От чего зависит вязкость масла – Sae — Энциклопедия журнала «За рулем»

Поскольку с изменением температуры вязкость меняется, ассоциацией автомобильных инженеров США (SAE) разработана и принята классификация по вязкости.

Кинематическая и динамическая вязкость

Следует различать такие понятия, как кинематическая и динамическая вязкость. Кинематическая характеризует текучесть моторного масла в условиях нормальных и высоких температурах. По общепринятому стандарту ее измеряют при 40 и 100 градусах по Цельсию.

Измеряется кинематическая вязкость в сантистоксах (cST или сСт), либо в капилляр-визкозиметрах – в этом случае кинематическая вязкость отражает время вытекания определенного количества масла из сосуда с калиброванным отверстием на дне (капиллярный вискозиметр) под действием силы тяжести.

autokresla-isofix.ru

Вязкость масла, определение ее значений

Вязкость — это одна из наиболее важных характеристик моторной смазки. Основной задачей данного материалаявляется недопущение трения «сухих» рабочих элементов при сохранении герметичности двигателя.

Описание понятия «вязкость масла»

Вязкость моторного масла — наиболее важный его параметр. Физический смысл данного свойства состоит в способности оставаться в виде защитной пленки на поверхностях элементов движка и в то же время обладать текучестью.

В связи с тем, что в рабочем моторе температура смазки непостоянна, колеблется в широких диапазонах, сложно обеспечить стабильность ее характеристик. При равномерной температуре тосола или антифриза, которую отражает шкала прибора, нагрев смазки в прогретом движке может доходить до 140 °C и выше, все зависит от нагрузок, получаемых силовым агрегатом.

При изготовлении смазочного материала задается конкретная вязкость автомобильного масла, обеспечивающая лучший коэффициент полезного действия для каждого вида мотора, с учетом допустимых эксплуатационных условий.

Зависимость густоты материала от температуры

Вязкость моторного масла является величиной непостоянной, имеющей переменные показания при разной температуре внутри движка.В процессе эксплуатации силовых моторов возникла необходимость определять зависимость вязкости масла от температуры.

В ассоциации инженеров SAE проводится классификация масел по вязкости в зависимости от различных температур. Разработанная таблица вязкости позволяет определить границы возможных значений температуры, в которых эксплуатация данного силового агрегата не представляется опасной при использовании смазочного материала, имеющего определенные параметры.

Классификация моторных масел по вязкости помогает произвести правильный выбор при покупке смазочного вещества. В зависимости от интервалов температур в специальный документ занесена вязкость моторного масла, таблица является вспомогательным инструментом для получения необходимой информации.

Индекс вязкости моторного масла по SAE должен обозначаться в зависимости от ее величин при 100°C и 150°C в соответствии с таблицей. Определение вязкости масла при помощи данных, размещенных в таблице, не представляет сложностей.

Обозначения в маркировке смазочных веществ

Маркировка моторной жидкости содержит аббревиатуру SAE, затем идут числовые и буквенные обозначения. Например, наиболее часто используется обозначение марки всесезонного средства SAE 5W — 40. Что означают цифры в данной надписи? Чтобы расшифровать надпись, нужно отнять 40 от 5, получится минус 35°C — при таком значении температуры можно запускать холодный двигатель. Латинская буква W означает зимний вид, первая буква слова Winter.

Цифры, стоящие после буквы W, указывают на густоту смазочного материала при повышении температуры. Чем это число больше, тем более высокой вязкостью будет обладать смазывающая жидкость в работающем двигателе при возрастании температуры. Для определения, подходит ли данное средство для конкретного мотора, необходимо воспользоваться информацией, содержащейся в документации на автомобиль.

Степень вязкости моторного масла указана на этикетке, размещенной на канистре.

Выбор подходящей густоты смазки

Автовладельцы часто задаются вопросом, какую вязкость масла выбрать. Существует общее мнение о том, что чем выше вязкость моторного масла при повышенных температурах, тем лучше работает двигатель. Такое утверждение справедливо для езды на автомобилях спортивных моделей. Но для деталей моторов обычных машин густой вид смазки может стать губительным.

Чтобы не ошибиться при покупке смазочного средства, выбрать вязкость, являющуюся оптимальной, необходимо изучить рекомендации производителей, размещенные в сервисной книжке. Использовать моторные масла, имеющие непредусмотренную вязкость для данного вида автомобиля и его мотора, крайне нежелательно.

При производстве автомобиля учитываются допустимые режимы эксплуатации двигателя. Исходя из этого даются рекомендации по параметрам густоты смазочных материалов, оптимальным для данного силового агрегата. Только при применении правильной смазки двигатель будет стабильно работать.

На правильность выбора моторного средства не должны оказывать влияния следующие данные:

1. Дата выпуска автомобиля.
2. Количество пройденных километров.
3. Стиль вождения.
4. Материальные возможности автовладельца.
5. Некомпетентность обслуживающего персонала СТО.

Параметры заливаемой смазочной жидкости должны соответствовать требованиям, выдвинутым разработчиками данного силового агрегата.

Динамика изменения густоты смазки, кинематическая вязкость

Работа двигателя находится в прямой зависимости не только от абсолютной густоты смазочных материалов, но и от такого показателя, как динамическая вязкость масла, изменяющаяся при определенных скачках рабочей температуры, присущих данному мотору.

Выбирая нужную смазку, необходимо помнить, что динамика должна подходить к конструктивным особенностям данного движка.

Повышенная вязкость моторного масла приводит к таким негативным последствиям:

• рост рабочей температуры двигателя;
• ускоренный износ деталей;
• быстрое окисление и выход из строя смазки, приводящее к частой замене.

Снижение высокотемпературной густоты автомасел ниже рекомендуемого уровня более опасно для силового агрегата, чем ее завышение. При схожем индексе по SAE такие виды смазки имеют классы качества ACEAA1/B1, ACEAA5/B5. Данные смазочные материалы используются только в специальных моторах.

Обычные двигатели не рассчитаны на низкий класс вязкости моторных масел. Высокие температуры и обороты мотора приводят к интенсивному истончению созданной защитной пленки на трущихся поверхностях. Смазка становится неэффективной, расход смазочной жидкости увеличивается в результате ускоренного выгорания. В таких условиях высока опасность заклинивания мотора.

Если сервисная книжка или инструкция по эксплуатации автомобиля не содержат рекомендаций по применению моторных масел, относящихся к классам ACEAA1/B1, ACEAA5/B5, то применять их для своего авто нежелательно.

Кинематическая вязкость масла — это показатель, характеризующий те свойства масла, что присущи ему при нормальной и повышенной температуре, 40°C и 100°C соответственно. Данный параметр измеряется в сантистоксах.

Масла низкой вязкости

Кроме привычной классификации вязкости масел по SAE, автомеханиками используется современный индекс HTHS, учитывающий высокотемпературную вязкость при высокой скорости сдвига. С помощью данного показателя определяется толщина защитной пленки при высоких температурах смазки.

Исходя из данной классификации, моторные масла делятся на маловязкие и полновязкие. Числовое значение коэффициента HTHS указывает на степень защитных и энергосберегающих качеств смазки.

В связи с жесткими требованиями экологов в странах Европы и Японии к количеству вредных выбросов автопроизводители вынуждены использовать маловязкие сорта моторных смазочных материалов. Применение энергосберегающих масел приводит к снижению трения в двигателях, что способствует уменьшению потребления горючего и выделения в атмосферу углекислого газа.

Знакомство со стабилизаторами густоты масла

В процессе эксплуатации моторная смазка претерпевает изменение, теряет необходимую вязкость. Стабилизатор вязкости масла, предназначен для восстановления утраченных полезных свойств и доведения густоты до необходимых величин. Использование стабилизаторов показано для силовых агрегатов любого вида, имеющих среднюю либо высокую степень износа.

При использовании данного средства улучшаются такие показатели:

• увеличивается вязкость масла;
• снижается давление в системе смазки;
• исчезают шумовые эффекты работающего мотора;
• резкое уменьшение количества вредных выхлопных газов;
• приостанавливается разжижение и окисление смазочного материала;
• трущиеся поверхности покрываются защитной пленкой;
• снижается образование нагаров в цилиндрах.

Благодаря простоте использования и получаемому эффекту стабилизаторы вязкости смазочных материалов нашли широкое применение среди автолюбителей.

Особенности масловязких гидравлических масел

Низко застывающие масловязкие жидкости типа гидравлического либо турбинного масла, используются для смазки трущихся деталей в северных широтах при сверхнизких температурах.

Минимальная вязкость гидравлического масла увеличивает надежность системы смазки. Если правильно подобрать марку вещества, масляный насос стабильно получает смазку, создается оптимальное гидравлическое сопротивление, что способствует выравниванию мощности и замедлению износа элементов мотора.

Масловязкие моторные жидкости обладают неоспоримыми преимуществами. К плюсам жидкостей 5W-20, OW-40 относятся следующие факторы:

1. Уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу.
2. Существенная экономия топлива.
3. Высокая эффективность охлаждения двигателя за счет быстрой циркуляции жидкости.

Вязкость растительных масел

В производственных целях в качестве смазочных веществ используются также смазки растительного происхождения:

1. Подсолнечное
2. Касторовое

Как определить вязкость растительных масел? Коэффициент вязкости касторового масла, подсолнечного и другого растительного масла определяется при помощи специальных установок в лабораторных условиях.

Использование машинных смазок в производстве

Веретенный машинный вид смазки имеет низкую вязкость, применяется в слабонагруженных механизмах, работающих на высоких скоростях (текстильное производство).

Турбинная жидкость используется для смазки и охлаждения подшипников в механизмах турбинного типа:

• газовая либо паровая турбина;
• гидравлическая турбина;
• турбокомпрессорный привод.

Определяющий фактор турбинной смазки — это ее устойчивость против окисления, способствующая стойкой защите металлических элементов, входящих в действующий механизм. Благодаря уникальным свойствам турбинной смазки продлевается срок эксплуатации механизмов.

Широкую популярность приобретает ВМГЗ, обозначение должно расшифровываться как всесезонное масло гидравлическое загущенное. Данное средство используется в технических устройствах, оснащенных гидравлическими приводами, работающих в северных районах. Уникальный продукт ВМГЗ, определяемый как вещество, обладающее минимальной динамической вязкостью, обеспечивает стабильную работу техники.

Ойлрайт — это графитная смазка, имеющая водостойкую консистенцию, используемая для обработки и консервации деталей. Данный продукт сохраняет свои свойства при температуре от минус 20°С до плюс 70°С.

OILRIGHT применяется для покрытия ответственных узлов автомобилей и механизмов, деталей из нержавеющей стали, сохраняет прокат, годится для борьбы со скрипами и для защиты металлических поверхностей от коррозии. Под воздействием данного средства пластмассовые и резиновые части механизмов не должны становиться разбухшими и пористыми.

Проверка чистоты моторной жидкости

Измерение степени загрязненности моторных масел посторонними включениями производят под действием ультразвука при помощи специальных устройств. Основным недостатком проверок данного вида является невозможность проведения оперативного анализа моторной жидкости непосредственно в силовом агрегате. Ультразвуковой метод диагностики смазочного материала возможен только в условиях лаборатории.

avtodvigateli.com

Таблица вязкости масел моторных по температуре, расшифровка значений

Хотел бы сразу дать кое какую ремарку в начале статьи: когда только создавался мой двигатель – еще отсутствовали современные масла с высоким показателем вязкости, так что компании — производители не имели возможности их кому-то «советовать» — в то время отсутствовали не только новые марки машинного масла, отсутствовали также и технологии изготовления моторов, которые рассчитаны на новые виды масел, поэтому уже сейчас следует начинать искать квалифицированного ремонтника для капремонта двигателя.

Данная статья создана для сомневающихся и автолюбителей, которым просто хочется знать, почему все устроено таким образом.

Что представляет собой вязкость?

Учитывайте, что основная задача автомобильного масла – это недопущение создания сухого трения внутренних элементов в моторе (имеются ввиду цилиндры и так далее), а также для гарантирования минимального показателя трения при высокой герметичности. Понятное дело, что создать субстанцию, которая могла бы обладать нужным для этого характеристиками, и имела бы постоянные показатели свойств температуры практически нереально, а разница температуры смазки в моторе сильно различается.

Необходимо также заметить, что показатель вязкость масла сильно зависит от температуры двигателя. Та температура, которую многие водители видят на приборной панели своего автомобиля, и которую обычно называют температурой мотора – в реальности является температурой используемой охлаждающей жидкости (она на самом деле стабильна в разогретом моторе и составляет примерно 90 градусов). Значение температуры смазки в моторе при этом сильно меняется и может достигать 100 градусов.

Наиболее ценным свойством автосмазки является ее вязкость. На обычном языке, который будет понятен автолюбителю, можно сказать таким образом: вязкость смазки – это ее возможность сохраняться на поверхности рабочих элементов мотора и сохранять стабильный показатель текучести. Совсем не трудно для понимания.

• 5W. Расшифруем код показателя вязкости смазки для автомобильного двигателя. Он обозначает низкотемпературный показатель вязкости, что холодный пуск мотора может производиться при температуре не менее -35 градусов (другими словами от значения перед литерой W стоит убрать 40). Это наименьшая температура автосмазки, при которой насос мотора способен перекачать смазку по патрубкам в цилиндры, при этом не спровоцировав их сухого трения и возникновения в связи с этим внештатных ситуаций.

Если вы попробуете убрать от данной цифры 35 (в нашем случае показатель будет -30°С), вы увидите значение наименьшей температуры «проворачиваемости» мотора.

Легко понять, что со снижением температуры в двигателе смазка меняет свои свойства и становится гуще, поэтому насосу труднее его перекачивать к цилиндрам, а стартеру труднее прокрутить мотор на морозе. Однако это усредненный показатель и настоящая картина будет значительно зависеть от мотора, вот почему при выборе масла с нужным показателем вязкости важно не пренебрегать советами производителя своего автомобиля.

Гораздо полезнее знать второе число – это показатель высокотемпературной вязкости (в нашем случае показатель является 30). Этот показатель не получится так легко, как первое значение перевести на ясный для автовладельца язык, поскольку это общий-собирательный показатель, который указывает на значение наименьшей и наибольшей вязкости смазки при значении рабочей температуры между 100 и 140°С.

Учитывайте также, что чем более высокое значение данного числа, тем будет выше уровень вязкости автомобильной смазки на максимальных рабочих температурах. Насколько это вредно/полезно для вашего двигателя – об этом может сказать лишь сам производитель авто.

Таблица значений вязкости автомобильной смазки

Что на самом деле более вредно для мотора, высокая или низкая вязкость?

• Сразу стоит отметить в уже который раз: показатель вязкости моторной смазки должен соотноситься с нормами автомобильного производителя. И это не зависит от возраста двигателя, от пройденного расстояния, от размера кошелька или «уважаемого» мнения мастеров из сервис-службы.
• Самая простая для владельцев авто пара трения в моторе – это цилиндр и поршень, вот почему мы возьмем именно эту пару для проведения своей интеллектуальной оценки.
• Вязкость масла – важный параметр, который на емкости прописывают литерами SAE. Уже много лет как прошло то время, когда по показателю вязкости можно было понять какое это масло, полусинтетика или чистая синтетика. Автолюбители с опытом, наверное, ещё вспомнят, когда в магазинах продавалось масло SAE. В те времена все было понятно и доступно даже для новичков: 15w-40 – это минеральная смазка, 10w-40 уже относится к категории полусинтетических смазок с большим количеством присадок, а 5w-40 – чистая синтетическая смазка.
• В 2019 году все обстоит совсем иначе. На рынке можно поискать и приобрести полусинтетику со значением 15w-40 либо получить чистую синтетику на 10w-40.

Что на самом деле могут значить данные буквы и цифры? Попробуем понять

• По современной классификации SAE моторные смазки стоит подразделять на зимние (это емкости, которые имеют на этикетке значение “w”), на летние и многосезонный вариант.
• Классические нормы вязкости смазки обозначаются таким способом
• Зимние масла имеют такую маркировку (она зависит от температуры): SAE 0w, 5w (и другие).
• Летние имеют свои обозначения.

Также стоит отметить многосезонные смазки — они выпускаются в смешенной спецификации, другими словами они объединили в себе различные параметры вязкости и имеют разделение тире: SAE 0w-30, 0w-40 (и другие).

Как думаю, уже поняли читатели, почти все упомянутые смазки для двигателей, имеющиеся к настоящему моменту в продаже, можно считать универсальными.

В обозначении показателя вязкости по SAE цифры гласят:

• Первая (она обозначает собой зимнее применение), к примеру, 0w – говорит нам о наименьшей температуре холодного запуска двигателя. Что это может значить? Чем меньшей будет данная цифра, тем на более холодный режим работы рассчитана смазка.
• Вторая (она обозначает собой летнее применение) говорит нам о возможности использования смазки в установленных значениях (имеются ввиду значения температуры)

Существует такое ложное заблуждение, что летний параметр вязкости смазки двигателя – его цифры обозначают температуру наименьшей температуры воздуха, при которой вероятна работа мотора. К примеру, масло с показателем вязкости 5w-30 обычно производится для температуры + 30 градусов. Но это вранье! Ничего подобного быть не может и данные цифры не относятся к температуре. Учитывайте, что летнее значение – это только условные цифры, которые не имеют отношения к температуре воздуха.

Таблицу масел согласно значению SAE вы можете увидеть выше

Показатель вязкости смазки при рабочих значениях температур

Что случается, когда мотор, и, естественно, автомобильная смазка, нагрелись до нужного показателя? В это время включается в работу механизм охлаждения мотора.

Далее все действует по схеме: при высокой нагрузке либо при высоких оборотах мотора уровень трения возрастает = таким образом увеличивается и температура масла = после этого наступает второй этап и значение вязкости смазки снижается = падает толщина маслянистой пленки = кф внутреннего трения составных частей мотора также падает до минимального значения= снижается температура смазки (в этом помогает механизм охлаждения), либо в конце концов, ее рост значительно уменьшается.

Круг замыкается и двигатель начинает свою работу.

Отсюда следует, что в реальности, стабильность мотора зависит не столько от полного значения вязкости, сколько от скорости ее изменения.

Есть ли разница в рабочих температурах моторов различных объемов?

Да, разница имеется и она достаточно велика, особенно если мы говорим про новые типы моторов. По этой причине имеются различные допуски автомобильных производителей для смазок, а также разные классы качества (самый понятный пример – обозначение смазок по ACEA).

Отсюда можно сделать вывод, что даже различные типы масел, на бутылках которых есть обозначение, например, 5W-30, на самом деле могут иметь различную вязкость на уровне температуры воздуха 120, либо скажем 145 градусов. И данная динамика, в списке остальных параметров, может обозначаться в тех литерах и цифрах на емкости с маслом.

При этом, стоит в какой раз отметить: динамика вязкости смазки не может быть положительной или отрицательной – динамика должна быть подходящей, другими словами, соответствовать технической структуре каждого отдельного двигателя.

Выводы

• По современной классификации SAE моторные смазки стоит подразделять на зимние (это емкости, которые имеют на этикетке значение “w”), на летние и многосезонный вариант.
• Классические нормы вязкости смазки обозначаются таким способом: зимние масла имеют такую маркировку (она зависит от температуры): SAE 0w, 5w (и другие).
• Со снижением температуры в двигателе смазка меняет свои свойства и становится гуще, поэтому насосу труднее его перекачивать к цилиндрам, а стартеру труднее прокрутить мотор на морозе. Вот почему при выборе масла с нужным показателем вязкости важно не пренебрегать советами производителя своего автомобиля.
• Вязкость масла – параметр, который прописывают литерами SAE.
• Показатель вязкости моторной смазки должен соотноситься с нормами автомобильного производителя.

maslo.biz

Вязкость масла. Рост и уменьшение вязкости.

Тема вязкости была затронута во многих технических документах, и на это были серьезные причины. Вязкость масла его самое важное физическое свойство и оно, это свойство, является самой сущностью масла. Система измерения вязкости, как например SAE (Society of Automotive Engineers)1 для автомобильных масел и ISO (International Standards Organisation)2 для промышленного применения получили всеобщее одобрение как средство классификации смазок.

Статей относящихся к вязкости было много: система классификации масел, как масло работает, почему так много видов масла, трение и смазывание и как читать информацию на канистре масла. Другие статьи затронули вопрос о том, как измеряется вязкость. Но почему мы вообще должны волноваться об измерении вязкости?

Во-первых, как ранее было упомянуто, вязкость определяет применение масла, чтобы можно было сравнить с тем, что указано в документации. Во-вторых, изменение вязкости, неважно увеличение или уменьшение, может отражать химические и физические изменения в масле, которые могут стать причиной неисправности оборудования. Эти изменения вязкости, их причины и будут рассмотрены в этой статье.

ЧТО ТАКОЕ ВЯЗКОСТЬ?

Но сначала, небольшая проверка. Вязкость это особое измерение жидкостного сопротивления потоку в зависимости от температуры. Однако есть два вида вязкости.

Динамическая или абсолютная вязкость определяется как отношение силы сдвига к скорости сдвига в зависимости от температуры. Для тех из вас кому нужно более точное определение, это тангенциальная сила на единицу площади, необходимая для сдвига одной горизонтальной плоскости относительно другой, со скоростью в одну единицу, находящихся на единице расстояния между плоскостями жидкости. В системе СИ динамическая вязкость определяется как Ньютон в секунду на квадратный метр или Паскаль в секунду (Н*с*м-2 или Па*с). Не входящая в СИ, но принятая единица – Пуаз, это 0,1H*c*м-2. Поскольку динамическая вязкость реальных жидкостей постоянно незначительная величина, то более часто используют сантипуаз (сП, 10-3Н*с*м-2) и обозначается греческой буквой «эта».

Динамическая вязкость важна при определении низкотемпературных свойств смазок, но её редко применяют при анализе масла или для определения класса вязкости (мы ещё вернёмся к этому позже). По многим серьёзным причинам, исследователя масла интересует кинематическая вязкость.

Кинематическая вязкость – производная величина и определяется довольно просто: динамическая вязкость жидкости делится на её плотность при определенной температуре. Она может быть также определена как сопротивление потоку под действием силы тяжести. Единица измерения – сантиметр квадратный в секунду (см2*с-1), также известная как Стокс (Ст) и обозначается греческой буквой ню, в СИ 1Ст = 10-4м2*с-1. Более распространенное обозначение – сантистокс, это миллиметр в квадрате в секунду (мм2*с-1). Предпочтительные температуры при которых проводятся измерения это 40°C и 100°C.

Это очень важно, чтобы температура, при которой вязкость была измерена, была отмечена, так как вязкость меняется вместе с температурой. Как температура растет, вязкость падает, как показано на упрощенном графике ниже:

Зависимость Температура/Вязкость

Рис. 1: Зависимость Температура/Вязкость.

Более того, с ростом температуры у различных масел вязкость уменьшается на различную величину. Так появляется такое понятие как индекс вязкости (viscosity index или VI). Индекс вязкости это безразмерная величина, которая характеризует изменение вязкости в зависимости от изменения температуры. С ростом температуры, у масел с низким VI скорость уменьшения вязкости будет выше, чем у масел с более высоким VI. Обычное летнее моторное масло, как например, SAE 30 имеет VI около 95, тогда как всесезонное масло 15W-40 будет иметь VI около 135. С ростом температуры всесезонное масло «теряет» вязкость не так быстро, как летнее, имея, таким образом, стабильную вязкостную характеристику для более широкого диапазона температур, хотя оба типа масла имеют вязкость около 100 сСт при 40°C.

В системе вязкости SAE, более высокому значению, соответствует более высокая вязкость, то есть масло с вязкостью SAE 15W-40 ведёт себя как SAE 15 в холоде и как SAE 40 в нагретом состоянии. Это дает необходимую защиту во время рабочих температур, до тех пор, пока обеспечивается условие, что масло в холодном двигателе не слишком вязкое для того чтобы течь. Фактически «W» означает «Winter»(Зима). График расположенный ниже иллюстрирует зависимость между сезонным и всесезонным маслом.

Сезонное/Всесезонное масло – зависимость от температуры

Рис. 2: Сезонное/Всесезонное масло – зависимость от температуры (упрощенно).

VI масла может быть увеличен различными путями. Обычное минеральное масло имеет в своем составе присадки. VII — viscosity index improver (улучшители индекса вязкости), которые представляют собой длинные цепочки органических полимеров, которые остаются аккуратно свернутыми пока холодно. Но как только температура начинает расти, полимеры «разматываются» и тем самым замедляют уменьшение вязкости, вызванное ростом температуры. Минеральные масла глубокой очистки имеют естественно высокий VI , так как процесс очистки удаляет компоненты нефти с низким VI. Наконец, синтетические смазочные материалы могут быть химически разработаны так, чтобы иметь высокий индекс вязкости. Запомните, просто очистка масла, без каких-либо присадок, дает натуральный, высокий VI.

Индекс вязкости масла может быть определен измерением кинематической вязкости масла при двух температурах, обычно это 40°C и 100C. Кинематическая вязкость определяется при помощи кинематического вискозиметра. Типичные такие инструменты представлены на изображении ниже.

Кинематические вискозиметры

Рис. 3: Кинематические вискозиметры.

Силиконовая масляная ванна при постоянной температуре (с точностью до одной двадцатой градуса) и серия трубок погружённых в ванну. Масло течёт по трубкам под действием силы тяжести до тех пор, пока не достигнет электронного сенсора в нижней части трубки. Когда масло проходит через сенсор, включается таймер. На небольшом расстоянии после этого есть еще один сенсор, который останавливает таймер, когда масло проходит мимо него. Основываясь на известном нам диаметре трубки и времени прохождения масла между двумя сенсорами, мы можем вычислить вязкость. Вязкостная трубка показана ниже.

Вязкостная трубка.

Рис. 4: Вязкостная трубка.

Этот исследовательский метод очень прост. Он также быстр, дёшев, точен и воспроизводим. Это совсем не так при определении динамической вязкости, когда плёнка масла расположена между двумя пластинами и измеряется сила, требуемая для кручения одной пластины относительно другой. Явные преимущества измерения кинематической вязкости подталкивают нас к выбору именно этого метода. Однако динамическая вязкость дала бы нам более верное отражение того, что на самом деле происходит в смазочной системе. Измерения кинематической вязкости, под действием гравитации, подвергают масло очень небольшим усилиям сдвига, тогда как во время измерения динамической вязкости, оказывается приближенное к реальному усилие сдвига, которое встречается в механических системах, а это, в свою очередь, может отразиться на вязкости масла в реальной ситуации.

Прежде чем мы двинемся дальше, давайте рассмотрим некоторые малоиспользуемые единицы измерения кинематической вязкости. Универсальные Секунды Сейболта или Вязкость по Сейболту (SUS — Saybolt Universal Seconds), была популярна в США, и основывалась на количестве секунд необходимых для прохождения 60 мл масла через специальное калиброванное отверстие. Связаны с SUS (или SSU) и Furol Секунды Сейболта (SFS — Saybolt Furol Seconds). Это в основном то же, что и универсальные измерения, но применяется к более вязким жидкостям. «Furol» — это акроним от «Fuel and Road Oils»(Топливо и Дорожные Масла). Градусы Энглера были популярны в континентальной Европе и основаны на отношении времени занимаемого прохождением потока 200мл масла через вискозиметр ко времени занимаемому таким же объемом воды при 20°C. Секунды Рэдвуда использовались в Великобритании, этот метод основан на времени занимающем потоком 50мл масла через вискозиметр. Есть коэффициенты перевода результатов измерений от одной системы к другой, но только температура должна быть фиксированной, а также обычно предполагают, что масло имеет VI от 95.

Итак, теперь мы знаем, что мы измеряем, но зачем мы это измеряем и как мы распорядимся этим – что значат эти результаты? В чем смысл вязкости, она слишком маленькая или слишком большая? Какие причины заставляют вязкость изменяться?

ПРИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВЯЗКОСТИ

Вязкость масла может расти от ряда причин, таких как полимеризация, окисление, испарение низкокипящих фракций и образование растворённого кокса и оксидов. Загрязнения, такие как вода, воздух, сажа, антифриз и добавление «неправильного» масла, могут также быть причиной роста вязкости масла. Давайте рассмотрим каждый из этих факторов в отдельности.

Густой шлам образовавшийся в моторном масле (загрязнение сажей)

Рис. 5: Густой шлам образовавшийся в моторном масле (загрязнение сажей).

ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ
Полимеризация основных компонентов масла может происходить, когда масло долгое время подвергается воздействию высоких температур. Базовое масло содержит вариации различных, но тесно связанных между собой, органических компонентов. Высокая температура может стать причиной того, что некоторые компоненты в результате химических реакция начнут «склеиваться» между собой, создавая высокомолекулярные тяжелые компоненты. Результатом этого становится значительное увеличение вязкости и точки кипения масла.

ОКИСЛЕНИЕ
Другой процесс, близко связанный с полимеризацией, это окисление, т.к. рост окисления также является следствием воздействия высокой рабочей температуры. Базовое масло может вступать в реакцию с атмосферным кислородом. Эта реакция известна нам под названием окисление. Она также может привести к полимеризации, но в то же время может содействовать образованию органических кислот в масле. В результате рост кислотности и вязкости и поэтому показатель деградации масла связывают с уменьшением TBN (Total Base Number )3.

На каждые 10°C роста температуры удваивается значение окисления и, размышляя логически, вполовину уменьшается срок службы масла. Это не так страшно как звучит, т.к. в масла добавлены присадки, которые борются с воздействием высокой температуры и образованием кислоты. Вопрос, который часто задают: «Какую максимальную температуру выдержит это масло?». К сожалению, ответа нет, т.к. срок службы масла зависит не только от рабочей температуры, но и от времени тоже. Итак, что нам нужно знать, так это как горячо и как долго? Моторное масло могло бы «спокойно» отработать при 150°C час или около того, но сильно деградировать при 100°C за более долгий промежуток времени.

ОБРАЗОВАНИЕ РАСТВОРЁННЫХ В МАСЛЕ КОКСА И ОКСИДОВ
Также связан с окислением процесс образования растворённых в масле кокса и оксидов. Высокая рабочая температура может стать причиной образования различных компонентов, которые растворены в масле. Сажа образуется, когда масло частично окислилось, также могут образовываться другие продукты деградации масла, которые способствуют росту вязкости масла. Этот эффект может быть достигнут просто в результате долгой эксплуатации масла – даже лучшие масла не вечны.

ПОТЕРЯ НИЗКОКИПЯЩИХ ФРАКЦИЙ
Высокая рабочая температура может также быть причиной термической деградации масла и без присутствия кислорода. Как уже было сказано, базовое масло состоит из различных, тесно взаимосвязанных, компонентов. Эти компоненты имеют различную испаряемость (точку кипения). Если масло подвергается нагрузкам длительный период, они выше нормы, но нет воздействия высокой температуры, тогда компоненты с более низкой точкой кипения будут испаряться. Этот процесс известен как испарение низкокипящих фракций. Эти более испаряющиеся компоненты также являются частью масла, имеющей более низкую вязкость, таким образом, потеря этой фракции ведет к росту вязкости.

ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Загрязнения также играют роль в росте вязкости. Вода может иметь более низкую вязкость, чем масло, но когда вода и масло смешаны, то возможна реакция с базовым маслом и, что более важно, с присадками. Могут формироваться стабильные эмульсии, которые образовывают компоненты увеличивающие вязкость масла. Вода также является еще одним источником кислорода, который может усиливать окисление при определенных обстоятельствах. Реакция воды с маслом и его присадками известна как гидролиз. Небольшое, но измеряемое количество воды может растворяться в масле, затем образовываются эмульсии и, наконец, свободная вода видна в масле. Величина воды в каждой фазе зависит от базового масла, химии присадок и температуры масла.

Воздух может находиться в масле в растворённом и свободном виде. Он также может засасываться в масло (эквивалент эмульсии) и образовывать пену. Воздух действует как поставщик кислорода и, если он хорошо смешан с маслом, он будет усиливать реакцию окисления, что загустит масло.

В идеале сгорание ископаемого топлива, такого как дизельное топливо или бензин, приведет к образованию диоксида углерода, паров воды и ничего кроме этого. Но мы живём в реальном мире, где топливо содержит примеси, а процесс сгорания не проходит со 100% эффективностью. Неполное сгорание ведёт к частично окисленному топливу, которое превращается в сажу, накапливающуюся в масле. Вот почему дизельные моторные масла становятся чёрными после короткого периода времени. Ещё раз, масла разработаны с присадками, чтобы работать с определённым количеством сажи, но как только предел будет достигнут, появление любого количества сажи будет увеличивать вязкость масла. Это явление известно как шламообразование, с которым многие из вас возможно знакомы.

Загрязнение охладителем не только причина проблем связанных с присутствием воды, если охладитель содержит гликоль, то это ведет к чрезвычайно вредному воздействию на масло, и может стать причиной резкого загущения масла в очень короткий срок.

Простейший способ увеличить вязкость масла это добавить другое масло, имеющее более высокую вязкость. Заливка обычного SAE 10W с 20% SAE 50 увеличила бы вязкость на 35%. Наконец, если вы хотите увеличить вязкость вашего масла, просто забудьте его поменять. Все эффекты, здесь перечисленные, со временем только усугубляются. Чем дольше эксплуатируется масло, тем больше оно деградирует и обычное следствие этого — увеличение вязкости. Запомните, что присадки в вашем масле приносятся в жертву. Один раз они делают свою работу и всё. Они не могут быть восстановлены — масло не может служить вечно.

ПОСЛЕДСТВИЯ ВЫСОКОЙ ВЯЗКОСТИ

Так что за последствия высокой вязкости? Высокая вязкость может создать вязкостное торможение. Оно создаёт больше трения, которое, в свою очередь, создает теплоту, которая будет ускорять процесс окисления – в результате порочный круг в противоположность вязкостному кругу. Недостаточный подвод смазки к подшипникам, кавитация, вспененное масло в шейке вала, потери энергии и мощности, низкие антипенные и деэмульгирующие характеристики, задержка жидкости в сливной линии и недостаточная прокачиваемость при холодном старте могут также быть результатом возросшей вязкости. Сказав все это, надо упомянуть, что часто масло со слишком низкой вязкостью, может нанести механизмам вреда больше, так что же может быть причиной снижения вязкости?

Маловязкое гидравлическое масло

Рис. 6: Маловязкое гидравлическое масло.

ПРИЧИНЫ СНИЖЕНИЯ ВЯЗКОСТИ

Причин для снижения вязкости масла меньше, ведь масло более «расположено» к росту вязкости, т.к. это естественная физическая и химическая возрастная тенденция.

ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ
Некоторые масла могут быть подвержены феномену известному как термический крекинг и это частный случай для масел теплоносителей. Термический крекинг может быть представлен как противоположность полимеризации, хотя оба эффекта результат длительного воздействия высокой температуры. Если полимеризация есть склеивание друг с другом ряда подобных органических компонентов, результатом которого является новый компонент с более высокой вязкостью (и точкой кипения), то термический крекинг есть процесс разрушения некоторых компонентов на более мелкие части. Эти частички имеют более низкую вязкость и, что более важно, более низкую точку кипения, как результат более низкая точка воспламенения и более высокая испаряемость. Точка воспламенения масел – это минимальная температура, при которой воздушно-масляная смесь паров будет поддерживать горение, если будет подведен внешний источник огня. Низкая точка воспламенения может иметь важное значение, для безопасности и здоровья.

НЕУСТОЙЧИВОСТЬ К ЗНАЧИТЕЛЬНЫМ СИЛАМ СДВИГА
Ране было указано, что индекс вязкости масла может быть увеличен добавлением различных компонентов. К сожалению, эти длинные органические полимеры, которые раскручиваются с ростом температуры, не очень устойчивы к силам сдвига. Это означает, что когда компоненты подвергаются значительным сдвигающим силам, таким как, например, встречаются в автоматических трансмиссиях, они начинают разрушаться и, как результат, терять вязкость. Масла, которые имеют высокий индекс вязкости благодаря процессу очистки или благодаря их синтетической базе, не подвержены данному феномену.

ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Вязкость масла может также падать из-за загрязнений, большинство источников которых это разбавление с топливом. Самый серьёзный эффект смешения с топливом случающийся с маслом это уменьшение вязкости масла и в результате потеря несущей способности масла. Это означает, что масляная пленка слишком тонка, для того чтобы не давать соприкасаться движущимся металлическим поверхностям, и какая-либо поломка или заедание неизбежны. Очевидно, что серьёзность поломки и время до неё будет зависеть от таких вещей как применение, окружающая среда, нагрузка, период смены масла, техническое обслуживание и др. Есть жёсткое эмпирическое правило: растворение в масле 8,5% топлива снизит вязкость масла SAE 15W-40 на 30% при 40°C и на 20% при 100 °C.

Другой эффект менее очевидный и не такой серьёзный это то, что топливо, в отличие от масла, не содержит каких-либо присадок, так если у вас растворено в масле 10% топлива, то вы имеете снижение концентрации пакета присадок на ту же величину. Это становится серьёзной проблемой, когда растворение топливом действительно велико.

ДОБАВЛЕНИЕ РАСТВОРИТЕЛЕЙ
Вязкость также может быть снижена добавлением растворителей, используемых как промывающие или моющие агенты. Растворители могут также попасть в двигатель вместе с некачественным топливом. Холодильные компрессоры могут быть загрязнены охлаждающим газом (хладагентом), который понижает вязкость, как будет понижать любой другой технологический газ, который начнет растворяться в смазочном материале в любом другом месте на производстве.

ДОБАВЛЕНИЕ МЕНЕЕ ВЯЗКИХ МАСЕЛ
Наконец, как в случае с ростом вязкости, вязкость масла может быть понижена путём добавления менее вязкого масла. Добавление 20% масла SAE 10W в масло SAE 50 снизит вязкость величину близкую к 30%.

ПОСЛЕДСТВИЯ НИЗКОЙ ВЯЗКОСТИ

Так что за последствия низкой вязкости? Чрезмерный износ, из-за потери несущей способности масла, которая уже упоминалась в связи с топливным разбавлением. Потери энергии и рост сил трения из-за контакта металла по металлу. Возрастание механического трения увеличивает величину создаваемого тепла и, таким образом, рост вероятности окисления. Одна из функций смазочного материала состоит в том, чтобы разделять трущиеся поверхности, быть как бы прокладкой между ними; низкая вязкость этому не способствует, также могут стать проблемой внутренние и внешние утечки. Маловязкие масла также более чувствительны к загрязняющим частицам, т.к. смазывающая плёнка слишком тонка. Наконец, гидродинамическая плёнка, в идеале, зависит от скорости, вязкости и прилагаемой нагрузки. Это означает, что если вязкость низкая, то применение высокой нагрузки в сочетании с низкой скоростью может привести к разрыву масляной пленки.

ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ 40°C И 100°C

Индустриальные стандарты диктуют, что температура при которой должна измеряться вязкость это 40°C и 100°C. Какая разница в свойствах при этих температурах? Измерение при 40°C полезно для раннего определения окисления, полимеризации и перегрева масла. При этой температуре также хорошо определять загрязнения, такие как топливо и хладогенты, которые снижают вязкость. Добавление масел различной вязкости более заметно при низкой температуре. Имеет смысл делать измерения вязкости при температуре близкой к рабочей для оборудования. Для оборудования работающего при температуре близкой к окружающей, вязкость должна измеряться при 40°C. Очевидно, что работать инструментами для измерения вязкости, при температуре близкой к окружающей, легче, особенно в поле или на производстве.

Измерения при 100°C имеют преимущества при определении снижения индекса вязкости и лучше подходит для компонентов которые работают при высоких температурах, таких как двигатели внутреннего сгорания. Обе температуры могут применяться тогда, когда важно определить значение или изменение VI, и где необходимо получить много показателей. Обычно, все образцы измеряют на вязкость при 40°C, но для двигателей внутреннего сгорания также необходимо измерять вязкость при 100°C.

ПРОБЛЕМЫ СВЯЗАННЫЕ С ИЗМЕНЕНИЕМ ВЯЗКОСТИ

Просто замена масла, потому что вязкость слишком большая или слишком низкая, не заставит проблему исчезнуть, требуется активный поиск неисправности.

Если вязкость слишком велика, проверьте:

рабочую температуру;
эффективность сгорания;
присутствие воды или гликоля;
наличие воздуха в масле;
процедуру заливки масла.
Если вязкость слишком низкая, проверьте:

исправность системы питания;
наличие значительных сил сдвига;
наличие высокой температуры вызывающей термический крекинг;
загрязнение растворителем или растворенным газом;
процедуру заливки масла.
Как было ясно показано, много чего может пойти не так с вязкостью масла, по многим причинам, и все они сигнализируют и являются следствием различных неисправностей. Держите вязкость масла в допустимых пределах и как результат получите хорошо работающее оборудование, устраните внезапные отказы, получите низкую стоимость работы оборудования и меньший расход запасных частей, уменьшите простои и увеличите прибыль. Убедитесь, что вязкость наблюдается регулярно, чтобы любая проблема могла быть устранена до того когда она превратится в катастрофу.

Автор:
John Evans is diagnostic manager for WearCheck Africa.
2009

.

1 — Society of Automotive Engineers(SAE) — Общество Автомобильных Инженеров, США.
2 — International Standards Organisation (ISO) — Международная Организация по Стандартизации.
3 — Total Base Number (TBN) – общее щелочное число.

ford-trucks.club

таблица с индексами и видео с характеристиками

Изобилие моторных жидкостей на отечественном рынке приводит к сложности выбора расходного материала у автовладельцев. Среди всех параметров, которыми надо руководствоваться при покупке, одним из основных является вязкость моторного масла.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Что означает «вязкость»

Для определения индекса вязкости нефтепродукта для двигателя автомобиля надо посмотреть на этикетку с обозначениями на бутылке с жидкостью. На ней обычно указывается классификация по SAE кинематической и динамической вязкости.

Между собой эти параметры различаются по:

• величине плотности;
• единицам, а также способам замера.

Данные значения применяются для показателей различных классификаций рабочих жидкостей.

Параметр кинематической вязкости определяет способность свойства масла сохранять его текучесть. Эта величина определяется при нормальной, а также максимальной величине рабочей температуры. Для выполнения испытаний производители обычно используют температуры в диапазоне 40 и 100 градусов С. Само измерение величины выполняется в сантистоксах. В соответствии с величиной кинематической вязкости выполняется расчет общего параметра вязкости смазки для мотора.

Для выбора качественного нефтепродукта параметр индекса должен составить больше 200, такое значение присваивается всесезонным расходным материалам.

Динамический параметр характеризует величину сопротивления, которое появляется при перемещении расходных материалов относительно друг друга. Эта величина является произведением плотности нефтепродукта и кинематического параметра. Измерение динамического параметра выполняется посредством специального оборудования, которое имитирует работу смазочных веществ в реальных условиях.

Общий параметр вязкости рабочей жидкости по стандарту SAE должен соответствовать:

1. Прокачиваемости. Данный параметр в условиях работы жидкости при пониженных температурах обеспечивает оперативный доступ смазки к маслоприемнику.
2. Проворачиваемости. Эта величина способствует увеличению пусковых характеристик силового агрегата. При хорошей проворачиваемости обеспечивается нужная величина сопротивления. Силовой агрегат получает необходимые пусковые обороты при низкой температуре во время старта двигателя.
3. Самая эффективная величина вязкости при повышенных температурах.

Канал Toko рассказал о подборе параметра вязкости для нефтепродуктов.

Классификация SAE

В соответствии с классом SAE, любое моторное масло обладает низко- и высокотемпературной вязкостью. Не существует только зимних или только летних масел, есть просто разные показатели вязкости. Но поскольку наши соотечественники привыкли к такой трактовке, будем пользоваться ей.

Таблица вязкости моторного масла

Зимние масла

Для примера берется нефтепродукт, имеющий индекс 5W30. Чтобы произвести правильный расчет рабочих параметров, от цифры, идущей перед индексом W, отнимается число 40 (это – константа). В итоге получается значение температуры воздуха, при которой допускается применение расходного вещества. Чтобы определить температурный режим проворачиваемости силового агрегата, от индекса отнимается число 35.

Применение низкотемпературных расходных материалов рекомендуется при следующих значениях:

1. 0W. Смазочное вещество сохранит характеристики при минусовой температуре в диапазоне от -30 до -35 градусов.
2. 5W. Нефтепродукт обеспечит качественный запуск мотора машины и прокачку смазки по каналам системы в диапазоне от -25 до -30 градусов.
3. 10W. Тип смазки с индексом 10W обеспечит качественный старт ДВС в диапазоне от -20 до -25 градусов.
4. 15W. Смазка сохранит рабочие параметры при низких температурах в диапазоне от -15 до -20 градусов.
5. 20W. Сохранение рабочих параметров и характеристик выполняется в диапазоне от -10 до -15 градусов.

Важно, чтобы параметр вязкости соответствовал значениям прокачиваемости и проворачиваемости.

Летние масла

В соответствии с международной классификацией, летние смазочные вещества обозначаются исключительно цифрами, например, SAE 40. Эта цифра в вязкости моторного масла определяет усредненную величину, которая определяет рабочий параметр при функционировании вещества в условиях высоких температур.

Всесезонные масла

Всесезонные рабочие жидкости могут применяться при любых температурах воздуха. Параметр вязкости будет изменяться с учетом температурного режима, что позволит обеспечить качественное смазывание компонентов системы ДВС. Нефтепродукты, предназначенные для всех сезонов, соответствуют параметрам наивысшей величины вязкости прокручиваемости при низких температурах и наименьшей – при повышенных.

Какую вязкость выбрать?

При выборе нефтепродукта для конкретного авто обязательно надо руководствоваться рекомендациями, указанными производителем в сервисной книжке.

Касательно параметров вязкости:

1. Для относительно новых транспортных средств, которые не прошли 30% от общего ресурса эксплуатации до капитального ремонта, используются маловязкие нефтепродукты. Имеются в виду масла 5W20 либо 5W30. Большинство производителей японских машин рекомендуют использовать такие смазки для сервисной заправки.
2. При общем пробеге от 30 до 75% от всего ресурса рекомендуется применение нефтепродуктов с индексом 5W. В холодное время года следует заливать смазку 5W30.
3. Изношенные силовые агрегаты в теплое время года должны заправляться смазками 15W50. При низких отрицательных температурах допускается применение веществ с индексом 5W.

Видео «Демонстрация вязкостных параметров смазки»

Канал BestAutoVideo Russia предоставил видеоролик, где наглядно показаны отличия вязкостных свойств разных нефтепродуктов.

avtozam.com