Как рассчитывается температурный коэффициент вязкости масла
Перейти к содержимому

Как рассчитывается температурный коэффициент вязкости масла

  • автор:

Взаимосвязь между вязкостью и температурой базового масла

Вязкость определяется внутренним сопротивлением текучести среды. Как показано на рисунке ниже, если верхняя плита перемещается в правую сторону, когда жидкость заполнена между двумя плитами, величина силы, необходимой для перемещения плиты, отличается в зависимости от типа жидкости. Другими словами, жидкость с высокой вязкостью требует гораздо больше сил.

Абсолютная вязкость выражает абсолютную величину степени липкости, которая сопротивляется направлению движения вещества всостоянии текучести. Кинематическая вязкость является относительным показателем оптимальной степени текучести, которая указывает насколько хорошо вещество течет, поэтому чем меньше его значение, тем лучше показатель текучести.

Вязкость смазочного базового масла определяется молекулярным размером, как показано на рисунке ниже; чем больше молекулярный размер, тем выше вязкость. Размер и структура минеральных базовых масел очень разнообразна. Вязкость определяется средним размером молекул, а синтетические базовые масла имеют одинаковую молекулярную структуру и размер.

В случае минеральных базовых масел, размер и структуры молекул измененяются под воздействием внешних факторов в зависимости отсрока использования, которое в конце концов приводит к изменению вязкости. А синтетические базовые масла являются относительноустойчивыми (больше энергии связи) к внешним факторам, поскольку они имеют одинаковые размеры и структуру, что приводит к замедлению скорости изменения вязкости.

Обычно вязкость смазочных материалов выражает кинематическую вязкость, которая измеряется в сСт, вязкости, которые измеряются не сСт, выглядят слудеющим образом:

сСт (Кинематическая вязкость)

Стоки относятся к кинематической вязкости, выраженной системой единиц С.Г.С., 1/100 выражается в сантитоксах (сСт). Для измерения по всему миру применяются температуры 40 ℃ и 100 ℃ в соответствии с ISO (Международная организация стандарт), в зависимости от классификации вязкости.

②°E (Вязкость по Энглеру)

Измеряется путем деления времени потока пробы масла 200cc на соотношение времени потока воды при 20 ℃. Для измерения используюся температуры 20 ℃, 50 ℃, 100 ℃, в основном используется в Европе.

SUS или SSU (Вязкость в универсальных секундах Сейболта)

Измеряется путем деления времени потока пробы масла 60 мл. Для измерения импользуются температуры 100 ℉, 130 ℉, 210 ℉, в основном используется для определения вязкости базовых масел (в США).

Для автомобильных смазочных материалов применяются эмпирическая классификация вязкости SAE (стандарт SAE J300). Причина названия вязкости, таких как SAE SAE 10W-30 или SAE 40, заключается в том, что значения вязкости, которые раньше измеряли вискозиметром Сейболта, используется и в настоящее время.

Тогда, давайте внимательно узнаем о SUS вязкости, которая обычно указывает вязкость базовых масел. Для вязкости, нижеуказанным устройством измеряется SUS и перед буквой N отображаются секунды.

Например, если SUS 150 секунд — 150N; если SUS 500 секунд, -500N. Обычно, если N ставится после числа, то это означает, что испытание было проведено при 40 ℃; а если после числа ставится BS (Высовязкое цилиндрове масло), то это означает, что испытание было проведено при 100 ℃.

Если измеренное время (секунды) вторично расчитать по нижеприведенной таблице, оно будет выражено единицой кинематической вязкости сСт (сантистоках). Преобразованное значение, соответствующее 500 секундам по нижеуказанной конверсионной таблице, будет равно примерно к 100 сСт.

2. Изменение вязкости в зависимости от температуры

Как правило, вязкость жидкости изменяется в зависимости от температуры. В особенности, в случае смазочных масел (углеводородных), вязкость значительно отличается в зависимости от изменения температуры.

[Индекс вязкости]

Индекс вязкости представляет собой соотношение между вязкостью масла и температуры. Чем выше температура, тем ниже вязкость. В противоположность этому, чем ниже температура, тем выше вязкость. Высокий индекс вязкости означает, что вязкость незначительно изменяется в зависимости от изменения температуры.

Вязкость выражает стабильность масла против изменения температуры, ее способ измерения устанавливается на основе опыта. Часто используется для определения или различия базовых масел (парафиновые базовые масла имеют высокий индекс вязкости, а нафтеновые базовые масла имеют низкий индекс вязкости). Такой итог стал результатом сравнения и преобразования исходя из предположения, что индекс вязкости базовых масел, полученных из сырой нефти в Пенсильвании с отличными вязкостно-температурными характеристиками составляет VI=100, а индекс базовых масел, полученных из сырой нефти побережья Мексиканского залива с плохими вязкостно-температурными характеристиками равен VI=0.

Как правило, при большом количестве содержания парафинов высокий показатель индекса вязкости, а чем больше содержания нафтенов, тем лучше низкотемпературные характеристики.

Как рассчитывается температурный коэффициент вязкости масла

Вязкость масла – это внутреннее сопротивление смещению слоев масла под воздействием сторонней силы. Простым языком, вязкость масла – это способность сохранять текучесть, оставаясь при этом на внутренних поверхностях мотора. А если совсем просто, то это скорость с которой течет масло (жидкость): медленно течет, значит высокая вязкость, быстро — значит низкая.

Кинематическая вязкость масла — это время, необходимое для вытекания определенного объема масла через отверстие определенного размера под воздействием силы тяжести. Измеряется кинематическая вязкость в метрах квадратных на секунду (по системе СИ), либо в Стоксах. При этом 1 Стокс равен 0,0001 м2/с. Это нужно для лабораторий и исследователей.

Динамическая вязкость масла измеряется, как отношение силы, достаточной для смещения определенного слоя масла на единицу длины, к площади этого слоя масла.динамическая вязкость масла – это произведение кинематической вязкости масла на его плотность. Динамическая вязкость (или, как ее еще иногда называют – абсолютная вязкость) измеряется по системе СИ в Паскаль-секундах, а в нефтеперерабатывающей промышленности используют единицу измерения Пуаз (сантипуаз). При этом 1 сантипуаз равен 1 миллиПаскаль-секунде.

Индекс вязкости масла – достаточно сложный показатель, который характеризует динамическую зависимость вязкости моторного масла от текущей температуры. Чем меньше меняется вязкость в определенном диапазоне температур – тем выше индекс вязкости.

Наиболее важным из параметров автомасла считается его вязкость.

Так как, вязкость является наиболее важным, и в тоже время переменным параметром, существует классификация разработанная Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE). Эта классификация дает диапазон температур, в котором работа двигателя является безопасной, при условии, что производитель мотора допустил моторное масло с такими параметрами к использованию в этом двигателе.

5W-30 или 10W-30, что это?

После аббревиатуры SAE мы видим несколько чисел, разделенных буквой W и тире, например 5W-30 (для всесезонного масла, которое, как правило и используют все автолюбители). Не вдаваясь в физику и сложную терминологию (это есть ниже), расшифровать эту надпись можно так:

5W – это низкотемпературная вязкость, которая означает, что холодный запуск двигателя возможен при температуре не ниже -35°С (т.е. от цифры перед W нужно отнять 40). Это та минимальная температура этого автомасла, при которой масляный насос двигателя сможет прокачать масло по системе, не допустив при этом сухого трения внутренних деталей. На работу прогретого двигателя этот параметр никак не влияет.

Если отнять от этой же цифры 35 (в данном случае – это -30°С), то мы получим минимальную температуру «проворачиваемости» двигателя. Очевидно, что с понижением температуры масло становится гуще и стартеру все сложнее становится провернуть мотор при холодном запуске. Но это усредненный параметр, реальная картина очень сильно зависит от самого двигателя, а потому очень важно при выборе вязкости не отступать от рекомендаций производителя Вашего авто.

Все, больше первая цифра перед W ровным счетом ничего не означает, и на работу прогретого двигателя ровным счетом никак не влияет. Так что если Вы живете в регионе, где температура воздуха зимой редко опускается ниже -20°С – Вам по этому параметру подойдет практически любое масло из продающихся на рынке. Другой вопрос, в каком состоянии Ваши стартер и аккумулятор, если они уже слегка подуставшие, им безусловно легче будет завести мотор при -20°С на масле 0W-30, чем если это будет 15W-40.

Гораздо интереснее второе число в обозначении – высокотемпературная вязкость (в данном случае это 30). Его нельзя так просто, как первое, перевести на понятный автолюбителю язык, ибо это сборный показатель, указывающий на минимальную и максимальную вязкость масла при рабочих температурах 100-150°С. Чем больше это число, тем выше вязкость моторного масла при высоких температурах. Хорошо это, или плохо именно для Вашего мотора – знает только производитель автомобиля.

Индекс вязкости масел

Индекс вязкости масла — это составная величина, иллюстрирующая изменение вязкости масла с изменением окружающей температуры. Попробуем разобраться, зачем нужно знать индекс вязкости обычному автовладельцу, отчего и зачем меняется вязкость моторного масла.

Вязкость моторного масла, во-первых, является показателем его смазывающих свойств, так как от вязкости зависит качество смазывания, распределение масла на поверхностях трения и, тем самым износ двигателя.

Во-вторых, от вязкости зависят потери энергии при работе двигателя. Чем выше вязкость, тем толще масляная пленка и надежнее смазывание, но тем больше потери мощности на преодоление жидкостного трения.

Простым языком, понятным автолюбителю, можно сказать так: вязкость трансмиссионного масла – это его способность оставаться на поверхности внутренних деталей мотора и при этом сохранять текучесть. Не сложно? Но ведь именно вязкость масла более всего меняется в зависимости от температуры, являясь «переменной» величиной?

Именно поэтому, Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE) разработана классификация моторного масла по вязкости, которая описывает вязкость трансмиссионного масла того или иного автомобильного масла при разных рабочих температурах. По существу, эта классификация дает диапазон температур, в котором работа двигателя является безопасной, при условии, что производитель мотора допустил моторное масло с такими параметрами к использованию в этом двигателе.

Сам индекс вязкости — это безразмерная величина, т.е. не измеряется в каких-либо единицах, это просто условное число. Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне масло обеспечивает работоспособность двигателя.

Другими словами, чем выше индекс вязкости масла — тем жиже масло при низкой температуре, и тем меньше изменяются вязкостные характеристики трансмиссионного масла при высокой температуре. Чтобы обеспечить холодный пуск двигателя (проворачивание коленвала стартером и прокачивание масла по системе смазки) при низких температурах, вязкость трансмиссионного масла не должна быть очень большой. При высоких температурах, наоборот, масло не должно иметь очень малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями и необходимое давление в системе.

Исходя из этого, для каждого отдельно взятого двигателя производитель определяет компромиссные оптимальные параметры моторного масла. Именно эти параметры, как считает производитель мотора, должны обеспечить максимальный коэффициент полезного действия (КПД) при минимальном износе внутренних деталей мотора при заданных «типичных» условиях эксплуатации.

Увидеть показатель индекса вязкости масла можно в характеристиках трансмиссионного масла, который указывается самим производителем.

Типы трансмиссионных масел

На этикетке после аббревиатуры SAE мы видим несколько чисел, разделенных буквой W и тире, например 5W-30 (для всесезонного масла, которое, как правило и используют все автолюбители). Не вдаваясь в сложную терминологию, расшифровать эти надписи по типам трансмиссионных масел можно так:

5W – это низкотемпературная вязкость, которая означает, что холодный запуск двигателя возможен при температуре не ниже -35° С (т.е. от цифры перед W нужно отнять 40). Это та минимальная температура этого масла, при которой масляный насос двигателя сможет прокачать автомобильное масло по системе, не допустив при этом сухого трения внутренних деталей. На работу прогретого двигателя этот параметр никак не влияет.

Больше первая цифра перед W ровным счетом ничего не означает, и на работу прогретого двигателя никак не влияет. Поэтому если Вы живете в регионе, где температура воздуха зимой редко опускается ниже -20°С – Вам по данному параметру подойдет практически любое масло из продающихся на рынке. Другой вопрос, в каком состоянии Ваши стартер и аккумулятор, если они уже слегка подуставшие, им безусловно легче будет завести мотор при -20°С на масле 0W-30, чем если это будет 15W-40.

Второе число в обозначении – высокотемпературная вязкость (в данном случае это 30). Его нельзя так просто, как первое, перевести на понятный автолюбителю язык, так как это сборный показатель, указывающий на минимальную и максимальную вязкость масла при рабочих температурах 100-150°С. Чем больше это число, тем выше вязкость моторного масла при высоких температурах. Хорошо это, или плохо именно для Вашего мотора – знает только производитель автомобиля.

Дополнительно заметим, масла, в зависимости от вязкостных свойств, используются при зимней и летней эксплуатации. Использование зимой летних сортов масел ведет к дополнительному расходу топлива до 8%; использование зимних масел летом — к повышенному износу двигателя, увеличению расхода масла на угар.

От значения вязкости зависит прокачиваемость по масляной системе, отвод тепла от трущихся поверхностей, их чистота. Это обеспечивает масло с меньшей вязкостью. Для уплотнения зазоров в изношенных двигателях при работе с повышенными давлениями требуются масла с более высокой вязкостью.

Качественными маслами являются те, которые имеют небольшую вязкость при отрицательных температурах и обеспечивают хорошую текучесть, минимальные пусковые износы, а при рабочих температурах имеют высокую вязкость (то есть вязкость остается стабильной независимо от температуры) и хорошие смазочные свойства.

Индекс вязкости масел

image

Индекс вязкости – VI – Viscosity Index – это эмпирический, безразмерный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость моторного масла для легковых автомобилей зависит от температуры.

Масло с более высоким индексом вязкости имеет лучшую текучесть при низкой температуре (запуск холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей температуре двигателя. Высокий индекс вязкости необходим для всесезонных масел и некоторых гидравлических масел (жидкостей).

Индекс вязкости определяется (по стандартам ASTM D 2270, DIN ISO 2909) при помощи двух эталонных масел. Вязкость одного из них сильно зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным нулю, VI=0), а вязкость другого мало зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным 100 единиц, VI=100). При температуре 100°С вязкость обоих эталонных масел и исследуемого масла должна быть одинаковой. Шкала индекса вязкости получается делением разницы вязкостей эталонных масел при температуре 40°С на 100 равных частей. Индекс вязкости исследуемого масла находят по шкале после определения его вязкости при температуре 40°С, а если индекс вязкости превышает 100, его находят расчётным путём.

Индекс вязкости сильно зависит от молекулярной структуры соединений, составляющих базовые минеральные масла. Наивысший индекс вязкости бывает у парафиновых базовых масел (около 100), у нафтеновых масел – значительно меньший (30-60), а у ароматических масел – даже ниже нуля. При очистке масел их индекс вязкости, как правило, повышается, что в основном связано с удалением из масла ароматических соединений.

Высоким индексом вязкости обладают масла гидрокрекинга. Гидрокрекинг является одним из основных методов получения масел с высоким индексом вязкости.

Высокий индекс вязкости у синтетических базовых масел:

  • у полиальфаолефинов – до 130
  • у полиалкиленгликолей – до 150
  • у сложных полиэфиров – около 150

Индекс вязкости масел можно повысить введением специальных присадок – полимерных загустителей.

09:30 — 18:00
ежедневно, кроме сб, вс
и праздничных дней

Россия, 194292, Санкт-Петербург,
1-й Верхний пер., 6, помещение 302-306

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *