязкость масла при 100° С в сантистоксах. [c.46]

    Вязкость — это одно из основных свойств масла, определяющих его смазочную способность. Вязкость зависит от температуры и давления. С повышением температуры и понижением давления вязкость масла убывает. Вязкость масла определяется в градусах Энглера и в стоксах (ст). Стокс является единицей кинематической вязкости, его размерность I см /с стокс равен 100 сантистоксам (сст). [c.189]

    Масло Кинематическая вязкость (в сст) при температуре Динамическая вязкость (в пз) при температуре  [c.410]

    V — кинематическая вязкость масла при атмосферном давлении, сст  [c.154]

    Для выражения вязкостно-температурной характеристики масла иногда пользуются также отношением кинематической -вязкости масла при 50° к вязкости его при 100°. Применяют также условную характеристику — индекс вязкости (ИВ), определяемую На основании кинематической вязкости при 50 и 100° пользуются также вязкостно-весовой константой (ВВК), которая связывает два свойства масел — вязкость и плотность. [c.26]

    Вязкостно-температурные свойства. Вязкость масла (кинематическая и абсолютная) во многом определяет работу маслосистем. В системах регулирования кинематической вязкостью определяется расход масла при ламинарном истечении его через зазоры между золотниками и буксами. Увеличение течи с уменьшением вязкости [c.116]

    По спецификации Маек EO-J качество испытуемого масла оценивают по трем показателям суммарная оценка загрязнения поршней двигателя углеродистыми отложениями не должна превышать 600 баллов средний расход масла за время испытания ие должен быть более 0,33 г/кВт-ч прирост кинематической вязкости масла при 99 С во время испытания не должен превышать [c.148]


    Степень изменения вязкости масел при изменении температуры оценивается 1) величиной отношения значений кинематической вязкости при температуре 50 и 100° С или при температуре О и 100° С 2) индексом вязкости масла. Чем меньше отношение значения вязкости при температуре 50° С к значению вязкости при температуре 100° С или вязкости при температуре 0 С к таковой при температуре 100° С, тем более пологой оказывается температурная кривая вязкости и тем лучше вязкостная характеристика масла. [c.176]

    Марка масла Кинематическая вязкость при 100° С v,oo. сСт Температура вспышки в открытом тигле. С [c.308]

    Для вычисления ВТК необходимо знать кинематическую вязкость масла в сантистоксах нри температурах 50 и 100°. [c.270]

    Мера влияния загущающей присадки на потерю кинематической вязкости масла при его работе в двигателе или при испытании в специальных условиях выражается в процентах. [c.6]

    Эта малая величина скорости в приведенной выше формуле Рейнольдса при умножении на диаметр капилляра и делении на кинематическую вязкость масла дает и малую величину числа Рейнольдса, значительно меньшую, чем ее критическое значение, равное 1000. [c.252]

    При выборе масел для смазки цилиндров нужно учитывать давление, но руководствоваться главным образом температурами нагнетания. Для воздуха, водорода, азота, углекислого газа, окиси углерода, коксового газа и аммиака рекомендуемая кинематическая вязкость масла в зависимости от температуры нагнетания равна  [c.455]

    Масла для карбюраторных двигателей имеют маркировку, в которой буква А обозначает принадлежность масла к классу автомобильных, буква К — кислотную очистку, буква С — селективную очистку. Цифры после дефиса показывают кинематическую вязкость масла в сантистоксах (сСт). [c.31]

    Анализ экспериментальных результатов свидетельствует, что в общем виде зависимость кинематической вязкости масла при постоянной температуре от концентрации полимерной добавки для изученного [c.94]

    Цифровые обозначения указывают кинематическую вязкость масла в сантистоксах. [c.9]

    Наименование масла Кинематическая вязкость, сст, при температуре. С Динамическая вязкость, пз, при температуре, °С  [c.39]

    Для всей группы моторных масел важное эксплуатационное значение имеет вязкостно-температурная характеристика, гарантирующая достаточную пологость температурной кривой вязкости. Действительно, при низких температурах вязкость масла не должна быть слишком высока, чтобы не затруднялся запуск двигателя. Наоборот, при высокой температуре, характерной для поршневой группы, масло должно обеспечить гидродинамический режим смазки, т. е. вязкость его должна быть достаточно высокой. В технических нормах это качество масел оценивается величиной отношения кинематической вязкости при 50° С к кинематической вязкости при 100° С, которая колеблется для всех моторных масел в пределах от 4 до 9. Для подгруппы авиационных масел введен также показатель — температурный коэффициент вязкости (ТКВ). [c.176]

    Как известно, использование этой формулы в представленном виде позволяет на диаграмме с логарифмической сеткой изображать зависимость вязкости нефтяных масел от температуры прямой линией. Следует иметь в виду, что по последним данным для большинства масел эта формула дает лучшее совпадение с результатами практических определений при значении а = 0,6, а не 0,8, как принималось ранее. Для оценки вязкостно-температурных свойств смазочных масел в соответствии с ГОСТами применяются следующие показатели отношение кинематической вязкости масла при 50° С к кинематической вязкости того же масла при 100° С, температурный коэффициент вязкости и индекс вязкости. [c.191]

    Кинематическая вязкость масла, входящего в смазку при 50° С, в сст. 38-52 17-40 27-52  [c.30]

    В стандартах на масла вязкостно-температурные свойства обычно оценивают индексом вязкости - это относительная величина, показывающая степень изменения вязкости в зависимости от температуры, т.е. пологость вязкостно-температурной кривой. Расчет индекса вязкости по ГОСТ 25371-82 основан на значении кинематической вязкости масла при 40 Си вязкости эталонных масел [c.153]

    Из рис. 122 видно, что значение числа Вебера в большей степени зависит от скорости потока воздуха и первоначального диаметра капли, чем от вязкости масла МС-20. Так, для капли первоначального медианного диаметра м=270 мкм и скорости потока и=37,5 м/с (седла всасывающего и нагнетательного клапанов компрессора 5КГ 100/13) число Вебера колеблется от 27,2 при /= =60°С к v=96 сСт до 25,5 при повышении температуры масла до 180°С и снижении кинематической вязкости до v=6 сСт. При уменьшении скорости потока воздуха до ы=13,3 м/с (фонарь нагнетательного клапана компрессора 5КГ 100/13) значения чисел Вебера для капель масла МС-20 начального медианного диаметра от 90 до 270 мкм не достигают критического значения Ц7екр=5,35, при котором имеет место нестационарное дробление капель масла в воздушном потоке. [c.290]

    Для оценки вязкостно-температурных свойств применяются два показателя коэффициент вязкости и индекс вязкости. Коэффициент вязкости представляет o6of отношение кинематической вязкости масла при 50 и 100 С или пои двух любых других температурах, соответствующих крайним значениям интервала температур работы исследуемого масла. Для масел с пологой температурной кривой вязкости характерны низкие значения коэффициента вязкости. Коэффициент вязкости ие полностью отражает ход кривой изменения вязкости масел в зависимости от температуры и потому не получил широкого распространения. [c.349]

    Определение индекса вязкости масла требует измерения кинематической вязкости при 40°С и 100°С. Индекс вязкости далее находят по таблицам ASTM D 2270 или ASTM D 39В. Поскольку индекс вязкости определяется по вязкостям при 40°С и 100°С, он не прогнозирует низкотемпературную вязкость или вязкость при вьюокой температуре и высокой скорости сдвига. Зти вязкости измеряются вискозиметрами S, MRV, низкотемпературным вискозиметром Брукфильда и вискозиметрами, работающими при высокой температуре и высокой скорости сдвига. [c.27]

    Кинематическая вязкость масла МП-605 при 200 С не менее 4 мм /с, масла МП-610—10-20 мм7с. [c.230]

    SAE 75W (т.е. при температуре -40 °С динамическая вязкость масла не превышает 150 Па с), а при положительной температуре кинематическая вязкость соответствует вязкости класса SAE-90 (т.е. при 100 С кинематическая вязкость находится в пределах 13,5-24 мм7с). [c.530]

    Марка масла Кинематическая вязкость при50°С, мм /с Кислот- Температура, °С Область применения [c.231]

    В процессе MWI-2 можно эффективно перерабатывать чистые парафины он в состоянии, например, изомеризовать 100%-ный парафин с высоким выходом масла при исключительно низкой температуре застывания. На рис. 4,7 показаны выход, индекс вязкости и кинематическая вязкость для обезмасленного парафина, переработанного на катализаторе MW1-2, Данные пилотных испытаний показали, что этот катализатор исключительно стабилен даже при низких давлениях. [c.170]

    На рис. X в 2 приведена зависииость кинематической вязкости (при 100 и 40°С, соответственно) базового масла от концентрации полимеров полиизобутилена. Видно, что ПИБ оказьшает существенное влияние на кинематическую вязкость масла кривые зависимости кинематической вязкости масла от концентрахщи добавки имеют экспоненциальную форму. Важно, что изученные полимеры оказывают заметно неодинаковое влияние на вязкость масла. [c.94]

    Степень изменения вязкости при измене температуры, т.е. наклон вязкостно-температурной кривой, определяет индекс вязкости масла - важнейший параметр, характеризующий эксплувтащонные свойства масел. По ГОСТ 25371-82 индекс вязкости рассчитывается на основании известных значений кинематической вязкости масла при 100 и 40°С и вязкости эталонных масел. [c.96]

    Автотракторные масла (автолы) — для карбюраторных двигателей с кинематическими вязкостями при 100° для разных сортов не менее 5—6—9,5—ГО—15. Нормируется (как и для дизельных масел) отношение кинематических вязкостей при 50 и 100°, а для некоторых марок и коэффициент вязкости. Масла имеют низкие температуры застывания (от минус 20° до минус 40° для разных сортов, кроме автола АК-15), что обеспечивает хорошую текучесть масла в маслоподающей системе двигателя при понижении окружающей температуры и возможность-запуска двигателя на холоду. [c.47]


Основные свойства масел

Плотность и удельный вес

    Плотность вещества - это соотношение его массы к объему (кг/м3), а удельный вес - соотношение массы определенного объема вещества к массе соответствующего объема воды при 20°С. Плотность и удельный вес зависят от температуры.

Вязкость

Вязкость - это одна из важнейших характеристик масел, которая характеризует внутреннее трение, определяет текучесть и способность обеспечить гидродинамический (жидкостной) режим смазывания. Вязкость зависит от температуры, в диапазоне рабочих температур (обычно от минус 30°С до 150°С) вязкость минеральных масел изменяется в тысячи раз.
    Различают кинематическую и динамическую (абсолютную) вязкость. Первая, характерная для простых масел при положительных температурах, определяется в капиллярных вискозиметрах, а вторая - для загущенных (всесезонных) масел и масел при отрицательных температурах, определяется в ротационных вискозиметрах, ее величина зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига.

  • Кинематическую вязкость в технической системе единиц измеряют в Стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт), а в системе СИ в м2/с или в мм2/с.
  • Динамическая вязкость представляет собой произведение кинематической вязкости на плотность жидкости, в технической системе ее измеряют в сантипуазах (сП), а в системе СИ - в миллиПаскаль-секундах (мПас), где 1 сП= 1 мПа-с.

Моторные масла, как и большинство смазочных материалов, изменяют вязкость в зависимости от своей температуры. Чем ниже температура, тем больше вязкость и наоборот.
Всесезонное масло работает в диапазоне температур от -35 (холодный пуск зимой) до 150-180ºС (работа двигателя летом под полной нагрузкой), что соответственно вызывает многократное изменение его вязкости.
Чтобы обеспечить холодный пуск двигателя (проворачивание коленвала стартером и прокачивание масла по системе смазки) при низких температурах, вязкость не должна быть очень большой.
При высоких температурах масло не должно иметь очень малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями и необходимое давление в системе.
Для обеспечения необходимой вязкости во всем диапазоне рабочих температур всесезонные моторные масла изготавливают из маловязкой основы и полимерных загущающих присадок (модификаторов вязкости). Основа, имеющая небольшую вязкость, обеспечивает нужные низкотемпературные характеристики. Молекулы загущающих присадок представляют собой "клубки" полимеров (веществ, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев), "набухающие" при нагревании, что сохраняет достаточную вязкость при высокой температуре.
Вязкость загущенного всесезонного масла зависит также и от скорости перемещения его слоев относительно друг друга. С ее увеличением вязкость временно снижается, поскольку "клубок" полимерной присадки "растягивается" и оказывает меньшее сопротивление перемещению слоев.
Способность снижать вязкость в зависимости от скорости уменьшает потери на внутреннее трение в масле и, соответственно, потери мощности двигателя. Например, при движении поршня от верхней или нижней мертвой точки его скорость возрастает и в определенный момент возникает гидродинамический режим смазки (масло полностью разделяет поверхности деталей). Полимерная загущающая присадка в это время понижает вязкость масла, тем самым снижая потери мощности, развиваемой двигателем.

Индекс вязкости

Индекс вязкости (сокращенно VI, от английского Viscosity Index) безрамерный показатель характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем больше индекс вязкости, тем меньше вязкость масла изменяется при колебании температуры. Он зависит от углеводородного состава масла, наличия вязкостных (загущающих) присадок, глубины очистки масляных фракций. Для минеральных масел без вязкостных присадок индекс вязкости составляет 85-100, масла с вязкостными присадками и синтетические масла-компоненты могут иметь индекс вязкости 120-150. У маловязких глубокоочищенных масел индекс вязкости может достигать 200.

Температура вспышки

При повышении температуры из масла выделяются пары, которые при поднесении открытого огня вспыхивают. Эта температура называется температурой вспышки, которую можно измерять либо в открытом (Cleveland), либо закрытом тигле (Pensky-Martens). Показатель характеризует наличие в масле легкокипящих фракций, он связан с испаряемостью масла в процессе эксплуатации.

Температура застывания

Температура застывания - это самая низкая температура, при которой масло еще полностью не потеряло текучесть при наклонении пробирки, в которой его охладили. Температура застывания характеризует момент резкого увеличения вязкости при снижении температуры, или кристаллизации парафина вместе с повышением вязкости в такой степени, что масло становится твердым.

Щелочное число (TBN) и кислотное число (TAN)

В процессе эксплуатации в смазочных маслах накапливаются кислые и/или щелочные продукты, которые образуются в результате окисления, разрушения молекул базового масла и присадок, загрязнения масел, в том числе, накопления в них продуктов неполного сгорания топлива, сажи. Общее щелочное число (TBN) и общее кислотное число (TAN) анализируются в лабораторных условиях. TBN выражается через количество гидроокиси калия в миллиграммах, эквивалентное количеству всех щелочных компонентов, содержащихся в 1 г. масла (мг КОН/г). TAN выражается через количество гидроокиси калия в мг, необходимое для нейтрализации кислых продуктов, содержащихся в 1 г. масла (мг КОН/г).

Вязкость смазочных масел: значение параметра и причины его изменений

Два параметра вязкости

Вязкость масла — это физический показатель, обозначающий сопротивление движению. Является основной физико-химической характеристикой для смазочных масел.

Для каждого типа оборудования производителем прописывается специальная маркировка масел, которая создает защиту механизма и облегчает подбор необходимого продукта. Большинство индустриальных масел принято делить на классы вязкости.

Динамическая вязкость (она же абсолютная) – это сила сопротивления, которую необходимо преодолеть для перемещения двух слоев жидкости относительно друг друга, площадью 1 см2 каждый на 1 см со скоростью 1см/с. Этот параметр важно учитывать, зная минимальную температуру запуска двигателя. Например, когда подбирается масло с учетом температуры, в которой будет происходить запуск двигателя. Например, зимнее моторное масло менее вязкое, с ним двигатель легко запускается при отрицательных температурах, но в теплое время не обеспечивает хорошего смазывания в узлах трения. Летнее — более плотное масло, оно не препятствует запуску двигателя при высоких температурах и в то же время обеспечивает необходимое смазывание в рабочем режиме. Всесезонное масло должно обеспечивать легкий запуск двигателя и качественное смазывание при любых режимах, поэтому при выборе нужно учитывать как динамическую, так и кинематическую вязкость.

Кинематическая вязкость. Для распределения масел по классам вязкости используют кинематическую вязкость при 40°С. Именно кинематическая вязкость является наиболее распространенным показателем при проведении упреждающего ТО по фактическому состоянию масла.Кинематическая вязкость (или высокотемпературная) – это степень внутреннего сопротивления жидкости течению под действием силы тяжести. Эта величина показывает время, за которое некоторое количество жидкости выливается через отверстие определенного диаметра. В лаборатории SGS мы проводим тестирования при трех температурах — +40°С, +100°С и +150°С.

Эти три параметра температуры выбраны не случайно. В рамках диагностики важно отслеживать кинематическую вязкость, чтобы понимать, насколько хорошо масло выполняет свои функции в процессе работы оборудования, как с течением времени меняются его свойства и как эти изменения влияют на состояние механизма. Тестирования позволяют увидеть динамику изменения вязкости при различных условиях работы двигателя — нормальных (+40°С при запуске и +100°С в процессе работы) и критических (+150°С).

О чем свидетельствуют изменения вязкости масла?

Вязкость влияет на работу оборудования, поэтому при мониторинге изменений важно отслеживать характер изменений и их степень. Скорость этих изменений зависит от того, подвергается ли масло термическому и окислительному воздействию: воды, частиц металла и воздуха.

Вязкость может возрастать по следующим причинам:

  • Выработка ресурса присадок. Например, когда вырабатывается ресурс антиоксиданта, ускоряется окисление масла, что ведет к повышению вязкости.
  • Загрязнение твердыми частицами
  • Испарение легких фракций базового масла
  • Шламообразование из-за неполного сгорания топлива
  • Попадание воды
  • Усиленная аэрация (попадание воздуха)
  • Загрязнение антифризом

Вследствие снижения вязкости истончается масляная пленка между трущимися частями, из-за чего ускоряется износ деталей. Причины снижения вязкости:

  • Термическое расщепление
  • Разрушения молекул масла и присадок
  • Загрязнение (в большинстве случаев топливом, растворителями)
  • Интенсивный механический сдвиг (возросшая сила трения)

При добавлении масла другого класса вязкость может меняться как сторону увеличения, так и в сторону понижения.

Как избежать повышенного износа оборудования и, что наиболее критично, простоя производства из-за отказа оборудования? Ответ: контролировать качество масла и вовремя проводить исследование смазочного материала в специализированной лаборатории.

Заглянуть в лабораторию SGS и увидеть процесс испытания масла на вязкость вы можете в этом коротком видео:

О КОМПАНИИ SGS

Группа SGS является мировым лидером в области независимой экспертизы, контроля, испытаний и сертификации. Основанная в 1878 году, сегодня SGS признана эталоном качества и деловой этики. В состав SGS входят свыше 2 600 офисов и лабораторий по всему миру, в которых работает 94 000 сотрудников.

Жидкости - кинематическая вязкость

Вязкость - это сопротивление сдвигу или течению в жидкости и мера адгезионных / когезионных или фрикционных свойств. Вязкость, возникающая из-за внутреннего молекулярного трения, вызывает эффект сопротивления трению.

Есть два связанных показателя вязкости жидкости - известные как динамическая (или абсолютная ) и кинематическая вязкость.

Кинематическая вязкость некоторых распространенных жидкостей:

900
104

05


пресная
130
Жидкость Температура Кинематическая вязкость
( o F) ( o C) сантистоксов (сСт) ) Секунды Saybolt Universal (SSU)
Ацетальдегид CH 3 CHO 61
68
16.1
20
0,305
0,295
36
Уксусная кислота - уксус - 10% CH 3 COOH 59 15 1,35 31,7
Уксусная кислота - 50% 59 15 2,27 33
Уксусная кислота - 80% 59 15 2,85 35
Уксусная кислота - концентрированная ледяная 59 15 1.34 31,7
Ангидрид уксусной кислоты (CH 3 COO) 2 O 59 15 0,88
Ацетон CH 3 COCH 3 68 20 0,41
Спирт - аллил 68
104
20
40
1,60
0,90 cp
31,8
Спирт - бутил-н 68 20 3.64 38
Спирт - этил (зерно) C 2 H 5 OH 68
100
20
37,8
1,52
1,2
31,7
31,5
Спирт - метил (дерево) CH 3 OH 59
32
15
0
0,74
1,04
Спирт - пропил 68
122
20
50
2,8
1.4
35
31,7
Сульфат алюминия - 36% раствор 68 20 1,41 31,7
Аммиак 0 -17,8 0,30
Анилин 68
50
20
10
4,37
6,4
40
46,4
Асфальт RC-0, MC-0, SC-0 77
100
25
37.8
159-324
60-108
737-1.5M
280-500
Автоматическое картерное масло SAE 10W 0-17.8 1295-max 6M-max
Масло в картер автоматов SAE 10W 0-17,8 1295-2590 6M-12M
Масло в картер автоматов SAE 20W 0-17,8 2590-10350 12M-48M
Масло картера АКПП SAE 20 210 98.9 5,7-9,6 45-58
Масло для автоматических картеров SAE 30 210 98,9 9,6-12,9 58-70
Масло для автоматических картеров SAE 40 210 98,9 12,9-16,8 70-85
Масло для автоматических картеров SAE 50 210 98,9 16,8-22,7 85-110
Автомобильное трансмиссионное масло SAE 75W 210 98.9 4,2 мин 40 мин
Автомобильное трансмиссионное масло SAE 80W 210 98,9 7,0 мин 49 мин
Автомобильное трансмиссионное масло SAE 85W 210 98,9 11,0 мин 63 мин
Автомобильное трансмиссионное масло SAE 90W 210 98.9 14-25 74-120
Автомобильное трансмиссионное масло SAE 140 210 98.9 25-43 120-200
Автомобильное трансмиссионное масло SAE150 210 98,9 43 - мин 200 мин
Пиво 68 20 1,8 32
Бензол (бензол) C 6 H 6 32
68
0
20
1,0
0,74
31
Костное масло 130
212
54.4
100
47,5
11,6
220
65
Бром 68 20 0,34
Бутан-н-50
30
-1,1 0,52
0,35
Масляная кислота n 68
32
20
0
1,61
2,3 cp
31,6
Хлорид кальция 5% 65 18.3 1,156
Хлорид кальция 25% 60 15,6 4,0 39
Карболовая кислота (фенол) 65
194
18,3
90
11,83
1,26 сП
65
Тетрахлорид углерода CCl 4 68
100
20
37,8
0,612
0,53
Дисульфид углерода CS 2 32
68
0
20
0.33
0,298
Касторовое масло 100
130
37,8
54,4
259-325
98-130
1200-1500
450-600
Китайское древесное масло 69
100
20,6
37,8
308,5
125,5
1425
580
Хлороформ 68
140
20
60
0,38
0,35
Кокосовое масло 100
13052
.8
54,4
29,8-31,6
14,7-15,7
140-148
76-80
Жир трески (рыбий жир) 100
130
37,8
54,4
32,1
19,4
150
95
Кукурузное масло130
212
54,4
100
28,7
8,6
135
54
Раствор кукурузного крахмала, 22 Baumé 70
100
21.1
37,8
32,1
27,5
150
130
Раствор кукурузного крахмала, 24 Бауме 70
100
21,1
37,8
129,8
95,2
600
440
Раствор кукурузного крахмала , 25 Baumé 70
100
21,1
37,8
303
173,2
1400
800
Масло из семян хлопка 100
130
37.8
54,4
37,9
20,6
176
100
Сырая нефть 48 o API 60
130
15,6
54,4
3,8
1,6
39
31,8
Сырая нефть 40 o API 60
130
15,6
54,4
9,7
3,5
55,7
38
Сырая нефть 35,6 o API 60
130
15.6
54,4
17,8
4,9
88,4
42,3
Сырая нефть 32,6 o API 60
130
15,6
54,4
23,2
7,1
110
46,8
Decane- n 0
100
17,8
37,8
2,36
1,001
34
31
Диэтилгликоль 70 21,1 32 149.7
Диэтиловый эфир 68 20 0,32
Дизельное топливо 2D 100
130
37,8
54,4
2-6
1.-3.97
32.6-45.5
-39
Дизельное топливо 3D 100
130
37,8
54,4
6-11,75
3,97-6,78
45,5-65
39-48
Дизельное топливо 4D 100
130
37.8
54,4
29,8 макс
13,1 макс
140 макс
70 макс
Дизельное топливо 5D 122
160
50
71,1
86,6 макс
35,2 макс
400 макс
165 макс
Этилацетат CH 3 COOC 2 H 3 59
68
15
20
0,4
0,49
Бромистый этил C 2 H 5 Br 68 20 0.27
Бромид этилена 68 20 0,787
Хлорид этилена 68 20 0,668
Этиленгликоль 70 21,1 17,8 88,4
Муравьиная кислота 10% 68 20 1,04 31
Муравьиная кислота 50% 68 20 1.2 31,5
Муравьиная кислота 80% 68 20 1,4 31,7
Концентрированная муравьиная кислота 68
77
20
25
1,48
1,57cp
31,7
Трихлорфторметан, R-11 70 21,1 0,21
Дихлордифторметан, R-12 70 21.1 0,27
F Дихлорфторметан, R-21 70 21,1 1,45
Фурфурол 68
77
20
25
1,45
1,49 cp
Мазут 1 70
100
21,1
37,8
2,39-4,28
-2,69
34-40
32-35
Мазут 2 70
100
21.1
37,8
3,0-7,4
2,11-4,28
36-50
33-40
Мазут 3 70
100
21,1
37,8
2,69-5,84
2,06-3,97
35 -45
32,8-39
Мазут 5A 70
100
21,1
37,8
7,4-26,4
4,91-13,7
50-125
42-72
Мазут 5B 70
100
21.1
37,8
26,4-
13,6-67,1
125-
72-310
Мазут 6 122
160
50
71,1
97,4-660
37,5-172
450-3M
175-780
Газойли 70
100
21,1
37,8
13,9
7,4
73
50
Бензин а 60
100
15,6
37,8
0.88
0,71
Бензин b 60
100
15,6
37,8
0,64
Бензин c 60
100
15,6
37,8
0,46
0,40
Глицерин 100% 68,6
100
20,3
37,8
648
176
2950
813
Глицерин 50% вода 68
140
20
60
5.29
1,85 сП
43
Гликоль 68 52
Глюкоза 100
150
37,8
65,6
7,7M-22M
880-2420
35M-100M
4М-11М
Гептаны-н 0
100
-17,8
37,8
0,928
0,511
Гексан-н 0
100
-17.8
37,8
0,683
0,401
Мед 100 37,8 73,6 349
Соляная кислота 68 1,9
Чернила, принтеры
130
37,8
54,4
550-2200
238-660
2500-10M
1100-3M
Изоляционное масло 70
100
21.1
37,8
24,1 макс
11,75 макс
115 макс
65 макс
Керосин 68 20 2,71 35
Jet Fuel -30. -34,4 7,9 52
Лард 100
130
37,8
54,4
62,1
34,3
287
160
Лард масло 100
130
37.8
54,4
41-47,5
23,4-27,1
190-220
112-128
Льняное масло 100
130
37,8
54,4
30,5
18,94
143
93
Меркурий 70
100
21,1
37,8
0,118
0,11
Метилацетат 68
104
20
40
0,44
0,32 cp
Метилиодид 20
40
0.213
0,42 сП
Масло Менхадена 100
130
37,8
54,4
29,8
18,2
140
90
Молоко 68 20 1,13 31,5
Меласса A, первая 100
130
37,8
54,4
281-5070
151-1760
1300-23500
700-8160
Меласса B, вторая 100
130
37 .8
54,4
1410-13200
660-3300
6535-61180
3058-15294
Меласса C, черная полоса 100
130
37,8
54,4
2630-5500
1320-16500
12190-25500
6120-76500
Нафталин 176
212
80
100
0,9
0,78 cp
Neatstool oil 100
130
37.8
54,4
49,7
27,5
230
130
Нитробензол 68 20 1,67 31,8
Нонан 0
100
-17,8
37,8
1,728
0,807
32
Октан-н 0
100
-17,8
37,8
1,266
0,645
31,7
Оливковое масло 100
130
37.8
54,4
43,2
24,1
200
Пальмовое масло 100
130
37,8
54,4
47,8
26,4
Арахисовое масло 100
130
37,8
54,4
42
23,4
200
Пентан-н 0
80
17,8
26,7
0,508
0,342
Петролатум 130
160
54.4
71,1
20,5
15
100
77
Петролейный эфир 60 15,6 31 (эст) 1,1
Фенол, карболовая кислота 11,7
Пропионовая кислота 32
68
0
20
1,52 сП
1,13
31,5
Пропиленгликоль 70 21.1 52 241
Закалочное масло
(типовое)
100-120 20,5-25
Рапсовое масло 100
130
37,8
54,4
54,1
31
250
145
Канифоль 100
130
37,8
54,4
324,7
129,9
1500
600
Канифоль (дерево) 100
200
37.8
93,3
216-11M
108-4400
1M-50M
500-20M
Кунжутное масло 100
130
37,8
54,4
39,6
23
184
110
Силикат натрия 79
Хлорид натрия 5% 68 20 1,097 31,1
Хлорид натрия 25% 60 15.6 2,4 34
Гидроксид натрия (каустическая сода) 20% 65 18,3 4,0 39,4
Гидроксид натрия (каустическая сода) 30% 65 18,3 10,0 58,1
Гидроксид натрия (каустическая сода) 40% 65 18,3
Соевое масло 100
130
37.8
54,4
35,4
19,64
165
96
Масло спермы 100
130
37,5
54,4
21-23
15,2
110
78
Серная кислота 100% 68
140
20
60
14,56
7,2 cp
76
Серная кислота 95% 68 20 14,5 75
Серная кислота 60% 68 20 4.4 41
Серная кислота 20% 3М-8М
650-1400
Гудрон, коксовая печь 70
100
21,1
37,8
600-1760
141- 308
15М-300М
2М-20М
Гудрон, газовый газ 70
100
21,1
37,8
3300-66М
440-4400
2500
500
Гудрон сосновый 100
132
37.8
55,6
559
108,2
200-300
55-60
Толуол 68
140
20
60
0,68
0,38 сП
185,7
Триэтиленгликоль 70 21,1 40 400-440
185-205
Скипидар 100
130
37,8
54,4
86,5-95,2
39,9-44,3
1425
650
Лак, лонжерон 68
100
20
37.8
313
143
Вода, дистиллированная 68 20 1.0038 31

005 Вода6

15,6
54,4
1,13
0,55
31,5
Вода, море 1.15 31,5
Китовое масло 100
130
37,8
54,4
35-39,6
19,9-23,4
163-184
97-112
Xylene-o 68
104
20
40
0,93
0,623 сП

Объяснение кинематической вязкости | Смазка для машин

Что такое кинематическая вязкость?

Кинематическая вязкость - это мера внутреннего сопротивления жидкости потоку под действием гравитационных сил.Он определяется путем измерения времени в секундах, необходимого для того, чтобы фиксированный объем жидкости прошел известное расстояние под действием силы тяжести через капилляр в откалиброванном вискозиметре при строго контролируемой температуре.

Это значение преобразуется в стандартные единицы, такие как сантистоксы (сСт) или квадратные миллиметры в секунду. Отчет о вязкости действителен только в том случае, если также указывается температура, при которой проводился тест - например, 23 сСт при 40 ° C.

Из всех тестов, используемых для анализа отработанного масла, ни один не обеспечивает лучшей повторяемости или стабильности теста, чем вязкость.Точно так же нет свойства более критичного для эффективной смазки компонентов, чем вязкость базового масла. Однако вязкость - это нечто большее, чем кажется на первый взгляд. Вязкость может быть измерена и представлена ​​как динамическая (абсолютная) вязкость или как кинематическая вязкость. Их легко спутать, но они существенно отличаются.

Большинство лабораторий по анализу используемых масел измеряют и сообщают кинематическую вязкость. Напротив, большинство локальных вискозиметров измеряют динамическую вязкость, но запрограммированы на оценку и отображение кинематической вязкости, так что сообщаемые измерения вязкости отражают кинематические числа, сообщаемые большинством лабораторий и поставщиков смазочного масла.

Учитывая важность анализа вязкости в сочетании с растущей популярностью инструментов для анализа нефти на месте, используемых для проверки и дополнения анализа нефти в лаборатории за пределами площадки, важно, чтобы аналитики нефти понимали разницу между динамическими и кинематическими измерениями вязкости.

Вообще говоря, вязкость - это сопротивление жидкости течению (напряжение сдвига) при заданной температуре. Иногда вязкость ошибочно называют толщиной (или массой).Вязкость - это не измерение размеров, поэтому называть высоковязкое масло густым, а менее вязкое - тонким - ошибочно.

Точно так же бессмысленно сообщать о вязкости для определения тенденций без ссылки на температуру. Для интерпретации показаний вязкости необходимо определить температуру. Обычно вязкость указывается при 40 ° C и / или 100 ° C или при обоих значениях, если требуется индекс вязкости.

Уравнение кинематической вязкости

Для выражения вязкости используются несколько технических единиц, но наиболее распространенными являются сантисток (сСт) для кинематической вязкости и сантипуаз (сП) для динамической (абсолютной) вязкости.Кинематическая вязкость в сСт при 40 ° C является основой для системы классификации кинематической вязкости ISO 3448, что делает ее международным стандартом. Другие распространенные системы кинематической вязкости, такие как Saybolt Universal Seconds (SUS) и система классификации SAE, могут быть связаны с измерением вязкости в сСт при 40 ° C или 100 ° C.

Измерение кинематической вязкости

Кинематическая вязкость измеряется путем учета времени, за которое масло проходит через отверстие капилляра под действием силы тяжести (рис. 1).Отверстие трубки кинематического вискозиметра создает постоянное сопротивление потоку. Доступны капилляры разного размера для поддержки жидкостей различной вязкости.

Время, необходимое для прохождения жидкости через капиллярную трубку, можно преобразовать в кинематическую вязкость, используя простую калибровочную константу, предусмотренную для каждой трубки. Основной процедурой для измерения кинематической вязкости является стандарт ASTM D445, который часто изменяется в лаборатории анализа отработанного масла для экономии времени и повышения эффективности измерения.

Рис. 1. Капиллярный вискозиметр с U-образной трубкой

Измерение динамической вязкости (абсолютной вязкости)

Динамическая вязкость измеряется как сопротивление потоку, когда внешняя и контролируемая сила (насос, сжатый воздух и т. Д.) Заставляет масло проходить через капилляр (ASTM D4624) или тело проталкивается через жидкость под действием внешней контролируемой силы, такой как шпиндель с приводом от двигателя.В любом случае измеряется сопротивление потоку (или сдвигу) как функция входящей силы, которая отражает внутреннее сопротивление образца приложенной силе или его динамическую вязкость.

Существует несколько типов и исполнений абсолютных вискозиметров. Роторный метод Брукфилда, изображенный на рисунке 2, является наиболее распространенным. Измерение абсолютной вязкости используется для исследовательских целей, контроля качества и анализа пластичных смазок в области смазки оборудования.

Рис. 2. Ротационный вискозиметр ASTM D2983

Процедуры тестирования динамической вязкости в лаборатории традиционным методом Брукфилда определены ASTM D2983, D6080 и другими. Тем не менее, динамическая вязкость становится обычным явлением в области анализа отработанного масла, поскольку большинство продаваемых сегодня на рынке вискозиметров измеряют динамическую, а не кинематическую вязкость.Поставщиками локальных динамических вискозиметров являются Anton Paar, Kittiwake и Spectro Scientific.

Вообще говоря, кинематическая вязкость (сСт) относится к абсолютной вязкости (сП) как функции удельного веса жидкости (SG) в соответствии с уравнениями на рисунке 3.

Рис. 3. Уравнения вязкости

Какими бы простыми и элегантными ни казались эти уравнения, они верны только для так называемых ньютоновских жидкостей.Кроме того, удельный вес жидкости должен оставаться постоянным в течение периода тренда. Ни одно из этих условий не может считаться постоянным при анализе отработанного масла, поэтому аналитик должен знать условия, при которых могут возникать отклонения.

Кинематическая вязкость: ньютоновские и неньютоновские жидкости

Ньютоновская жидкость - это жидкость, которая поддерживает постоянную вязкость при всех скоростях сдвига (напряжение сдвига изменяется линейно со скоростью сдвига). Эти жидкости называются ньютоновскими, потому что они следуют исходной формуле, установленной сэром Исааком Ньютоном в его Законе механики жидкостей.Однако некоторые жидкости так себя не ведут. В общем, их называют неньютоновскими жидкостями. Ньютоновские жидкости включают газы, воду, масло, бензин и спирт.

Группа неньютоновских жидкостей, называемых тиксотропными, представляет особый интерес при анализе отработанных масел, поскольку вязкость тиксотропных жидкостей уменьшается с увеличением скорости сдвига. Вязкость тиксотропной жидкости увеличивается с уменьшением скорости сдвига. В случае тиксотропных жидкостей время схватывания может увеличить кажущуюся вязкость, как и в случае пластичной смазки.Примеры неньютоновских жидкостей включают:

  • Загустители при сдвиге: вязкость увеличивается с увеличением скорости сдвига. Например, кукурузный крахмал, помещенный в воду и перемешанный, со временем становится гуще.
  • Жидкости, разжижающие сдвиг: вязкость уменьшается с увеличением скорости сдвига. Краска для стен - хороший тому пример. По мере перемешивания краска становится более жидкой.
  • Тиксотропные жидкости: становятся менее вязкими при перемешивании.Типичные примеры этого - томатный кетчуп и йогурт. После встряхивания они становятся более жидкими. Оставленные в покое, они возвращаются в гелеобразное состояние.
  • Реопектические жидкости: становятся более вязкими при взбалтывании. Типичным примером этого являются чернила для принтера.
Кинематическая вязкость: ньютоновские и неньютоновские жидкости
Ньютоновские жидкости Неньютоновские жидкости
Газы Жидкости, загущающие при сдвиге (более высокая скорость сдвига, более высокая вязкость)
Вода Жидкости, разжижающие сдвиг (более высокая скорость сдвига, более низкая вязкость)
Масло Тиксотропные жидкости (становятся менее вязкими при перемешивании)
Бензин Реопектические жидкости (становятся более вязкими при взбалтывании)
Алкоголь

Кинематическая вязкость: практический пример

Представьте, что перед вами две банки: одна наполнена майонезом, другая - медом.Когда обе банки прикреплены к поверхности стола с помощью липучки, представьте, что вы погружаете одинаковые ножи для масла в каждую из жидкостей под одинаковым углом и на одинаковую глубину. Представьте, что вы перемешиваете две жидкости, вращая ножи с одинаковой частотой вращения, сохраняя при этом одинаковый угол атаки.

Какую из двух жидкостей было сложнее перемешать? Вашим ответом должен быть мед, который намного сложнее размешать, чем майонез. Теперь представьте, что вы снимаете банки с застежки-липучки на столе и переворачиваете банки на бок.Что быстрее вытекает из банки, мед или майонез? Ваш ответ должен быть мед; майонез вообще не потечет, если перевернуть банку на бок.

Какая жидкость более вязкая, мед или майонез? Если вы сказали майонез, вы правы ... по крайней мере, частично. Точно так же, если вы сказали мед, вы частично правы. Причина очевидной аномалии заключается в том, что при вращении ножа в обоих веществах скорость сдвига меняется, а при повороте каждой банки на бок просто измеряется статическое сопротивление потоку.

Поскольку мед - это ньютоновская жидкость, а майонез - неньютоновский, вязкость майонеза падает при увеличении скорости сдвига или при вращении ножа. При перемешивании майонез подвергается сильному сдвиговому напряжению, что приводит к его податливости. И наоборот, просто поставив банку на бок, майонез подвергнется низкому сдвиговому напряжению, в результате чего вязкость практически не изменится, поэтому он, как правило, остается в банке.

Невозможно условно измерить вязкость неньютоновской жидкости.Скорее, необходимо измерить кажущуюся вязкость, которая принимает во внимание скорость сдвига, при которой проводилось измерение вязкости. (См. Рисунок 4). Подобно тому, как измерения вязкости не имеют смысла, если не указана температура испытания, измерения кажущейся вязкости не имеют смысла, если не указаны температура испытания и скорость сдвига.

Например, вязкость консистентной смазки никогда не указывается, скорее, кажущаяся вязкость консистентной смазки указывается в сантипуазах (сП).(Примечание: вязкость может указываться для базового масла, используемого для изготовления смазки, но не для готового продукта.)

Вообще говоря, жидкость является неньютоновской, если она состоит из одного вещества, взвешенного (но не растворенного химически) в жидкости хозяина. Для этого есть две основные категории: эмульсии и коллоидные суспензии. Эмульсия - это стабильное физическое сосуществование двух несмешивающихся жидкостей. Майонез - это обычная неньютоновская жидкость, состоящая из яиц, эмульгированных в масле, жидкости хозяина.Поскольку майонез не является ньютоновским, его вязкость уменьшается с приложенной силой, что облегчает его намазывание.

Коллоидная суспензия состоит из твердых частиц, стабильно взвешенных в жидкости хозяина. Многие краски представляют собой коллоидную суспензию. Если бы краска была ньютоновской, она либо легко растекалась бы, но растекалась при низкой вязкости, либо растекалась бы с большим трудом и оставляла следы кисти, но не растекалась бы при высокой вязкости.

Поскольку краска неньютоновская, ее вязкость уменьшается под действием силы кисти, но возвращается, когда кисть убирается.В результате краска растекается относительно легко, но не оставляет следов кисти и не растекается.

Динамическая вязкость и кинематическая: в чем разница

Динамическая вязкость определяет толщину пленки масла. Кинематическая вязкость - это просто удобная попытка оценить степень толщины пленки, которую может обеспечить масло, но имеет меньшее значение, если масло неньютоновское.

Многие смазочные составы и условия дают неньютоновскую жидкость, в том числе:

  • Присадки, улучшающие индекс вязкости (VI) - Всесезонные моторные масла на минеральной основе (кроме естественных базовых масел с высоким индексом вязкости) содержат упругую присадку, которая уплотняется при низких температурах и расширяется при высоких температурах в ответ на повышение растворимости жидкости.Поскольку эта добавочная молекула отличается от молекул масла-хозяина, она ведет себя неньютоновским образом.

  • Загрязнение воды - Нефть и свободная вода не смешиваются, во всяком случае химически. Но при определенных обстоятельствах они будут объединяться в эмульсию, как и майонез, о котором говорилось ранее. Это подтвердит любой, кто видел масло, похожее на кофе со сливками. Хотя это может показаться нелогичным, загрязнение воды при эмульгировании в масло на самом деле увеличивает кинематическую вязкость.

  • Побочные продукты термического и окислительного разложения - Многие побочные продукты термического и окислительного разложения нерастворимы, но переносятся маслом в стабильной суспензии. Эти приостановки создают неньютоновское поведение.

  • Сажа - Сажа, обычно встречающаяся в дизельных двигателях, представляет собой частицу, которая приводит к образованию коллоидной суспензии в масле. Диспергирующая добавка к маслу, предназначенная для предотвращения агломерации и роста частиц сажи, способствует образованию коллоидной суспензии.

Если бы нужно было измерить абсолютную вязкость одной из этих часто встречающихся эмульсий или коллоидов, описанных выше, с помощью абсолютного вискозиметра с переменной скоростью сдвига (например, ASTM D4741), измерение уменьшилось бы по мере увеличения скорости сдвига до точки стабилизации. .

Если бы эту стабилизированную абсолютную вязкость разделить на удельный вес жидкости для оценки кинематической вязкости, расчетное значение будет отличаться от измеренной кинематической вязкости.Опять же, уравнения на рисунке 3 применимы только к ньютоновским жидкостям, а не к неньютоновским жидкостям, описанным выше, поэтому возникает это несоответствие.

Влияние кинематической вязкости и удельного веса

Снова посмотрите на уравнения на рисунке 3. Абсолютная и кинематическая вязкости ньютоновской жидкости связаны как функция удельного веса жидкости. Рассмотрим устройство на Рисунке 1: колба, содержащая пробу масла, которая высвобождается, когда устраняется вакуум, а затем создает напор, который прогоняет масло через капиллярную трубку.

Можно ли предположить, что все жидкости будут создавать одинаковый напор? Нет, давление зависит от удельного веса жидкости или веса относительно веса идентичного объема воды. Большинство смазочных масел на углеводородной основе имеют удельный вес от 0,85 до 0,90. Однако со временем это может измениться, поскольку масло ухудшается или загрязняется (например, гликоль, вода и металлы износа), что приводит к разнице между измерениями абсолютной и кинематической вязкости.

Рассмотрим данные, представленные в таблице 2. Каждый из новых сценариев использования нефти идентичен, и в обоих случаях абсолютная вязкость увеличивается на 10 процентов, что обычно является критическим пределом для изменения вязкости. В сценарии А небольшое изменение удельного веса приводит к небольшой разнице между измеренной абсолютной вязкостью и кинематической вязкостью.

Этот дифференциал может немного задержать звучание сигнала о замене масла, но не вызовет большой ошибки.Однако в сценарии B разница намного больше. Здесь удельный вес значительно увеличивается, что приводит к измеренному увеличению кинематической вязкости на 1,5 процента по сравнению с увеличением на 10 процентов, измеренным с помощью абсолютного вискозиметра.

Это существенное различие, которое может привести к тому, что аналитик определит ситуацию как не подлежащую отчетности. Сделанная ошибка заключается в предположении в обоих сценариях, что флюиды остаются ньютоновскими.

Из-за множества возможностей образования неньютоновских жидкостей истинным параметром, представляющим интерес для аналитиков и специалистов по смазочным материалам, должна быть абсолютная вязкость.Это то, что определяет толщину пленки жидкости и степень защиты поверхностей компонентов. В интересах экономии, простоты и того факта, что новые процедуры испытаний смазочных материалов обычно используются для анализа отработанного масла, кинематическая вязкость масла является измеряемым параметром, используемым для анализа тенденций и принятия решений по управлению смазочными материалами. Однако в некоторых случаях это может вносить ненужные ошибки в определение вязкости масла.

Проблема сводится к простой математике.Как показывают уравнения на Рисунке 3, абсолютная и кинематическая вязкость связаны как функция удельного веса масла. Если и вязкость, и удельный вес являются динамическими, но измеряется только одна, произойдет ошибка, и кинематическая вязкость не даст точной оценки изменения абсолютной вязкости жидкости, представляющего интерес параметра. Величина ошибки зависит от величины изменения неизмеряемого параметра, удельного веса.

Важные выводы относительно кинематической вязкости

Из этой дискуссии об измерении вязкости можно сделать следующие выводы:

  • Предполагая, что лаборатория измеряет вязкость кинематическими методами, добавление измерения удельного веса к стандартной программе лабораторного анализа масла поможет исключить его как переменную при оценке абсолютной вязкости по измеренной кинематической вязкости.

  • При использовании вискозиметра на объекте не ищите полного согласия между кинематическим вискозиметром лаборатории и приборами на месте. Большинство этих устройств измеряют абсолютную вязкость (сП) и применяют алгоритм для оценки кинематической вязкости (сСт), часто сохраняя постоянный удельный вес. Рассмотрите возможность анализа тенденций результатов местного вискозиметра в сП.

    Это измеряемый параметр, который помогает отличить тенденцию на месте от тенденции данных, полученных в лаборатории с помощью кинематического вискозиметра.Не пытайтесь достичь идеального согласия между измерениями вязкости на месте и в лаборатории. Это бесполезно и мало ценно. В лучшем случае ищите слабую корреляцию. Всегда устанавливайте базовый уровень нового масла с тем же вискозиметром, который вы используете с рабочим маслом.

  • Помните, что неньютоновские жидкости не обеспечивают такой же пленочной защиты для данной кинематической вязкости, как ньютоновские жидкости той же кинематической вязкости. Поскольку вязкость неньютоновской жидкости зависит от скорости сдвига, прочность пленки снижается под действием рабочей нагрузки и скорости.Это одна из причин, по которым эмульгированная вода увеличивает скорость износа таких компонентов, как подшипники качения, где прочность пленки жидкости имеет решающее значение (конечно, вода также вызывает другие механизмы износа, такие как паровая кавитация, ржавчина и водородное охрупчивание и образование пузырей).

Вязкость - критическое свойство жидкости, и мониторинг вязкости необходим для анализа масла. Методы измерения динамической и кинематической вязкости могут давать очень разные результаты при испытании отработанных масел.Убедитесь, что все тонкости измерения вязкости и поведения вязкой жидкости понятны, чтобы можно было принимать точные решения о смазке.

Кинематическая вязкость - обзор

2.8 Закон масштабирования и поток жидкости в микромасштабе

Коэффициент диффузии D , кинематическая вязкость v и температуропроводность α = кпк - где k , p и c - это теплопроводность, плотность и удельная теплоемкость, соответственно - это транспортные свойства, и все они имеют одну и ту же единицу m 2 / с.Соотношения между этими свойствами представляют собой группу безразмерных чисел, которые характерны для взаимодействия между конкурирующими процессами переноса. Эти безразмерные числа помогают сравнить молекулярную диффузию с другими транспортными процессами в микрофлюидике.

Число Шмидта - это соотношение между переносом импульса и диффузионным переносом массы:

(2,193) Sc = перенос импульса диффузионный масс-перенос = vD = μρD.

Для большинства жидкостей и газов число Шмидта больше единицы Sc ≥ 1.Это означает, что в большинстве случаев распространять движение жидкости легче, чем молекул определенного вида.

Число Льюиса - это соотношение между переносом тепла и диффузионным переносом массы:

(2,194) Le = теплоперенос диффузионный масс-транспорт = αD = kρcD.

Соотношение между адвективным переносом и переносом импульса называется числом Рейнольдса:

(2,195) Re = адвективный масс-транспортный моментум-транспорт = ρu¯Lchμ = u¯Lchv.

где u¯ - средняя скорость в направлении потока, а L ch - характерная длина рассматриваемого канала.Во многих случаях за характеристическую длину принимают гидравлический диаметр канала L ch . Для типичных значений L ch = 100 мкм, u¯ = 1 мм / с и v = 10 −5 см 2 / с, типичное число Рейнольдса Re = 0,01. Это небольшое число означает, что ламинарный поток существует почти во всех микрофлюидных приложениях.

Число Пекле - это соотношение между адвективным переносом массы и диффузионным переносом массы:

(2.196) Pe = адвективный masstransportdiffusivemastransport = u¯LchD.

Отношение между числом Пекле и числом Рейнольдса на самом деле является соотношением между переносом импульса и диффузионным переносом массы или числом Шмидта, указанным выше. Для коэффициентов диффузии от 10 −5 м 2 с −1 до 10 −7 см 2 с −1 , числа Пекле для типичных значений в приведенном выше примере равны 100

Среднее время диффузии t на характерной длине смешения L смешение , также называемое толщиной полос, представлено числом Фурье [7]:

(2,197) Fo = DtdiffLmixing2.

Число Фурье обычно находится в диапазоне от 0,1 до 1. Для простого Т-смесителя с двумя потоками в микроканале длиной L смеситель и шириной Вт время пребывания должно быть равным то же, что и среднее время диффузии:

(2.198) tres = tdiffLmixerU = FoLmixing22 = FoW2D.

Таким образом, отношение длины канала к ширине составляет:

(2,199) LmixerW = Fou¯WD = FoPeW.

Для приведенных выше типичных значений числа Фурье 0,1 W <10,000, диапазон этого отношения составляет 10 < L смеситель / W <10,000. Для некоторых приложений требуемый канал микширования неприемлемо длинный.

Если входы разделены и повторно соединены как n пар потоков растворенного вещества / растворителя, длина смешивания уменьшается до L смешивания = W / n .Соотношение требуемой длины канала и ширины канала становится таким:

(2.200) LmixerW = Fou¯WD = 1n2FoPeW.

Эта концепция называется параллельным ламинированием, при котором длина канала может быть уменьшена в n 2 .

Если впускные отверстия растягиваются и складываются за n циклов, длина смешивания уменьшается до L смешивания = W / b n . База b зависит от типа смесителя.В случае последовательного ламинирования, как обсуждается в следующем разделе, основание составляет, например, b = 2. Основание может иметь другое значение в случае смешивания на основе хаотической адвекции. Соотношение между необходимой длиной и шириной канала составляет:

(2,201) LmixerW = 1b2nFoPeW.

Приведенное выше уравнение показывает, что очень компактный микромиксер может быть разработан с использованием последовательного ламинирования или хаотической адвекции.

В общем, быстрое смешивание может быть достигнуто с меньшим трактом смешивания и большей площадью поверхности раздела.Если геометрия канала очень мала, молекулы жидкости чаще всего сталкиваются со стенкой канала, а не с другими молекулами. В этом случае процесс диффузии называется диффузией Кнудсена [7]. Отношение расстояния между молекулами к размеру канала характеризуется безразмерным числом Кнудсена:

(2,202) Kn = λDh.

, где λ - длина свободного пробега, а D h - гидравлический диаметр конструкции канала. Длина свободного пробега для газов определяется выражением (см. Раздел 2.1.1):

(2.203) λ = kBT2πσm2p

где k B = 1,38066 × 10 −23 Дж / K - постоянная Больцмана, T - абсолютная температура, p - давление , а σ м - молекулярный диаметр диффундирующих частиц. Число Кнудсена для жидкости мало, потому что длина свободного пробега жидкости порядка нескольких ангстрем. Таким образом, диффузия Кнудсена может происходить только в порах нанометрового размера. В газах длина свободного пробега составляет от сотни нанометров до нескольких микрометров.Например, при комнатных условиях длина свободного пробега водорода составляет 0,2 мкм. Кнудсеновская диффузия может происходить в микроканалах диаметром порядка нескольких микрометров.

Среди вышеуказанных безразмерных чисел число Рейнольдса Re представляет поведение потока в микроканале, а число Пекле (Pe) представляет собой соотношение между адвекцией и диффузией. Таким образом, эти два числа подходят для характеристики рабочей точки микромиксера. Из определений (2.195) и (2.196) соотношение между Pe и Re:

(2.204) PeRe = u¯Lmixing / Du¯Dh / v = LmixingDhvD = LmixingDhSc.

где u¯, D , v и Sc - средняя скорость, коэффициент диффузии, кинематическая вязкость и число Шмидта (2,193) соответственно. Гидравлический диаметр D h и смесительный тракт L смешивающий обычно находятся в одном порядке; следовательно, можно предположить, что л смешивание / D ч ≈ 1. Кинематическая вязкость жидкостей и коэффициент диффузии порядка v = 10 −6 м 2 / с. , а коэффициент диффузии составляет от D = 10 −9 м 2 / с до D = 10 −11 м 2 / с.Число Шмидта составляет примерно 10 3 5 . На диаграмме Pe – Re область между двумя линиями Pe ≈ 1000Re и Pe ≈ 100,000Re представляет рабочий диапазон микромиксеров. Предполагается, что в этой зоне будут находиться рабочие места микромиксеров.

В микромиксерах процесс смешивания и химическая реакция взаимосвязаны. Сначала происходит перемешивание, а затем следует химическая реакция. Впоследствии и смешение, и химическая реакция протекают параллельно.Отношение между характерным временем смешения t смешения и временем реакции t реакция называется числом Дамкелера:

(2,205) Da = Время перемешивания время реакции = tmixingtreaction.

Маленькое число Дамкелера означает, что реакция протекает намного медленнее, чем при перемешивании. Таким образом, скорость реакции определяется реакцией t смешения . Большое число Дамкелера означает, что реакция идет быстрее, чем перемешивание. Степень перемешивания определяет скорость реакции.

WearCheck FYI - Как читать баллончик с маслом (Часть 1)

Вязкость уменьшается при повышении температуры
Масло классификации либо описывают вязкость, либо производительность

W При покупке банки, барабана или цистерны с маслом, важно понимать, что используется ряд международных систем классификации для описания продукта и его использования.В классификации, которые включают ISO, SAE, API, CCMC, SABS, JAMA и ISLS, после каждого из них следует ряд цифр. и буквы с указанием вязкости масла или его эксплуатационные свойства. Этот бюллетень рассмотрит классификация по вязкости при производительности Характеристики масла будут рассмотрены в одном из следующих выпусков.

Самое главное свойство масла - его вязкость.Это определяется как сопротивление масла течению при указанной температуре. Это мера толщины масла; густое масло имеет высокая вязкость, тогда как жидкое масло имеет низкую вязкость. А сопротивление жидкости потоку известно как кинематическое вязкость, и это измерение, которое является наибольшим относятся к отраслям, в которых используются смазочные материалы. Кинематический вязкость измеряется в сантистоксах (сСт) и один сантисток равен одному квадратному миллиметру в секунду.В символ вязкости обозначается греческой буквой "эта". Следовательно:

Кинематика Вязкость nK = 1 сантистокс (сСт) = 1 мм2 / с

Важно отметить что с повышением температуры вязкость уменьшается, поэтому всегда необходимо указывать температуру, при которой вязкость измеряется, иначе показание будет бессмысленным.

Два отраслевые стандарты используются при измерении кинематических вязкость, а именно 40C и 100C.Тип масла под рассмотрение и его свойства определяют, какие используется температура, хотя чаще всего используется 40 ° C. обычно.

кинематическая вязкость - это не единственное измерение вязкости, которое может быть сделано; также присутствует динамическая вязкость (иногда называется абсолютной вязкостью), которая является мерой сопротивление жидкости сдвигу при заданной температуре. Динамическая вязкость измеряется в сантипуазах и одном сантипуаз равен одному миллипаскалям в секунду.

Динамический вязкость nD = 1 сантипуаз (сП) = 1 мПа · с

Две вязкости измерения связаны между собой плотностью жидкость:

n D / p = n K

Вязкость динамическая составляет мало беспокойства при описании класса вязкости масла. Сорта масла обычно описываются кинематической вязкостью. (обычно при 40C).Хотя сантистоксы будут в этом бюллетене используются разные единицы в других частях света, например Engler Degrees (Европа), Redwood Seconds (Великобритания) и Saybolt Universal Seconds (СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ). Различные системы можно конвертировать, но только для измерения проводились при той же температуре.

Интернационал Организация по стандартизации, класс вязкости (ISO VG) - это система оценок, которая обычно используется для описания индустриальные масла i.е. масла

Как правило, гидравлические жидкости - это масла с низкой вязкостью и трансмиссионные жидкости масла с более высокой вязкостью подержанный в стационарных установках (насосы, турбины, редукторы, компрессоры и т. д.). Цифры, связанные с ISO VG следующие:
ISO КЛАСС ВЯЗКОСТИ (ISO VG)
2 22 220
3 32 320
5 46 460
7 68 680
10 100 1000
15 150 1500

Эти номера относятся к кинематическая вязкость масла в сантистоксах при 40С.Это означает, что масло ISO 320 имеет кинематическую вязкость. 320 сСт при 40 ° C. Прелесть этой системы в том, что в названии масла указано его вязкость. Например, Caltex Meropa 460 - промышленное циркуляционное масло для зубчатых передач. с вязкостью 460 сСт.

Обычно нижний вязкие масла - это гидравлические жидкости и более высокие вязкие масла - это трансмиссионные жидкости. Нет точной отсечки точка, в которой трансмиссионные масла становятся гидравлическими маслами, но ISO 150 хорошее приближение.Некоторые масла ISO 68 можно использовать в высокоскоростные редукторы с малой нагрузкой и некоторые масла ISO 320 могут использоваться в компрессорах с очень высокой производительностью температуры.

При измерении вязкость масла ISO, не ожидайте, что ISO 100 будет иметь вязкость ровно 100 сантистокс. Согласно ISO, допускается отклонение 10% в любом случае, поэтому любое промышленное масло с вязкостью от 90 до 110 сСт будет считается ISO 100, и даже той же марки и класса может незначительно отличаться от партии к партии.

Есть несколько общеупотребительные промежуточные сорта, не соответствующие ISO одобренный. Эти масла имеют вязкость 37, 56 и 77. сСт, но официально не относятся к классам вязкости ISO.

Хотя эта нумерация система может казаться произвольной, каждая последующая оценка примерно на 50% больше, чем в предыдущем классе. Этот предоставляет достаточно широкий ассортимент продукции, чтобы удовлетворить потребности отрасли потребности, не наводняя рынок другим сортом на каждый сантисток увеличения вязкости.

Автомобильное общество Engineers (SAE) - это система классификации вязкости масел. используется в автомобильной промышленности. Во избежание путаницы это разделен на два подкласса, один для трансмиссионных масел и один для моторных масел. Большое число (больше 60) означает что масло создано для зубчатых колес в то время как низкое число соответствует маслу, которое используется в двигатель.Цифры, связанные с системой SAE показаны ниже:

Двигатель Масла Шестерня масла
0 Вт 25 Вт 75 Вт 90
5 Вт 20 80 Вт 140
10 Вт 30 85 Вт 250
15 Вт 40
20 Вт 50

В отличие от системы ISO, Система SAE не дает вязкости масла в сантистокс при 40 ° C, хотя чем выше число, тем выше вязкость.Классы SAE более тщательно количественно, чем масла ISO; как динамический, так и кинематический вязкости, а также 40C и 100C температуры.

Марки на букву 'W' используются при более низких температурах окружающей среды и классифицируются по максимальной низкотемпературной динамической вязкости и максимальная пограничная температура откачки, а также минимальная кинематическая вязкость при 100С.Динамичный измерение вязкости коррелирует с оборотами двигателя при низкотемпературном пуске двигателя на границе температура нагнетания измеряет способность масла течь в масляный насос двигателя и обеспечить соответствующее давление масла во время запуска. Марки без буквы W используются в более высокие условия эксплуатации и основаны исключительно на их кинематическая вязкость при 100 ° C.

SAE редуктор и двигатель числа охватывают тот же диапазон вязкостей; Например, моторное масло SAE 30 имеет примерно такую ​​же вязкость как трансмиссионное масло SAE 85W.Это потому, что формулировка моторные масла сильно отличаются от трансмиссионных масел в автоматизированная индустрия. Моторное масло подвергается большему стрессу чем трансмиссионное масло, потому что оно должно справляться с

SAE система оценки вязкости трансмиссионных масел и моторных масла, используемые в автомобильной промышленности горение побочные продукты и картерные газы, которые серьезно ухудшают масло.В результате моторные масла содержат гораздо более широкий спектр присадок, чем трансмиссионные масла. Хотя это и не идеально, моторное масло будет работать в коробке передач, в то время как трансмиссионное масло разрушит двигатель.
Монограда и универсальные

Двигатель (и тип шестерни) масла бывают разных классов от 0W до 50 как таблица на предыдущей странице показывает.Они известны как моносортные масла, но также доступны всесезонные масла с классами SAE, такими как 15W30, 15W40, 20W50 и т. д. Все всесезонные масла обладают вязкостными свойствами низкой температура масла 'W' и высокотемпературное масло без суффикс "W".

SAE 40 и SAE 20W50 оба имеют примерно одинаковую вязкость (кинематическую) при 40C; они оба соответствуют маслу ISO 150. Что тогда разница между всесезонным и всесезонным маслом по вязкости?

Помните, что если температура повышается, вязкость снижается.А График зависимости вязкости от температуры может выглядеть как-то так.

Вязкость высокая при низкие температуры и низкие при высоких температурах. Тем не мение, не все масла ведут себя одинаково. Некоторые масла разжижают меньше других при повышении температуры. В этом разница между всесезонным и моносортное масло.

Вкл. очень холодным зимним утром температура может быть -5C но когда двигатель достигает полной рабочей температуры, он может быть 100C.В идеале то, что требуется, - это достаточно масло с низкой вязкостью, которое легко течет при низкой температуры без чрезмерного разбавления при работе температура достигнута. Всесезонные масла созданы для сделай это.

График ниже - преувеличенная иллюстрация разницы между всесезонными и всесезонными маслами. Масло B типичное однотонного (SAE 40) масла, которое разжижается при температура повышена.Масло А меньше истончается и остается типично для всесезонного (20W50) масла.

SAE Оценка Вязкость Индекс
40 95
20Вт 50 135

Это вводит понятие индекса вязкости (VI), который является мерой универсальность масла.Чем выше VI, тем больше разностороннее масло. В приведенном выше примере SAE 40 (моносортный) имеет низкий индекс вязкости, в то время как SAE 20W50 имеет высокий индекс вязкости.

Преимущество использования всесезонное масло, обладающее большей стабильностью вязкости в более широком диапазоне температур. Масло ведет себя как SAE 20W в холодную погоду и SAE 50 в горячую погоду. Буква «W» во всех классах SAE фактически означает зиму.

Монография по сравнению с универсальными

Если масло всесезонное стабильность вязкости при изменении температуры так полезно, какой смысл в моносортных маслах? В Причина в том, что ряд добавок, используемых для улучшения VI масла нестабильны в рабочей среде.Самая большая проблема в том, что они имеют тенденцию к срезанию, то есть физически деградировать. Это хорошо проиллюстрировано в книге Shell. телевизионный ролик о фигурном катании. Если всесезонное масло подвержены высокому напряжению сдвига, например

переключение под нагрузкой трансмиссия, присадка, обеспечивающая высокий индекс вязкости, будет начинают распадаться, в результате чего резко падает вязкость. Это может нанести ущерб компоненту, заставляя масло терять свою несущую способность и при этих обстоятельствах моносортное масло может быть более безопасный выбор.

вопрос "Одно масло лучше другого?" буду будет обсуждаться в будущем техническом бюллетене Wearcheck, глядя конкретно на ISLS, API и другие системы классификации, описывающие характеристики масел и характеристики использования.

В чем разница между динамической и кинематической вязкостью?

На первый взгляд понятие вязкости кажется довольно простым. Он помогает описать, насколько толстый продукт или насколько хорошо он растекается.Все в порядке?

На самом деле, есть несколько разных терминов, которые подпадают под понятие вязкости. Эти термины основаны на том, как измеряется вязкость. Когда люди говорят о вязкости, они имеют в виду одну из двух вещей: кинематическая вязкость или динамическая вязкость .

Найти много информации о различиях между динамической и кинематической вязкостью непросто. Это моя попытка внести ясность в эти две основные концепции.

Один из способов - измерить сопротивление жидкости потоку при приложении внешней силы. Это динамическая вязкость .

Другой способ - измерить сопротивление потока жидкости под действием силы тяжести. В результате получается кинематическая вязкость . Другими словами, кинематическая вязкость - это мера внутреннего сопротивления жидкости потоку, когда на нее не действует никакая внешняя сила, кроме силы тяжести.

Чтобы еще больше усложнить мою попытку упростить эти концепции, две жидкости с одинаковой динамической вязкостью могут иметь разную кинематическую вязкость.Это связано с тем, что кинематические результаты зависят от плотности жидкости. Плотность не является фактором динамической вязкости.

Нужно напомнить о плотности?

Плотность - это отношение массы (или веса) образца к его объему. Подумайте о кубике льда и кубе стали. Они могут быть одинакового размера, но стальной куб весит больше, чем кубик льда. Поэтому мы говорим, что сталь имеет большую плотность, чем кубик льда.

Масса (или вес) жидкости определяется силой тяжести.В кинематическом методе измерения сила тяжести - единственная сила, действующая на образец.

Измерение динамической вязкости

Ротационные вискозиметры - один из наиболее популярных типов приборов, используемых для измерения динамической вязкости. Эти инструменты вращают зонд в жидкой пробе. Вязкость определяется путем измерения силы или крутящего момента, необходимого для поворота зонда.

Ротационный вискозиметр особенно полезен при измерении неньютоновских жидкостей.Неньютоновские жидкости изменяют вязкость при воздействии различных условий. Например, некоторые из этих жидкостей показывают увеличение вязкости с увеличением приложенной силы, в то время как другие неньютоновские жидкости уменьшают вязкость с увеличением приложенной силы.

Ротационный вискозиметр может регулировать скорость вращения зонда при его движении в жидкости. Вискозиметр определяет изменение вязкости образца при изменении скорости, иногда называемой скоростью сдвига.

Единицей измерения динамической вязкости является сантипуаз (сП).

Измерение кинематической вязкости

Существует несколько способов определения кинематической вязкости жидкости, но наиболее распространенный метод - это определение времени, которое требуется жидкости для прохождения через капиллярную трубку. Время преобразуется непосредственно в кинематическую вязкость с использованием калибровочной константы, предусмотренной для конкретной трубки.

Единица измерения кинематической вязкости - сантистокс (сСт).

Основное различие между измерениями динамической и кинематической вязкости - это плотность.Фактически плотность обеспечивает способ преобразования между кинематическим и динамическим измерением вязкости. Формула преобразования:

  • Кинематическая (сСт) x плотность = динамическая (сП)
  • Динамический (сП) / Плотность = Кинематическая (сСт)

Для данного образца с плотностью больше единицы динамическая вязкость всегда будет более высоким числом.

Когда следует использовать измерения динамической вязкости?

Вы проверяете динамическую вязкость, когда хотите узнать внутреннее сопротивление жидкости или силу, необходимую для перемещения одной плоскости жидкости по другой.

Измерение динамической вязкости наиболее полезно для жидкостей, которые изменяют свои кажущиеся характеристики при приложении силы или давления. Эти жидкости известны как неньютоновские жидкости. Неньютоновские жидкости чувствительны к изменениям силы, действующей на них, и иногда могут даже навсегда изменить свою вязкость, если на них действует постоянная сила в течение определенного периода времени.

Примером важности измерения динамической вязкости является определение правильных характеристик текучести кетчупа.Этот продукт должен иметь более низкую вязкость при растекании, чтобы его можно было вытащить из бутылки, но он должен быть густым (или не иметь такой склонности к течению), когда он сидит на бургере. Проверка вязкости кетчупа на разных скоростях (при разном уровне силы) поможет убедиться, что кетчуп ведет себя должным образом.

Другое применение - проектирование насосных систем. Поскольку вязкость неньютоновских жидкостей изменяется в зависимости от скорости движения, давление и скорость насоса оказывают серьезное влияние на спецификацию надлежащих насосов, давления и размера трубопроводов.Тестирование продукта на разных скоростях поможет выработать рекомендации по проектированию насосной системы.

Когда следует использовать измерения кинематической вязкости?

Это измерение используется в основном для ньютоновских жидкостей - жидкостей, вязкость которых не изменяется при изменении приложенной силы (скорости сдвига).

Испытания смазочных масел - важная область применения. С помощью этого метода испытаний можно определить изменения вязкости при разных температурах и в разных условиях окружающей среды.С помощью этой информации можно оценить изменения в эффективности смазки.

Некоторые другие продукты, для которых подходит кинематический метод, - это масло, бензин, глицерин и спирт.

Измерение вязкости ньютоновских жидкостей может быть выполнено с помощью ротационных вискозиметров (с помощью формулы пересчета, указанной выше). Однако проще использовать капиллярные инструменты. В некоторых случаях капиллярные инструменты более точны для определения кинематической вязкости.

Когда вам нужно определить вязкостные характеристики жидкости, которая не подвержена внешним физическим силам (другими словами, когда сила тяжести является единственной силой, действующей на жидкость), следует выбирать кинематический метод.

Сводка

Ньютоновские жидкости имеют присущую вязкость, которая не меняется при изменении силы, приложенной к жидкости. Эту характеристическую вязкость можно легко и точно измерить с помощью прибора капиллярного типа, используя силу тяжести для перемещения жидкости.

С другой стороны, неньютоновские жидкости демонстрируют большие вариации вязкости в зависимости от приложенной силы. Для этих испытаний требуются такие инструменты, как ротационные вискозиметры, которые могут измерять изменения во времени и в диапазоне приложенных сил.

Чтобы провести различие между этими двумя типами жидкостей:

  • Динамическая вязкость: вязкость, связанная с внешней силой, приложенной к неньютоновским жидкостям.
  • Кинематическая вязкость: Собственная вязкость ньютоновских жидкостей, которая не изменяется при изменении приложенной силы.

Хотя это сравнение не является исчерпывающим, я надеюсь, что оно поможет вам лучше понять различия между динамической вязкостью и кинематической вязкостью. Пожалуйста, поделитесь им со всеми, кому может быть интересно.

До следующего раза,

Аманда

P.S. Ознакомьтесь с опциями для анализа текстуры.
P.P.S. Узнавайте первыми, когда мы публикуем новую статью в блоге. Подпишитесь вверху страницы сегодня!

В чем разница между динамической и кинематической вязкостью?

Вязкость - это фундаментальное свойство материала при изучении потока жидкости для любого приложения.Два наиболее распространенных типа вязкости - динамическая и кинематическая. Связь между этими двумя свойствами довольно проста.

Динамическая вязкость (также известная как абсолютная вязкость) - это измерение внутреннего сопротивления жидкости потоку, в то время как кинематическая вязкость относится к отношению динамической вязкости к плотности. Основываясь на приведенном выше выражении, две жидкости с одинаковой динамической вязкостью могут иметь очень разные кинематические вязкости в зависимости от плотности и наоборот.В результате понять физический смысл этих двух свойств материала не всегда так просто.

Проще говоря, динамическая вязкость дает вам информацию о силе, необходимой, чтобы заставить жидкость течь с определенной скоростью, в то время как кинематическая вязкость показывает, насколько быстро жидкость движется при приложении определенной силы.

Внутреннее сопротивление жидкости потоку (динамическая вязкость) подразумевает наличие силы, участвующей в вытеснении жидкости. Эта сила ( F ) пропорциональна:

1) Скорость сдвига ( SR )

2) Площадь ( A )

3) Динамическая вязкость ( η)

F = η A × SR

В приведенном выше выражении (закон вязкости Ньютона) динамическая вязкость работает как константа пропорциональности между напряжением F / A и скоростью деформации или скоростью сдвига.Альтернативный способ думать о кинематической вязкости - это понять, что она имеет единицы коэффициента диффузии [см 2 / с]. По этой причине кинематическую вязкость иногда называют коэффициентом диффузии импульса по аналогии с коэффициентами теплопроводности и массой. В этом смысле динамическая вязкость является более фундаментальным свойством, а кинематическая вязкость - производным.

Исторически сложилось так, что в методах измерения вязкости использовалась кинематическая вязкость, поскольку она не связана с измерением силы. В большинстве «кинематических» вискозиметров поток жидкости движется под действием силы тяжести ( г ).Эти методы (капиллярные трубки, воронки…) просто измеряют время, которое требуется жидкости, чтобы пройти через заданную геометрию. Более совершенные вискозиметры полагаются на измерение напряжения сдвига при заданной скорости сдвига. Это позволяет гораздо более полно характеризовать отпечаток вязкости (т.е. вязкость в зависимости от скорости сдвига) сложных неньютоновских жидкостей.

Еще одно различие между этими двумя объектами недвижимости - это уникальность их единиц. Единицы динамической вязкости - это хорошо известные мПа-с в единицах СИ или эквивалент сП ( сантипуаз ) в сГС.С другой стороны, наиболее распространенными единицами кинематической вязкости являются см 2 / с в единицах СИ и сСт ( сантистоксов ) в сантиметрах за миллиметр, но она также измеряется в ряде произвольных единиц в зависимости от отрасли или области применения. Так обстоит дело с Saybolt Universal Seconds (SUS) в нефтяной промышленности, где время, необходимое для протекания 60 см 3 жидкости через калиброванную трубку при 38 ° C, используется в качестве измерения вязкости. Другой пример - использование «чашек» для измерения времени, которое требуется данному образцу, чтобы пройти через воронку заданной геометрии.Эти методы часто используются в качестве индексаторов вязкости, поскольку они не идеальны для получения согласованных результатов, которые могут быть разделены между различными лабораториями.

Итак, какой из них использовать? Если вас интересует взаимодействие между молекулами, которое можно интерпретировать с точки зрения механического напряжения, то более подходящей является динамическая вязкость. Динамическая вязкость позволит вам установить, например, влияние изменений состава в отношении молекулярного взаимодействия и вязкости.Напротив, кинематическая вязкость была стандартом в нефтяной промышленности из-за простоты кинематических вискозиметров. По этой причине кинематическая вязкость более удобна, когда интерес представляет движение жидкости и поле скоростей, поскольку она несет информацию о распространении движения за счет трения. Технология VROC ® компании RheoSense представляет собой новую парадигму вискозиметрии, позволяя быстро и легко измерять динамическую вязкость, которая составляет всего Simply Precise ™.

Объяснение вязкости смазочного материала - Блог AMSOIL

Вязкость смазочного материала и то, как она изменяется при различных температурах и условиях эксплуатации, является одним из наиболее важных свойств, определяющих рабочие характеристики и защиту смазочного материала.

Вязкость можно посмотреть двумя способами:

• Кинематическая вязкость
• Динамическая (или абсолютная) вязкость

Кинематическая вязкость определяется сопротивлением смазочного материала текучести и сдвигу под действием силы тяжести.Чтобы проиллюстрировать это, представьте, что вы наливаете два контейнера, один из которых наполнен водой, а другой - медом. Кинематическая вязкость каждой жидкости определяет скорость ее течения. Поскольку кинематическая вязкость воды ниже, она течет быстрее. Кинематическая вязкость, измеренная с использованием методики ASTM D445, определяет класс вязкости масла SAE при высоких температурах («30» в 5W-30).

Динамическая вязкость, измеренная с помощью теста Cold Crank Simulator (CCS) (ASTM D5293), определяется как сопротивление смазочного материала течению, на которое указывает его измеренное сопротивление, которое лучше всего воспринимается как количество энергии, необходимое для перемещения объекта, такого как металлический стержень через жидкость.Для перемешивания воды требуется меньше энергии по сравнению с медом, потому что динамическая вязкость воды ниже. Динамическая вязкость определяет низкотемпературный класс масла («5W» в 5W-30).

Что это значит для автомобилистов? Вязкость смазочного материала при 40ºC и 100ºC используется для расчета его индекса вязкости (VI) - показателя того, насколько вязкость жидкости изменяется в зависимости от температуры. Как мы уже говорили, изменение вязкости из-за температуры и условий эксплуатации влияет на производительность. Смазка, которая претерпевает небольшое изменение вязкости, обычно работает лучше.Высокий индекс вязкости указывает на небольшое изменение вязкости жидкости из-за колебаний температуры, в то время как низкий индекс вязкости указывает на относительно большое изменение вязкости.

Синтетические жидкости обычно имеют гораздо более высокий индекс вязкости по сравнению с обычными жидкостями, что означает, что они обеспечивают улучшенную защиту критических компонентов в широком диапазоне температур.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *