Вязкость масла и температура: 403 — Доступ запрещён

КАКУЮ ВЯЗКОСТЬ МАСЛА ВЫБРАТЬ ?

5W-50 или 0W-30? Или что хуже для двигателя, завышенная или заниженная вязкость?  Вроде по вязкости автомобильных масел уже все разжевали, да видно не совсем. Вопросы, которые часто задаются на форуме сайта, подсказывают, что нужно написать еще на тему вязкости масла. Итак, что лучше выбрать, большую или меньшую вязкость моторного масла? И как быть, если гарантийный сервис заливает автомобильное масло с непредусмотренной в инструкции по эксплуатации вязкостью? Сразу скажу в который раз: вязкость автомасла должна соответствовать требованиям автопроизводителя, не зависимо от возраста, пробега, стиля вождения, бюджета и «авторитетного» мнения сервисменов, даже если это официальный сервис. Эта статья написана для сомневающихся и тех, кому просто интересно, почему так. Если Вы – из таких – читайте дальше, если нет – читайте инструкцию по эксплуатации (либо сервисную книжку), и требуйте, чтобы Вам заливали исключительно предусмотренное конструкторами двигателя моторное масло (по всем параметрам, включая вязкость). Итак, углубляемся в вопрос вязкости моторного масла. Самая понятная большинству автолюбителей пара трения в двигателе – это «поршень-цилиндр», поэтому берем для наглядности именно эту пару трения в свою небольшую логическую экспертизу.   Что такое зазоры в парах трения и зачем они нужны? Для начала, риторический вопрос: диаметр поршня (в сборе с кольцами), и внутренний диаметр цилиндра, одинаковы? Конечно, нет! Для того, чтобы поршень мог сотни раз за минуту сделать поступательные движения в цилиндре, его диаметр просто обязан быть немного меньше, иначе трение мгновенно нагреет обоих участников нашей подследственной пары трения до температур, при которых они разрушатся.   Итак, разница в диаметрах (зазор) есть, вопрос следующий – насколько велик этот зазор, чем он заполнен и на что он влияет? Исходя из принципа работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), именно этот зазор и определяет в результате КПД мотора (коэффициент полезного действия), ибо именно через этот зазор происходит «утечка» толкательной силы взрыва топливной смеси в цилиндре. Таким образом получается, что чем меньше зазор – тем больше мощность? С другой стороны, как уже говорилось, зазор (пусть минимальный) все-таки необходим, кроме того, как и любой другой паре трения, нашей паре также обязательно нужна постоянная смазка. Поэтому,  главная задача конструкторов сделать этот зазор точно соответствующим той масляной пленке, которую создает моторное масло, имеющее такое свойство, как вязкость. В этом случае мощность двигателя будет максимально возможной (при прочих равных) для его конструкции. Вот на этом месте как раз и начинаются проблемы. Почему? Да потому, что вязкость масла – величина переменная, существенно зависящая от температуры в обратной пропорции. Например, у стандартного масла 5W-40, при прогреве двигателя, скажем от 40 до 100°С, реальная вязкость падает с примерно 90 до 14 мм2/с, т.е. более, чем в 6 раз! И падает вязкость не одномоментно, а постепенно, по кривой. И кривая эта у каждого масла своя. Соответственно, если температура масла ниже 40 – вязкость будет еще больше, если выше 100 – еще меньше. Очевидно, что вместе со значением вязкости изменяется и толщина пленки на парах трения.   Прогрев двигателя и вязкость автомасла Что-же происходит в двигателе, когда он холодный и вязкость масла в разы превышает расчетную рабочую? Вспоминаем школьный курс физики и делаем вывод: если масляная пленка толще зазора, увеличивается сила трения, что приводит к падению мощности и повышению температуры. Именно в этом и заключается «секрет» моторостроителей: они рассчитывают зазоры именно под рабочие температуры двигателя (каковыми для большинства моторов считается диапазон 100-150 °С), сознательно заставляя двигатель работать под повышенными нагрузками при прогреве .  Именно завышенная вязкость холодного масла помогает двигателю прогреться быстрее. И именно поэтому автопроизводители категорически не рекомендуют нагружать двигатель до полного прогрева. Ну и именно по этой причине специалисты утверждают, что один (каждый) прогрев мотора в сильные морозы отнимает порядка 300-500 километров у общего моторесурса нового двигателя (не путать с ресурсом моторного масла – на сервисный интервал это влияет не так сильно).   Нужно отметить, что со временем внутренние поверхности двигателя постепенно изнашиваются, зазоры увеличиваются, соответственно, степень влияния повышенной вязкости холодного автомасла на износ уменьшается.     Вязкость масла при рабочих температурах Что же происходит, когда двигатель, и, соответственно, моторное масло, прогрелись до рабочей температуры? А в этот момент начинает работать система охлаждения двигателя. Происходит все примерно по такой схеме (очень упрощенно): при повышенной нагрузке или оборотах коэффициент трения увеличивается => температура масла растет => вязкость масла падает => толщина масляной пленки уменьшается => коэффициент трения уменьшается => температура масла падает (не без помощи системы охлаждения), или во всяком случае, ее рост существенно замедляется. Круг замкнулся, мотор работает. Но вязкость и температура моторного масла при этом не стоят на месте – они динамически изменяются в определенных,  строго рассчитанных производителем мотора диапазонах. Таким образом, на самом деле, эффективность работы двигателя зависит не от абсолютного значения вязкости при определенной температуре, а от динамики ее изменения при работе в определенном диапазоне рабочих температур и соответствия этой динамики конструкции конкретного мотора.  Не следует забывать о том, что любой двигатель, особенно современный – очень точный механизм, и от этой самой точности в основном и зависят все те параметры, по которым мы, обычно, оцениваем потребительскую привлекательность двигателя: мощность, крутящий момент, топливная экономичность.   И вот тут как раз приобретает особенную ценность главный вопрос: а есть ли разница в зазорах и рабочих температурах двигателей разных типов, объемов и производителей ? Есть, и разница эта очень существенна, особенно если речь идет о последних моделях двигателей. Именно поэтому существуют разные допуски автопроизводителей для моторных масел, а также различные по температурно-вязкостным требованиям классы качества некоторых международных классификаций (наиболее яркий пример – классификация ACEA). Подчеркну, речь идет далеко не только о маслах с разным индексом вязкости по SAE! Индекс высокотемпературной вязкости по SAE присваивается исходя из абсолютных значений вязкости масла при температурах 100 и 150 °С. А вот до, между, и после указанных промежуточных значений, кривая изменения вязкости разных масел при изменении температуры может достаточно сильно отличаться. Уже не говоря о том, что даже в указанных контрольных точках температуры, требования SAE предполагают не точные значения вязкости, а достаточно широкий их диапазон.  Таким образом, даже два разных масла, на этикетках которых написано, скажем, 5W-40, вполне могут иметь разную абсолютную вязкость при температуре 90, 120, или 145 °С. И именно эта динамика, в числе прочих параметров, зашифрована в тех самых таинственных буквах и цифрах допусков автопроизводителей и классификаций качества моторных масел. Причем, следует в который раз подчеркнуть: динамика вязкости масла не может быть хорошей или плохой – она должна быть подходящей, т. е. соответствующей конструкции конкретного двигателя!   Что происходит, когда вязкость масла выше нормы? Итак, двигатель прогрелся до рабочих температур, но вязкость масла не упала до нужного (рассчитанного конструктором) значения, что произойдет? На нормальных оборотах и нагрузках в принципе ничего страшного – температура двигателя несколько повысится и вязкость упадет до необходимой нормы, которая уже будет компенсироваться системой охлаждения. В этом случае рабочая температура двигателя будет выше нормы для этих оборотов и нагрузки, но при этом все еще будет, скорее всего, укладываться в допустимый диапазон. Другой вопрос в том, что двигатель будет большую часть времени работать на более высокой температуре, что однозначно не способствует увеличению его моторесурса. Совсем другое дело, если Вы, к примеру, резко увеличите обороты мотора (экстренный разгон при обгоне на затяжном подъеме, например). скорость сдвига резко возрастает, а вязкость не соответствует текущей температуре (опять таки речь идет о расчетах конструктора двигателя), поэтому двигателю в этот момент придется прогреться несколько больше (до более высокой температуры), чтобы снизить уровень вязкости масла до допустимого значения. И в этот момент температура масла и двигателя вполне может перейти предельно допустимую безопасную норму.   Результат этого всего примерно таков (если перевести на понятный автолюбителю язык): если вязкость масла выше нормы, предусмотренной производителем, двигатель постоянно работает в режиме повышенных температур, от чего быстрее изнашиваются его детали. Кроме того, рабочие температуры еще напрямую влияют и на ресурс самого моторного масла: чем выше температура, тем скорее масло окисляется и приходит в негодность. Так что такое масло и менять нужно гораздо чаще. В любом случае, все негативные последствия завышения вязкости масла Вы никак не сможете, без сложных замеров и вскрытия двигателя, заметить или почувствовать в относительно коротком промежутке времени, это вылезет не через 10 ил 20 тысяч км, а скорее через 100-150 тысяч. И доказать, что причина повышенного износа двигателя именно в неподходящем автомобильном масле практически невозможно – поэтому многие сервисмены, и даже официальные СТО часто не особенно утруждают себя вопросом соответствия вязкости масла, которое они заливают, требованиям автопроизводителя для данного конкретного мотора. Помните – им выгодно, если после окончания гарантийного срока Ваш мотор придет в негодность, даже если Вы не будете у них ремонтироваться!   Заниженная вязкость масла – угроза клина? Совершенно обратная ситуация возникает, когда вязкость масла ниже нормы. Сейчас практически все производители автомобильных масел делают так называемые энергосберегающие масла, с пониженной высокотемпературной вязкостью. Причем, речь идет именно о вязкости при высоких температурах и скорости сдвига HTTS (более 100 °С), поэтому индекс вязкости по SAE у этих масел такой-же, как у обычных. Отличаются эти масла от обычных классами качества и допусками автопроизводителей. В частности, низковязкие масла соответствуют классам качества ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5.  Проблема заключается в том, что для таких масел делают специальные моторы! А в обычном двигателе, не рассчитанном на такую низкую вязкость, применять такое автомасло просто опасно. Речь идет о том, что при высоких температурах и на высоких оборотах пленка, создаваемая на парах трения становится слишком тонкой, в результате чего снижается эффективность смазки и существенно возрастает расход масла на угар. При определенном стечении обстоятельств мотор может даже заклинить.   Таким образом, занижать вязкость масла по сравнению с требованиями автопроизводителя гораздо опаснее, чем завышать. Поэтому ни в коем случае не следует применять автомасла классов ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5, а также специальные, на которых написан только один допуск (одобрение) автопроизводителя, если эти классы качества либо допуски не значатся в Вашей сервисной книжке или инструкции по эксплуатации.

ВЯЗКОСТЬ МОТОРНОГО МАСЛА. ЧАСТЬ 1

Вязкость моторного масла — один из тех параметров, который часто создает проблемы при выборе масла. Здесь мы также сталкиваемся с множеством мнений продавцов, официалов, «гаражных» механиков и просто опытных автолюбителей. И эти мнения часто противоречат друг другу.

Что такое вязкость масла?

Главная задача масла – не допустить сухого трения движущихся деталей двигателя, а также обеспечить минимальную силу трения при максимальной герметичности рабочих цилиндров. Сделать продукт, который имел бы стабильные характеристики в широком диапазоне температур — невозможно, так как диапазон рабочих температур масла в двигателе достаточно широк.

Также температура, которую мы наблюдаем на приборной доске и которую часто называют температурой двигателя, на самом деле является температурой охлаждающей жидкости. Температура охлаждающей жидкости  должна быть стабильной в прогретом двигателе и должна составлять около 90 градусов Цельсия. Температура масла при этом ощутимо «бегает» и может доходить до 250-300 градусов в зависимости от интенсивности его работы.

В итоге получаем, что для каждого отдельно двигателя производитель определяет оптимальные параметры масла. Именно эти параметры, должны обеспечить максимальный коэффициент полезного действия (КПД) при минимальном износе внутренних деталей мотора при заданных «типичных» условиях эксплуатации.

Наиболее важным из параметров масла считается его вязкость. Вязкость масла – это его способность оставаться на поверхности внутренних деталей двигателя и при этом сохранять текучесть. И именно вязкость масла более всего меняется в зависимости от температуры, являясь не постоянной величиной.

Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE) разработана классификация моторного масла по вязкости, которая описывает вязкость того или иного масла при разных рабочих температурах. По сути, 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.

Что означают цифры обозначения вязкости масла?

После аббревиатуры SAE мы видим, например 5W-30 (всесезонное масло, которое, как правило, все и используют). 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 (прокачиваемость масла) возможен при температуре не ниже -35°С (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. 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 температуру имитации холодного пуска двигателя (CCS). 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 автомобиля.

Больше первая цифра перед W ровным счетом ничего не означает, и на работу прогретого двигателя 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. Еще это связано с тем, что в таблице SAE J300 указаны параметры для полностью исправного двигателя. И так, второе число в обозначении – высокотемпературная вязкость (в данном случае это 30). 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 двигателя.

Какая вязкость масла лучше подходит для двигателя?

Часто считают, что чем выше вязкость при высоких температурах – тем лучше, и  такие масла с высоким показателем высокотемпературной вязкости рекомендуют для спортивных автомобилей. Но это не значит, что если Вы зальете в свой «обычный» мотор «спортивное» масло, то он лучше поедет. А будет все наоборот, а точнее: Ваш автомобиль потеряет мощность и ему будет необходим скорый ремонт двигателя.

Запомните! При производстве двигателей учитываются все возможные режимы работы и рекомендуются те параметры вязкости, которые для этого двигателя являются оптимальными.

Даже разница в 10 единиц высокотемпературной вязкости (как пример переход с 40 на 50), негативно сказывается на работе двигателя и как минимум (что подтверждено не одним опытом) снижает мощность и увеличивает расход топлива.

 

Вязкость синтетического моторного масла — Какую вязкость масла выбрать

24.09.2020 14:45

Содержание

• За что отвечает моторное масло
• Вязкость моторного масла как основная характеристика
• Какой бывает вязкость
• Основные параметры вязкости
• Что такое индекс вязкости
• Международный стандарт вязкости
• Как выбрать масло по вязкости
• Диапазон вязкости
• Можно ли смешивать моторные масла с разной вязкостью
• Актуальные продукты

Двигатель современного автомобиля – это сложный механизм, который состоит из множества узлов и деталей, подвергающихся множеству негативных воздействий. Это и попадание агрессивных продуктов сгорания, и высокие температуры, и трение, и ударные нагрузки. По мере усложнения конструкции двигателя возрастают и требования к смазочному материалу – моторному маслу. Большинство автомобилистов знают, что вязкость является одним из наиболее важных параметров при выборе моторного масла, однако далеко не всем известно, что означают цифры, указанные на канистрах. В этой статье мы расскажем подробно об этой важной характеристике смазочных материалов.

За что отвечает моторное масло

Масло для силового агрегата позволяет ему сохранять свою работоспособность. На это влияет сразу несколько характеристик:

• устойчивость к высоким температурам, благодаря которой масло не сгорает и практически не испаряется;
• прокачиваемость, при которой жидкость не будет забивать систему при низких температурах;
• предотвращение чрезмерного износа деталей за счет покрытия их масляной пленкой;
• защита от перегрева в разных температурных диапазонах;
• высокая моющая способность для удаления продуктов сгорания.

Вязкость моторного масла как основная характеристика

Пожалуй, ключевым фактором, влияющим на итоговый выбор масла, можно считать его вязкость. Этот параметр является центральным в классификации SAE, которая подразумевает маркировку продукта в соответствии с тем, как оно ведет себя при температурах 40 ˚C и 100 ˚C. Почему это важно? Потому что слишком густое масло может забивать каналы, а жидкое может недостаточно эффективно защищать двигатель.

Какой бывает вязкость

Кинематическая. Она определяет текучесть масла при стандартной рабочей, а также максимальной температуре. Испытания проводятся при температуре 40 ˚C и 100 ˚C. Единица измерения – сантистокс. Из полученных результатов рассчитывается индекс вязкости (лучше, если он превышает значение 200). Обычно достаточный индекс имеют всесезонные масла. 

Динамическая. Она определяет силу сопротивления при перемещении масла, которая не зависит от плотности. В данном случае единицей измерения вязкости является сантипуаз.

Основные параметры вязкости

Проворачиваемость. Она определяет диапазон текучести масла при низкой температуре и указывает на максимально допустимую динамическую вязкость, которая способна обеспечить правильный запуск двигателя. 
Прокачиваемость. Она характеризует индивидуальные особенности масла в процессе перемещения (прокачки). Прокачиваемость должна иметь значение на 5 ˚С ниже необходимого, чтобы масляный насос не закачивал воздух вместо слишком густой смазочной жидкости. Значение прокачиваемости не должно превышать 60000 мПа*с.

Что такое индекс вязкости

Это число, которое указывает на степень изменения вязкости при изменении температуры. Чем выше индекс, тем меньшую зависимость проявляет вязкость масла от температуры. Для повышения индекса используются вязкостные присадки и синтетические масла. 

Международный стандарт вязкости

Спецификация SAE – это стандарт, который определяет нужный уровень вязкости масла в различных температурных режимах. Они принят в большинстве стран мира. По классификации SAE J300 выделяется 11 классов вязкости моторного масла:

• SAE 0W,
• SAE 5W,
• SAE 10W,
• SAE 15W,
• SAE 20W,
• SAE 25W,
• SAE 20,
• SAE 30,
• SAE 40,
• SAE 50,
• SAE 60.

В свою очередь, все масла в соответствии с классом вязкости делятся на летние, зимние и всесезонные.

Летние. Они не имеют обозначения буквой W и имеют наибольшую вязкость. Это обеспечивает качественную смазку деталей мотора при высокой температуре. Использовать такие масла при низкой температуре нельзя – они становятся слишком плотными и затрудняют работу двигателя. К летним относятся масла со следующим показателем вязкости SAE: 

• 20,
• 30,
• 40,
• 50,
• 60.

Зимние. Обозначены буквой W (winter) и являются менее вязкими. Это обеспечивает отсутствие проблем при холодном пуске двигателя. Однако их повышенная текучесть при высокой температуре не позволяет использовать такие масла в теплое время года – они не обеспечивают двигатель должной защитой. К зимним относятся масла следующих видов:

• SAE 0W,
• SAE 5W,
• SAE 10W,
• SAE 15W,
• SAE 20W.

Всесезонные. Благодаря специальным присадкам они сочетают в себе характеристики зимних и летних. Это:

• SAE 0W-30,
• SAE 0W-40,
• SAE 5W-30,
• SAE 5W-40,
• SAE 10W-30,
• SAE 10W-40,
• SAE 15W-40,
• SAE 20W-40.

Как выбрать масло по вязкости

Чтобы подобрать подходящее по вязкости синтетическое мотороное масло, в первую очередь нужно опираться на следующие показатели:

• в каком климате используется автомобиль;
• как долго эксплуатируется двигатель.

Так, для регионов с высокой температурой воздуха стоит выбирать масла, имеющие более высокий показатель вязкости (цифра, находящаяся перед W,). Для нового двигателя нужно масло с меньшей вязкостью, а для мотора, который уже долго эксплуатируется, – с большей. 

Диапазон вязкости

Любое масло имеет показатели вязкости при низких и при высоких температурах. Чем выше цифра, стоящая перед W, тем меньше рабочий диапазон на низких температурах. Число после W обозначает высокотемпературную вязкость: чем она больше, тем выше вязкость масла при высоких температурах. Приведем рекомендуемые диапазоны работы смазочных жидкостей с разными показателями вязкости.

• 5W-30 – от -25 ˚С и до +20 ˚С;
• 5W-40 – от -25 ˚С и до +35 ˚С;
• 10W-30 – от -20 ˚С и до +30 ˚С;
• 10W-40 – от -20 ˚С и до +35 ˚С;
• 15W-30 – от -15 ˚С и до +35 ˚С;
• 15W-40 – от -15 ˚С и до +45 ˚С;
• 20W-40 – от -10 ˚С и до +45 ˚С;
• 20W-50 – от -10 ˚С до +45 ˚С и более.

Можно ли смешивать моторные масла с разной вязкостью

Моторные масла разных классов могут иметь существенные отличия по характеристикам и составу, а каждый производитель автомобилей выдвигает свои требования к использованию того или иного класса моторного масла в зависимости от технических особенностей транспортного средства. Поэтому смешивание смазочных жидкостей разной вязкости допустимо только в экстренных ситуациях и только в том случае, если свойства изделий отличаются незначительно. Например, в двигатель, где использовалось масло 5W-40, можно долить жидкость 5W-30. Но смешивать зимние и летние составы, вязкость которых кардинально отличается, однозначно не следует. Также не стоит смешивать масла с синтетическим, полусинтетическим и минеральным составом.

Актуальные продукты

TAKAYAMA SAE 10W-40 API SL/CF – продукт с добавлением высококачественных и высокоэффективных присадок. Отличается высокой устойчивостью к окислительным процессам.
TAKAYAMA SAE 5W-40 API SN/CF – всесезонное моторное масло на синтетической основе. Подходит для бензиновых силовых агрегатов, в том числе турбированных, которые предназначаются для легковых автомобилей.

О разжижении моторного масла топливом

Причины высокого содержания топлива в масле: неполное сгорание топлива из-за неточных регулировок двигателя, плохая работа впрыска, неправильное зажигание, неправильная регулировка клапанов, дефектные распылители, изношенные поршневые кольца, неисправный топливный насос и т.  д.

Попадание топлива в масло, помимо снижения вязкости, резко ухудшает его противоизносные свойства, ускоряет образование нагара и лака на поршнях. Низкая вязкость приводит к падению давления в главной магистрали, изменению толщины масляной пленки, нарушению режима смазки узлов трения, задиру деталей цилиндро-поршневой группы, износу подшипников, поломке коленчатого вала и даже взрывам в картере.

Из-за закоксовывания свечи зажигания, отложения на электродах топливных присадок, дефектов форсунки не сгоревшее топливо стекает в картер, смывая с поверхности цилиндров масло, что приводит к износу (рис. 1).

Наиболее полное представление о разжижении масла и его работоспособности дает постоянный анализ вязкости, по изменению которой можно судить о степени разжижения масла, а также его окисления или разрушения загущающей присадки. Для определения работоспособности моторного масла достаточно определить вязкость при температуре 40 и 100 °C, рассчитать индекс вязкости и сравнить с исходным показателем. Из нашей практики достаточно определить вязкости при комнатной температуре и при 40 °C и по вязкостно-температурному показателю определить содержание топлива (подробно об этом – в книге Р. Г. Нигматуллина «Диагностика ДВС по анализу работающего масла»). Так как бензин и дизельное топливо имеют высокий индекс вязкости, то по увеличению индекса вязкости можно выявить попадание в масло топлива, а значит, косвенно и показатель температуры вспышки масла, который прежде всего характеризует пожароопасность масла, о которой судят по низкой температуре вспышки. Температура вспышки моторного масла при попадании топлива резко падает (рис. 2).

В свежих и незначительно окисленных маслах между вязкостью и температурой вспышки существует линейная зависимость. При повышенной скорости старения масла и при разжижении масла тяжелым топливом эта зависимость нарушается: вязкость масла изменяется незначительно, а температура вспышки резко падает.

Рис.3

Предельное значение температур вспышки для работавших масел составляет в среднем 170…180 °C. Для высоковязких масел с высокой температурой вспышки предельным считают снижение температуры вспышки на 40…50 °C.

В ООО «Химмотолог» разработаны вискозиметры, которые позволяют установить разжижение моторных масел, а также косвенно температуру вспышки за короткое время. На рис. 3 пробоотборник-вискозиметр, определяющий вязкость масла по времени заполнения емкости.

На рис. 4 фото мультимаслотестера.

На рис. 5 фото вискозиметра В‑200.

Эти вискозиметры использовались для определения разжижения моторного масла в нижеследующих примерах из практики.

Случай с разжижением моторного масла автомобиля Land Cruiser. Водитель во время командировки заправил автомобиль бензином АИ‑95 на трассе, доехал до гаража и передал ключи руководителю предприятия. После заправки бензином водитель почувствовал падение мощности автомобиля, снизилась разгонная динамика и скорость машины на подъемах, повысился расход топлива, так доехал автомобиль до гаража. Утром руководитель предприятия не смог завести автомобиль и вызвал водителя. Водитель тоже не смог завести автомобиль. Так как машина на гарантии, то вызвали дилера, доставили автомобиль на СТО. Отвернули свечи, провели визуальный осмотр, на изоляторе свечи обнаружены токопроводящий налет красного цвета, токовые дорожки пробоя (рис. 6).

Так как автомобиль, пробег которого составляет 8230 км, на гарантии, то владелец автомобиля отобрал пробу моторного масла и бензина на анализ. Вязкость масла при 100 °С составила 5,4 сСт, что составляет 46,9% от свежего (11,5 сСт). Продукты износа составили: железа – 78 ррм; хрома – 14 ррм; алюминия – 34 ррм. Содержание присадок ниже допустимого количества: кальция – 1100 ррм; фосфора – 54 ррм; цинка – 160 ррм. В бензине обнаружены ферроцены в количестве 52 ррм. Причины выхода из строя автомобиля: попадание некачественного бензина, содержащего 52 ррм ферроцена, в моторное масло автомобиля с продуктами неполного сгорания топлива с прорывными газами из-за ферроценов на электродах свечей при работающем двигателе; утром при попытке завести двигатель катушка зажигания вышла из строя, так как между слоями ее изоляции возник пробой, спровоцированный повышением напряжения разряда в зазоре между электродами свечи из-за работы на бензине с ферроценом. Известно, что пробои в зажигании могут привести к остановке даже прогретого мотора, не говоря уже о холодном. Хорошо, что утром двигатель не завелся, так как в картере большое содержание бензина, который попал туда из-за свечей, нерегулярно воспламеняющих горючую смесь при езде и отсутствии искры при попытке завести двигатель утром. Присутствие бензина в картере могло привести к загоранию или взрыву от искры газовоздушной среды. Определение вязкости моторного масла и выявление ферроцена в бензине позволили установить причину и устранить и предотвратить выход из строя автомобиля. Моторное масло и свечи заменили, двигатель сохранил свое работоспособное состояние, на его спидометре сегодня 137 тыс. км пробега.

Рис.5

Другой пример. При тестировании автомобиля Opel, пробег 54 тыс. км, в картере была обнаружена «гремучая смесь» масла с бензином. Используя вискозиметр, установили снижение вязкости моторного масла на 3,8 сСт, или на 33% от вязкости свежего масла, обнаружены продукты износа, видимые глазом.

Как бензин попал в картер? За три дня до диагностики автомобиль был на мойке. Двигатель мыли струей воды под давлением. Несмотря на то что свечи зажигания герметизированы, в их шахтах после мойки скопилась вода, из-за чего свечи не давали полноценной искры. Топливо из камеры сгорания по стенкам цилиндров стекало в картер. Воду из свечных шахт удалили, через два дня вязкость масла составила 10,0 сСт, что является нормальным для класса вязкости 5W‑40. Масляное пятно показало удовлетворительное состояние масла, износ прекратился.

Казалось бы, все просто: бензин испарился, и масло практически восстановило свою вязкость. На самом деле все намного сложнее. Бензин полностью не испаряется, тяжелая часть остается в масле. Поэтому, если бензин постоянно попадает в картер, масло разжижается за счет его неиспарившейся части. В этом примере опытный водитель вовремя обратился к нам. Выяснили и устранили причину, автомобиль в работоспособном состоянии.

Еще один пример, где избежать ремонта не удалось – автомобиль Isuzu с турбодизелем, пробег 45 тыс. км. Мультимаслотестер показал снижение вязкости масла на 32% от исходного. Из-за попадания топлива уровень масла в картере увеличился. Топливно-масляную смесь засосало в систему отвода картерных газов, далее в воздушную магистраль и через турбину – во входной коллектор вместо воздуха. Прогорел четвертый цилиндр, разрушилась турбина, выявлено большое количество продуктов износа в масле. Топливо попадало через разрушившиеся уплотнения форсунки и через шток топливного насоса. Со слов водителя, машина начала капризничать за два месяца до произошедшего случая (плохо заводился, увеличился расход топлива, начал дымить и т. д.). В отличие от бензина, легкая часть дизельного топлива испаряется медленнее, поэтому аварийное разжижение масла длилось два месяца и стало причиной выхода из строя ДВС.

С переходом двигателей на маловязкие масла их разжижение становиться более актуальной проблемой. Перед очередным ТО владелец обнаружил в двигателе повышенный уровень масла SAE0W‑20, которое к тому же имело сильный запах бензина и превышало верхнюю отметку на щупе примерно на 8 мм. Компьютерная диагностика дефекты не выявила, мастер СТО откачал излишки масла на 5 мм ниже верхней отметки по щупу и сказал, если будет расти уровень масла, то приехать к ним, будем думать. Уровень масла после откачки и до окончания наблюдения в течение трех месяцев перестал расти и резко уменьшился (масло стало угорать) выше допустимой нормы для двигателя (в среднем 1,5 л на 1000 км вместо 0,8 л!). Вязкость масла при 100 °C составила 5,1 сСт, значение снизилось на 32% от исходного. Причина оказалась в дефекте топливного насоса. Своевременный анализ вязкости масла позволил установить причину и избежать дорогостоящего ремонта. Для современного маловязкого энергосберегающего моторного масла SAE0W‑20 есть рекомендации производителя менять через 12 тыс. км для нормальных условий эксплуатации, через 8 тыс. км – для тяжелых условий эксплуатации.

Еще опаснее попадание в моторное масло обводненного топлива. Присутствие в дизельном топливе свободной воды даже в небольших количествах ведет к неравномерному его распылению, изменяет поверхностное натяжение капель топлива, что вызывает значительное увеличение их размеров. Присутствие воды отрицательно влия­ет на процесс испарения топлива в камере сгорания, снижая температуру и уменьшая давление паров топлива; повреждаются распылители инжекторов, форсунки, плунжерная пара и т. д., но это уже отдельная тема выходящая за рамки настоящей публикации.

Вывод: пользуясь вискозиметром, можно на ранней стадии выявить разжижение моторного масла топливом и устранить причину, избежать поломки двигателя.

Ришат Нигматуллин, директор ООО «Химмотолог», д-р техн. наук, профессор

Источник — журнал «АБС-авто»:
https://www.abs-magazine.ru/article/o-razzhizhenii-motornogo-masla-toplivom

Зависимость вязкости масла от температуры

Температура, С	Время истечения, с			Среднее время истечения t, с	Вязкость масла ν, мм2/с
	1 опыт	2 опыт	3 опыт
40
50
60
80
100

8. На основе найденных значений вязкости при 50 и 100С:

а) вычисляют отношение ν₅₀ / ν₁₀₀;

б) находят по номограмме индекс вязкости;

Рис. 7.2. Вязкостно-температурная характеристика масла

7.7. Оценка результатов опыта

Полученные значения вязкости и вязкостно-температурных свойств можно оценить на основе следующих оценочных параметров.

7.7.1. Кинематическая вязкость при 100с

Температуру масла при 100С принято считать рабочей, т.к. это средняя температура в двигателе (картере, системе смазки). Вязкость масел при этой температуре включена в их маркировку. Значение вязкости при 100С сравнивают с требованиями ГОСТа (табл. 7.5, 7.6). При несоответствии вязкости масла значениям ГОСТа оценка его пригодности к дальнейшей эксплуатации проводится в соответствии с выбраковочными показателями. Снижение вязкости допускается на 25 , повышение на 35 .

7.7.2. Отношение кинематических вязкостей ν50/ν100

Этот простой и надёжный параметр характеризует крутизну вязкостно-температурной кривой в диапазоне температур прогретого масла. Для моторных масел, применяемых летом или в условиях жаркого климата, ν50/ν1006, для масел, предназначенных к применению зимой и особенно в северных районах, ν50/ν1004.

7.8. Индекс вязкости

Индекс вязкости (ИВ) – это условный показатель, характеризующий степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры и оценивающий крутизну вязкостно-температурной кривой. Чем выше ИВ, тем более пологой кривой характеризуется масло и тем лучше оно для зимней эксплуатации. Чаще всего ИВ определяют по номограмме или расчетным путем, зная значения вязкости исследуемого масла при 40 и 100 С. Для автомобильных масел ИВ должен быть не менее 90, а для зимних условий эксплуатации – 120.

Лучшие моторные масла при зимней эксплуатации двигателя должны иметь пологую характеристику зависимости вязкости от температуры, то есть вязкость должна незначительно изменяться от температуры. При кинематической вязкости масла более 3000 сСт (мм2/с) запуск двигателя затрудняется. Для снижения зависимости вязкости от температуры в него добавляют присадку (34 %), например, полиизобутилена. Полиизобутилен получают полимеризацией изобутилена в присутствии катализаторов. Формула изобутилена приведена ниже.

Полиизобутилен изменяет форму в зависимости от температуры. При высокой температуре молекулы вытягиваются в длинные нитевидные цепочки, повышая вязкость. При снижении температуры молекулы полиизобутилена находятся в масле в виде компактных клубков, снижая трение и вязкость.

Согласно ГОСТ 5337197 «Нефтепродукты, метод расчёта индекса вязкости» индекс вязкости определяют следующим образом. У исследуемого масла, например, М4_З/10Г₁ (SAE 10W30) определяется вязкость в диапазоне температуры от 40 до 100С. При 100С кинематическая вязкость должна быть примерно 10 сСт. По таблице 1 ГОСТа [6] находим, что для исходной вязкости 10 сСт, при температуре 40С вязкость для эталонного масла с крутой характеристикой с ИВ=0 равна 147 сСт, а для эталонного масла с пологой характеристикой (ИВ=100) вязкость равна 83 сСт. При температуре 40С вязкость исследуемого масла, для которого определяется ИВ, определена опытным путём и составила 63 сСт. Индекс вязкости определяется по формуле

, (7.2)

где 1 – кинематическая вязкость при 40С исследуемого масла;

2 – кинематическая вязкость при 40С эталонного масла с ИВ = 0;

3 – кинематическая вязкость при 40С эталонного масла с ИВ = 100.

Для нашего примера

Величина ИВ может быть определена по номограмме. Для этого нужно знать вязкость исследуемого масла при 50 и 100С. Для масла М4З/10Г1 вязкость при 50 и 100С составила 43 и 10 сСт. Чтобы определить ИВ моторного масла по номограмме, необходимо восстановить перпендикуляры от известных значений вязкости при 50 и 100С, и точка пересечения с наклонной прямой на номограмме покажет ИВ для данного масла. По номограмме ИВ=130.

Для легкого запуска двигателя при отрицательных температурах (ниже –20С) ИВ должен быть не менее 120.

Какую вязкость масла выбрать для своего автомобиля?

КАКУЮ ВЯЗКОСТЬ МАСЛА ВЫБРАТЬ?

 

Это статья о вязкости масла. Дело в том, что автопроизводители часто допускают несколько вариантов вязкости, а суждения продавцов масел и даже уважаемых автомехаников часто вообще идут в разрез с рекомендациями автопроизводителей.

 

Первая часть: все, что нужно знать о вязкости моторного масла

5W-50 или 0W-30?

Или что хуже для двигателя, завышенная или заниженная вязкость?

Вроде по вязкости автомобильных масел уже все разжевали, да видно не совсем. Вопросы, которые часто задаются на форуме сайта, подсказывают, что нужно написать еще на тему вязкости масла. Итак, что лучше выбрать, большую или меньшую вязкость моторного масла? И как быть, если гарантийный сервис заливает автомобильное масло с непредусмотренной в инструкции по эксплуатации вязкостью?

 

Вязкость масла должна соответствовать требованиям автопроизводителя, не зависимо от возраста, пробега, стиля вождения, бюджета и «авторитетного» мнения сервисменов, даже если это официальный сервис. Всегда требуйте, чтобы Вам заливали исключительно предусмотренное конструкторами двигателя моторное масло (по всем параметрам, включая вязкость).

 

Итак, углубляемся в вопрос вязкости моторного масла. Самая понятная большинству автолюбителей пара трения в двигателе – это «поршень-цилиндр», поэтому берем для наглядности именно эту пару трения в свою небольшую логическую экспертизу.

 

Что такое зазоры в парах трения и зачем они нужны?

Для начала, риторический вопрос: диаметр поршня (в сборе с кольцами), и внутренний диаметр цилиндра, одинаковы? Конечно, нет! Для того, чтобы поршень мог сотни раз за минуту сделать поступательные движения в цилиндре, его диаметр просто обязан быть немного меньше, иначе трение мгновенно нагреет обоих участников нашей подследственной пары трения до температур, при которых они разрушатся.

 

Итак, разница в диаметрах (зазор) есть, вопрос следующий – насколько велик этот зазор, чем он заполнен и на что он влияет? Исходя из принципа работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), именно этот зазор и определяет в результате КПД мотора (коэффициент полезного действия), ибо именно через этот зазор происходит «утечка» толкательной силы взрыва топливной смеси в цилиндре. Таким образом получается, что чем меньше зазор – тем больше мощность?

 

С другой стороны, как уже говорилось, зазор (пусть минимальный) все-таки необходим, кроме того, как и любой другой паре трения, нашей паре также обязательно нужна постоянная смазка. Поэтому, главная задача конструкторов сделать этот зазор точно соответствующим той масляной пленке, которую создает моторное масло, имеющее такое свойство, как вязкость. В этом случае мощность двигателя будет максимально возможной (при прочих равных) для его конструкции.

 

Вот на этом месте как раз и начинаются проблемы. Почему? Да потому, что вязкость масла – величина переменная, существенно зависящая от температуры в обратной пропорции. Например, у стандартного масла 5W-40, при прогреве двигателя, скажем от 40 до 100°С, реальная вязкость падает с примерно 90 до 14 мм2/с, т.е. более, чем в 6 раз! И падает вязкость не одномоментно, а постепенно, по кривой. И кривая эта у каждого масла своя. Соответственно, если температура масла ниже 40 – вязкость будет еще больше, если выше 100 – еще меньше. Очевидно, что вместе со значением вязкости изменяется и толщина пленки на парах трения.

 

Прогрев двигателя и вязкость автомасла

Что-же происходит в двигателе, когда он холодный и вязкость масла в разы превышает расчетную рабочую? Вспоминаем школьный курс физики и делаем вывод: если масляная пленка толще зазора, увеличивается сила трения, что приводит к падению мощности и повышению температуры. Именно в этом и заключается «секрет» моторостроителей: они рассчитывают зазоры именно под рабочие температуры двигателя (каковыми для большинства моторов считается диапазон 100-150°С), сознательно заставляя двигатель работать под повышенными нагрузками при прогреве.

 

Именно завышенная вязкость холодного масла помогает двигателю прогреться быстрее. И именно поэтому автопроизводители категорически не рекомендуют нагружать двигатель до полного прогрева. Ну и именно по этой причине специалисты утверждают, что один (каждый) прогрев мотора в сильные морозы отнимает порядка 300-500 километров у общего моторесурса нового двигателя (не путать с ресурсом моторного масла – на сервисный интервал это влияет не так сильно).

 

Нужно отметить, что со временем внутренние поверхности двигателя постепенно изнашиваются, зазоры увеличиваются, соответственно, степень влияния повышенной вязкости холодного автомасла на износ уменьшается.

 

Вязкость масла при рабочих температурах

Что же происходит, когда двигатель, и, соответственно, моторное масло, прогрелись до рабочей температуры? А в этот момент начинает работать система охлаждения двигателя. Происходит все примерно по такой схеме (очень упрощенно): при повышенной нагрузке или оборотах коэффициент трения увеличивается,  температура масла растет, вязкость масла падает, толщина масляной пленки уменьшается, коэффициент трения уменьшается, температура масла падает (не без помощи системы охлаждения), или во всяком случае, ее рост существенно замедляется. Круг замкнулся, мотор работает. Но вязкость и температура моторного масла при этом не стоят на месте – они динамически изменяются в определенных, строго рассчитанных производителем мотора диапазонах.

 

Таким образом, на самом деле, эффективность работы двигателя зависит не от абсолютного значения вязкости при определенной температуре, а от динамики ее изменения при работе в определенном диапазоне рабочих температур и соответствия этой динамики конструкции конкретного мотора.

 

Не следует забывать о том, что любой двигатель, особенно современный – очень точный механизм, и от этой самой точности в основном и зависят все те параметры, по которым мы, обычно, оцениваем потребительскую привлекательность двигателя: мощность, крутящий момент, топливная экономичность.

 

И вот тут как раз приобретает особенную ценность главный вопрос: а есть ли разница в зазорах и рабочих температурах двигателей разных типов, объемов и производителей? Есть, и разница эта очень существенна, особенно если речь идет о последних моделях двигателей. Именно поэтому существуют разные допуски автопроизводителей для моторных масел, а также различные по температурно-вязкостным требованиям классы качества некоторых международных классификаций (наиболее яркий пример – классификация ACEA).

 

В данном случае речь идет далеко не только о маслах с разным индексом вязкости по SAE! Индекс высокотемпературной вязкости по SAE присваивается исходя из абсолютных значений вязкости масла при температурах 100 и 150 °С (детальнее, см. таблицу вязкости масла – там есть все диапазоны). А вот до, между, и после указанных промежуточных значений, кривая изменения вязкости разных масел при изменении температуры может достаточно сильно отличаться. Уже не говоря о том, что даже в указанных контрольных точках температуры, требования SAE предполагают не точные значения вязкости, а достаточно широкий их диапазон.

 

Таким образом, даже два разных масла, на этикетках которых написано, скажем, 5W-40, вполне могут иметь разную абсолютную вязкость при температуре 90, 120, или 145 °С. И именно эта динамика, в числе прочих параметров, зашифрована в тех самых таинственных буквах и цифрах допусков автопроизводителей и классификаций качества моторных масел. Причем, следует в который раз подчеркнуть: динамика вязкости масла не может быть хорошей или плохой – она должна быть подходящей, т. е. соответствующей конструкции конкретного двигателя!

 

Что происходит, когда вязкость масла выше нормы?

Итак, двигатель прогрелся до рабочих температур, но вязкость масла не упала до нужного (рассчитанного конструктором) значения, что произойдет? На нормальных оборотах и нагрузках в принципе ничего страшного – температура двигателя несколько повысится и вязкость упадет до необходимой нормы, которая уже будет компенсироваться системой охлаждения. В этом случае рабочая температура двигателя будет выше нормы для этих оборотов и нагрузки, но при этом все еще будет, скорее всего, укладываться в допустимый диапазон. Другой вопрос в том, что двигатель будет большую часть времени работать на более высокой температуре, что однозначно не способствует увеличению его моторесурса.

 

Совсем другое дело, если Вы, к примеру, резко увеличите обороты мотора (экстренный разгон при обгоне на затяжном подъеме, например). скорость сдвига резко возрастает, а вязкость не соответствует текущей температуре (опять таки речь идет о расчетах конструктора двигателя), поэтому двигателю в этот момент придется прогреться несколько больше (до более высокой температуры), чтобы снизить уровень вязкости масла до допустимого значения. И в этот момент температура масла и двигателя вполне может перейти предельно допустимую безопасную норму.

 

Результат этого всего примерно таков (если перевести на понятный автолюбителю язык): если вязкость масла выше нормы, предусмотренной производителем, двигатель постоянно работает в режиме повышенных температур, от чего быстрее изнашиваются его детали. Кроме того, рабочие температуры еще напрямую влияют и на ресурс самого моторного масла: чем выше температура, тем скорее масло окисляется и приходит в негодность. Так что такое масло и менять нужно гораздо чаще.

 

В любом случае, все негативные последствия завышения вязкости масла Вы никак не сможете, без сложных замеров и вскрытия двигателя, заметить или почувствовать в относительно коротком промежутке времени, это вылезет не через 10 ил 20 тысяч км, а скорее через 100-150 тысяч. И доказать, что причина повышенного износа двигателя именно в неподходящем автомобильном масле практически невозможно – поэтому многие сервисмены, и даже официальные СТО часто не особенно утруждают себя вопросом соответствия вязкости масла, которое они заливают, требованиям автопроизводителя для данного конкретного мотора. Помните – им выгодно, если после окончания гарантийного срока Ваш мотор придет в негодность, даже если Вы не будете у них ремонтироваться!

 

Заниженная вязкость масла – угроза клина?

Совершенно обратная ситуация возникает, когда вязкость масла ниже нормы. Сейчас практически все производители автомобильных масел делают так называемые энергосберегающие масла, с пониженной высокотемпературной вязкостью. Причем, речь идет именно о вязкости при высоких температурах и скорости сдвига HTTS (более 100 °С), поэтому индекс вязкости по SAE у этих масел такой-же, как у обычных. Отличаются эти масла от обычных классами качества и допусками автопроизводителей. В частности, низковязкие масла соответствуют классам качества ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5.

 

Проблема заключается в том, что для таких масел делают специальные моторы! А в обычном двигателе, не рассчитанном на такую низкую вязкость, применять такое автомасло просто опасно. Речь идет о том, что при высоких температурах и на высоких оборотах пленка, создаваемая на парах трения становится слишком тонкой, в результате чего снижается эффективность смазки и существенно возрастает расход масла на угар. При определенном стечении обстоятельств мотор может даже заклинить.

 

Таким образом, занижать вязкость масла по сравнению с требованиями автопроизводителя гораздо опаснее, чем завышать. Поэтому ни в коем случае не следует применять автомасла классов ACEA A1/B1 и ACEA A5/B5, а также специальные, на которых написан только один допуск (одобрение) автопроизводителя, если эти классы качества либо допуски не значатся в Вашей сервисной книжке или инструкции по эксплуатации.

Как вязкость масла и температура влияют на работу подшипника

Из своего опыта эксплуатации автомобилей некоторые знают, что более густые масла, такие как SAE 30, больше подходят для теплых летних месяцев. Но более жидкие масла, возможно, SAE 10, могут помочь подготовить автомобиль к зимнему вождению. На Рисунке 1 показано, какое место занимают эти моторные масла по сравнению с обозначениями индустриальных масел, используемыми сегодня.

Густые масла более вязкие и могут с трудом проникать в подшипники. Пользователи могут нагревать масло или избегать маслосъемных колец и других методов нанесения смазки, связанных с риском, используя более разумные средства. Они могут использовать струю масла (распыление масла) или подавать масло, смешанное со сжатым воздухом, в виде масляного тумана, также называемого масляным туманом. Что бы ни выбрал пользователь, он или она должны остерегаться использования самого жидкого масла из имеющихся на рынке, чтобы избежать проблемы недостаточной прочности и толщины масляной пленки.

Смазочные масла для технологических насосов

В Справочнике инженера MRC указано: «В целом вязкость масла должна составлять около 100 универсальных секунд Сейболта (SUS) при рабочей температуре». ¹ Если по какой-то причине подшипник работает при температуре 210 градусов по Фаренгейту, на рисунке 1 требуется смазка с классом вязкости (VG) Международной организации по стандартизации (ISO) где-то между 220 и 320. Но это нереально густо для большинства подшипники технологических насосов. Масляные кольца, если они используются, вероятно, замедлятся и выйдут из строя в таких вязких маслах. Перегрев масла может быть дополнительной проблемой.

Рис. 1. Сравнительная таблица вязкости масла в соответствии с общепринятой отраслевой практикой преобразования (любезно предоставлено автором)

На рис. 2 показан график SKF, проверенный временем и широко применимый. ^{3, 4} Требуемая минимальная (номинальная) вязкость v ₁ в зависимости от размера подшипника и скорости вала. ³ Для подшипника со средним диаметром 390 миллиметров (мм) при частоте вращения вала 500 оборотов в минуту (об/мин) потребуется v ₁ = 13,2 сантистокса (сСт).

Рис. 2. Требуемая минимальная (номинальная) вязкость v ₁ в зависимости от размера подшипника и скорости вала. ³ Для подшипника со средним диаметром 390 мм при частоте вращения вала 500 об/мин потребуется v ₁ = 13,2 сСт. (Предоставлено SKF)

В другом примере, если подшипник был установлен на 70-мм вал, вращающийся со скоростью 3600 об/мин, мы могли бы предположить, что внешний диаметр (OD) подшипника в два раза больше его внутреннего диаметра (ID), или 140 мм. . Средний диаметр подшипника будет 105 мм. Для упрощения примите его за 100 мм и продвиньтесь от 100 до места, расположенного посередине между линиями 3000 и 5000 об/мин на рис. 2. В этом случае можно работать со смазкой, которая при рабочей температуре подшипника составляет где-то между 8 и 9сСт.

Обратите внимание, что необходимо знать рабочую температуру подшипника, чтобы определить, какой ISO VG необходим. Рабочая температура зависит от совокупного теплового воздействия нагрузки на подшипник и сопротивления трения смазочного масла. Излишне вязкие масла станут горячими. В этом отношении полезен рисунок 3. Обратите внимание, что рисунки 2 и 3 были нарисованы много лет назад и относятся к минеральным маслам. Если пользователи выберут синтетические масла премиум-класса, они получат значительный запас прочности при использовании в качестве смазочных материалов.

Рис. 3. Для требуемой вязкости (вертикальная шкала) допустимые рабочие температуры подшипника (горизонтальная шкала) увеличиваются по мере выбора более густого масла (диагональные линии). Пользователи вводят вертикальную шкалу около 9сСт и двигайтесь вправо, где линия пересекается с маслами в диапазоне от ISO VG 22 до ISO VG 320. Если пользователь выбирает ISO VG 32, он или она может запустить насос и убедиться, что температура его масла выровнялась не выше чем 75 C. В качестве альтернативы пользователь может выбрать ISO VG 68 и убедиться, что его рабочая температура не превышает 100 C (212 F). Информация на этом рисунке соответствует общепринятому эмпирическому правилу с использованием присадок средней вязкости. (Любезно предоставлено автором)

Использование смазочных материалов с вязкостью, превышающей требуемую, может привести к избыточному нагреву и навредить операторам. Тем не менее, более густые масла имеют свое место, и MRC пришлось покрыть все основания своим эмпирическим правилом 100 SUS.

Тем не менее, большой подшипник (200 дециметров) в тихоходной коробке передач (200 об/мин) требует рабочего v ₁ 40 сСт. На рис. 3 показано, что здесь потребуются масла класса ISO VG 100 (или выше).

Пример из реальной жизни

В недавней истории применения ISO VG 100 применялось к большому насосу, где было бы достаточно минерального масла ISO VG 68 или его эквивалента ISO VG 32. Срок службы синтетического масла ISO VG 32 эквивалентен минеральному маслу ISO VG 68. Синтетическое масло ISO VG 32 работает значительно холоднее, чем эквивалентное минеральное масло.

С минеральным маслом ISO VG 100 радиальный подшипник с масляным туманом работал при температуре на несколько градусов ниже, чем с обычной смазкой картера и масляного кольца. Пользователь был доволен, но выразил разочарование в связи с тем, что трехрядный упорный подшипник работает так же сильно, как и раньше — 190 F.

Синтетического состава премиум-класса ISO VG 32 было бы достаточно, и он дал бы пользователю все, о чем мог бы мечтать надежный профессионал. за.

Специалисты по надежности хотели бы видеть корпуса подшипников насосов без маслосъемных колец, без масленок постоянного уровня и с минимальным количеством повторных отказов. Они начинают с правильной смазки.

Почему при всем этом радиальный подшипник крут? Ведь он тоже окружен толстым ISO VG 100. Он классный, потому что не имеет нагрузки. Нагрузка находится в трехрядном упорном подшипнике, и это создает температуру в дополнение к температуре трения, упомянутой ранее в этой статье.

В части 2 этой серии будет рассмотрено, какие температуры являются приемлемыми, какие высокими, а какие выходят за пределы допустимого диапазона для корпусов подшипников качения и корпусов подшипников насосов.

Каталожные номера

1. MRC «Справочник инженера», Общий каталог 60, Copyright TRW, 1982
2. Блох, HP; «Повышение надежности машин», издательство Gulf Publishing Company, Хьюстон, Техас, 1983, 1993
.
3. SKF America, Общий каталог, Калпсвилль, Пенсильвания (2000)
4. Блох, Х. П. «Мудрость насосов: решение проблем для операторов и специалистов», John Wiley and Sons, Хобокен, Нью-Джерси, 2011 г.

Зависимость между вязкостью базовых масел и температурой $(function(){ $(«#searchAllForm input[name=’searchWord’]»).keydown(function(e){ if((e.what == 13)) { goAllSearch(); } }); }); function goAllSearch(){ if($.trim($(«#searchAllForm input[name=’searchWord’]»).val()) == «» || $.trim($(«#searchAllForm input[name= ‘searchWord’]»).val()) == «Пожалуйста, введите название продукта или ключевое слово.»){ alert(«Пожалуйста, введите название продукта или ключевое слово.»); возвращаться; } $(«#searchAllForm»).attr(«action», «/eng/others/search.jsp»); $(«#searchAllForm»).submit(); }

1. Что такое вязкость?

Вязкость является наиболее важным свойством, определяющим функции жидкости, и мерой «липкости», которая представляет собой текучесть.

 

Вязкость определяется как внутреннее сопротивление жидкости течению. Как показано на рисунке ниже, если верхняя плита перемещается вправо, когда жидкость заполняется между двумя плитами, величина силы, необходимой для перемещения плиты, различается в зависимости от типа жидкости. Другими словами, жидкость с высокой вязкостью требует гораздо больших сил.

Абсолютная вязкость дает абсолютную величину степени клейкости, которая сопротивляется направлению движения вещества в состоянии текущей жидкости. Кинематическая вязкость является относительным показателем оптимальной степени текучести, который показывает, насколько хорошо течет вещество, поэтому чем меньше значение, тем лучше текучесть.

 

Вязкость смазочных базовых масел определяется размером молекулы, как показано на рисунке ниже; и чем больше размер молекул, тем выше вязкость. Размер и структура масел на минеральной основе настолько разнообразны, что вязкость определяется средним размером молекул. Между тем синтетические базовые масла имеют такую ​​же молекулярную структуру и размер.

 

В случае минеральных базовых масел размер и структура молекул изменяются под воздействием внешних факторов в течение периода использования, что в конечном итоге приводит к изменению вязкости. Но синтетические базовые масла относительно очень устойчивы к внешним факторам из-за того же молекулярного размера и структуры (высокая энергия связи), что приводит к замедлению изменения вязкости.

 

Обычно под вязкостью смазочных материалов понимается кинематическая вязкость, выраженная в сСт, а вязкость, выраженная в единицах, отличных от сСт, выглядит следующим образом:

 

① сСт (кинематическая вязкость)

Ходы относятся к кинематической вязкости, выраженной в C.G.S, и одна сотая ее выражается в сСт. Измеренные температуры составляют 40 ℃ и 100 ℃ в соответствии с классификацией вязкости ISO (Международная организация по стандартизации), которые используются повсеместно.

 

②°E (вязкость Энглера)

Измеряется путем деления времени истечения образца масла объемом 200 мл на отношение времени истечения воды при 20℃. Измеряемые температуры составляют 20 ℃, 50 ℃ и 100 ℃ и в основном используются в Европе.

 

③ SUS или SSU (вязкость по Сейболту в секундах)

Измеряется путем деления времени истечения пробы масла объемом 60 см3. Измеряемые температуры составляют 100℉, 130℉ и 210℉ и в основном используются для определения вязкости базовых масел (в США).

 

Для автомобильных смазочных материалов используется эмпирическая классификация вязкости SAE (стандарт SAE J 300). Вискозиметр Сейболита используется до сих пор.

 

Затем давайте внимательно рассмотрим вязкость SUS, которая обычно указывает вязкость базовых масел. Для вязкости необходимо измерить SUS с помощью приведенного ниже устройства и поставить секунду перед буквой N.  

 

 

 

Например, если SUS составляет 150 секунд, это будет 150 Н; и если SUS составляет 500 секунд, это будет 500N. Как правило, если N ставится после числа, испытание проводилось при 40℃; и BS (Bright Stock) ставится после номера, тест проводился при 100℃.

 

Если измеренную таким образом секунду преобразовать в соответствии с приведенной ниже таблицей, она станет единицей измерения кинематической вязкости сСт (санти ходов). Преобразованное значение, соответствующее 500 секундам в приведенной ниже таблице преобразования, составляет приблизительно 100 сСт.

 

2. Изменение вязкости в зависимости от температуры

Вязкость жидкости обычно изменяется в зависимости от температуры. Особенно в случае смазочных материалов (углеводородов) вязкость значительно различается в зависимости от изменения температуры.

 

 

 

[Индекс вязкости]
Индекс вязкости (VI) представляет собой отношение между вязкостью масел и температурой. Чем выше температура, тем ниже вязкость. Наоборот, чем ниже температура, тем выше вязкость. Высокий индекс вязкости означает, что вязкость мало изменяется при изменении температуры.

 

VI указывает на устойчивость масел к изменению температуры, а метод измерения устанавливается на основе опыта. Он часто используется для определения или различения базовых масел (парафиновые базовые масла имеют высокий индекс вязкости, а нафтеновые базовые масла имеют низкий индекс вязкости). Это получено путем сравнения и преобразования в предположении, что индекс вязкости базовых масел, полученных из сырой нефти Пенсильвании с отличными вязкостно-температурными характеристиками, равен 100, а индекс вязкости базовых масел, полученных из сырой нефти побережья Мексиканского залива с плохими вязкостно-температурными характеристиками, равен 0.

В целом, чем больше парафина, тем выше индекс вязкости, а чем больше нафтена, тем лучше низкотемпературные характеристики.

Границы | Измерения вязкости смазочных материалов с полимерными модификаторами вязкости в зависимости от давления и температуры

Введение

Срок службы подшипников и зубчатых передач зависит от использования смазочных материалов. Смазочные материалы уменьшают трение и износ в высоконагруженных контактах, а также обеспечивают охлаждение, коррозионную стойкость и другие преимущества. Силы в механических компонентах передаются через тонкий слой смазки, которая должна быть достаточно вязкой, чтобы образовывать и поддерживать пленку жидкости между контактирующими поверхностями.

Вязкость является настолько важным свойством при разработке смазочных материалов, что желательно свести к минимуму изменения ее структуры, вызываемые высокими температурами. Коммерческие смазочные материалы, такие как автомобильные моторные масла с различной вязкостью, достигают этого с помощью полимерных присадок, используемых в качестве модификаторов вязкости (VM) или улучшающих индекс вязкости (VII). Эти растворимые полимеры помогают уменьшить термические изменения вязкости, сохраняя при этом желаемые характеристики смазки, такие как пленкообразование и способность к перекачиванию.

Знание свойств смазочного материала, протекающего через контакт, необходимо для поддержания желаемых характеристик смазочного материала и срока службы компонентов. Течение жидкости, при котором напряжение сдвига не является линейно пропорциональным скорости сдвига (т. е. неньютоновское поведение), характерно для смазочных материалов, содержащих полимерные добавки. За последние несколько десятилетий были предложены и проверены различные гипотезы для описания неньютоновской природы смазочных материалов. Простая степенная реакция является наиболее популярной моделью, которая успешно используется для описания как псевдопластичных, так и дилатантных жидкостей (неньютоновская жидкость, в которой сдвиговая вязкость увеличивается с приложенным напряжением сдвига) (Dyson and Wilson, 19).65; Байрактар ​​и Киран, 2000 г.; Чу и др., 2006).

η=(τγ˙)n    (1)

где η — вязкость, τ — напряжение сдвига, γ∙ — скорость сдвига. Показатель степенной зависимости « n » является реологическим индексом. Жидкости с n > 1, n = 1 и n < 1 соответствуют дилатантной жидкости, ньютоновской жидкости и псевдопластической жидкости соответственно.

Высоконагруженные элементы машин, как правило, работают в режимах эластогидродинамической смазки (ЭГС), когда нагрузки достаточно высоки, чтобы упруго деформировать их поверхности и создавать чрезвычайно высокие давления в контакте. В теории ЭДЖ обычно предполагается, что смазочные пленки ведут себя ньютоновским образом. Тем не менее, смазка в контакте EHL испытывает быстрые и чрезвычайно большие изменения давления порядка 1–3 ГПа (Khonsari and Booser, 2008), быстрое время прохождения порядка 4 мс и, особенно при скользящих контактах, высокие сдвиговые усилия. ставки, которые могут быть порядка 10 ⁶ с ⁻¹ . Эти условия поставили под сомнение нормальные предположения о ньютоновском поведении жидких пленок в соединениях ЭДЖ (Hamrock et al., 2004).

Ранние исследования влияния высокого давления на вязкость смазочных материалов были выполнены Бриджменом с использованием вискозиметра высокого давления с падающим телом (Бриджмен, 1949). Бриджмен сообщил, что вязкость масел увеличивается с увеличением давления. Его результаты предоставили данные о коэффициенте давление-вязкость, которые стали использоваться в теории EHL (Bair, 2000).

В 1949 г. Грубин разработал принципы EHL, связанные со смазкой контактов качения для прогнозирования толщины пленки (Грубин и Виноградова, 1949). В конце 1970-х Хэмрок и Доусон разработали передовые численные подходы для расчета изотермической ЭДЖ эллиптических контактов (Доусон и Хэмрок, 1976; Хэмрок и Доусон, 1976, 1978). Были определены четыре безразмерных параметра: скорость ( U ), материал ( G ), нагрузка ( W ) и безразмерная толщина пленки ( Н ). Общая формула для расчета толщины пленки смазки в зоне контакта может быть выражена следующим образом:

H=KUaGbWc    (2)

, где K, a, b и c — числа, изменяющиеся в зависимости от контактной поверхности. геометрия. Параметры U и W легко получить из условий испытаний и применения, но параметр материала G = α* E’ зависит от α*, который является мерой прочности пьезовязкого материала. реакция, известная как коэффициент вязкости давления. α* является свойством смазки и не может быть выбрана так же, как скорость или нагрузка. E’ — эффективный модуль упругости.

После многих лет исследований до сих пор не существует общепринятого определения коэффициента давление-вязкость (Vergne and Bair, 2014). Самый прямой подход к получению коэффициента вязкости масла под давлением — это измерение его вязкости при высоком давлении. Тем не менее, большинство сообщаемых данных о вязкости под давлением получены косвенно из измерения толщины центральной пленки EHL (например, конфигурация шара на стеклянной пластине) (Bair, 2000). При прямом подходе α* первоначально оценивалась по экспоненциальной зависимости вязкости от давления; т. е. уравнение Баруса:

η=η0eαp    (3)

Значения α в уравнении Баруса не коррелируют с измеренными значениями толщины пленки при относительно низких давлениях. Можно использовать улучшенный коэффициент вязкости под давлением, основанный на асимптотическом изовязком коэффициенте давления (Blok, 1963; Bair, 2015). В прямом подходе с использованием данных о вязкости при высоком давлении асимптотический коэффициент вязкости при местном давлении определяется по Бэру (Bair, 2007):

where α _i is the local piezoviscous factor,

αi=ln(ηiηi−1)(pi−pi−1)    (5)

and η _i = η (p _i ) определяется на основе измерений вязкости при высоком давлении ( i относится к каждому измерению, а N — количество экспериментов). Асимптотические изовязкие коэффициенты давления требуют измерения вязкости как функции давления, а также местного коэффициента вязкости давления. Следовательно, желательно знать зависимость вязкости от давления и температуры, чтобы получить реалистичный коэффициент вязкости под давлением и оценить толщину пленки ЭДЖ.

Сообщалось о предыдущих исследованиях реологии смазочных материалов при высоком давлении (Bair and Winer, 1979; Bair et al., 2001; Chapkov et al., 2007; Bair, 2013; Vergne and Bair, 2014). В этих исследованиях линейный регулируемый дифференциальный трансформатор использовался в вискозиметре с падающим телом для отслеживания положения грузила в камере вискозиметра (Bair and Winer, 1980). Бэйр и Куреши изучили зависимость давления от вязкости базовых компонентов моторного масла и полиальфаолефинового масла (ПАО-4) до 1,4 ГПа, установив уверенность в использовании вискозиметра с падающим телом высокого давления (Бэйр и Куреши, 2002) в качестве инструмента измерения. Разделение фаз в базовом масле моторного масла наблюдали при давлении около 1 ГПа при 70°С в очищенных минеральных маслах. Было высказано предположение, что это произошло из-за отделения парафинистого компонента минерального масла, которого нет в масле ПАО. Бэйр и Куреши также отметили линейную зависимость давления от вязкости в образцах группы III по API и PAO-4, испытанных до 100 МПа при 180°C. Авторы предположили, что такое поведение могло быть связано с величиной и направлением изменения модуля сжатия и свободного объема в зависимости от давления и взаимодействия между ними.

Akki, Bair и Abhiraman использовали вискозиметр высокого давления с падающим телом для измерения вязкости растворов полиэтилен-декалин до 600 МПа и при температуре выше 100°C (Akki et al., 1995). В этом исследовании предполагалось, что значительное увеличение вязкости с давлением можно объяснить кристаллизацией образца, который может иметь частичное затвердевание. Кристаллизацию под давлением наблюдали по светорассеянию, но при более высоких давлениях, чем при использовании вискозиметра высокого давления. Эта разница в давлении была приписана зародышеобразованию в образце, индуцированному сдвигом.

Бэйр и Винер также исследовали вязкость моторных масел с различными классами SAE при 40°, 100° и 150°C при давлении до 550 МПа (Bair and Winer, 1988). Результаты анализа вязкости при низком сдвиге показали почти одинаковую тенденцию зависимости давления от вязкости между стандартными составами и составами для экономии топлива. Однако два образца показали увеличение вязкости чуть ниже 300 МПа и 40°C. Этот эффект наблюдался и раньше, и наблюдалось отделение твердой фазы от масла. В отличие от предыдущих исследований, Mary et al. не наблюдалось аномального повышения вязкости смазочных материалов с полимерным загустителем под высоким давлением (Mary et al., 2013).

В литературе нет единого мнения относительно вязкости полимерных смазочных материалов при высоком давлении. Поэтому экспериментальные исследования поведения смазок с полимерными добавками при высоких давлениях важны для лучшего понимания реологических свойств этих материалов. В этом исследовании представлены результаты экспериментов по вязкости при высоком давлении, проведенных с несколькими коммерческими моторными маслами и лабораторными смесями синтетического масла с добавками полиизобутиленового полимера.

Материалы и методы

В этом исследовании сообщается о двух сериях экспериментов. В первом наборе измерялась вязкость в зависимости от давления и температуры шести полноценных коммерческих всесезонных моторных масел с полимерными присадками VM. Эти шесть масел состояли из трех обычных минеральных масел и трех синтетических полиальфаолефиновых (ПАО) масел. Каждый набор из трех был от одного и того же производителя. В таблице 1 перечислены масла и некоторые их свойства, которые были предоставлены производителями. Подробная информация о составе этих смазочных материалов недоступна, поскольку эти образцы были готовыми коммерческими продуктами.

Таблица 1 . Свойства товарных моторных масел, использованных в данном исследовании.

Вторая серия экспериментов была проведена для определения влияния молекулярной массы и концентрации полимера на зависимость вязкости от давления и температуры. Были смешаны четыре образца, которые состояли из двух молекулярных масс полиизобутилена (ПИБ) при двух разных концентрациях. Полиизобутилен был выбран в качестве добавки в этих экспериментах, потому что это обычный модификатор вязкости, используемый в смазочных материалах (Bruce, 2012). Первая группа образцов в этом наборе состояла из ПИБ с низкой молекулярной массой (около 75 000 г/моль) и помечена как «ПИБ А». Вторая группа состояла из смесей ПИБ с более высокой молекулярной массой (около 340 000 г/моль) и имеет маркировку «ПИБ Б». Молекулярные массы и другие свойства образцов ПИБ, предоставленных производителями, перечислены в Таблице 2. ПИБ смешивали с базовым маслом ISO VG 10 PAO в количестве 5 % и 10 % для образцов «PIB A» и в количестве 10 и 15 %. для образцов «ПИБ Б».

Таблица 2 . Свойства образцов ПИБ, использованных в данном исследовании.

Измерения вязкости при высоком давлении проводились на двух вискозиметрах с падающим телом: вискозиметре «высокого давления», способном измерять давление до 400 МПа, и вискозиметре «сверхвысокого давления», способном измерять давление более 1 ГПа. Подробное описание вискозиметров с падающим телом можно найти в литературе (Bair and Winer, 1980). Измерения, выполняемые в этих вискозиметрах, основаны на потоке Стокса, в котором вязкость пропорциональна скорости падающего тела под действием силы тяжести, когда тело достигает предельной скорости. Температуру регулировали обтеканием воздухом нагревателей и камеры вискозиметра. Вязкость измеряли при 40°, 75° и 100°C и при более чем 10 различных значениях давления. Для каждого измерения вискозиметру давали прийти в равновесие не менее 30 мин, чтобы обеспечить стабильность давления и температуры. Эксперименты с вязкостью проводились как с твердым грузилом (цилиндр без центрального канала потока, скорость которого достигает 1 мм/с для достижения вязкости около 0,03 Па·с и напряжением сдвига около 6 Па), так и с полым грузилом. (трубка с центральным отверстием, которая падает со скоростью 1 мм/с при вязкости 5,5 Па.с и прикладывает к образцу внутри камеры касательное напряжение ~1 Па и 30 Па между чашкой и полыми грузилами). Неопределенность значений трудно определить из-за сложности и разнообразия образцов, но среднеквадратичное отклонение образца масла 5W-30 относительно линии регрессии Ясутоми составляет 9.4 мПа.с.

Трибологические эксперименты проводились на трибометре Wedeven Associates WAM6 Machine с шарами и дисками из стали AISI 52100. В качестве смазочных материалов использовались ПАО-10 и товарные масла 5W-30. WAM6 работал с отношением ползуна к валку 5%, продолжительностью 180 с и температурами 40°, 75° и 100°С. В каждом испытании прикладываемые нагрузки увеличивались от 50 до 160 Н, создавая средние контактные напряжения от 700 до 1000 МПа и максимальные контактные напряжения от 1000 до 1550 МПа. После каждого испытания следы износа на дисках исследовали с помощью оптического интерферометра Zygo NewView™ 7300.

Результаты

Измерение вязкости коммерческих моторных масел с помощью твердотельного грузила

На рис. 1 показаны зависимости вязкости коммерческих моторных масел от давления и температуры, измеренные с помощью твердотельного грузила. Сравнение смазочных материалов на минеральной (M) и синтетической (S) основе показано на рисунках 1A, B (масла 10W-30) и рисунках 1C, D (масла 5W-30). Во всех образцах и при всех температурах вязкость возрастала примерно экспоненциально (линейно с логарифмической шкалой) при давлении, имеющем вогнутую форму вниз, примерно до 500 МПа. Это ожидаемое поведение вязкости в соответствии с уравнениями 1–4. Однако при давлении выше 500 МПа большинство образцов продемонстрировали заметное отклонение от ожидаемого поведения, в конечном итоге достигнув такой высокой вязкости, что движение грузика прекратилось. Сплошные треугольные символы на рисунках обозначают оценки нижней границы вязкости при давлении, при котором прекращается всякое движение твердого грузила. Вязкости образцов, демонстрирующих остановку движения грузила, возвращались к исходным значениям после снижения давления. То есть нехарактерное увеличение вязкости, происходящее в этих смазочных материалах, было обратимым.

Рисунок 1 . Измерения давления, температуры и вязкости коммерческих моторных масел на основе минеральных (M) и синтетических масел (S). (A) 10W-30 (M), (B) 10W-30 (S), (C) 5W-30 (M), (D) 5W-30 (S), ( E) 20W-50 (M) и (F) 0W-40 (S). Кинетическое влияние на вязкость можно наблюдать на рисунках (B,D) в данных при 40°C, где стандартная процедура приложения мгновенного давления сравнивается с приложением давления с шагом 20–30 МПа.

Аномальное увеличение вязкости при определенных температурах наблюдалось при одинаковых давлениях для смазочных материалов 5W-30 и 10W-30 как для синтетических (S), так и для минеральных (M) базовых масел, что позволяет предположить, что отклонения от ожидаемого поведения не были связаны с базовое масло. Для образца 0W-40 при трех исследованных температурах не наблюдалось остановки грузила. Когда в этих экспериментах происходила остановка грузила, это наблюдалось, когда вязкость превышала приблизительно 10 ⁵ мПа-с. Хотя вязкость масла 0W-40 увеличивается с давлением меньше, чем у масел 5W-30, 10W-30 или 20W-50, возможно, что вязкость масла 0W-40 может останавливаться при давлении >1 ГПа. На самом деле, в данных при 40°C наблюдается перегиб вверх, соответствующий измерениям, выполненным при 800 и 1000 МПа. Однако точек данных выше 10 9 недостаточно.0009 5 Уровень мПа-с для определения неизбежности остановки грузила.

В этих экспериментах обычно использовались приращения давления 100 МПа. То есть после измерения вязкости при одном значении давления следующая точка данных была получена при p + 100 МПа. Тем не менее, вязкости образцов 5W-30 (S) и 10W-30 (S) также были измерены с приращениями давления 20 и 50 МПа при 40°C на рисунках 1B,D соответственно, и данные обозначены зеленым цветом. круги. Результаты показывают, что постепенное повышение давления может отсрочить начало остановки грузила.

Измерение вязкости лабораторных смесей PAO/PIB с твердым грузилом

На рис. 2 показана вязкость чистого PAO ISO VG 10 без полимерных добавок. При всех температурах вязкость возрастала примерно экспоненциально с ростом давления, что опять-таки соответствует ожидаемому поведению в соответствии с уравнениями 1–4. На рисунках 3A-D показаны зависимости вязкости от давления и температуры для двух смесей ПИБ. В то время как вязкость ПАО с низкомолекулярным полимером («PIB A») не отклонялась от ожидаемого поведения при концентрации 10 мас. % при любой из трех температур, наблюдалась остановка поглотителя около 1 ГПа и 40°C в PAO с 15 вес.% PIB A. Сравнение кривых вязкости, полученных для PAO, смешанного с более высокомолекулярным PIB B, показывает, что остановка грузила происходила при высоких давлениях в испытаниях при 40° и 75°C, выполненных на образце с 10 % масс. PIB B, но не в образце с 5% масс. PIB B. В совокупности эти данные показывают, что остановка грузила зависит как от молекулярной массы, так и от концентрации полимера.

Рисунок 2 . Вязкость (мПа-с) в зависимости от давления и температуры для ПАО ISO 10.

Рисунок 3 . Вязкость (мПа-с) в зависимости от давления и температуры для (A) смеси PAO ISO 10 и PIB A (10 мас.%), (B) смеси PAO ISO 10 и PIB B (5 мас. % ), (C) смесь PAO ISO 10 и PIB A (15 мас.%) и (D) смесь PAO ISO 10 и PIB B (10 мас.%). Символы треугольника указывают самую низкую оценку вязкости, соответствующую давлению, при котором движение грузила прекратилось.

Трибологические измерения масел PAO 10 и 5W-30

На рис. 4, 5 представлены аналитические результаты следов износа, сформированных на дисках, испытанных в маслах PAO 10 и 5W-30 соответственно. Каждый рисунок содержит карту поверхности в искусственных цветах, оптическое изображение, линейный скан и показатели поверхности (PV и Ra), полученные из следов износа с помощью трехмерной оптической интерферометрии. На Рисунке 4 показано, что износ дисков при испытании масла PAO 10 зависел от температуры, поскольку повышение температуры приводило к уменьшению толщины смазочной пленки, поэтому, как и ожидалось, на испытанном диске наблюдался больший износ. при 100°С, чем на диске, испытанном при 40°С.

Рисунок 4 . Анализ следов износа, образующихся на дисках при 40°, 75° и 100°С в испытаниях на масле ПАО-10. По часовой стрелке в каждом температурном поле расположены карта поверхности в искусственном цвете, оптическое изображение следа износа, значения PV и Ra на следе износа и линия, пересекающая след износа.

Рисунок 5 . Анализ следов износа, образующихся на дисках при 40°, 75° и 100°С в испытаниях на масле 5W-30. По часовой стрелке в каждом температурном поле расположены карта поверхности в искусственном цвете, оптическое изображение следа износа, значения PV и Ra на следе износа и линия, пересекающая след износа.

Последствия аномального поведения вязкости масла 5W-30 при 40°C можно увидеть на рис. 5. В частности, при испытании при 40°C наблюдался значительно больший износ, чем при измерениях при 75° и 100°C. объяснялись потерей смазки при контакте, т. е. затвердеванием. Линейный след в данных при 40°C на рисунке 5 показывает канавку износа на диске глубиной около 1,5 мкм. Никаких других канавок износа не видно на линиях ни при каких измерениях температуры на рис. 4, а также при измерениях температуры 75° и 100°C на рис. 5. Трибологические свойства масла 5W-30 при 40°C коррелируют с его аномальное поведение вязкости (см. рис. 1D) и предоставляет убедительные доказательства того, что эти два эффекта связаны.

Обсуждение

Результаты, представленные в предыдущем разделе, показывают, что вязкость как коммерческих смазочных материалов, так и лабораторного состава ПАО с полимерными добавками значительно отличается от ожидаемого поведения при высоком давлении. Эти отклонения принимали форму либо перегиба, когда вязкость превышала примерно 10 ⁵ мПа-с, и/или резкой остановки твердого грузила, когда вязкость становилась бесконечной. Оба этих наблюдения противоречат предположениям, сделанным в классических формулах толщины пленки ЭДЖ, которые имеют гладкую монотонную зависимость вязкости от давления. Это противоречивое поведение может привести к неточному прогнозу толщины пленки в трибологическом контакте. Знание вязкости во входной зоне (низкое давление) контакта необходимо для расчета минимальной толщины пленки смазки. Аномальное увеличение вязкости, наблюдаемое в этом исследовании, происходит при давлениях значительно ниже типичных контактных давлений, испытываемых многими механическими компонентами. Аномальное поведение вязкости смазочного материала, имеющее место во входной зоне контакта, может существенно повлиять на формирование эластогидродинамической пленки, что, по-видимому, и произошло в экспериментах WAM6, проведенных с коммерческим моторным маслом 5W-30 при 40°C.

Аномальное увеличение вязкости наблюдалось при одинаковых давлениях для коммерческих моторных масел 5W-30 и 10W-30 на синтетической и минеральной основе, что указывает на то, что поведение не зависело от типа базового масла. Кроме того, поскольку аномальное поведение вязкости наблюдалось в смесях ПАО/ПИБ, но не в чистом ПАО, следует сделать вывод, что аномальное поведение вызвано полимерными добавками. Результаты измерений PAO/PIB также показывают, что концентрация PIB влияет на реакцию вязкости на давление. Измерения вязкости смесей ПАО/ПИБ с разной молекулярной массой показывают, что аномальное поведение вязкости с большей вероятностью возникает в полимерах с большей молекулярной массой.

Наблюдение, что вязкость коммерческих масел и лабораторных смесей может стать бесконечной при повышении давления, указывает на то, что полимерные добавки или растворы могут превращаться в твердые или полутвердые материалы при высоких давлениях. Фазовые переходы полимеров жидкость-твердое классифицируются как стеклование или кристаллизация. Поскольку обычно предполагается, что вязкость превысит 10 ^-12 мПа-с после стеклования (Barlow et al., 1969; Harrison, 1976; Alsaad et al., 19).78), если в ПИБ происходит фазовый переход, то это, вероятно, кристаллизация (LotfizadehDehkordi et al., 2016). Разделение фаз (т. е. затвердевшие полимеры выходят из раствора вместе с маслом), происходящее при критических сочетаниях температуры и давления, может привести к прекращению падения твердого грузила, если твердые частицы слишком велики, чтобы пройти между грузилом и стенкой камеры. . С другой стороны, сегрегированные твердые частицы в масле должны легко проходить через отверстие полого грузила, и скорость опускания полого грузила может быть замедлена, но не остановлена.

Поскольку измерения вязкости, выполненные на масле 5W-30, также привели к остановке полых поглотителей, можно предположить, что либо весь раствор затвердел, либо затвердевшие полимеры не отделились друг от друга и могли образовать твердые монодомены. Интерпретация результатов трибологических испытаний свидетельствует в пользу того, что затвердевшие полимеры больше не находились в растворе с базовым маслом при критических температурах и контактных давлениях. То есть при температурах и контактных давлениях, согласующихся с остановкой грузила в экспериментах по вязкости, следы износа, возникающие в результате трибологических испытаний, согласуются с появлением следов износа, образованных чрезвычайно тонкой смазочной пленкой с абразивными частицами, проходящими через контакт. С точки зрения трибологии полимеры, которые затвердевают во входной зоне контакта, могут действовать как частицы мусора и вызывать абразивный износ поверхности, если смазочная пленка достаточно тонкая. Если затвердевшие полимеры выпадают из раствора вместе с маслом, то ожидается, что толщина масла уменьшится в результате отсутствия функции модификации вязкости, обеспечиваемой полимером в жидком состоянии. Таким образом, считается, что комбинация более тонкой смазочной пленки с твердыми частицами, протекающими через контакт, была причиной большого износа, возникшего при трибологических испытаниях с маслом 5W-30 при 40°C.

Исследования измерений вязкости, выполненные на коммерческих моторных маслах, показывают, что повышение давления с меньшими приращениями сдвигало начало остановки твердого грузила к более высоким давлениям. Повышение давления с большими приращениями (например, 100 МПа) могло дать недостаточно времени для организации молекул, поэтому фазовые переходы происходили при более низких давлениях. С другой стороны, приложение давления с меньшими приращениями могло дать молекулам полимера достаточно времени для организации, поэтому фазовые переходы происходили при более высоких давлениях. Поскольку кристаллизация имеет более медленную кинетику, чем стеклование в полимерах, данные подтверждают более благоприятный механизм кристаллизации, чем механизм стеклования.

На основании результатов, представленных в этом исследовании, фазовые переходы и отделение полимерных модификаторов вязкости от масел значительно изменили расчетную толщину смазочной пленки при критических температурах и давлениях. Ясно, что использование коэффициента вязкости под давлением в классических расчетах минимальной толщины пленки становится сомнительным для смазочных материалов при давлениях, превышающих те, которые необходимы для начала фазовых переходов полимера. Наконец, будущие исследования будут включать изучение других типов полимеров, таких как PAMA (полиалкилметакрилат) и OCP (олефиновый сополимер), а также характеристику полимеров с использованием DSC (дифференциальной сканирующей калориметрии).

Выводы

Эксперименты, проведенные в данном исследовании, показали, что полимерные присадки к маслам могут подвергаться фазовым переходам при давлении < 1 ГПа. Вязкости полностью приготовленных товарных и лабораторных нефтей проявлялись в виде положительных перегибов (изменения наклона) на кривой давление-вязкость или резких превращений нефти в маловязкую жидкость, содержащую твердые или полутвердые вещества при критических значениях. температуры и давления. Положительные перегибы в вязкости, зависящей от давления, происходили, когда вязкость превышала примерно 10 ⁵ мПа-с.

Фазовые изменения, зависящие от давления и температуры, наблюдаемые реологически в смазочных материалах, также трибологически совпадают с ускоренным износом в результате уменьшения толщины пленки смазки и введения абразивных твердых частиц в контакт. В экспериментах по вязкости, проведенных на смесях PAO/PIB, наблюдались фазовые переходы, которые коррелировали с молекулярными массами и концентрациями полимерных добавок PIB. Было обнаружено, что повышение давления с меньшими приращениями увеличивает давление, связанное с фазовыми переходами, что позволяет предположить, что может иметь место кинетический эффект, связанный с фазовым переходом полимера.

Авторские вклады

BL выполнила эксперименты и провела первичный анализ. PS дал рекомендации по смазке. GD предоставил рекомендации по трибологии и написал рукопись.

Финансирование

Это исследование финансировалось компанией Timken из Кантона, штат Огайо.

Заявление о конфликте интересов

Во время этого исследования Б.Л. был студентом Университета Акрона. В настоящее время он работает в ExxonMobil Corp и заявляет об отсутствии конкурирующих интересов. Авторы заявляют, что данное исследование финансировалось компанией Timken. Спонсор предоставил доступ к трибологическому испытательному оборудованию для измерения износа, проводимого на селективных растворах. Все авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают благодарность компании Timken; Доктор Райан Д. Эванс, директор по исследованиям и разработкам, за финансовую поддержку и доктор Кулдип Кишор Мистри, специалист по разработке продуктов, за поддержку проекта. Профессор Али Дхиноджвала и профессор Стивен Чанг из Колледжа науки о полимерах и инженерии полимеров Университета Акрона предоставили ценную информацию о свойствах и поведении полимеров. Мы также признательны компании BASF за предоставление образцов полимеров для этого исследования. Мы особенно благодарны доктору Скотту Баиру из Технологического института Джорджии за проектирование, изготовление и руководство испытаниями вискозиметра высокого давления.

Ссылки

Акки Р., Баир С. и Абхираман А. (1995). Низкая сдвиговая вязкость и кристаллизация в разбавленных растворах полимеров при высоких давлениях: вискозиметрия падающего тела растворов полиэтилена высокой молекулярной массы. Полимер Eng. науч. 35, 1781–1784 гг. doi: 10.1002/pen.760352207

CrossRef Full Text | Google Scholar

Алсаад М., Баир С., Санборн Д. и Винер В. (1978). Стеклование в смазочных материалах: его связь с упругогидродинамической смазкой (ЭГД). Дж. Трибол. 100, 404–416. doi: 10.1115/1.3453197

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Баир, С. (2000). Давление-вязкость смазочных материалов до 1,4 ГПа и их связь с ЭГД-тягой. Трибол. Транзак. 43, 91–99. doi: 10.1080/10402000008982317

CrossRef Full Text | Google Scholar

Баир, С. (2007). Реология высокого давления для количественной эластогидродинамики . Амстердам: Эльзевир.

Google Scholar

Баир, С. (2013). «Вискозиметры высокого давления», в Encyclopedia of Tribology eds QJ Wang and YW Chung (Бостон, Массачусетс: Springer), 1663–1670. doi: 10.1007/978-0-387-92897-5_600

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Баир, С. (2015). Критическая оценка коэффициентов давления-вязкости, полученных из толщины пленки. Смазочный материал Sci. 27, 337–346. doi: 10.1002/ls.1284

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баир С., Яржински Дж. и Винер У. О. (2001). Зависимость вязкости смазочных материалов от температуры, давления и времени. Трибол. Междунар. 34, 461–468. doi: 10.1016/S0301-679X(01)00042-1

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Баир С. и Куреши Ф. (2002). Точные измерения зависимости давления от вязкости смазочных материалов. Трибол. Транзак. 45, 390–396. doi: 10.1080/10402000208982564

CrossRef Full Text | Google Scholar

Байр С. и Винер В. (1979). Измерение прочности на сдвиг смазочных материалов при высоком давлении. Дж. Трибол. 101, 251–257. дои: 10.1115/1.3453339

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Байр С. и Винер В. (1980). Некоторые наблюдения о связи между механическим и диэлектрическим переходами смазки под давлением. Дж. Трибол. 102, 229–234. doi: 10.1115/1.3251481

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Бэйр С. и Винер В. О. (1988). Сдвиговая реологическая характеристика моторных масел. Трибол. Транзакция. 31, 317–324. doi: 10.1080/10402008808981829

CrossRef Full Text | Академия Google

Барлоу А. , Эргинсав А. и Лэмб Дж. (1969). Вязкоупругая релаксация в жидких смесях. Проц. Р. Соц. Лонд . 309, 473–496. doi: 10.1098/rspa.1969.0053

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Байрактар ​​З. и Киран Э. (2000). Смешиваемость, фазовое разделение и объемные свойства растворов поли(диметилсилоксана) в сверхкритическом диоксиде углерода. J Appl Polymer Sci. 75, 1397–1403. doi: 10.1002/(SICI)1097-4628(20000314)75:11<1397::AID-APP12>3.0.CO;2-F

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Блок Х. (1963). «Обратные задачи гидродинамической смазки и директивы по проектированию смазываемых гибких поверхностей». in Proceedings of the International Symposium on Lubrication and Wear , eds D. Muster, B. Sternlicht, (Хьюстон, Техас; Беркли, Калифорния: McCutchan Publishing), 7–79.

Google Scholar

Бриджмен, П. В. (1949). Вязкость до 30 000 кг/см ³ . Проц. Являюсь. акад. Наук искусств. 77, 117–128.

Google Scholar

Брюс, Р. В. (ред.). (2012). Справочник по смазке и трибологии: теория и конструкция , Vol. 2. Лондон: CRC Press, Taylor and FrancesGroup.

Google Scholar

Чапков А., Баир С., Канн П. и Любрехт А. (2007). Толщина пленки в точечных контактах в условиях обобщенной ньютоновской ЭДЖ: численный и экспериментальный анализ. Трибол Инт. 40, 1474–1478. doi: 10.1016/j.triboint.2007.01.002

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Чу, Х.М., Ли, В.Л., и Чанг, Ю.П. (2006). Тонкопленочная упругогидродинамическая смазка — степенная модель жидкости. Трибол Инт. 39, 1474–1481. doi: 10.1016/j.triboint.2005.10.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Доусон Д. и Хэмрок Б. (1976). Численная оценка поверхностной деформации упругих тел при контактном напряжении Герца. ASLE Transac. 19, 279–286. дои: 10.1080/05698197608982804

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Дайсон А. и Уилсон А. (1965). «Статья 3: толщина пленки при упругогидродинамической смазке силиконовыми жидкостями», в Трудах Института инженеров-механиков, Труды конференции (Лидс), 97–112. doi: 10.1243/PIME_CONF_1965_180_323_02

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Грубин А., Виноградова И. (1949). Основы гидродинамической теории смазки тяжелонагруженных цилиндрических поверхностей. Invest Contact Mach Components 30,115–166.

Google Scholar

Хэмрок, Б. Дж., и Доусон, Д. (1976). Изотермическая упругогидродинамическая смазка точечных контактов: часть 1 — Теоретическая постановка. Дж. Трибол. 98, 223–228.

Google Scholar

Хэмрок, Б. Дж., и Доусон, Д. (1978). Упругогидродинамическая смазка эллиптических контактов для материалов с низким модулем упругости I — полностью залитое соединение. Дж Трибол. 100 236–245.

Google Scholar

Hamrock, BJ, Schmid, S.R., and Jacobson, B.O. (2004). Основы жидкостной смазки , 2-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: пресса CRC, McGraw-Hill.

Google Scholar

Харрисон Г. (1976). Динамические свойства переохлажденных жидкостей . Лондон; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Academic Press.

Google Scholar

Хонсари, М. М., и Бузер, Э. Р. (2008). Прикладная трибология: проектирование и смазка подшипников , 2-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons.

Google Scholar

Лотфизаде Дехкорди Б., Шиллер П. Дж., Мистри К. К. и Долл Г. Л. (2016). « Вязкость при высоком давлении и трибология смазочных материалов с модификаторами вязкости» в материалах ежегодного собрания STLE , 2016 г., (Лас-Вегас, Невада).

Мэри, К., Филиппон, Д., Лафарж, Л., Лоран, Д., Ронделез, Ф., Баир, С., и др. (2013). Новый взгляд на взаимосвязь между молекулярными эффектами и реологическим поведением смазочных материалов, загущенных полимером, под высоким давлением. Трибол Летт. 52, 357–369. doi: 10.1007/s11249-013-0214-y

CrossRef Full Text | Google Scholar

Вернь П. и Бэр С. (2014). Классический EHL против количественного EHL: перспективная часть i — зависимость реальной вязкости от давления и коэффициент вязкости от давления для прогнозирования толщины пленки. Трибол Летт. 54, 1–12. doi: 10.1007/s11249-014-0302-7

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Роль вязкости моторного масла в низкотемпературном проворачивании коленчатого вала и запуске

Select country/regionUnited States of AmericaUnited KingdomAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia and HerzegovinaBotswanaBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCanary IslandsCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDemocratic Republic of the CongoDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland Islands (Malvinas )Фарерские островаФедеративные Штаты МикронезииФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГернсиГвинеяG uinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaoLatviaLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarRéunionRomaniaRwandaSaint BarthélemySaint HelenaSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Martin (French part)Saint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part)SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia и Южные Сандвичевы острова Южная Кор eaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUruguayUS Virgin IslandsUzbekistanVanuatuVatican CityVenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe

Варианты покупки

Электронная книга $72,95

Налог с продаж рассчитывается при оформлении заказа

Бесплатная доставка по всему миру

Нет минимального заказа

Описание методы измерения низкотемпературной вязкости моторных масел, которые коррелируют с результатами испытаний двигателя Координационным исследовательским советом (CRC).

В этой книге обсуждается историческая справка, технический прогресс и роль вязкости моторного масла в низкотемпературном прокручивании и запуске двигателей. Этот том, состоящий из 18 глав, начинается с обзора важности вязкости масла при холодном пуске. Затем в этом тексте обсуждаются основные эффекты и другие факторы, влияющие на холодный пуск, включая вязкость масла, прокачиваемость масла, состояние аккумуляторной батареи, летучесть топлива, эффективность воспламенения, зазоры двигателя и характеристики стартера. В других главах рассматривается прогресс в области моторных масел, когда масла с несколькими классами вязкости способны соответствовать двум или более классам вязкости SAE, что создает некоторые технические проблемы. Последняя глава посвящена разработке поршневого вискозиметра. Эта книга будет полезна автоинженерам.

Содержание

• 
  Введение
  Характер проблемы
  Вязкость моторного масла и холодный пуск
  Несколько технических проблем, связанных с новой тенденцией в моторных маслах Температурный запуск двигателя
  Холодный запуск Факты о холодном запуске
  Команда запуска холодного двигателя: Аккумулятор, кабели, пусковой двигатель, моторное масло
  Общие сведения о системе классификации SAE
  Зимние масла для автомобильных двигателей
  Низкотемпературные автомобильные картерные масла
  Классификация вязкости картерных масел
  Методы проворачивания двигателя
  Исследование моторных масел при низких температурах в усовершенствованной проворачивающей установке
  Лабораторные методы определения характеристик запуска двигателя
  Разработка методики исследования для определения низкотемпературных характеристик запуска двигателя моторных масел
  Взаимосвязь между прокручиванием двигателя и вязкостью масла
  Проворачивание двигателя при арктических температурах
  Холодный пуск с В. И. Улучшенные всесезонные масла
  Поведение моторных масел при низких температурах — исследование зависимости скорости проворачивания коленчатого вала от вязкости моторного масла
  Низкотемпературные характеристики проворачивания коленчатого вала и текучесть парафинистых, загущенных полимером моторных масел
  Роль моторного масла при запуске двигателя в холодную погоду
  Лабораторные вискозиметрические методы
  Прогноз низкотемпературных характеристик запуска моторных масел
  с использованием лабораторных вискозиметров
  Разработка низкотемпературных вискозиметрических методов ASTM
  Оправовой визксиметр для прогнозирования низкой температуры
  Характеристики управления моторными маслами
  Библиография
  Индекс
  

Де 1 января 1966 г.

Выходные данные: Pergamon

ISBN электронной книги: 9781483153438

Об авторе

Неизвестный автор

Доктор Сэм Стюарт — физиотерапевт в лаборатории расстройств SUOH и научный сотрудник по исследованию баланса. Его работа сосредоточена на зрении, когнитивных функциях и походке при неврологических расстройствах, а также на изучении влияния на эти факторы технологических вмешательств. Он много публиковался в ведущих мировых клинических и инженерных журналах, посвященных широкому спектру видов деятельности, таких как анализ реальных данных, разработка алгоритмов для носимых устройств, а также предоставлял экспертные заключения о технологиях оценки сотрясения мозга для надежного управления игроками. В настоящее время он является приглашенным редактором специальных выпусков (спортивная медицина и транскраниальная стимуляция постоянным током для двигательной реабилитации) журналов Physiological Measurement и Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation соответственно.

Принадлежности и опыт

Старший научный сотрудник, Департамент спорта, физических упражнений и реабилитации, Университет Нортумбрии, Великобритания Почетный физиотерапевт, Northumbria Healthcare NHS Foundation Trust, North Shields, UK

Рейтинги и обзоры

Написать отзыв

В настоящее время нет обзоров для «Роль вязкости моторного масла в низкотемпературном прокручивании коленчатого вала и пуске»

Вязкость масла: Что это такое + Как это измеряется + 7 часто задаваемых вопросов

Вязкость является одним из наиболее важных свойств моторного масла.

Он регулирует поток масла и покрывает движущиеся части двигателя, предотвращая их трение друг о друга. Это также влияет на то, насколько хорошо передается тепло двигателя.

Итак, что такое вязкость масла?  

Мы обсудим, как определяется вязкость нефти, в том числе разницу между динамической вязкостью и кинематической вязкостью. И если вам интересно узнать об индексе вязкости, мы также рассмотрели его, а также несколько часто задаваемых вопросов, которые помогут уточнить вязкость моторного масла.

Эта статья содержит:

• Что такое вязкость масла?
• 7 Часто задаваемые вопросы о вязкости моторного масла
  • Кто разработал классы вязкости масла?
  • Что такое всесезонные масла?
  • Что означают номера всесезонного масла?
  • Что происходит, когда вязкость моторного масла слишком низкая?
  • Что происходит, когда вязкость моторного масла слишком густая?
  • Какие классы вязкости моторного масла популярны?
  • Влияет ли тип моторного масла на вязкость масла?

Начнем.

Что такое Масло Вязкость?

Вязкость показывает, насколько жидкость устойчива к течению. Он показывает, насколько жидкая или густая жидкость.

Вот простой способ представить вязкость: 

• Жидкие легкие жидкости имеют низкую вязкость (например, тормозная жидкость)
• Густые, тяжелые жидкости имеют более высокую вязкость (например, смазка)

Масло разжижается по мере нагревания, поэтому вязкость моторного масла относится к тому, насколько хорошо оно льется при определенной температуре.

Вязкость моторного масла обычно определяется его кинематической вязкостью и динамической вязкостью (абсолютная вязкость). Еще одним важным показателем вязкости является индекс вязкости.

Давайте посмотрим:

A. Кинематическая вязкость

Кинематическая вязкость — это сопротивление жидкости течению и сдвигу под действием силы тяжести.

Если вы нальете в одну емкость воду, а в другую нальете мед, то заметите, что вода течет быстрее. Это связано с тем, что вода имеет меньшую кинематическую вязкость, чем мед.

Класс вязкости масел при высоких температурах определяется их кинематической вязкостью (обычно тестируется по ASTM D445). И это значение обычно указывается либо при 40°C (100°F), либо при 100°C (212°F).

Для моторных масел кинематическая вязкость обычно измеряется при 100°C, поскольку это температура, к которой относится классификация моторных масел SAE.

B. Динамическая вязкость (абсолютная вязкость)

Динамическая вязкость (или абсолютная вязкость) немного отличается от кинематической вязкости.

Допустим, вы использовали соломинку, чтобы размешать сначала воду, а затем мед.

Вам потребуется больше усилий, чтобы размешать мед, потому что его вязкость выше, чем у воды. Динамическая вязкость относится к количеству энергии, необходимой для перемещения объекта через жидкость.

Для моторных масел динамическая вязкость определяет класс вязкости масла при низких температурах (рейтинг «W»). Он измеряется с помощью теста Cold Cranking Simulator, который имитирует запуск двигателя при постепенно более низких настройках температуры.

C. Индекс вязкости масла

Индекс вязкости (VI) представляет собой безразмерное число , показывающее, насколько кинематическая вязкость смазки изменяется в зависимости от температуры.

Получается путем сравнения кинематической вязкости тестового масла при 40°C с кинематической вязкостью двух эталонных масел. Одно из эталонных масел имеет ИВ, равный 0, а другое – ИВ, равное 100. Все три масла имеют одинаковую вязкость при 100ºC .

Если вязкость испытуемого масла не сильно меняется в диапазоне от 40°C до 100°C, оно будет иметь высокая индекс вязкости — означает, что его вязкость относительно стабильна при разных температурах. Многие рафинированные традиционные и синтетические смазочные материалы имеют индекс вязкости, превышающий 100.

Далее давайте рассмотрим некоторые часто задаваемые вопросы, связанные с вязкостью масла.

7 Часто задаваемые вопросы о Вязкость моторного масла

Вот ответы на некоторые распространенные вопросы о вязкости масла:

1. Кто разработал классы вязкости масла?

Классы вязкости моторных и трансмиссионных масел (SAE J300) были разработаны Обществом автомобильных инженеров (SAE).

2. Что такое всесезонные масла?

До того, как были разработаны всесезонные масла, в большинстве автомобилей зимой использовалось масло одного класса вязкости, а летом — другого.

По мере развития технологии моторных масел такие присадки, как присадки, улучшающие индекс вязкости (VII), позволили использовать всесезонные масла. Эти масла имеют два класса вязкости, поэтому моторное масло одного и того же класса можно использовать круглый год.

3. Что означают номера всесезонных масел?

Классы вязкости масла по SAE указаны в формате «XW-XX», где «W» означает зима.

Число перед «W» — это низкотемпературная вязкость масла . Он измеряется при температуре -17,8°C (0°F) и моделирует условия запуска автомобиля зимой. Чем меньше это число, тем жиже масло при более низких температурах.

Итак, 0W-20 — довольно легкотекучее масло с низкой вязкостью при холодном пуске.

Номер после «W» означает высокая температура вязкость масла . Измеренный при 100°C (212°F), он представляет расход масла при рабочей температуре двигателя. Чем выше число, тем более устойчиво масло к разжижению при более высоких температурах.

Это означает, что 10W-40 будет отличным маслом с высокой вязкостью для тяжелых нагрузок и высоких температур.

Примечание. Трансмиссионные масла имеют тот же формат классификации SAE, что и моторные масла, но их классификации не связаны. Моторные и трансмиссионные масла с одинаковой вязкостью будут иметь заметно разные обозначения классов вязкости по SAE.

4. Что происходит, когда вязкость моторного масла слишком низкая?

Масла с более низкой вязкостью хороши для холодного пуска, но когда жидкое масло слишком жидкое для вашего двигателя, вот что может произойти:

• Повышенное трение и износ двигателя: Более жидкое масло может не заполнять зазоры между деталями двигателя должным образом , увеличивая контакт металла с металлом. Это может ухудшиться при сильной жаре, так как моторное масло становится жиже при скачках температуры.

• Уменьшенный давление масла : Компоненты двигателя могут изнашиваться быстрее, если моторное масло слишком жидкое, что приводит к недостаточному давлению масла.

• Увеличенный моторное масло расход: Жидкое масло может легко проникать через уплотнения (особенно если они изношены), сгорать при сгорании или утечках, что приводит к повышенному расходу моторного масла и потенциально вредно депозиты.

5. Что происходит, когда вязкость моторного масла слишком густая?

Масло с более высокой вязкостью идеально подходит для тяжелых нагрузок и теплого климата, но если оно слишком густое, оно может повредить двигатель следующим образом:

• Повышенная рабочая температура t передает тепло между деталями двигателя так же быстро, как масло с меньшей вязкостью. Это может повысить рабочую температуру двигателя, что ускорит разложение масла и приведет к образованию шлама.

• Уменьшенная экономия топлива : Более густое масло будет с трудом циркулировать в вашем двигателе, что сделает ваш двигатель менее экономичным, что приведет к экономии топлива.

• Плохое Низкая температура Запуск: Использование более густого масла в неподходящем климате может привести к повышенному износу двигателя, так как он с трудом заводится. Слишком густое масло может создать значительную нагрузку на батарею и может привести к тому, что двигатель заглохнет в холодный зимний день.

6. Какие классы вязкости моторного масла популярны?

Наиболее часто используемыми классами вязкости моторных масел являются 5W-30 и 5W-20, причем в последнее время набирает популярность 0W-20.

Эти более жидкие универсальные масла получили преимущество перед ранее предпочитаемыми более густыми сортами масел, такими как 20W-50 или 10W-30, из-за более узких масляных каналов в небольших современных двигателях.

Более плотные зазоры в деталях двигателя требуют масла с более низкой вязкостью, с дополнительным преимуществом лучшей экономии топлива за счет моторного масла, которое быстро течет.

7. Влияет ли тип моторного масла на вязкость масла?

По большей части нет.

Моторное масло с одинаковой вязкостью может существовать в обычном масле, синтетической смеси или полностью синтетическом масле. Они будут содержать присадки, такие как присадки, улучшающие индекс вязкости, модификаторы трения, противоизносные присадки и многое другое, чтобы обеспечить эффективную защиту двигателя и его производительность.

Однако очень маловязкие зимние масла такие как 0W-20 или 0W-30 поставляются только в виде синтетической смеси или полностью синтетического масла.

Почему?

Обычная нефть перерабатывается только из сырой нефти и содержит много примесей. Синтетическое базовое масло химически спроектировано для создания молекул однородной формы с меньшим количеством примесей. Это позволяет синтетическому маслу течь при гораздо более низкой температуре.

Заключение

Знание того, как различная вязкость моторного масла может повлиять на производительность, долговечность и расход топлива вашего двигателя, является важной частью ухода за автомобилем, помимо того, как часто требуется замена масла.

Лучшее место, где можно найти нужную вязкость, — это руководство по эксплуатации вашего автомобиля. В руководстве могут быть рекомендованы разные сорта масла в зависимости от того, где эксплуатируется автомобиль, так как климат является важным фактором выбора.

А если вам нужна помощь с заменой масла, вы всегда можете получить RepairSmith !

RepairSmith — это мобильное решение для ремонта и обслуживания транспортных средств , которое предлагает простое онлайн-бронирование и доступно 7 дней в неделю . Мы не только можем помочь с заменой масла, но и можем предоставить большинство услуг, которые могут понадобиться вашему автомобилю, прямо на месте.

Просто свяжитесь с нами, и наш сертифицированный ASE механик приедет к вам прямо на подъездной дорожке!

Экспериментальные исследования влияния температуры на относительную проницаемость нефти и воды в коллекторах с тяжелой нефтью

1. Xu Z, et al. Физический эксперимент и численное моделирование запуска ES-SAGD в пласте с тяжелой нефтью. Бензин. геол. Эффективность восстановления. 2017;24(3):110–115. [Академия Google]

2. Fan N, Liu P, Zhang S, Yuan Z, Li X. Эксперимент по физическому моделированию паровой дистилляции в резервуаре с тяжелой нефтью. Бензин. геол. Эффективность восстановления. 2016;23(6):70–75. [Google Scholar]

3. Ши Л., Ли С., Ма Д., Чжоу Ю., Лю П. Влияние технологии быстрого и равномерного запуска на эффективность предварительного нагрева SAGD. Бензин. геол. Эффективность восстановления. 2017;24(4):94–98. [Google Scholar]

4. Лю П., Му З., Ли В., Ву Ю. и Ли X. Новая математическая модель и экспериментальная проверка течения пенистой нефти при разработке пластов с тяжелой нефтью. Науч. Представитель Великобритании . 7 (8534) (2017). [Бесплатная статья PMC] [PubMed]

5. Эдмондсон Т.А. Влияние температуры на заводнение. Дж. Кан. Домашний питомец. Технол. 1965;4(4):236–242. дои: 10.2118/65-04-09. [CrossRef] [Google Scholar]

6. Дэвидсон Л.Б. Влияние температуры на коэффициент проницаемости различных пар жидкости в двухфазных системах. Дж. Пет. Технол. 1969; 21 (8): 1037–1046. doi: 10.2118/2298-PA. [CrossRef] [Google Scholar]

7. Poston SW, Ysrael S, Hossain AKMS. Влияние температуры на неснижаемую водонасыщенность и относительную проницаемость рыхлых песков. SPE J. 1970;10(2):171–180. doi: 10.2118/1897-PA. [CrossRef] [Google Scholar]

8. Ло, Х. и Мунган, Н. Влияние температуры на относительную проницаемость вода-нефть в смачиваемых нефтью и водой системах. Осенью собрание Общества инженеров-нефтяников AIME. Лас-Вегас, Невада, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118/4505-MS (1973 г., 30 сентября – 3 октября).

9. Zeidani, M. & Maini, B.B. SAGD Относительная проницаемость как функция температуры. Канадская техническая конференция SPE по тяжелой нефти. Калгари, Альберта, Канада, Общество инженеров-нефтяников, 10. 2118/180713-MS (2016 г., 7–9 июня).).

10. Вс БК. Влияние температуры на относительную проницаемость тяжелой нефти/горячей воды. Дж. Юго-западный пет. ун-т 2017;39(2):99–104. [Google Scholar]

11. Беннион Д. Б., Томас Ф. Б., Шульмейстер Б. и Ма Т. Корреляция низкотемпературных и высокотемпературных характеристик относительной водонефтяной проницаемости типичных рыхлых битумосодержащих пластов Западной Канады. Канадская международная нефтяная конференция. Калгари, Альберта, Нефтяное общество Канады, 10.2118/2006-092 (2006 г., 13–15 июня).

12. Bennion, D.B. и др. . Метод in situ Формирование битумно-водостойких эмульсий в пористых средах при термическом воздействии. На Международном симпозиуме SPE по тепловым операциям. Калгари, Альберта, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118/93-46 (1993, 9–12 мая).

13. Yang X, Huang K, Ma C, Zhang H, Ma Y. Изменение кривых относительной проницаемости в разных резервуарах. науч. Технол. англ. 2012;12(14):3340–3343. [Академия Google]

14. Li B, Pu W, Li K, Jia H, Wang K. Характеристики и факторы влияния кривых относительной проницаемости в высокотемпературных и низкопроницаемых известняковых коллекторах. Доп. Матер. Рез. 2014; 1010–1012:1676–1683. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1010-1012.1676. [CrossRef] [Google Scholar]

15. Камари А., Никоокар М., Сахранавард Л., Мохаммади А.Х. Оценка влияния изменения смачиваемости и изменения относительной проницаемости нефти в зависимости от температуры при циклической закачке пара в трещиноватых коллекторах с использованием горизонтальных скважин. Pet.Sci. Технол. 2015;33(6):709–716. doi: 10.1080/10916466.2014.914952. [CrossRef] [Google Scholar]

16. Ахлагиния М., Тораби Ф., Чан К.В. Экспериментальное исследование влияния температуры на изопермы трехфазной относительной проницаемости в системах с тяжелой нефтью. Топливо. 2014; 118: 281–290. doi: 10.1016/j.fuel.2013.10.049. [CrossRef] [Google Scholar]

17. Ахлагиния М., Тораби Ф. , Чан К.В. Влияние температуры на двухфазные относительные проницаемости по тяжелой нефти, воде, углекислому газу и метану, определяемые методом вытеснения. Энерг. Топливо. 2013;27(3):1185–119.3. doi: 10.1021/ef301248y. [CrossRef] [Google Scholar]

18. Ковчек А. Р. и Вега Б. Стационарные измерения относительной проницаемости, температурная зависимость и эволюция образца диатомитового керна коллектора. Ежегодная техническая конференция и выставка SPE. Амстердам, Нидерланды, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118/170918-MS (27–29 октября 2014 г.).

19. Zeidani, M., Maini, B.B. & Chen, Z. Относительная проницаемость ES-SAGD в зависимости от температуры и концентрации растворителя. Канадская техническая конференция SPE по тяжелой нефти. Калгари, Альберта, Канада, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118/185002-MS (2017 г., 15–16 февраля).

20. Балхасан С., Джумаа М. Разработка корреляции для прогнозирования заводнения песчаниковых коллекторов на основе свойств пластового флюида. Междунар. Дж. Заявл. англ. Рез. 2017;12(10):2586–2597. [Google Scholar]

21. Суфи, А. Х. Х. Р., мл. и Бригам, У. Э. Влияние температуры на относительную проницаемость систем нефть-вода. Ежегодная техническая конференция и выставка SPE. Новый Орлеан, Луизиана, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118/11071-MS (1982, 26–29 сентября).).

22. Ашрафи М., Соураки Ю., Торсетер О. Исследование зависимости относительных проницаемостей нефти и воды от температуры для систем с тяжелой нефтью. трансп. пористая мед. 2014;105(3):517–537. doi: 10.1007/s11242-014-0382-8. [CrossRef] [Google Scholar]

23. Ashrafi M, Souraki Y, Torsaeter O. Влияние температуры на кривые относительной проницаемости тяжелой нефти типа атабаска и воды в пакетах из стеклянных шариков. Энергетическая среда. Рез. 2012;2(2):113–126. doi: 10.5539/eer.v2n2p113. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

24. Кумар, М. и Иноуе, Т. А. Низкотемпературные аналоги высокотемпературных относительных проницаемостей вода/нефть. Ежегодная техническая конференция и выставка SPE. Новый Орлеан, Луизиана, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118/28616-MS (1994, 25–28 сентября).

25. Акин, С., Кастанье, Л.М. и Бригам, В.Е. Влияние температуры на относительную проницаемость тяжелая нефть/вода. Ежегодная техническая конференция и выставка SPE. Бейкерсфилд, Калифорния, Общество инженеров-нефтяников, 10.2118/54120-MS (1998, 17–19 марта).

26. Ян, Л., Шен. Д., Ван Х. и Чжао Л. Влияние температуры на относительную проницаемость и остаточную нефтенасыщенность. Бензин. Исследуйте. Дев +. (02), 97–99 (2003).

27. Zhang B, Pu C, Zhu J, Yu H, Zeng X. Влияние температуры на относительную проницаемость нефть/вода тяжелой нефти различной вязкости. J. Xi’an Shiyou Univ. 2013;28(1):61–62. [Google Scholar]

28. Нурмохаммад А. Р., Вахиди А., Эмади М. А. и Герами С. Влияние температуры на двухфазные относительные проницаемости нефть-вода. На 77-й конференции и выставке EAGE. Мадрид, Испания, Европейская ассоциация геологов и инженеров, 10.