Значения моторного масла: Индексы моторного масла — инфографика — журнал За рулем

Содержание

Значение маркировки моторных масел

Покупка качественного масла для мотора вашего автомобиля гарантирует безопасную работу транспорта на протяжении длительного периода времени. Стоит соблюдать интервал замены технических жидкостей и не заливать в двигатель масла, которые не соответствуют сезону или типу двигателя.

Чтобы научиться различать нужные вам масла, стоит разобраться в таком вопросе, как маркировка моторных масел. Часто в значениях данных цифр, индексов и букв водителю не понятно абсолютно ничего. Нужно застраховать себя и свой автомобиль от использования некачественного или неподходящего моторного масла.

Что может сказать водителю маркировка масла?

По маркировке на канистре с моторным маслом можно узнать сезонную принадлежность продукта, его температурные показатели, индекс вязкости и прочие характеристики, которые помогут подобрать идеальное масло для своего авто.

Самым важным фактором маркировки является тип масла – для бензинового или дизельного двигателя. Зачастую эта информация указывается без маркировки на английском или русском языке. Но в американских маслах возможно применение букв S (масла для бензиновых силовых агрегатов), C (для дизельных двигателей грузовых авто) и S/C (универсальные масла).

Также по маркировке можно быстро различить следующие свойства сезонной принадлежности:

  • масла с цифрой в конце индекса и без буквы W в обозначении – летние варианты;
  • все масла с буквой W на конце маркировки – зимние;
  • масла всесезонные обозначены маркировкой с буквой W в середине и цифрой в конце.

Эта классификация по международному стандарту SAE. Она позволяет очень просто понять, как расшифровывается маркировка масла. Буквы в начале маркировки обозначают тип классификации. В нашем случае это SAE. Далее следует цифра, обозначающая вязкость, либо буква W с обозначением сезонной принадлежности.

Вязкость масла увеличивается с увеличением числового значения в маркировке. Если продукт SAE 15W40 является стандартным при использовании во многих импортных бензиновых двигателях, то 15W50 льют в изношенные силовые агрегаты с большим пробегом.

Выбор температурного режима и вязкости масла

Важно не только знать, что обозначают цифры в маркировке масел, но и понимать правильный выбор нужного масла для вашего автомобиля. В нашей стране наибольшей популярностью пользуются всесезонные масла, ведь далеко не каждый автомобиль проезжает за время одного сезона километраж межсервисного интервала.

Но зимние масла применимы в северной части страны, где без использования масла с пониженным температурным индексом невозможно завести даже самых надежный автомобиль в зимнее время. Индекс температурного режима обозначается цифрой в середине маркировки перед буквой W. Индексы обозначают следующие значения:

  • нулевой показатель говорит о максимальной стойкости масла к морозам;
  • цифры 5 и 10 позволяют легко запустить двигатель при температуре окружающей среды до -25 градусов;
  • цифра 15 говорит о том, что такое масло отлично подходит для средней полосы России с ее зимним температурным режимом;
  • индекс 20 позволяет без проблем заводить авто до температуры воздуха -10 градусов.

Вязкость масла выбирается по иным параметрам. Маркировка современного синтетического моторного масла по данному критерию описана выше. Подобрать нужную вязкость масла можно по пробегу автомобиля. После прохождения отметки в 200 тысяч километров можно прекратить выполнять требования производителя и воспользоваться более вязким маслом для создания нужного давления внутри системы смазки. Это поможет значительно продлить жизнь двигателя и обеспечить его нормальное функционирование.

По выбору вязкости нельзя дать конкретных советов. Определить оптимальную вязкость моторного масла может только специалист при профессиональном осмотре авто на СТО. Самостоятельно принятые решения часто оказываются опрометчивыми и могут нанести вред вашему автомобилю.

Подводим итоги

Маркировка моторного масла для бензиновых двигателей ничем не отличается от иных типов смазочного материала. Этот факт вызывает значительные споры среди водителей, которые считают, что чуть не стали жертвой обмана в автомобильном магазине.

Теперь вам известны основные критерии маркировки моторного масла по системе SAE. Также вы можете встретить на этикетках маркировку масла по API. Это американская система оценки качества материала, о которой мы также говорили выше. Каким моторным маслом пользуетесь вы?

HTHS моторного масла

HTHS — аббревиатура от «High Temperature High Share». Это понятие характеризует, вязкость испытуемого моторного масла при 150 ° C (высокая температура в моторном отсеке) и градиент скорости 10 6 * с -1 в определенном измерительном сосуде согласно методу CEC L-36-90 . Измерение проводится в ротационном вискозиметре. 

Вискозиметр HTHS

Значение HTHS моторного масла предоставляет информацию о свойствах и эффективности использования моторного масла, и потенциальной экономии топлива, которая может быть достигнута с помощью масла.

Чем ниже значение HTHS, тем меньшее сопротивление оказывает масло, для вращения элементов двигателя, тем выше топливная экономичность.

HTHS вязкость

Значение HTHS является мерой вязкости моторного масла в сложных условиях. Заданные предельные значения гарантируют, что даже в двигателях с высокими эксплуатационными характеристиками моторные масла могут сохранять устойчивую к разрывам смазочную пленку в области подшипников при высоких температурах и высоких скоростях (устойчивость к сдвигу).

Единицей измерения HTHS является мПа*с (миллипаскаль в секунду). 
Если значение HTHS выше 3,5 мПа*с, вязкость HTHS должна быть классифицирована как нормальная. 
Значение HTHS ниже 3,5 мПа*с называют пониженной вязкостью HTHS.

Вязкость моторных масел HTHS важна, и учитывается для классификации ACEA.

  • Классы масел A1/B1 и A5/B5 требуют значения HTHS от 2,9 до 3,5 мПа*с (пониженная вязкость HTHS).
  • Классы масел A3/B3, A3/B4 требуют значения HTHS более 3,5 мПа*с (нормальная вязкость HTHS).
  • Для классов C1 и C2 требуются значения HTHS ≥ 2.9 мПа*с (пониженная вязкость HTHS).
  • Для классов C3 и C4 требуются значения HTHS ≥ 3,5 мПа*с (нормальная вязкость HTHS).
  • Класс C5 включает значения HTHS от ≥ 2,6 до ≤ 2,9 мПа*с и может быть реализован только для классов SAE 0w-20 и 5w-20.
  • Классы масел для грузовых двигателей E4, E5, E6, E7, E9 требуют значения HTHS более 3,5 мПа (нормальная вязкость HTHS).

Моторные масла с пониженной вязкостью HTHS (международные спецификации ILSAC GF-4, 5, 6; ACEA A1/B1, A5/B5, C1, C2, C5) предназначены не для всех двигателей, и могут быть использованы только при наличии рекомендации об использование таких масел в руководстве по эксплуатации автомобиля. Использование масел с пониженной вязкостью, в моторах которые для него конструктивно не предназначенные, могут повлечь преждевременный износ деталей двигателя, и выход из строя. Именно по этой причине, при выборе моторного масла, необходимо обращать внимание не только на «5W-30», но и на другие качественные показатели.

0 0 голоса

Рейтинг статьи

Символы SJ, SL, SM на канистрах с моторным маслом. Их смысловое значение. / Блог АвтоТО — Обслуживание автомобиля

Запись опубликована 20.04.2010 автором lexa.

Эти символы являются обозначением групп качества по API и совместно с классификацией по SAE, они определяют применение моторного масла к определенному типу двигателя.

В чем отличие между ними?

Данные типы моторных масел применяются на бензиновых двигателях.

SJ — данный тип масел обладает энергосберегающими свойствами,  по сравнению с маслами групп SH, содержат меньше количество вредных примесей. Масла предназначены для двигателей 1996…2001 годов выпуска.

SL — обладают хорошей совместимостью с нейтрализаторами отработавших газов, также имеют улучшенные свойства износостойкости и очистки двигателя от нагара, различных отлажений. Применяются для двигателей выпускаюшихся с 2001 года.

SM — заменитель моторных масел групп SJ и SL. Относяться к моторным маслам нового поколения.

В качестве сравнительного вывода можно однозначно заявить, что масла класса SM обладают высокой стоимостью, но эта стоимость является оправданной, так как они могут заменить классы масел предшественников и не принести вреда двигателю Вашего автомобиля.

Испытания

В ценовом диапазоне до 260 грн. (цены взяты с нашего интернет-магазина) для испытаний были предложены масла классов SJ и SL. Синтетические масла с одинаковым SAE 5W-40.

К  SJ отнесли моторное масло ESSO Ultron (254 грн за 4л канистру. Цены на масло взяты здесь) переходного класса SJ/SL, так как масла класса  SJ уже практически не выпускаются.

К SL отнесли масло BP Visco 5000 (247 грн за 4л канистру. Цены взяты здесь).

Идеальным маслом является то, которое  уменьшает трение, сводит к минимуму износ, служит долго и имеет малую стоимость. Соответствуют ли данные масла этим характеристикам определим с помощью испытаний.

Испытания заключались в определении ресурса моторных масел. Производители синтетических масел заявляют этот ресурс более 20 тыс. км пробега. Испытания проводились на искусственно состаренном двигателе (изношены  поршневые кольца). Пробег был задан 10 тыс. км или 120 моточасов, циклами по 6 моточасов. На первом этапе  испытаний — со свежими маслами — особой реакции на обозначение групп по API выявлено не было. На втором этапе масла как-то сдали свои позиции по сравнению со своими свежими образцами.

Выводы:

  1. Вязкость масел четко соответствует диапазону предписанному классом SAE 5W-40;
  2. Концентрация активных в исходных маслах очень близка;
  3. Сера присутствует в маслах в незначительной мере, но от нее никуда не деться, так как она присутствует и в присадках, и в базовом составе нефти;
  4. Масла обладают высоким щелочным числом, что указывает на их высокие моющие характеристики.

Данные испытаний занесены в таблицу.

Таблица 1. Физико-химические показатели проб моторных масел.

Также вы можете ознакомиться с результатом теста моторного масла SHELL Helix Ultra.

 

Параметр масла

Группа SL
 

Esso Ultron 5W-40

 

BP Visko 5W-40

Общие физико-химические параметры (в начале испытаний/в конце)
Кинематическая вязкость при 40?С, сСт 81,00/94,35
84,18/106,73
Кинематическая вязкость при 100?С, сСт 14,06/15,56 13,06/16,99
Кинематическая вязкость при 150?С, сСт 6,24/6,79 5,85/6,97
Индекс вязкости (чем выше, тем лучше) 180/176 156/174
Общее кислотное число, мг KOH/г (чем ниже, тем лучше) 1,82/2,73 1,90/2,77
Щелочное число, мг KOH/г 11,5/10,1 9,8/8,2
Содержание активных элементов в начальной пробе масла
Содержание серы, % 0,32 0,27
Массовая доля цинка, % масс. 0,18 0,16
Массовая доля фосфора, % масс. 0,12 0,15
Содержание продуктов износа по окончании цикла испытаний
Содержание железа, ррм 15,5 12,0
Содержание алюминия, ррм 214,2 184,3
Содержание хрома, ррм 7,2 9,8

Характеристика моторных масел по SAE новости

Вязкость моторного масла определяется на сегодняшний день спецификации SAE. Общество Автомобильных Инженеров, что означает данная аббревиатура, выработало международную классификацию, стала общим стандартом в большинстве стран мира.
Обозначения моторных масел по SAE регламентирует их вязкость. Все мировые производители моторных масел указывают на своей продукции обозначение согласно этой классификации. Попробуем разобраться в этом.
 
Классификация моторных масел по SAE
Большинство автовладельцев различают зимнюю, всесезонную и летнюю моторное масло. SAE дает понимание их особенностей в своей спецификации, где каждому классу вязкости присущи особые значения. Классификация моторных масел содержит 5 летних и 6 зимних классов масел. Буква «W» в обозначении означает «использование в зимний период».
    С увеличением вязкости масла растет число, описывающее ии класс.
Спецификация SAE моторных масел характеризует лишь их вязкостно-температурные свойства, разделяя по сезону использования.
Классификация моторных масел по SAE предусматривает для всесезонных видов обозначения зимнего и летнего параметра вязкости. Как, например, в 5W-30: параметр вязкости для холодного времени года отражается слева с индексом «W», а для демисезонной цикла — в правой только цифрами.
Вязкость моторного масла зимних классов по SAE определена от 0W до 25W с шагом 5 единиц. Летние классы по тем же шагом характеризуются параметрами 20-60.

Требования спецификации SAE к моторным маслам
Характеристика моторных масел по SAE определяется 4-мя основными показателями:
1. Вязкость в рабочем режиме ДВС.
2. Кинематическая вязкость.
3. Пусковые свойства.
4. прокачиваемость.
    Первый показатель указывает на реальную вязкость масла на разогретом двигателе. Он характеризует способность масла противостоять:
1. износа поршневой группы;
2. потерь при взаимодействии пар
3. перепадов температур при нагреве ДВС при смене режимов.
Совокупно, вязкость моторного масла определяет расход топлива ДВС любого типа. Другие параметры более будут интересны инженерам, чем автовладельцам.

    При выборе класса вязкости моторного масла автомобиля опирайтесь на рекомендации производителя. Если же ваш транспорт подержанный, а сервисной книжки нет, то используйте простые правила подбора:
1. Выбирая зимнюю масло оцените средние температуры зимы там, где вы живете. Подбирайте класс вязкости по таблице исходя из этих значений для обеспечения легкого пуска.
2. Старайтесь использовать при мягком, умеренно континентальном климате всесезонные варианты масел с индексами от 0W30 до 10W-40. Вязкость моторного масла данного класса будет оптимальная когда не жаркое лето и теплая зима. Подобный выбор позволит быстро и легко запускать двигатель как на морозе, так и после долгих перерывов в эксплуатации в течение весенне-осеннего цикла.
    Использование сезонных сортов оправдано лишь при резко континентальном климате и существенно увеличивает расходы по изменению масла, необходимого, как минимум, два раза в год.

Анализ свежего моторного масла – Oillab

Вязкость масла

Определяем при 40, 100 и Индекс вязкости
Указывает на потерю смазывающих свойств. Допускается эксплуатировать масла с изменением вязкости не более 10-15% от значения вязкости свежего масла. Обычно измеряется при температуре 40°С и 100°С. Индекс вязкости — это эмпирический, безразмерный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры.

Щелочное число методом титрования

Указывает на деградацию пакета присадок. Характеризует моюще-диспергирующие свойства масла. В среднем рекомендуется эксплуатировать масла с уменьшением щелочного до 50-60% от значения в свежем масле. Предельным браковочным значением, при котором нельзя эксплуатировать технику, является значение 30-40% от значения в свежем масле.

Элементы износа и концентрация присадок

По концентрации отдельных элементов и по соотношению между ними определяется ранняя стадия ненормативного износа конкретных узлов. Многими производителями двигателей устанавливаются предельные значения по каждому элементу. Например, алюминий в пробе масла может иметь значения до 15 ppm и масло должно быть заменено при концентрации 30ppm. Обычно нужно контролировать следующие элементы металлов износа: железо, медь, алюминий, свинец, хром, никель, олово. В некоторых нормативах требуется контролировать содержание кремния, который вместе с алюминием указывает на пробой по воздушному тракту.

Вода (титрование, ppm)

Превышение содержания воды относительно установленных норм приводит к быстрому окислению масла, коррозии деталей, понижению вязкости и повышенному износу. Критичное содержание воды/влаги в двигателе может привести к аварийной ситуации.

Примесь антифриза

определяется по концентрации натрия и калия спектральным методом или по содержанию гликоля на ИК-спектрометре. Средняя норма для моторных масел — до 0,05%

Степень окисления, нитрования, содержание сажы

Определяются на ИК-спектрометре. Предельно допустимые значения нормируются производителями техники и производителями масла


Температура застывания

Определяется для контроля низкотемпературных показателей масла

Определение температуры вспышки в закрытом тигле

Определяется разбавление работающего масла топливом. В сочетании с понижением вязкости, понижение температуры вспышки позволяет указать на неисправность системы зажигания или топливной аппаратуры.

Определение плотности масла

Определение показателя плотности при входном контроле

Вязкость масла для двигателя и маркировка моторных масел: что нужно знать

Моторное масло является важным элементом, который активно используется в двигателе внутреннего сгорания.  Как известно, смазывающий материал выполняет защитную функцию, отводит избытки тепла, удаляет загрязнения и продукты износа и т.д. При этом современный рынок предлагает большое количество моторных масел, которые имеют различные маркировки и обозначения (например, SAE 5W40, 10W40 и т.д.)

При этом важно заливать в двигатель такую смазку, которая соответствует рекомендациям и допускам самого производителя силового агрегата. Если  отдельно рассматривать любое моторное масло, SAE является важнейшим показателем, так как определяет вязкость масла для двигателя. Далее мы рассмотрим, что такое вязкость масла, на что она влияет, почему  важно подбирать подходящее масло по вязкости,  а также где отображена точная вязкость масла, таблица вязкости и т.д. 

Содержание статьи

Вязкость моторных масел

Сразу отметим, что именно вязкость масел напрямую влияет на работоспособность ДВС, его ресурс, отдачу и т.д. Также от вязкости будет зависеть возможность эксплуатации двигателя в различных условиях.  По этой причине, подбирая  в двигатель масло, вязкость является основным определяющим фактором.

Если иначе, вязкость представляет собой основной показатель качества, который является общим для всех моторных масел, смазок для КПП и т.д. Фактически, такой показатель определяет густоту масла, которая может сильно меняться в зависимости от температуры.  При этом предельно важно, чтобы масло имело способность надежно защищать детали в максимально широком температурном диапазоне.

  • Идем далее. Необходимо знать, что вязкость масел моторных определяется по системе классификации SAE. Маркировка масла в обязательном порядке содержит такое обозначение. Если коротко, еще в начале XX века была основано «Сообщество автомобильных инженеров» (англ. Society of Automotive Engineers или сокращенно SAE). Данная организация создала первую систему, которая позволила классифицировать масла по вязкости.

Так вот, сегодня выбор моторного масла, масла для трансмиссии и т.д. напрямую зависит  от его класса вязкости и класса эксплуатации. Что касается масел для двигателя, класс вязкости определяют требования стандарта SAE J300.

При этом важно знать, что для разных механизмов, узлов и агрегатов (в том числе и двигателя), нужно применять масла с оптимальной вязкостью. При этом вязкость будет зависеть от особенностей конструкции, режимов работы, условий и нагрузок, степени изношенности агрегата и т.д. Что касается эксплуатационного класса, он определяет само качество моторного масла.

С учетом того, что двигатели постоянно совершенствуются, увеличивается их КПД,  двигателестроение в целом претерпевает существенные изменения,  на смазочные материалы ложатся все большие нагрузки. По этой причине требования к ним также ужесточаются.

Чтобы было легче подобрать подходящую смазку для бензинового или дизельного двигателя с учетом требований производителя и условий эксплуатаций, дополнительно появились отдельные системы классификации, которые делят моторные масла по категориям. Самое широкое распространение получили классификации API, ILSAC, а также ACEA.

  • При этом спецификация SAE на сегодняшний день остается  основной системой классификации моторных масел. Такая классификация предполагает  деление на классы по вязкости, благодаря чему была сформирована  таблица вязкости масла.

Указанная таблица масел включает в себя маловязкие зимние масла, летние масла, а также всесезонные. Зимние масла с литерой W (от англ. winter, зима), отличаются сниженной вязкостью и подходят для эксплуатации при низких температурах (SAE 0W, 5W и т.д.). Использование таких продуктов позволяет с легкостью запускать двигатель в морозы, смазка остается текучей на сильном холоде и т.д.

Результат — холодный запуск облегчается, масло покачивается по системе смазки, детали  хорошо защищены. Однако, после выхода на рабочие температуры (полный прогрев мотора), маловязкие масла проигрывают более вязким по прочности и толщине масляной пленки на деталях.     

Летние масла с высокой вязкостью (индекс вязкости масла SAE 20, 30 и т.д.) согласно спецификации SAE J300 соответствуют условиям,  в которых смазка работает после выхода двигателя на рабочие температуры.  Другими словами, летнее масло  способно сформировать  более толстую и прочную масляную пленку  после того, как двигатель прогрет.

При этом слишком вязкое масло при отрицательных температурах становится слишком густым, завести холодный двигатель  зимой сложно. Еще сразу после запуска детали сильно изнашиваются, так как вязкая смазка не прокачивается по системе, может возникнуть масляное голодание.

  • С учетом всех преимуществ и недостатков данных групп смазочных материалов, были созданы так называемые всесезонные масла, которые  подходят для круглогодичного использования. Более того, сегодня также представлены универсальные масла, которые можно лить как в бензиновый, так и дизельный двигатель.   Такие масла  обозначены комбинацией  обозначений зимнего и летнего ряда (например, 5W-30, 5W40, 10W40 и т.д.).

Основная задача всесезонного масла сводится к тому, чтобы значения низкотемпературных показателей динамической вязкости, а также рабочих показателей кинематической вязкости при  нагреве до 100 градусов Цельсия укладывались в определенные рамки, соответствующие отдельно зимним и отдельно летним маслам.  

Если иначе, отдельно учитывается динамическая вязкость, кинематическая вязкость, скорость сдвига, проворачиваемость, прокачиваемость масла и целый ряд других показателей и характеристик. При этом таблица вязкости масел позволяет быстро подобрать оптимальный продукт с учетом конкретных условий, целей и задач.

Как вязкость масла влияет на его срок службы

Отметим, что кроме прямой зависимости вязкости от температур, от данного показателя еще зависит ресурс смазки. В свою очередь, это влияет на периодичность замены.

Если коротко, нужную вязкость маслу способны обеспечить так называемые вязкостные присадки в его составе, которые вводятся в масляную основу. Так вот, эти присадки — синтетические цепочки, которые с двух сторон имеют разное поверхностное натяжения.

Снижение температуры приводит к тому, что цепочка стягивается в клубок, что позволяет маслу оставаться текучим на холоде. При нагреве клубок вязкостных присадок разворачивается в цепочку, позволяя получить более высокую вязкость нагретой смазки для защиты деталей силового агрегата.

Общая длина таких цепочек напрямую зависит от  низкотемпературной и высокотемпературной вязкости самого масла. Чем большим будет диапазон между зимним и летним показателем, тем длиннее цепочка.

В свою очередь, чем длиннее такая цепочка, тем меньшее количество  раз она способна свернуться и развернуться. Получается, со временем цепочка разрушается, вязкость масла меняется и смазку нужно заменить. От этого и будет зависеть интервал замены масла.  Для примера давайте сравним масла 5W30 и 5W50.

Качественное масло 5W30 вполне может выходить 10 тыс. км., так как  диапазон не такой широкий и цепочки вязкостных присадок не такие длинные. Что касается масла 5W50, его нужно менять каждые 5 тыс. км, так как диапазон сильно расширен. Как видно, чем больше диапазон между зимним и летним показателем вязкости,  тем меньше срок службы такого масла от замены до замены.

Полезные советы

Разобравшись с тем, что такое вязкость масла и как она определяется по SAE,  следует также рассмотреть некоторые нюансы и особенности при подборе смазочного материала. Прежде всего, если раньше по вязкости можно было определить, какую основу имеет масло (минеральное, полусинтетическое или синтетическое), сегодня ситуация изменилась.

Если несколько лет назад 15W40  было минеральным маслом, 10W40 полусинтетикой, а 5W40  только синтетическим, в данный момент 15W40  вполне может быть полусинтетикой, а 10W40 синтетическим маслом.

Если рассматривать сами цифры вязкости масла, вязкость по SAE предполагает, что первая цифра это зимний параметр и указывает на минимальную температуру безопасного холодного пуска ДВС.  Другими  словами, чем меньшей будет первая цифра, тем ниже допускается температура,  когда такое масло можно использовать. Например, масла 0W будут оставаться намного более жидкими на холоде, чем 10W.   

Вторая цифра, указывающая на летний параметр, четко указывает на  возможность использования масла  при определенных температурных условиях. Обратите внимание, как зимняя, так и летняя вязкость в маркировке  не указывает на  конкретные температуры окружающей среды!

Если просто, например, масло 5W30 никак не означает, что его можно использовать только при температурах окружающей среды от -5 до +30. Данные цифры к температуре окружающей среды не имеют отношения и являются условными. Чтобы точно понять, в каком температурном диапазоне способна работать та или иная смазка, нужно отдельно изучать таблицу масел по SAE.

Если остановиться на подборе масла по вязкости, важно отдельно изучить информацию в мануале к автомобилю. Необходимо понимать, что  в конкретном двигателе можно использовать только масла определенной вязкости. Как правило, производитель допускает сразу несколько вариантов с поправкой на разные условия эксплуатации. Например, в мануале может быть указано, что в двигатель рекомендуется заливать как 5W30, так и 10W40 и т.д.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какое масло лучше, синтетика или полусинтетика. Из этой статьи вы узнаете, почему многие автовладельцы и опытные мотористы во многих случаях не считают дорогие синтетические масла лучшим решением для двигателя, а также на какие особенности и нюансы следует обращать внимание.

При этом мнение о том, что чем больше пробег, тем гуще масло в двигатель нужно заливать, часто является  не совсем верным. Если производитель по мануалу допускает увеличение вязкости и указывает доступные варианты, тогда вполне можно к 100-150 тыс. пробега перейти, например, с 5W30 на 5W40 или на 10W40 после 200 тыс. км.

Однако если в мануале указано, что в двигатель можно лить только 5W30, тогда даже к 200 тыс. км. пробега и более нужно заливать только такое масло.  Дело  в том, что многие двигатели могут иметь тонкие и удлиненные масляные каналы.

Если залить масло гуще, чем рекомендуется производителем авто, маслонасос может не прокачать более вязкое масло в нужном объеме (особенно после холодного пуска), мотор начнет работать в условиях масляного голодания и т.д. Само собой, будет ускорен износ деталей и произойдет заметное сокращение моторесурса.

Единственным случаем, когда можно намеренно использовать не рекомендованное густое масло, принято считать сильный износ мотора, который и так уже идет на «капиталку». Такое решение  иногда позволяет  немного отсрочить сам ремонт и сократить расход масла на долив.

Однако переход на более вязкие масла можно осуществить только после консультации с опытным мотористом, так как всегда есть риск еще сильнее повредить ДВС, что также повысит последующие затраты на ремонт.  Если  же двигатель исправен, тогда следует лить только такое масло по вязкости, которое рекомендовано самим производителем автомобиля.

Что в итоге

Как видно, вязкость масла является важным параметром, который влияет не только на двигатель, КПД, ресурс и работоспособность, но и на сам срок службы масла в двигателе, интервалы его замен и т.д. По этой причине при выборе следует отдельно учитывать все тонкости и нюансы, рассмотренные выше.

Напоследок отметим, что если рассматривать вязкость масел, таблица позволяет достаточно точно определить температурный диапазон. Основываясь на этих данных, а также принимая во внимание  важные особенности, о которых было сказано в данной статье, удается подобрать наиболее подходящий продукт как по вязкости, так и с учетом индивидуальных условий эксплуатации конкретного автомобиля.

Читайте также

Щелочное число и кислотное число — параметры масла, которые расскажут о его остаточном ресурсе

Что обозначают кислотное и щелочное число?

Кислотное число (КЧ) – это мера содержания кислот в масле, определяемое, как правило, для индустриальных масел, которые предназначены для систем без картера.

Щелочное число (ЩЧ) – это мера запаса щелочности масла, определяемое, как правило, у моторных масел, которые используются в системах с картером. Картер, в данном случае, является сборником кислот, образующихся в масле при сгорании топлива и попадающих туда при прорыве продуктов сгорания. 

Изменение двух параметров масла — кислотного и щелочного чисел — явления взаимосвязанные. Значение КЧ в процессе эксплуатации всегда становится выше, а ЩЧ ниже. Именно баланс между этими двумя показателями — критерий, показывающий остаточный ресурс смазочного материала.

Масло, вступая в реакцию с кислородом, подвергается необратимому разложению – окислению, что ведет к образованию шлама, лакообразных отложений, коррозии и в итоге выходу техники из строя.

Для замедления начала окисления применяют антиокислительные присадки (антиоксиданты), а в моторные масла ещё и высокощелочные моющие присадки (детергенты). Первые – противодействуют окислению, вторые – нейтрализуют вредные кислоты, образующиеся при сгорании топлива. Но защищая масла, и те и другие присадки исчерпываются, что отражается на показателях КЧ и ЩЧ.

Увеличение КЧ относительно свежего рабочего масла говорит о степени деградации масла или загрязнении кислотами. А снижение ЩЧ о степени исчерпания запаса щелочности, способной нейтрализовать кислоты.

И если КЧ в моторном масле стало больше, чем ЩЧ, то данный показатель говорит о начале активного смолообразования. И в результате образовывается не только шлак, нагар и шлам, оседающий на самых прогретых частях двигателя, но и происходит разъедание деталей, таких как турбина, клапаны, поршневые кольца.

Как определяются данные числа?

Оба числа определяют титрованием, результат которого выражают в мг гидроксида калия (КОН), необходимом:

  • для нейтрализации кислых компонентов в 1 г масла – в случае определения КЧ,
  • для нейтрализации избытка кислоты, который потребовался для нейтрализации запаса щелочности 1 г масла – в случае ЩЧ.

При титровании на КЧ применяют щелочь — раствор гидроксида калия (КОН), а для ЩЧ — кислоту, и чаще всего соляную, при этом результат в обоих случаях выражают в мг КОН на 1 г масла, исходя из того, что 1 единица ЩЧ нейтрализует 1 единицу КЧ.

Процесс анализа в лаборатории SGS:

  • Отбирается проба масла.
  • В нее добавляется реагент с известной концентрацией вещества.
  • Наполненная емкость ставится в автоподатчик прибора.
  • Прибор определяет щелочное число масла, оценивая достижение точки эквивалентности и рассчитывает результаты по графику. По точке эквивалентности вычисляется щелочное число или кислотное число образца в миллиграммах.

Если простыми словами, то суть тестирования сводится к расчету количества щелочи или кислоты, которое требуется для того, чтобы сделать кислотно-щелочной баланс масла нейтральным.

Кислотное и щелочное число вне нормы. Что делать?

Причины изменения КЧ и ЩЧ могут быть естественные – старение масла при замедленном окислении, либо влияние внешних факторов, когда происходит преждевременное окисление. В первом случае возможны следующие варианты:

  • восстановление масла путем добавления присадок

либо

  • частичная или полная замена масла.

Во втором важно установить причину быстрого изменения с последующей заменой (либо если возможно восстановлением) масла. Это позволит выявить первопричины повышенного износа деталей и избежать отказа оборудования.

Для установки причин быстрого изменения КЧ и/или ЩЧ проводятся дополнительные лабораторные испытания, такие как элементный анализ, инфракрасная спектрометрия, содержание влаги, вискозиметрия и другие, которые позволят определить источник загрязнения масла, повлекший данные изменения.

Для анализа работающего масла такие показатели как КЧ и ЩЧ входят в обязательный список испытаний, необходимый для принятия важных решений при обслуживании машин по их фактическому состоянию.

О КОМПАНИИ SGS

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

OELCHECK: Предельные значения для смазочных материалов

Абсолютные предельные значения обеспечивают быструю и простую ориентацию (см. рис. 1). Они, по большей части, основаны на статистическом анализе машин, работающих в сопоставимых условиях. Пока эти рабочие условия совпадают, также применяются используемые предельные значения. При различных условиях, таких как режим пуска и остановки по сравнению с непрерывной работой, абсолютные предельные значения теряют свое значение. Для всех статистических данных предельные значения должны всегда подтверждаться опытными экспертами.Если они установлены слишком высоко, это может означать, что смазка значительно изменилась или что машина была повреждена незаметно. Если они слишком низкие (см. рис. 2), то накапливающиеся тревоги со временем игнорируются, поскольку они возникают регулярно и часто без веской причины. Тогда, когда действительно возникнет проблема, никто не ответит достаточно быстро. Аналитические результаты часто не показывают идеального тренда, такого как показанный на рис. 1. Скорее, значения (см. рис. 3) варьируются в определенном диапазоне, поэтому для формирования тренда необходимо несколько выборок (не менее 3-4).Только тогда можно предсказать диапазон значений для следующего результата. Также может быть так, что одни и те же значения для аналогичных машин, но разные тенденции приводят к разным рекомендациям. Если скачок значения износа слишком велик по сравнению с предыдущим образцом или по отношению к продолжительности использования, в диагностике OELCHECK появится указание, даже если результат анализа ниже абсолютного предела. В частности, когда смазочные материалы использовались в течение очень долгого времени, предельные значения также могут быть превышены без необходимости предупреждения (см.4). Если увеличение соответствует тенденции и ожидаемому диапазону продолжительности использования, работа может продолжаться без затруднений. Тренд дополняет абсолютные пределы, делая возможной более глубокую интерпретацию. Это повышает качество прогнозирования, а возникающие проблемы выявляются еще раньше. Это связано с тем, что тренд принимает во внимание только предыдущие значения анализа с той же машины, и поэтому лучше всего учитывать конкретные условия применения. Точно так же работает и врач.Он сравнивает результаты анализа крови с их общими предельными значениями в зависимости от личных качеств пациента и жизненных обстоятельств. Затем для окончательной оценки используется история болезни пациента, т. е. тенденция.

Моторные масла | Шелл Глобал

Продукция для тихоходных двигателей

Технические характеристики изделия

Цилиндровое масло для двухтактных дизельных двигателей, разработанное, чтобы помочь вам соответствовать глобальному пределу содержания серы в топливе IMO 2020

Название продукта Топливо Основание
номер мг/КОН/г
Класс SAE Вязкость,
мм2/с AT
(40°C | 100°)
Шелл Алексия 25 0.Топливо с содержанием серы 1%, Зоны контроля выбросов и СПГ 25 50 -| 19,5
Шелл Алексия 40 Топливо с содержанием серы 0,1 % и 0,5 % серы 40 50 — | 18,5
Шелл Алексия 70 Мазут с высоким содержанием серы* + скруббер 70 — | 18,5
Шелл Алексия 100 Мазут с высоким содержанием серы* + скруббер 100 50 — | 18.5
Шелл Алексия 140 Мазут с высоким содержанием серы + скруббер 140 60

— | 25

*топливо с 0,5% серы (при необходимости для чистоты)

Технические характеристики изделия

Название продукта Описание продукта Класс SAE Вязкость,
мм2/с AT
(40°C | 100°)
Основание
номер мг/КОН/г
Шелл Мелина S 30 Усовершенствованная многофункциональная смазка для картера тихоходных судовых дизельных двигателей
30 104 | 11.6 5

Базовая система смазки

Базовый Система смазки 

ТБН и ОКИСЛЕНИЕ  

Смазочные материалы для двигателей обычно используются для уменьшения трения между движущимися частями. внутри двигателя. Помимо смазывающей функции, моторное масло также служит охлаждающей жидкостью, средством защиты от коррозии и методом удаления загрязнения из фильтра двигателя. Другими словами, моторное масло держит то же самое. значение для двигателя, которое кровь имеет для людей.Потеря любого важного действие моторного масла приведет к серьезному повреждению двигателя, если его не устранить. При окислении моторного масла его основные функции нарушаются. Этот обычно начинается деградация, вызывающая серьезные повреждения двигателя.

По мере разложения смазочных материалов их физические свойства (например, вязкость) изменяются, что приводит к повышенному трению и износу. Эта деградация связана, прежде всего, с окисление базового масла. Окисление происходит из-за атаки свободных радикалов на Базу химический состав масла.Базовое масло – это нефтяной компонент смазка. Как правило, базовое масло составляет восемьдесят процентов смазочного материала. а остальное — добавки.

 Для борьбы с окислением масла мы используем антиоксиданты. Это борьба и останавливает свободнорадикальные реакции, которые атакуют углерод/гидр. связи и разрушает базовое масло, тем самым создавая более высокие уровни окисления и предъявляя повышенные требования к моющим средствам.

Моющие средства используются для очистки побочных продуктов окисления масла, когда антиоксиданты не могут эффективно нейтрализовать кислоты путем создания химической реакции с шламом и прекурсорами лака, поэтому чтобы нейтрализовать их и сохранить растворимость.

Общее щелочное число не измеряет накопление продуктов окисления или антиоксидантов, скорее, он измеряет истощение детергентов, присутствующих в моторное масло для нейтрализации кислотных картерных газов, из-за низкого уровня антиоксидантов в масле. Как моющее средство расходуется в роли нейтрализующего шлама и лака, основы число уменьшается по сравнению с исходным значением для нового масла. Мониторинг этого расход позволяет заблаговременно восполнить запас масла путем замены прежде чем защита, обеспечиваемая этой добавкой, будет потеряна.

Это одна из причин, почему более высокие уровни TBN могут ввести вас в заблуждение, заставив думать, что это лучше, когда на самом деле все, что он заявляет, это то, что оно имеет более высокий уровень моющих присадок, чтобы поддерживать двигатель в чистоте, но базовое масло может окисляться (или разрушаться) быстрее, чем с более высокий уровень антиоксидантов, который предотвращает кислоты, нейтрализуя атакующие кислоты в отличие от очистки побочных продуктов окисленного масла.

 

 

Подробнее по добавкам

Очень мало минерального масла без добавок продается в качестве смазка.Почти все коммерческие смазочные материалы содержат присадки для улучшения их свойств. производительность в количествах от менее 1% до 25% и более. На сегодняшний день самый большой рынок для таких добавок находится в сфере транспорта, в том числе присадки для двигателей и трансмиссий автомобилей, грузовики, автобусы, локомотивы и корабли. Функция добавок может быть резюмируется как:

  • Защита металлических поверхностей (кольца, подшипники, шестерни и др.)
  • Расширение ассортимента смазочных материалов применимость
  • Продлить срок службы смазки

Вот основной список добавок и способы их применения. они используются

Добавки для защиты поверхности Автомобильные смазочные материалы

Тип добавки

Назначение

Типовой Соединения

Функции

Защита от износа и противозадирное средство

Уменьшить трение и износ, предотвратить задиры и задиры

Дитиофосфаты цинка органические фосфаты, кислые фосфаты, органические соединения серы и хлора, сульфурированные жиры, сульфиды и дисульфиды

Химическая реакция с металлической поверхностью с образованием пленки с более низкая прочность на сдвиг, чем у металла, тем самым предотвращается контакт металла с металлом контакт

Ингибитор коррозии и ржавчины

Предотвращает коррозию и ржавление контактирующих металлических частей со смазкой

Дитиофосфаты цинка, феноляты металлов, сульфонаты основных металлов, жирные кислоты и амины

Преимущественная адсорбция полярного компонента на металле поверхность для создания защитной пленки или нейтрализации агрессивных кислот

Моющее средство

Очищать поверхности от отложений

Металлоорганические соединения феноляты, фосфонаты и сульфонаты натрия, кальция и магния

Химическая реакция с прекурсорами шлама и нагара нейтрализовать их и оставить растворимыми

Диспергатор

Диспергировать нерастворимые загрязнения в смазке

Алкилсукцинимиды, сложные эфиры алкилянтарной кислоты и манниха продукты реакции

Загрязнители связываются полярным притяжением с диспергатором молекулы, не агломерированные и удерживаемые во взвешенном состоянии благодаря растворимость диспергатора

Модификатор трения

Изменить коэффициент трения

Органические жирные кислоты и амиды, лярд-ойль, высокомолекулярные органический фосфор и сложные эфиры фосфорной кислоты

Предпочтительная адсорбция поверхностно-активных материалов

Присадки для повышения производительности Автомобильные смазочные материалы

Тип добавки

Назначение

Типовой Соединения

Функции

Депрессорная присадка для температуры застывания

Обеспечение текучести смазки при низких температурах

Алкилированные нафталиновые и фенольные полимеры, полиметакрилаты, сложные эфиры сополимера малеата/фумерата

Изменить форму кристаллов парафина, чтобы уменьшить блокировку

Средство для набухания уплотнений

Набухающие эластомерные уплотнения

Органические фосфаты и ароматические углеводороды

Химическая реакция с эластомером вызвать небольшое вздутие

Модификатор вязкости

Уменьшить скорость изменения вязкости в зависимости от температуры

Полимеры и сополимеры олефинов, метакрилатов, диены или алкилированные стиролы

Полимеры расширяются при повышении температуры для противодействия разжижение масла

Защитные добавки Автомобильные смазочные материалы

Тип добавки

Назначение

Типовой Соединения

Функции

Пеногаситель

Предотвращает образование стойкой пены в смазке

Силиконовые полимеры, органические сополимеры

Снижает поверхностное натяжение, ускоряя разрушение пенопласта

Антиоксидант

Замедляет окислительное разложение

Дитиофосфаты цинка затрудненные фенолы, ароматические амины, сульфурированные фенолы

Разлагают перекиси и останавливают свободнорадикальные реакции

Деактиватор металла

Снижает каталитическое влияние металлов на скорость окисления

Органические комплексы, содержащие азот или серу, амины, сульфиды и фосфиты

Образует неактивную пленку на металлических поверхностях за счет комплексообразования с ионами металлов

 

 

Анализы отработанных моторных масел с помощью атомной спектроскопии. Влияние предварительной обработки проб и машинного обучения на классификацию типов двигателей и оценку срока службы

https://doi.org/10.1016/j.talanta.2021.122431Получить права и содержимое

Основные моменты

Измерения содержания масла позволяют более точно определить большинство изнашиваемых элементов.

Общие данные проверки масла позволяют классифицировать типы двигателей и регрессию времени работы.

Классификация двигателя наиболее успешна после не менее 20 часов работы.

XGBoost позволяет оценить время работы, несмотря на многочисленные замены масла.

Abstract

Анализ отработанных моторных масел промышленных двигателей позволяет изучить износ двигателя и деградацию масла, чтобы оценить необходимость замены масла. Поскольку матричный состав моторного масла сильно зависит от его предполагаемого применения, полноценный диагностический анализ масла сопряжен со значительными трудностями. Благодаря широкому спектру доступных масляных матриц мы оценили применимость использования внутреннего стандарта и/или предварительного разложения пробы для элементного анализа отработанных моторных масел с помощью оптической эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (ICP OES).Элементы, происходящие как от частиц износа, так и от присадок, а также влияние размера частиц, могут быть четко распознаны по их отличительному поведению при разложении. В то время как точное определение большинства элементов износа может быть достигнуто в маслянистой матрице, измерение присадок желательно проводить после разложения пробы. Учитывая набор данных физико-химических параметров и элементного состава для нескольких сотен отработанных моторных масел, мы дополнительно исследовали возможность прогнозирования идентичности и общего состояния неизвестного двигателя внутреннего сгорания с помощью системы машинного обучения XGBoost.Была достигнута максимальная точность 89,6% в прогнозировании типа двигателя, средняя ошибка менее 10% наблюдаемого временного интервала в прогнозировании времени работы масла и даже менее 4% для общего времени работы двигателя, основанного исключительно на обычном масле. проверить данные. Кроме того, были проанализированы препятствия и возможности для повышения производительности моделей машинного обучения, а факторы, позволившие сделать прогноз, были изучены с помощью аддитивного объяснения Шэпли (SHAP). Наши результаты показывают, что идентификация неизвестного двигателя, а также оценка срока службы могут быть выполнены для первоначальной оценки фактического образца, не требуя тщательной документации.(0) Опубликовано Elsevier BV

Рекомендованные статьи

Ссылки на статьи

(PDF) О технических характеристиках текучести отработанных и новых моторных масел

Инженерный факультет, Словацкий сельскохозяйственный университет в Нитре

Инженерный факультет, Чешский университет жизни Науки в Праге

Применение физических исследований в инженерии

Anonymous, 2006: Технология оперативного мониторинга состояния жидкости.Практика анализа масла

Журнал 2, 15-21

Стандарт ASTM, 1996: Ежегодный сборник стандартов ASTM — Раздел 5 Нефтепродукты, смазочные материалы,

и ископаемое топливо, Американское общество по испытаниям и материалам, Западный Коншохокен, Пенсильвания

Стандарт ASTM, 2005: Стандартный метод испытаний для низких температур, низкой скорости сдвига,

Зависимость вязкости от температуры смазочных масел с использованием метода сканирования температуры

, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2005, DOI: 10.1520/D5133-05,

www.astm.org

Černý J., 2011a: Vlastnosti motorových olejů, Díl desátý — Otěrové kovy, онлайн, доступно по адресу www:

2011

Černý J., 2011b: Viskozita, Vlastnosti motorových olejů, онлайн, процитировано 12 июля 2011 г., доступно по адресу

3 www:

3 www. ://www.oleje.cz/index.php?left=main&page=clanky_vlastnosti_oleju2

Черный Й., 2011c: Základní funkce olejů, Vlastnosti motorových olejů, онлайн, процитировано 17 июля 2011 г.,

, доступно на www.

Чалупа М., 2005: Комбинированный метод анализа динамических свойств приводной системы. Журнал

«Машиностроение и электротехника». София 2005 г., ISNN 0025-455X.

Чалупа, М., Веверка, Дж. и Влах, Р., 2009. Влияние расчетных параметров на колею транспортного средства

Динамическая нагрузка.В материалах 2-й Международной мультиконференции по инженерии и

технологическим инновациям. Орландо, стр. 365-369.

Доусон, Д., 2000. Утончение пленок и трибологические интерфейсы. Опубликовано Elsevier, ISBN-13: 978-0-

444-50531-6

Fitch, E.C., 2002: Температурная стабильность. Machinery Lubrication Magazine 3, 35-39

Friso, D. and Bolcato, F., 2004: Реологические свойства некоторых ньютоновских пищевых жидкостей. Rivista di

Ingegneria Agraria 2, 75-80

Guo, B., Лайонс, В. и Галамбор, А., 2007: Технологии производства нефти. Elesevier Science

and Technology Books, ISBN 0750682701

Hlaváč, P., 2007: Реологические свойства темного пива, Proceedings of Research and Teaching of

Physics in the Context of University Education, Nitra, 5-6.06.2007, стр. 169-175

ISO 8217: 2005, Нефтепродукты. Топливо (класс F)

Khonsari, MM, 2007: Пределы низких температур и вязкости. Machinery Lubrication Magazine 2,

26-31

Кумбар, В., Севера Л., Глос Й., Чорняк Ш., 2011: Влияние использования присадок на продление срока службы моторного масла

, Материалы диагностики износа, 4-5 октября 2011 г., Брно, в

пресс

Корреляционное исследование физико-химических, реологических и трибологических параметров моторных масел

Физико-химические и трибологические исследования минеральных и синтетических коммерческих моторных масел были проведены для изучения изменчивости их эксплуатационных характеристик и предложения обобщенной взаимосвязи между различными физико-химическими и эксплуатационными параметрами.Физико-химические параметры были определены с использованием стандартных процедур испытаний, предложенных в ASTM и индийских стандартах (BIS). Реологические параметры этих смазочных материалов были исследованы для определения характеристик текучести. Триботехнические характеристики по антифрикционным и противоизносным свойствам изучались с помощью четырехшарикового триботестера. Для установления взаимосвязи между физико-химическими и трибологическими параметрами был проведен корреляционный и регрессионный анализ, а также выявлены причины изменчивости характеристик.С помощью регрессионного анализа установлена ​​эмпирическая зависимость для расчета коэффициента трения как функции физико-химических свойств. Разработанное соотношение имеет достаточную степень достоверности, так как процент отклонения составляет менее 20%.

1. Введение

Смазочные материалы играют жизненно важную роль в современных автомобилях. В частности, моторные масла смазывают все важные детали двигателей внутреннего сгорания. Они не только уменьшают трение и износ между движущимися частями, но и рассеивают теплоту трения, образующуюся между соприкасающимися частями двигателей [1].Моторные масла в основном изготавливаются с использованием базового масла и пакета присадок. Химический состав рецептурного моторного масла в целом определяет его физико-химические свойства, а также характеристики трибосистемы in situ. Физико-химические свойства, такие как вязкость, плотность, TAN (общее кислотное число), TBN (общее щелочное число) и сульфатная зольность, считаются важными характеристиками моторных масел. Эти свойства дают информацию об общей применимости моторных масел. Наряду с физико-химическими свойствами важным аспектом является текучесть моторных масел.Текучесть моторного масла зависит от реологии масла, поэтому очень важно хорошо знать реологические свойства смазочных материалов [2].

Смазочные материалы на основе их реологических свойств характеризуются как ньютоновские и неньютоновские жидкости. Жидкости с молекулярной массой менее 1000 кг/моль демонстрируют ньютоновское поведение при низком давлении и касательном напряжении [3]. Недавно сообщалось, что неньютоновское поведение смазочных материалов приводит к повышению несущей способности и снижению контактного трения в гидродинамических пористых подшипниках скольжения [4].Моторные масла проявляют вязкоупругость в условиях неньютоновского течения и демонстрируют деформацию, зависящую от времени [5]. Вязкоупругость приводит к разжижению смазочных материалов при сдвиге. Таким образом, вязкость моторного масла считается одним из основных реологических параметров, оказывающих глубокое влияние на эксплуатационные характеристики смазочного материала. Таким образом, физико-химические свойства и реологическое и трибологическое поведение моторных масел взаимозависимы.

Трибология изучает трение и износ деталей машин.Смазочное масло образует тонкую пленку между поверхностями, которая разделяет соседние движущиеся части и сводит к минимуму прямой контакт между ними. В результате этого тепло, выделяемое за счет фрикционного нагрева, уменьшается. Эффективная смазка способствует уменьшению износа, тем самым защищая компоненты двигателя от частых отказов. В зависимости от отношения толщины смазочной пленки к шероховатости композитной поверхности контактирующих поверхностей могут возникать различные режимы смазки от граничной до гидродинамической.Эти режимы смазки зависят от контактного давления и поверхностной скорости контактирующих поверхностей [6]. В связи с этим широко используются экспериментально-статистические методы для характеристики трения в сухом контакте и для коэффициента трения установлено полиномиальное уравнение второго порядка [7]. В другой попытке было проведено различие между уровнями эксплуатационных характеристик автомобильных трансмиссионных масел API GL с использованием трибологических испытаний на четырехшариковой машине и испытательном приборе с перекрестным цилиндром.Проведенный статистический анализ выявил дифференциацию уровней эффективности автомобильных трансмиссионных масел [8].

Взаимосвязь между различными физико-химическими и трибологическими параметрами может быть эффективным инструментом для понимания поведения и изменчивости характеристик смазочных материалов. Были предприняты различные попытки установить эмпирические отношения между физико-химическими параметрами с использованием математических/статистических методов. В связи с этим было изучено изменение трибологических характеристик товарных моторных масел и установлена ​​корреляция между трибологическими параметрами, такими как трение и износ, с физико-химическими свойствами [9].Аналогичным образом были установлены эмпирические зависимости между температурой и абсолютной вязкостью для смазочных материалов, полученных из растительных масел [10]. Для прогнозирования трибологических свойств был разработан алгоритм, называемый феноменологической и прогностической моделью, для смазок на основе органических сульфидов. Модель проверена с использованием экспериментальных данных по нагрузке на сварку на четырехшариковой машине [11]. На протяжении многих лет было замечено, что теоретические модели использовались для рационализации экспериментальных данных по физико-химическим свойствам бинарных смесей растительных масел с различными классами минеральных базовых масел [12].Более того, методы многофакторного статистического анализа использовались для прогнозирования коэффициента вязкости смазочных материалов с использованием ЯМР-экспериментов [13].

В прошлом был проведен ряд исследований по определению и установлению зависимости между различными параметрами смазочных материалов, поскольку компания Barus установила связь между вязкостью и давлением, введя коэффициент вязкости под давлением « α » [14]. В недавнем прошлом была проведена комплексная характеристика смазочных жидкостей одинаковой вязкости, но с различным составом присадок и базовых компонентов для изучения фрикционных свойств, теплофизических и реологических свойств, а также механического КПД в гидродвигателях [15].Вязкость смазочного материала зависит от температуры. Проведены исследования по установлению зависимости температуры и других параметров от вязкости моторного масла. Установлена ​​также взаимосвязь между вязкостью, температурой и давлением, зависящими от сдвига, для смазок, загущенных полимерами [16]. Сообщалось, что лучшее реологическое поведение в зависимости от температуры приводит к лучшим трибологическим характеристикам [17].

На основе проведенного обзора литературы отмечено, что были предприняты попытки установить зависимости между различными характеристическими свойствами смазочных материалов.Однако комплексной зависимости в виде эмпирических соотношений между физико-химическими свойствами и трибологическими характеристиками моторного масла не существует. Поэтому в настоящей работе были предприняты попытки исследовать взаимосвязь между физико-химическими свойствами и трибологическими характеристиками моторных масел. Было проведено исследование товарных моторных масел и определены характерные свойства, относящиеся к физико-химическим, реологическим и трибологическим характеристикам.Затем параметры производительности были сопоставлены с использованием корреляционного и регрессионного анализа для установления отношений зависимости между ними. Исследование поможет инженерам по смазке и техническому обслуживанию в выборе подходящих параметров для успешной работы двигателей.

2. Экспериментальный
2.1. Выбор смазочного материала

В этом исследовании были рассмотрены пять различных коммерческих моторных масел, обозначенных как. Подробная информация о выбранных смазочных материалах представлена ​​в таблице 1.Мотивом выбора указанных смазочных материалов является понимание эксплуатационных характеристик смазочных материалов, доступных в настоящее время на рынке, и установление связи между их характерными свойствами и эксплуатационными характеристиками.

+

Сл. номер Смазочное код Класс SAE Базовое масло Применение
90 677
1 SAE-40 Минеральное Дизельный двигатель
2 SAE20W -50 Минеральное Дизель / бензиновый двигатель
3 SAE20W-50 Минеральное бензиновый двигатель
4 SAE5W-40 Синтетическое дизельное топливо / бензин Двигатель
5 SAE5W-40 SAE5W-40 1 Синтетический 91 Дизель / бензиновый двигатель
2.2. Характеристика смазочных материалов

Выбранные смазочные материалы были охарактеризованы по их физико-химическим свойствам, реологическим свойствам и трибологическим характеристикам. Физико-химические свойства предоставляют основную качественную информацию о выбранных продуктах, а реологические и трибологические свойства предоставляют информацию о характеристиках смазочных материалов. TAN измеряет наличие органических и сильных неорганических кислот в масле и является индикатором окисления масла, которое может привести к коррозии компонентов.TBN, являющийся мерой основных компонентов, представляет собой способность масла нейтрализовать кислоты, образующиеся в нем при нормальном использовании. Точно так же сульфатная зола представляет собой количество металлических элементов, полученных из моющих и противоизносных присадок к маслу. Пакеты присадок содержат такие элементы, как кальций, магний, цинк, молибден, фосфор и т. д., которые помогают улучшить характеристики моторного масла.

2.2.1. Физико-химические свойства

Физико-химические свойства, такие как плотность, вязкость, индекс вязкости, сульфатная зольность, общее кислотное число (TAN) и общее щелочное число (TBN), были определены с использованием стандартных процедур испытаний, предложенных в ASTM и индийских стандартах (BIS).Металлические элементы, присутствующие в пакете присадок, были определены с помощью атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой (ICPAES), модель: PS 3000 UV (DRE), Leeman Labs Inc. (США).

2.2.2. Реология

Изменение реологических параметров (вязкости, напряжения сдвига и крутящего момента) в зависимости от температуры было исследовано с использованием RHEOPLUS/32 MCR 302 от Anton Paar Austria. Реометр, способный проводить реологические исследования во вращательном или колебательном режиме, состоит из двигателя ЕС с диапазоном крутящего момента 10–200 мНм.Эксперименты проводились с использованием геометрии концентрических цилиндров, как показано на рисунке 1. Зазор между концентрическими цилиндрами заполнялся испытуемой смазкой, а внутренний цилиндр вращался с помощью шпинделя с заданной скоростью. Было проведено два различных набора экспериментов для определения изменения коэффициента вязкости в зависимости от температуры и скорости сдвига. Первую серию экспериментов по реологии проводили при постоянной скорости сдвига 10/с и температуре варьировали от 20 до 50°С со скоростью изменения 4°С в минуту.Изменение коэффициента вязкости в зависимости от температуры контролировали и регистрировали. В еще одном эксперименте скорость сдвига варьировали от 1 до 100/с при комнатной температуре, и отслеживали и регистрировали изменение коэффициента вязкости в зависимости от скорости сдвига.


2.2.3. Трибология

Трибологические испытания были проведены на четырехшариковом триботестере (FBT) с использованием стандартной процедуры испытания на износ, как указано в ASTM D: 4172B. FBT, использованный в настоящем исследовании, показан на рисунке 2.


(1) Анализ трения . Машина FBT оценивает противоизносные и антифрикционные свойства смазочных материалов. Для этого FBT использует геометрию скользящего контакта с четырьмя шариками, образованную между четырьмя шариками диаметром 12,7 мм каждый. Четыре шара собраны в тетраэдр, три нижних шара закреплены в стакане, а четвертый шар, установленный на вертикальном валу, может свободно вращаться с заданной скоростью вращения шпинделя. Испытываемая смазка вводится в стационарный шаровой стакан, образуя тонкую смазочную пленку между тремя нижними и верхним шарами.Контактное трение в терминах момента трения непрерывно регистрируется в течение всего времени испытания.

(2) Анализ износа . Контактный износ по диаметру пятна износа измеряют в конце испытания с помощью промышленного апохроматического микроскопа. Момент трения позже преобразуется в коэффициент трения с использованием эмпирических соотношений. Каждый смазочный материал испытывается дважды, и диаметр следа износа (WSD) измеряется по вертикальной и горизонтальной осям для всех трех нижних шариков, что дает 12 показаний для данного смазочного материала.Среднее из 12 показаний сообщается как диаметр следа износа.

Эксперименты проводятся на шарах, изготовленных из легированной хромом стандартной стали AISI номер Е-52100 марки 25 EP (дополнительная полировка). Условия теста приведены в таблице 2.

1 91 Продолжительность теста
1
1 нагрузки 1 40 KGF
Температура 75 ° C
1 скорость 1200 об / мин
1 1 HR
1

PostExperlental Исследования по использованию образцов проводились для исследования режима и механизма износа.Кроме того, способность добавок образовывать граничные слои на испытуемой поверхности была исследована с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с использованием FESEM модели Quanta 200F FEI, Нидерланды, оснащенной системой EDX.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Физико-химический анализ смазочных материалов

Результаты измерений физико-химических свойств смазочных материалов приведены в таблице 3.номер Характеристики Смазка Название


Плотность при 15 ° С (г см -3 ) 0,8711 0,8910 0,8695 1 0.8655 1 0.8526 1 1 Кинематическая вязкость (мм 2 / с) @ 40 ° C 123.06 166.71 154.93 83,68 79,82 Кинематическая вязкость (мм 2 / с) при 100 ° С 14,17 17,75 17,93 13,28 13,05 Индекс вязкости (VI) 115 115 117 118 162 166 1 1 Tan (MG KOH / G) 1 0.44 1.93 0,93 2,13 2.00 TBN (мг КОН / г) 11,16 11,09 9,65 14,41 14,25 сульфатной золы% мас 1,06 0,77 0,93 0,80 1,10

Из табл. 3 видно, что товарные моторные масла практически аналогичны по своим физико-химическим характеристикам. Плотность этих смазок порядка 0.8 г см −3 , независимо от марки смазочного материала и природы базового масла (минеральное/синтетическое). Испытанные смазочные материалы имеют индекс вязкости > 110. Однако синтетические масла имеют очень высокий индекс вязкости выше 160. Очень желателен высокий индекс вязкости, чтобы вязкость меньше менялась при изменении температуры. TAN, TBN и сульфатная зольность выше у синтетических масел. Это может быть связано с наличием в них более высоких концентраций добавок. Значения TAN находятся в пределах 0.5–2,25 для выбранных смазочных материалов. Синтетические смазочные материалы с низкой вязкостью при 40 и 100°С обладают очень высоким индексом вязкости. Это может быть связано с наличием в масле модификаторов индекса вязкости. Значения TBN для масел находятся в диапазоне 9–15 мг KOH/г, при этом синтетические масла имеют высокие значения TBN. Содержание сульфатной золы почти одинаково и составляет около 1% по весу для всех выбранных смазочных материалов.

Результаты анализа следов металлов приведены в таблице 4. Результаты показывают наличие очень высоких концентраций противозадирных присадок, содержащих такие элементы, как цинк, фосфор и молибден.Синтетические масла показывают высокие концентрации Zn и почти ничтожно мало Мо. Среди выбранных смазочных материалов имеет самую высокую концентрацию присадок с Zn = 977, Mo = 93 и = 894 мг/л. Присутствие цинка, молибдена и фосфора напрямую влияет на трение и износ смазочных материалов.

1 MO 6
.90 6 7

Сл. Номер Код смазки элемент (мг / л)
1 P
1 1 91 549.10 36,60 512,30
977,10 93,30 893,50
724,60 50.00 677,60
907,10 1,00 857.90
1 924.60 <1.00 877.90
3.2. Реологические исследования

3.2.1. Изменение вязкости в зависимости от температуры

Изменение динамической вязкости в зависимости от температуры показано на рисунке 3. Видно, что коэффициент вязкости монотонно уменьшается с повышением температуры. Как показано на рисунке 3, уменьшение нелинейно; однако это согласуется с общими тенденциями изменения вязкости смазочного материала в зависимости от температуры. Смазка имеет наибольшее значение коэффициента вязкости, то есть 0.5   Па-с при 293   K. Он имеет самый большой отрицательный градиент с температурой, что указывает на то, что он более восприимчив к колебаниям температуры. и имеют меньшие значения динамической вязкости, являясь синтетическими смазками. Но эти смазки показывают лучшую стабильность по сравнению со смазками на минеральной основе, так как имеют меньший отрицательный температурный градиент вязкости.


Установлено, что изменение вязкости в зависимости от температуры для выбранных смазочных материалов с помощью метода подбора кривой подчиняется уравнению Рейнольдса [18]: где – динамическая вязкость при атмосферном давлении, – абсолютная температура.

3.2.2. Изменение напряжения сдвига в зависимости от скорости сдвига

Изменение напряжения сдвига/скорости сдвига показано на рисунке 4. Как видно из рисунка 4, все выбранные смазочные материалы характеризуются нелинейным поведением, представляющим собой неньютоновское поведение, указывающее на наличие вязкоупругости. Все они имеют предел текучести, демонстрирующий вязкопластический характер, при этом L 2 имеет наивысшее значение.


Используя экспериментальные данные, представленные на рис. 4, подбор кривой был выполнен с помощью набора инструментов подбора кривой в программном обеспечении MATLAB.Полученное таким образом уравнение наилучшего отверждения задается уравнением (2), представляющим поведение потока жидкости по степенному закону. Значение индекса степенной зависимости «» означает ньютоновское и неньютоновское поведение смазочных материалов. «» < 1 представляет поведение истончения при сдвиге, «» > 1 представляет утолщение при сдвиге и представляет ньютоновскую жидкость. Значения индекса степенной зависимости, полученные в результате процедуры подгонки кривой, приведены в таблице 5. Значения «» для смазочных материалов близки к меньшему, чем 1, что отражает поведение смазочных материалов в отношении разжижения при сдвиге.Это еще раз подтверждает, что смазочные материалы демонстрируют неньютоновское поведение.

Индекс закона

Сл. номер Смазочное код Мощность

0,9967
0,9969
0,9916
0.9940
0,9998

Изменение вязкости в зависимости от скорости сдвига

Изменение вязкости в зависимости от скорости сдвига показано на рисунке 5. Как видно из рисунка 5, вязкость сначала уменьшается с увеличением скорости сдвига. Такое поведение наблюдается при более низких скоростях сдвига, то есть при скорости сдвига < 10/с. При более высоких скоростях сдвига значительных изменений не происходит, и коэффициент вязкости почти постоянен во всем диапазоне скоростей сдвига.Смазка демонстрирует наибольшее изменение вязкости в зависимости от скорости сдвига и наименьшее. При скорости сдвига выше 10/с вязкость почти не зависит от скорости сдвига. Уменьшение вязкости со скоростью сдвига более выражено при большем истончении при сдвиге и, следовательно, более вязкоупругом поведении. Небольшие значения динамической вязкости для и объясняются их синтетическим происхождением и наличием класса SAE 5W-40.


3.3. Трибологические исследования

Трибологические характеристики смазочных материалов определяются их поведением при трении и износе.

3.3.1. Поведение при трении

На рис. 6 показано изменение коэффициента трения для смазочных материалов на протяжении всего эксперимента. Из рисунка 6 видно, что коэффициент трения увеличивался на ранней стадии эксперимента, а затем оставался почти постоянным. Из-за образования пятна износа коэффициент трения на ранней стадии увеличился; в дальнейшем из-за фрикционного износа коэффициент трения стал почти постоянным. Кинетическое трение, то есть коэффициент трения в конце испытания, у смазочного материала самый высокий (=0.1429) и самый низкий для смазки (= 0,1155). Такое поведение смазок можно объяснить наличием противозадирных и антифрикционных присадок. Смазка L 1 имеет относительно более низкие концентрации Zn и P, как видно из таблицы 4, в то время как L 2 имеет самую высокую концентрацию этих элементов. В случае смазок на синтетической основе коэффициент трения = 0,0890 и = 0,0881 наблюдается для смазок и соответственно. Хотя синтетические масла обладают очень низкой вязкостью, более высокие концентрации цинка и фосфора, присутствующие в них, повышают пленкообразующую способность этих масел при заданной испытательной нагрузке, тем самым снижая коэффициент трения по сравнению со смазками на минеральной основе.Смазочные материалы часто смешивают с диалкилдитиофосфатом цинка (ZDDP) в качестве многофункциональной добавки. Цинк и фосфор, присутствующие в этой добавке, образуют полярные фрагменты, способные прилипать к поверхности стали и защищать поверхность от повреждений. Этот адсорбированный слой добавки известен как граничная пленка, которая под давлением (приложенной нагрузкой) упрочняется, тем самым уменьшая трение и износ.


3.3.2. Поведение при износе

Следы износа, наблюдаемые на образцах для испытаний с использованием шариков, показаны на рис. 7.Морфология рубца износа показывает нормальное истирание в пределах контакта. Следы трения отчетливо видны вдоль направления скольжения.

Для лучшего сравнения результатов испытаний коэффициент трения и WSD приведены в таблице 6. Смазка показала наилучшие противоизносные характеристики при WSD 0,391 мм, в то время как смазка показала наихудшие характеристики при WSD 0,746 мм.

1 429

Сл. номер Код смазки Коэффициент трения Средний диаметр следа износа (мм)


0.710
0,1155 0,746
0,1416 0,676
0,0890 0,391
0,0881 0,446

3.3.3. Постэкспериментальный анализ

На рис. 8 показаны микрофотографии СЭМ использованных образцов для испытаний с шариками.Микрофотографии СЭМ показывают, что поверхности износа подверглись нормальному износу при трении под действием нагрузки в направлении скольжения. Наблюдаемые следы износа параллельны направлению скольжения. Смазка и более гладкая поверхность с некоторыми зазубринами по краям вдоль следа износа. Сглаживание поверхности должно происходить за счет истирания неровностей под действием приложенной нагрузки. Точно так же микрофотография смазанного образца показывает сильный износ с небольшими микроямками. Так же видны царапины на поверхности.Смазанный образец имеет гладкие следы износа, представляющие собой сглаживание неровностей поверхности. Кроме того, износ, связанный с этим смазочным материалом, очень низок благодаря разглаживающему действию. На смазанном образце видны сильные задиры на стальной поверхности. Следы задиров более глубокие, и, следовательно, при использовании этого смазочного материала наблюдается больший диаметр пятна износа. СЭМ-микрофотография смазанного образца показывает некоторые повреждения поверхности с задирами в направлении скольжения. Повреждение поверхности наблюдается в виде неравномерного удаления материала с поверхности.

EDX-анализ образцов показывает наличие таких элементов, как цинк, сера, фосфор и т. д., что означает образование тонкого пограничного слоя смазки на стальных поверхностях. Граничные пленки, сформированные с помощью противозадирных присадок, помогают защитить поверхности от дальнейшего повреждения.

3.4. Корреляционный анализ

Корреляционный анализ предсказывает связь между двумя или более переменными и делает вывод о силе взаимосвязи между ними.Значение коэффициента корреляции «» отражает степень, в которой связаны две отдельные переменные [19]. Значение находится в диапазоне от -1 до +1. Значение +1 указывает на совершенно положительную корреляцию, а -1 указывает на совершенно отрицательную корреляцию. «» определяется с помощью (i) ковариации между любыми двумя переменными, которая измеряет изменчивость пар вокруг среднего значения и среднего значения и (ii) выборочных дисперсий и , то есть, и которые представляют изменчивость — баллы и -баллы вокруг их соответствующих выборочных средних значений и , соответственно.Таким образом, «» рассчитывается по формуле. Свойства смазочного материала, указанные в таблице 3, и рабочие характеристики, указанные в таблице 6, поэтому использовались для определения коэффициентов корреляции. В табл. 7 приведены коэффициенты корреляции, полученные с помощью корреляционного анализа между различными физико-химическими и трибологическими параметрами.

91 WSD 7 91 @ 15 ° C G-CM -3 0,92 0,75 6 -0.50 6 0,95 0,78 6 0,94 -0,97 -0,53 -0,34 6 -0.55 -0,85 -0,92 -0,91 -0,50 -0,46 0,08 -0,45 -0,15 0,96 -0,79 -0,42 6 0.88 91 -0,04 0,88 6 0.73 6 0.68 0,91 -0,55 -0,91 -0,45
1 1 @ 15 ° C
г-см -3
г-см
@ 40 ° C @ 100 ° C @ 100 ° C VI Tan TBN 1 Сульфа
ZN
1 ZN MO 1 P COF
1 0.83 0,73 0,73 0,08 0,59 -0,68 0,08 0,01 0,41
@ 40 ° C 0.83 1 . .91 0,90 -0.53 0,91
-0.50 -0139 -0136
0.22 0.73
@ 100 ° C 0,73 0,91 1 0.76 -0,34 0,85 -0,46 0,02 0,88 — 0.04 0.68 1 0.81
-0.73 -0.73 -0.90 -0.96 — 0,76 1 1
0.13 0,53 -0,83 0,60 -0,92
ТАН -0,08 0,71 1 0,70 0.33 0.33 0,96 -0.909 0,98 1 -0199
1 TBN -0.59 -0.91 0,94 0,70 1 0,08 0,50 -0,76 0,56

сульфатной золы
-0,68 0,13 0,33 1 0,51 -0,46 -0,47 -0,31
Zn 0.08 0,02 0,53 0,50 -0,51 1 0,03 0,99
Мо 0,92 7 0,95
0,83 0.83 0.0.20 0.76 -0,46 -0,46 0,03 1 0.55
Р 0,01 -0,22 -0,04 0,60 0,98 0,56 -0,47 0,99 -0,04 1 -0.83 -0.49
COF 0.41
-0,84 -0,84 -0.92 -0,31 -0,79 0,55 -0,83 1 0,82
WSD 0,75 0,76 -0,97 0,88 -0,35 0,65 0,82 1

Не соответствующие.

При изучении коэффициентов корреляции физико-химических и трибологических свойств было обнаружено, что кинематическая вязкость при 40°C имеет положительный коэффициент корреляции 0,83, что указывает на прямое влияние плотности на вязкость. Положительная корреляция 0,92 между металлической добавкой Мо и плотностью и 0,95 между Мо и кинематической вязкостью при 40°С показывает, что Мо положительно влияет на плотность и кинематическую вязкость смазки. Очень высокий положительный коэффициент корреляции 0.94 между индексом вязкости и щелочным числом является четким показателем того, что дополнительная нейтрализация образующейся кислоты улучшает индекс вязкости масла, тем самым продлевая срок службы. Примеси металлов Zn и P имеют очень высокое значение коэффициента корреляции 0,96 и 0,98 соответственно, при этом TAN указывает на то, что, хотя они улучшают характеристики масла, они вызывают увеличение кислотности смазочного материала. Впоследствии это приводит к увеличению трения, так как взаимодействие между поверхностями усиливает окисление, и оксиды в целом адсорбируются на поверхности [20].Отрицательная корреляция значимости между WSD и TAN со значением -0,55 и между COF и TAN со значением -0,84 указывает на то, что увеличение значения TAN не влияет на COF и WSD, поскольку TBN также имеет сильную отрицательную корреляцию -0,92 с COF и — 0,91 с ВСД. Это означает, что образованию кислот в процессе препятствует наличие оснований в пакете присадок. Сильная положительная корреляция 0,82 является случайной, так как доказано, что они практически не связаны между собой, так как одни смазочные материалы придают антифрикционные свойства, а другие — только противоизносные.

3.5. Регрессионный анализ свойств смазки

Регрессионный анализ был выполнен для оценки причинно-следственной связи коэффициента трения и WSD с физико-химическими характеристическими свойствами. Линейная регрессия — это метод, используемый для установления причинно-следственной связи между зависимой переменной и двумя или более независимыми переменными. Это помогает установить взаимосвязь между интересующими параметрами. Зависимая переменная, коэффициент трения () и независимые переменные, плотность при 15°C (), кинематическая вязкость при 40°C () и TAN для выбранных смазочных материалов приведены в таблице 8.

1 91 3

Сл. Номер COF () плотность, () @ 15 ° C кинематическая вязкость, @ 40 ° C Tan
1 0.1429 0.8711 123.06 0.44
1 2
2 0.1155 1 0.8910 1 166.71 1 1.93
0.1416 0.8695 154,93 0,93
4 0,0890 0,8655 83,68 2,13
5 0,0881 0,8526 79,82 2

Модель множественной регрессии первого порядка была реализована на данных, приведенных в таблице 8, и была установлена ​​статистика регрессии. Регрессионная статистика включала определение значений коэффициента корреляции () и стандартной ошибки ().Значения, полученные в настоящем анализе, представляют сильную взаимосвязь между переменными. Затем был выполнен ANOVA (дисперсионный анализ) для определения уровня вариабельности в регрессионной модели. Значение и параметры, а именно степени свободы (df), сумма квадратов (SS) и средний квадрат (MS), полученные из ANOVA, приведены в таблице 9. Источник DF SS SS MS 1 7 1 Regress 3 0.003263 0,001088 10,8076 0,005098 Остаточная 7 0,000705 0,000101 Итого 10 0,003968 +


Вывод для множественной регрессии был позже сделан путем подгонки линейного уравнения к наблюдаемым данным. Была принята аппроксимация методом наименьших квадратов, и были определены линейные невязки.Статистика теста, то есть отношение наклона и стандартного отклонения в каждом наблюдении, приведена в таблице 10. Значение вывода обеспечивает значение вероятности, связанное с двусторонним тестом.


Коэффициент Стандартная ошибка -test значение

Перехват 0,085467 0,2280 0.3748 0,7189
Плотность при 15 ° С () 0,033305 0,2740 0,1215 0,9067
Кинематическая вязкость при 40 ° С () 0,000241 0,0001 1,7749 0.1192
Tan 0.0064 1 1

После определения коэффициента перехвата и независимых переменных уравнение регрессии записано в линейной форме, как где плотность при 15°C – кинематическая вязкость при 40°C, TAN – общее кислотное число.

Значимость (табл. 10) для соотношения (4) составляет 0,005098, что значительно меньше 0,1, что означает более надежную формулу.

4. Заключение

В настоящем исследовании были проведены экспериментальные исследования по изучению изменчивости рабочих характеристик и установлению корреляции между характеристическими свойствами моторных масел. Проведены эксперименты по исследованию физико-химических, реологических и трибологических свойств моно- и всесезонных моторных масел различных стандартов качества API.Таким образом, на основе проведенных исследований можно сделать следующие общие выводы: (i) Коммерческие моторные масла почти аналогичны по своим физико-химическим характеристикам. Тем не менее, синтетические смазочные материалы обладают высокими индексом вязкости и щелочным числом и более высокими концентрациями присадок по сравнению с маслами на минеральной основе. (ii) Реологическое поведение смазочных материалов показывает, что изменение вязкости в зависимости от температуры для тестируемых моторных масел подчиняется уравнению Рейнольдса. Смазочные материалы описывают неньютоновское разжижение при сдвиге со значениями индекса степенной зависимости, близкими к 0.99.(iii) Трибологические характеристики смазочных материалов показывают, что смазка на синтетической основе обладает лучшими антифрикционными и противоизносными свойствами, чем смазочные материалы на минеральной основе. Коэффициент трения колеблется от 0,0881 до 0,1429 для испытуемых смазок. Точно так же диаметр пятна износа варьируется от 0,391 мм до 0,746 мм для испытанных смазочных материалов. Трибологические характеристики смазочных материалов в основном зависят от вязкости и присутствующих присадок. (iv) Изношенные поверхности показывают, что смазочные материалы на синтетической основе приводят к меньшей поверхности износ, в то время как современные смазочные материалы на минеральной основе демонстрируют сильное истирание.Все смазочные материалы способны образовывать тонкую граничную пленку на стальных поверхностях. (v) Корреляционный анализ показывает, что на характеристики трения и износа смазочных материалов влияет их вязкость. На вязкость, в свою очередь, влияют плотность, значения TAN и TBN. Кроме того, на TAN и TBN влияет концентрация микроэлементов, присутствующих в используемых присадках. (vi) Эмпирическое соотношение, коррелирующее значения трения, вязкости, плотности и TAN смазочных материалов, дает достаточную степень надежности при максимальное отклонение 14% от экспериментальных результатов.

номенклатура
1 SS: SS Всего:
TAN: TAN: TOTAL AIST NOUME
1 TBN: 1 Total Base:
1 ICPAES: 1 Индуктивно связанный спектрометр излучения в плазме
FBT: Четырех шарный трикотестер
WSD: диаметр пятна изнашивания
ЕР: Экстремальные давления
СЭМ: Сканирующий электронный микроскоп
VI: индекс Вязкость
: Динамический вязкость
: Абсолютной температура
: показатель степенного закона
: Коэффициент трения
: Плотность при 15 ° С
: кинематических вязкость при 40°C
: Кинемати С вязкостью на 100 ° C
1 несколько: Коэффициент нескольких корреляций
1: 1 Коэффициент определения
1 Сумма квадратов
DF: Степень свободы
MS: MS: Средний квадратный
1 Ошибка MS: Ошибка среднего квадрата
1 SS Остаточный: Остаточная сумма квадратов
Общая сумма квадратов.
Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи.

Серия VM Часть 2 Влияние модификаторов вязкости на характеристики моторного масла

В части 1 этой серии статей «Понимание основных принципов модификаторов вязкости автомобильных моторных масел» объясняется, как первоначальной целью модификации вязкости было преодоление влияния изменений температуры на рабочие характеристики моторного масла.С появлением модификаторов вязкости (VM) в 1960-х годах стало возможным создавать моторные масла, которые меньше разжижаются при высоких температурах и меньше загустевают при низких температурах, чем обычные моносезонные масла. В результате вязкость масла могла поддерживаться в допустимых пределах как в жарком, так и в холодном климате. Это привело к появлению всесезонных масел для удобства покупателя, которому больше не приходилось менять моторные масла по сезонам.

Продолжая исследования полимеров, модифицирующих вязкость, химики и инженеры обнаружили множество дополнительных преимуществ, положительно влияющих на характеристики моторного масла.Часть 2 этой серии статей посвящена некоторым из них и объясняет, как химики и инженеры измеряют улучшение вязкости. Кроме того, мы изучаем, как Lubrizol использует полимеры с высокими эксплуатационными характеристиками для улучшения работы современных двигателей легковых автомобилей, которые меньше, чем в прошлом, но, как ожидается, будут работать лучше и дольше, чем их предшественники. Наконец, мы рассмотрим, как VM улучшают производительность парка большегрузных дизельных (HD) грузовиков и повышают ценность трансмиссионных и редукторных масел.

Основные функции

Модификаторы вязкости

выполняют пять основных функций в моторных маслах.

  1. Уменьшение изменений вязкости в зависимости от температуры.
  2. Позволяет двигателю запускаться (проворачивать) при низких температурах, что измеряется с помощью симулятора вязкости холодного пуска (CCS).
  3. Обеспечивает долговечность двигателя в режимах смазки пограничным слоем клапанных механизмов и колец/вкладышей, что измеряется вязкостью при высокой температуре и высокой скорости сдвига (HTHS).
  4. Обеспечивают важные преимущества невязкостных характеристик, такие как повышенная чистота поршней и контроль над отложениями, снижение повышения вязкости и/или износа из-за образования сажи, а также долговечность уплотнений и фрикционных материалов.
  5. Обеспечивают защиту и лучшую работу вторичного использования моторного масла, гидравлики. В современных двигателях с регулируемыми фазами газораспределения, деактивацией цилиндров и фазировкой фаз газораспределения для повышения топливной экономичности и снижения выбросов моторное масло служит еще и гидравлической жидкостью.

Существуют дополнительные второстепенные функции, которые обеспечивают модификаторы вязкости, некоторые из которых будут подробно описаны далее в этой серии статей.

Как виртуальные машины контролируют вязкость при изменении температуры

Есть два способа объяснить, как полимеры VM контролируют вязкость масла. Во-первых, важно понимать, что полимеры VM представляют собой цепные молекулы, которые легко растворяются в минеральных и синтетических базовых маслах. Эти молекулы представляют собой свернутые цепочки, напоминающие крошечные сферы, рассеянные в масле.Когда смазочное масло прокачивается по всему двигателю, полимерные змеевики создают сопротивление потоку и, таким образом, повышают вязкость. Величина увеличения вязкости зависит от размера рулона и концентрации полимера.

Теория термического механизма объясняет, как полимеры текут, когда они нагреваются. Полимерная спираль расширяется при высокой температуре, что увеличивает вязкость. При низких температурах катушки сжимаются, занимая меньше места в масле, что снижает вязкость.

Теория растворимости утверждает, что полимеры сжимаются и становятся более плотными, когда растворяются в маслах с меньшей растворимостью.Следовательно, для определенной концентрации полимера ВМ вязкость смазки, составленной из масла с хорошей растворимостью, будет выше, чем смазка, изготовленная из менее растворимого масла. Некоторые говорят, что растворимость полимера становится легче при более высоких температурах, и это объясняет, почему полимерные клубки расширяются в горячем масле и, таким образом, повышаются вязкость.

Как термический анализ, так и анализ растворимости приводят к одному и тому же результату: полимеры VM загущают масло при более высоких температурах и позволяют смазочному материалу более свободно течь при низких температурах по сравнению с одним только базовым маслом.

Свойства присадки для улучшения вязкости

Как измерить улучшение вязкости базовых масел? Каковы свойства модификаторов вязкости и как мы можем продемонстрировать их OEM-производителям и продавцам масел?

Индекс вязкости

Существует эмпирический метод измерения изменения вязкости в зависимости от температуры, который называется, как вы уже догадались, индексом вязкости (VI). Этот индекс был первоначально разработан в 1929 году Дином и Дэвисом для классификации базовых масел. С введением модификаторов вязкости в моторные масла в 1960-х годах индекс вязкости стал ценным инструментом для оценки эффективности VM для преодоления изменений вязкости моторного масла из-за колебаний температуры.Индекс, рассчитанный по ASTM D2270, измеряет зависимость между вязкостью масла при температурах 40° и 100°C. Чем меньше разница в вязкости при низких и высоких температурах, тем выше полученное число VI или индекс вязкости.

Типичные масла на парафиновой основе группы API I или II могут иметь от 95 до 105 баллов по шкале индекса вязкости. VI всесезонного масла, содержащего полимеры VM, такого как SAE 15W-40, составляет около 140, а VI SAE 5W-30 составляет около 170.VM с высокими баллами смягчают естественную тенденцию жидкостей к разжижению при более высоких температурах и к загустению при более низких температурах.

Устойчивость к сдвигу

В двигателе существует много возможностей для разрыва полимерных цепей VM на более мелкие фрагменты. Линейные полимеры имеют тенденцию разрываться примерно на полпути вниз по цепи, как показано на рисунке 2. Например, когда смазанное поршневое кольцо движется вверх и вниз по стенке цилиндра, высокие температуры цилиндра и давление зажигания могут срезать полимерные цепи VM, снижая его молекулярную массу. размер.Способность полимера VM сопротивляться сдвигу называется устойчивостью к сдвигу. По существу, устойчивость к сдвигу — это способность полимера сохранять свою эффективность в масле в течение длительного периода эксплуатации. Для этого также существует измерение, называемое индексом устойчивости к сдвигу (SSI).

Давняя озабоченность и проблема, которая снова привлекла внимание автомобильной промышленности, заключается в том, что некоторые моторные масла выходят за пределы исходного класса вязкости SAE, что может увеличить количество случаев задира поршней и гильз и/или износа подшипников.Например, многие продавцы масел требуют более устойчивых к сдвигу полимеров с показателями постоянной устойчивости к сдвигу в диапазоне 25% (SSI 25), что измеряется 90-проходной процедурой Курта Орбана (ASTM D7109). Нефть в этом диапазоне сохраняет по крайней мере 75% своего вклада в вязкость VM, измеренного этим методом.

Вязкость при высоких температурах и высокой скорости сдвига (HTHS)

Вязкость моторного масла

HTHS является критически важным свойством, связанным с экономией топлива и долговечностью двигателя. Факторы снижения вязкости HTHS связаны с государственными постановлениями, направленными на повышение экономии топлива и снижение выбросов парниковых газов (ПГ).Более низкая вязкость HTHS имеет тенденцию улучшать экономию топлива и снижать выбросы парниковых газов в новых автомобилях, предназначенных для работы на моторных маслах с низким HTHS, но слишком сильное снижение вязкости HTHS может привести к увеличению трения и износа, что приводит к задирам гильзы цилиндра, как показано на рисунке 3. как правило, высокая вязкость HTHS обеспечивает лучшую защиту от износа. При разработке моторных масел необходимо соблюдать тщательный баланс, и выбор правильного полимера VM является важным фактором.

Рис. 3.Слева: высокоэффективное моторное масло защищает двигатель от истирания. На изображении справа показана поврежденная гильза цилиндра из-за истирания.

 

Низкотемпературная прокачиваемость масла

Важно контролировать вязкость моторного масла при низких температурах, поскольку это положительно влияет на работу двигателя и его долговечность. Когда двигатель запускается, очень важно, чтобы моторное масло прокачивалось по всему двигателю и вплоть до клапанного механизма как можно быстрее, чтобы свести к минимуму контакт металла с металлом и максимально защитить от износа.Правильный полимер VM в сочетании с подходящей депрессорной присадкой гарантирует, что масло будет доставлено ко всем движущимся частям двигателя. Мини-ротационный вискозиметр (MRV) используется для измерения прокачиваемости масла при низких температурах в соответствии со стандартом ASTM D4684.

Низкотемпературный пуск

На пусковые качества двигателя влияет низкотемпературная вязкость моторного масла. Вязкость при низкотемпературном пуске измеряют с помощью вискозиметра симулятора холодного пуска (CCS), ASTM D5293.Вязкость CCS относится к тому, какое вязкое сопротивление холодному моторному маслу оказывает на коленчатый вал, опирающийся на его подшипники. Если вязкость слишком высока, стартер и аккумулятор не смогут запустить двигатель. Полимеры VM играют важную роль в поиске оптимального баланса вязкости моторного масла, чтобы обеспечить запуск двигателя при низких температурах, прокачку масла и защиту двигателя при высоких температурах. Таблица 1 SAE J300 определяет классы вязкости моторных масел только по вязкости. Температура испытания CCS зависит от класса вязкости «W».Тест MRV проводится при температуре на -5°C ниже, чтобы гарантировать, что если двигатель запустится, масло будет перекачиваться. Катастрофический отказ двигателя может произойти, если двигатель запускается, но масло не подается для смазки движущихся частей.

Защита от сажи

Сажа состоит из субмикронных частиц преимущественно элементарного углерода. Содержание сажи в дизельном моторном масле может вызвать проблемы с контролем износа и вязкости. Дизельные двигатели потребляют богатое углеродом ископаемое топливо, которое выделяет сажу как побочный продукт сгорания.Сажа мигрирует в картер моторного масла через поршневые кольца и скапливается в моторном масле. Чрезмерный уровень сажи, если его не контролировать должным образом, может привести как к увеличению вязкости моторного масла, так и к износу, связанному с сажей.

Lubrizol разработала технологии присадок для уменьшения износа, связанного с образованием сажи, и чрезмерного повышения вязкости. Например, присадка к маслам для дизельных двигателей для тяжелых условий эксплуатации CV9601 компании Lubrizol в сочетании с модификатором вязкости стирол-бутадиен (SBR) LubrizolTM 7418A сочетает в себе превосходные вискозиметрические показатели и превосходную прокачиваемость, экономию топлива и долговечность.Модификатор вязкости LubrizolTM 7418A имеет доказанные преимущества в контроле увеличения вязкости, связанного с сажей, и износа, связанного с сажей.

 

Высокотемпературная чистота

Еще одним преимуществом высокоэффективных полимеров VM является чистота. Lubrizol предлагает лучшие на рынке модификаторы вязкости SBR для использования в универсальных моторных маслах, требующих исключительной чистоты при высоких температурах. Изготовленные по технологии Lubrizol DI, полимеры SBR соответствуют самым строгим мировым OEM и отраслевым спецификациям, предъявляемым к смазочным материалам премиум-класса
.Эти составы обеспечивают исключительную защиту от отложений и чистоту поршней, что повышает долговечность и защиту от износа как в легковых, так и в коммерческих автомобилях.

Дополнительные преимущества виртуальных машин

Модификаторы вязкости

также используются в редукторных маслах и трансмиссионных жидкостях многих легковых и грузовых автомобилей. Перепады температуры и другие факторы окружающей среды, которые вредят моторным маслам, также негативно сказываются на характеристиках этих жидкостей.

Трансмиссионные жидкости смазывают шестерни, валы и другие движущиеся части, которые передают мощность от автомобильного или дизельного двигателя HD к ведущим колесам.Отдельные OEM-производители устанавливают требования к вязкости жидкости как при низких, так и при высоких температурах. VM помогают улучшить производительность и увеличить интервал замены этих жидкостей.

И последнее, но не менее важное: редукторные масла защищают и смазывают шестерни в коробках передач, дифференциалах и других типах коробок передач легковых автомобилей и двигателей грузовиков высокой грузоподъемности. Трансмиссионные масла имеют более высокую вязкость, чем моторные масла. SAE International поддерживает стандарт класса вязкости для автомобильных трансмиссионных масел J306, который отличается от стандарта класса вязкости моторного масла SAE J300.Модификаторы вязкости помогают соответствовать и превосходить требования к трансмиссионным маслам, помогая поддерживать и улучшать работу зубчатых передач в автомобиле.

Далее: Часть 3. Будущие тенденции в области высокоэффективных масел для дизельных двигателей

Определения ключевых терминов

SAE — SAE International, ранее известная как Общество инженеров-автомобилестроителей, представляет собой базирующуюся в США глобально активную профессиональную ассоциацию и организацию по стандартизации для инженеров-профессионалов.

SAE J300 — мировой стандарт, определяющий классы вязкости моторных масел.Его последняя редакция, январь 2015 г., устанавливает классы сверхнизкой вязкости SAE 16 (xW-8 и SAE xW-12).

KURT ORBHAN TEST – стендовые испытания дизельных форсунок для измерения устойчивости моторных масел к сдвигу.

РЕОЛОГИЯ – изучение течения и деформации вещества.

SSI — индекс устойчивости к сдвигу, который измеряет способность полимера в масле сохранять свою эффективность в течение определенного периода времени. Движущиеся части двигателя могут повредить полимер VM и снизить его эффективность.

VI – Индекс вязкости

VM – Модификатор вязкости

CCS – Симулятор холодного пуска двигателя, стендовое испытание для имитации запуска двигателя или способности запуска при низких температурах.

HTHS – High Temperature High Shear – это показатель сопротивления масла течению в узких промежутках между быстро движущимися частями двигателя.

ПРОЧНОСТЬ ПЛЕНКИ – Величина давления, необходимая для вытеснения масляной пленки между двумя металлическими поверхностями.

ПОЛИМЕР-МОДИФИКАТОР ВЯЗКОСТИ – синтетические молекулы, состоящие из одного или нескольких мономерных звеньев, соединенных вместе с образованием линейных, разветвленных или звездообразных молекул, которые растворяются в минеральных и синтетических маслах, обеспечивая характеристики мультивязкости.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *