Кинематическая вязкость чем выше тем

Вязкость моторного масла

Вязкость моторного масла определяет его текучесть при определенной температуре. Масла с низкой вязкостью имеют водоподобную консистенцию и хорошую текучесть при низких температурах, в отличии от более густых масел, которые имеют медоподобную консистенцию. Жидкие масла хороши для облегчения запуска в холодную погоду и снижения трения, и, как следствие, расхода топлива, а густые — для поддержания прочности масляной пленки и давления при высоких температурах и нагрузках.

Как оценивается вязкость масел?

Общество инженеров автомобильной промышленности (Society of Automotive Engineers, SAE) разработало шкалу для моторных и трансмиссионных масел.

Вязкость обозначается как «XW-XX». Число, предшествующее букве «W», оценивает текучесть масла при 0 градусов по Фаренгейту (-17,8 градусов по Цельсию). Буква W означает «Зима (Winter)», а не вес, как думают многие. Чем ниже число здесь, тем меньше оно густеет на морозе. Таким образом, моторное масло с вязкостью 5W-30 густеет на морозе меньше, чем 10W-30, но больше, чем 0W-30. Двигатель в более холодном климате, где моторное масло имеет тенденцию густеть из-за более низких температур, выиграл бы от вязкости 0 или 5 Вт. Автомобилю в Долине Смерти понадобится большее число, чтобы масло не истончалось слишком сильно.

Второе число после «W» указывает на вязкость масла, измеренную при 212 градусах по Фаренгейту (100 градусов по Цельсию). Это число отражает устойчивость масла к истончению при высоких температурах. Например, масло 10W-30 будет разжижаться при более высоких температурах быстрее, чем 10W-40.

Моноградные масла, такие как SAE 30, 40 или 50, больше не используются в новейших автомобильных двигателях, но могут потребоваться для использования в некоторых старых двигателях. Масло SAE 30 часто применяется для небольших двигателей с воздушным охлаждением в газонокосилках, садовых тракторах, переносных генераторах и бензопилах.

На что влияет вязкость моторного масла

Что такое «вязкость»?

Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении ее слоев под действием внешней силы. Это свойство является следствием трения, возникающего между молекулами жидкости. От вязкости масла зависит его способность обеспечивать гидродинамическое трение в подшипниках. Вязкость масла влияет на изнашивание шеек коленчатого вала и вкладышей подшипников. От вязкости масла зависит количество отводимой от узла трения теплоты. Чем меньше вязкость, тем лучше охлаждается подшипник, так как через него прокачивается больше масла, а следовательно, и больше теплоты отводится вместе с ним из зоны трения.

Кинематическая вязкость

Кинематическая вязкость моторного масла показывает его текучесть при нормальной (40°C) и высокой (100°C) температуре. Для замера используют стеклянный вискозиметр: засекают время, за которое масло стекает по капиляру при заданной температуре. Единица измерения — мм 2 / с.

Индекс вязкости

Индекс вязкости (ИВ, Viscosity Index, VI) — это показатель, характеризующий изменение вязкости моторного масла в зависимости от температуры. Индекс вычисляется с помощью значений кинематической вязкости при 40 и 100 градусах Цельсия. Чем выше этот показатель, тем меньше масло теряет вязкость при изменении температуры и тем большим диапазоном рабочих температур оно обладает. Высокий индекс вязкости обеспечивается использованием полимерных загустителей и высококачественных базовых масел (чем выше группа БМ, тем выше индекс).

Динамическая вязкость

Динамическая вязкость – это уровень сопротивления на разном расстоянии при движении жидкости на определенной скорости. Измерения данного уровня вязкости происходит на специальных машинах, которые имитируют процесс работы масла в реальных условиях.

CCS (Cold Cranking Simular)

Динамическая вязкость, показывающая возможность проворачивания коленвала двигателя при отрицательных температурах. Иногда ее еще называют вязкостью проворачивания или кажущейся вязкостью. Определяется на имитаторе холодного пуска. Метод измерения — ASTM D 2602, DIN 51 377. Выражается в мПа*с. Чем он меньше, тем легче провернуть масло в цилиндро-поршневой группе.

Имитатор холодного пуска представляет собой низкотемпературную баню, куда погружен электродвигатель. Тонкий зазор между ротором и статором заполнен моторным маслом. Чем гуще масло при отрицательных температурах, тем ниже скорость вращения.

MRV (Mini Rotary Viscometer)

Испытание проводится на миниротационном вискозиметре при температуре на 5 °С ниже, чем CCS, чтобы была уверенность в том, что масляный насос не будет качать воздух. Показатель говорит о том, сможет ли маслонасос прокачать загустевшее масло. Метод измерения — ASTM D 3829.

HTHS (High Temperature High Shear)

Вязкость моторного масла зависит от большого количества внешних факторов, таких как давление, температура и скорость сдвига. HTHS определяет вязкость моторного масла при высокой температуре и высокой скорости сдвига (метод измерения — ASTM D4683).

Скорость сдвига — это интенсивность изменения скорости одного слоя потока относительно второго. Величина выражается во взаимно обратных секундах [1/s]. В двигателе моторное заполняет зазоры между двумя поверхностями, которые двигаются с большой скоростью относительно друг друга (например, поршень и цилиндр). При этом процессе происходит скольжение слоев жидкости (моторного масла).

Синтетические базовые масла достаточно жидкие. Они обеспечивают отличные показатели при низких температурах, но сильно разжижаются при высоких. Поэтому, от сильного разжижения при рабочей температуре в современные всесезонные моторные масла добавляют полимерные модификаторы вязкости, которые при изменении температуры сжимаются/расширяются, доводя характеристики базовых масел до требуемых значений. Само по себе масло является ньютоновской жидкостью, т.е его характеристики линейно зависимы. Однако, при добавлении модификаторов вязкости моторное масло перестает вести себя как ньютоновская жидкость. При высокой скорости сдвига полимеры выстраиваются в направлении потока и сжимаются, что приводит к разжижению масла. Кроме того, некоторые полимеры при высокой скорости сдвига просто разрушаются (звездообразные — меньше, линейные — больше), а характеристики текучести таких жидкостей несколько теряют «линейность» в зависимости от температуры.

Озаботившись этой проблемой, инженеры решили ввести параметр, который бы показывал вязкость масла в динамических условиях. Так было введено понятие HTHS (high temperature high shear).

Параметр HTHS определяет вязкость масла при высокой температуре (150°C) и высокой скорости сдвига 106 с-1, т.е в условиях, приближенных к работе двигателя. Измеряется в мПа*с. Определяется на коническом имитаторе подшипника.

Таким образом, чем выше параметр HTHS, тем гуще масло и толще масляная пленка.

Стоит заметить, что в отчете Американского общества испытаний и материалов (ASTM) 1989 года говорится, что его 12-летние усилия по разработке нового стандарта для высоких температур и высокого сдвига (HTHS) не увенчались успехом. Ссылаясь на SAE J300, основу действующих стандартов классификации, в отчете говорится:

Быстрый рост неньютоновских универсальных масел сделал кинематическую вязкость практически бесполезным параметром для характеристики «реальной» вязкости в критических зонах двигателя. Есть те, кто разочарован тем, что двенадцатилетние усилия не привели к переопределению документации по классификации вязкости моторных масел SAE J300, чтобы выразить высокотемпературную вязкость различных классов. По мнению автора, это переопределение не произошло, потому что рынок автомобильных смазочных материалов не знает ни одного полевого отказа, однозначно связанного с недостаточной вязкостью масла HTHS.

Что же лучше, резонно задаст вопрос рядовой потребитель. Ответа на этот вопрос не существует, так как он задан неверно. Вязкость моторного масла подбирается инженерами в зависимости от зазоров между деталями ДВС именно под рабочие температуры (для большинства моторов 100-150 градусов), специально заставляя двигатель работать при повышенных нагрузках. Именно поэтому более вязкое холодное масло помогает двигателю быстрее прогреться.

Если залить масло гуще, чем необходимо, маслонасос может просто не протолкнуть смазку в нужные полости, что приведет к клину (многим автомобилистам знакомо выражение «провернуло вкладыши»). И наоборот, слишком жидкое масло не создаст требуемой толщины пленку, что приведет к тем же последствиям.

Бытует мнение, что новейшие жидкие масла с низким HTHS и вязкостью 0w-16, 0w-20 приводят к ускоренному износу двигателя. Это заблуждение. Такие масла содержат большое количество противоизносных и противозадирных присадок (на основе молибдена, цинка и др.), которые исключают трение «металл-металл». Результаты лабораторных тестов отработок доказывают это. Однако, стоит заметить, что использовать эти масла можно только в тех двигателях и в тех режимах эксплутации, для которых они предназначены.

Интересный факт. В 1997 году научно-исследовательским центром Toyota было проведено исследование влияния вязкости HTHS на износ деталей ЦПГ при работе в разных температурных режимах. Масла проверялись на двигателе Toyota 1.6 DOHC. Исследование показало, что при использовании масел с HTHS ниже 2.4 мПа-С и при температуре масла 90 °С износ поршневых колес увеличивается только в том случае, если обороты двигателя превышают 5000 об/мин. А вот при температуре масла 130 °С резкое усиление износа поршневых колец происходит при использовании масла с HTHS от 2.6 мПа-С, начиная с 2000 об/мин, в то время как масла с вязкостью HTHS от 3 мПа-С и выше продолжают защищать кольца даже при такой высокой температуре.

Расшифровка вязкости моторного масла

Вопросы и ответы

Как определить вязкость моторного масла?

Посмотрите на маркировку. Надпись формата SAE xW-x0 (например, 0W-20, 5W-30, 10W-40) расскажет о классе вязкости. Первая часть отвечает за низкотемпературные показатели, вторая — за высокотемпературные. Чем меньше цифра перед W, тем лучше текучесть моторного масла в морозы и ниже температура возможного холодного старта. Чем больше цифра после дефиса, тем выше вязкость масла при высоких температурах.

Какая вязкость моторного масла лучше?

Та, которая рекомендована производителем вашего автомобиля. При отрицательных температурах лучше использовать маловязкие масла, при высоких — более вязкие. Но не рекомендуется выходить за рамки, установленные производителем. Это приведет к ускоренному износу деталей двигателя. Например, если производитель разрешает использовать масла как 0W-20, так и 5W-30, то в условиях сильных морозов и недостаточных прогревов лучше использовать первый вариант, а в условиях жары — более вязкий второй.

Можно ли смешивать моторные масла одинаковой вязкости?

Да, современные масла отлично смешиваются друг с другом. Единственное условие — не понижайте класс качества. Например, если для двигателя вашего автомобиля рекомендовано масло не ниже класса API SN, не стоит его смешивать с маслом API SG.

Источник

Вязкость масла: что означают цифры, таблица вязкости по температуре, кинематическая вязкость

Выбор моторного масла – серьезная задача для каждого автолюбителя. И главный параметр, по которому должен осуществляться подбор — это вязкость масла. Вязкость масла характеризует степень густоты моторной жидкости и ее способность сохранять свои свойства при температурных перепадах.

Попробуем разобраться, в каких единицах должна измеряться вязкость, какие функции она выполняет и почему она играет огромную роль в работе всей двигательной системы.

Для чего используется масло?

Работа двигателя внутреннего сгорания предполагает непрерывное взаимодействие его конструктивных элементов. Представим на секунду, что мотор работает «на сухую». Что с ним произойдет? Во-первых, сила трения повысит температуру внутри устройства. Во-вторых, произойдет деформация и износ деталей. И, наконец, все это приведет к полной остановке ДВС и невозможности его дальнейшего использования. Правильно подобранное моторное масло выполняет следующие функции:

Таким образом, нормальное функционирование моторного отдела без смазывающей жидкости невозможно.

Индекс вязкости масла

Понятие вязкости масел подразумевает способность жидкости к тягучести. Определяется она с помощью индекса вязкости. Индекс вязкости масла – это величина, показывающая степень тягучести масляной жидкости при температурных изменениях. Смазки, имеющих высокую степень вязкости, обладают следующими свойствами:

Т.е. масла с высоким значением индекса вязкости легко адаптируются под температурные перегрузки, в то время как низкий индекс вязкости моторного масла свидетельствует о меньших способностях. Такие вещества имеют более жидкое состояние и образуют на деталях тонкую защитную пленку. В условиях отрицательных температур моторная жидкость с низким индексом вязкости затруднит пуск силового агрегата, а при высокотемпературных режимах не сможет предотвратить большую силу трения.

Кинематическая и динамическая вязкости

Степень тягучести моторного материала определяется двумя показателями — кинематической и динамической вязкостями.

Кинематическая вязкость масла — показатель, отображающий его текучесть при нормальных (+40 градусов Цельсия) и высоких (+100 градусов Цельсия) температурах. Методика измерения данной величины основывается на использовании капиллярного вискозиметра. При помощи прибора измеряется время, требуемое для истечения масляной жидкостипри заданных температурах. Измеряется кинематическая вязкость в мм 2 /с.

Динамическая вязкость масла также вычисляется опытным путем. Она показывает силу сопротивления масляной жидкости, возникающий во время движения двух слоев масла, удаленных друг от друга на расстоянии 1 сантиметра и движущихся со скоростью 1 см/с. Единицы измерения данной величины — Паскаль-секунды.

Определение вязкости масла должно проходить в разных температурных условиях, т.к. жидкость не стабильна и изменяет свои свойства при низких и высоких температурах.

Таблица вязкости моторных масел по температуре представлена ниже.

Расшифровка обозначения моторного масла

Как отмечалось ранее, вязкость — это основной параметр защитной жидкости, характеризующий ее способность обеспечивать работоспособность автомобиля в различных климатических условиях.

Масло, предназначенное для зимнего использования, маркируется цифрой и буквой W, например, 5W, 10W, 15W. Первый символ маркировки указывает на диапазон отрицательных рабочих температур. Буква W — от английского слова «Winter» — зима — информирует покупателя о возможности использования смазки в суровых низкотемпературных условиях. Она имеет большую текучесть, чем летний аналог, для того, чтобы обеспечить легкий запуск при низких температурах. Жидкая пленка мгновенно обволакивает холодные элементы и облегчает их прокрутку.

Предел отрицательных температур, при которых масло сохраняет работоспособность следующий: для 0W — (-40) градусов Цельсия, для 5W — (-35) градусов, для 10W — (-25) градусов, для 15W — (-35) градусов.

Летняя жидкость имеет высокую вязкость, позволяющую пленке крепче «держаться» на рабочих элементах. В условиях слишком высоких температур такое масло равномерно растекается по рабочей поверхности деталей и защищает их от сильного износа. Обозначается такое масло цифрами, например, 20,30,40 и т.д. Данная цифра характеризует высокотемпературный предел, в котором жидкость сохраняет свои свойства.

Масло с вязкостью 30 нормально функционирует при температуре окружающей среды до +30 градусов по Цельсию, 40 — до +45 градусов, 50 — до +50 градусов.

Распознать универсальное масло просто: его маркировка включает две цифры и букву W между ними, например, 5w30. Его использование подразумевает любые климатические условиях, будь то суровая зима или жаркое лето. В обоих случаях, масло будет подстраиваться под изменения и сохранять работоспособность всей двигательной системы.

Кстати, климатический диапазон универсального масла определяется просто. Например, для 5W30 он варьируются в пределах от минус 35 до +30 градусов Цельсия.

Всесезонные масла удобны в использовании, поэтому на прилавках автомагазинов они встречаются чаще летних и зимних вариантов.

Для того чтобы иметь более полное представление о том, какая вязкость моторного масла уместна в вашем регионе, ниже представлена таблица, показывающая диапазон рабочих температур для каждого типа смазывающей жидкости.

Стандарт API

Разобравшись, что означают цифры в вязкости масла перейдем к следующему стандарту. Классификация моторного масла по вязкости затрагивает также стандарт API. В зависимости от типа двигателя, обозначение API начинается с буквы S или C. S подразумевает бензиновые моторы, С — дизельные. Вторая буква классификации указывает на класс качества моторного масла. И чем дальше эта буква находится от начала алфавита, тем лучше качество защитной жидкости.

Для бензиновых двигательных систем существую следующие обозначения:

Для дизельных:

Что одному двигателю хорошо, то другому грозит ремонтом

Многие автовладельцы уверены, что выбирать стоит более вязкие масла, ведь они — залог долговечной работы двигателя. Это серьезное заблуждение. Да, специалисты заливают под капоты гоночных болидов масло с большой степенью тягучести для достижения максимального ресурса силового агрегата. Но обычные легковые машины оборудованы другой системой, которая попросту захлебнется при чрезмерной густоте защитной пленки.

Почему класс вязкости так важен в работе механизмов? Представьте на минуту мотор изнутри: между цилиндрами и поршнем есть зазор, величина которого должна допускать возможное расширение деталей от высокотемпературных перепадов. Но для максимального коэффициента полезного действия этот зазор должен иметь минимальное значение, предотвращая попадание в двигательную систему выхлопных газов, образующихся во время горения топливной смеси. Для того, чтобы корпус поршня не нагревался от соприкосновения с цилиндрами, и используется моторная смазка.

Уровень вязкости масла должен обеспечивать работоспособность каждого элемента двигательной системы. Производители силовых агрегатов должны добиться оптимального соотношения минимального зазора между трущимися деталями и масляной пленой, предотвращая преждевременный износ элементов и повышая рабочий ресурс двигателя. Согласитесь, доверять официальным представителям автомобильной марки безопаснее, зная, каким путем эти знания были получены, чем верить «опытным» автомобилистам, полагающимся на интуицию.

Что происходит в момент запуска двигателя?

Если ваш «железный друг» простоял всю ночь на морозе, то наутро показатель вязкости залитого в него масла будет в несколько раз выше расчетной рабочей величины. Соответственно, толщина защитной пленки будет превышать зазоры между элементами. В момент запуска холодного мотора происходит падение его мощности и повышение температуры внутри него. Таким образом, возникает прогрев мотора.

Вязкость моторного масла в рабочих температурах

После того, как двигатель прогрелся, активируется система охлаждения. Один цикл работы двигателя выглядит следующим образом:

По такому принципу работает любая двигательная система.

Зависимость вязкости масла от рабочей температуры очевидна. Так же, как очевидно то, что высокий уровень защиты мотора не должен снижаться в течение всего периода эксплуатации. Малейшее отклонение от нормы может привести к исчезновению моторной пленки, что в свою очередь негативно отразится на «беззащитной» детали.

Каждый двигатель внутреннего сгорания, хоть и имеет схожую конструкцию, но обладает уникальным набором потребительских свойств: мощностью, экономичностью, экологичностью и величиной крутящего момента. Объясняются эти различия разницей моторных зазоров и рабочих температур.

Последствия заливки масла повышенной вязкости

Бывают случаи, когда автовладельцы, не знают, как определить требуемую вязкость моторного масла для своего автомобиля, и заливают то, которое советуют продавцы. Что случится, если тягучесть окажется выше требуемой?

Если в хорошо прогретом двигателе «плещется» масло с завышенной тягучестью, то для мотора опасности не возникает (при нормальных оборотах). В этом случае, просто повысится температура внутри агрегата, что приведет к снижению вязкости смазки. Т.е. ситуация придет в норму. Но! Регулярное повторение данной схемы заметно снизит моторесурс.

Если резко «дать газу», вызвав увеличение оборотов, степень вязкости жидкости не будет соответствовать температуре. Это приведет к превышению максимально допустимой температуры в моторном отсеке. Перегрев вызовет повышение силы трения и снижение износостойкости деталей. Кстати, само масло также потеряет свои свойства за достаточно короткий промежуток времени.

Слишком низкая вязкость: опасна ли она?

Погубить бензиновые и дизельные двигатели может низкая степень вязкости. Этот факт объясняется тем, что при повышенных рабочих температурах и нагрузках на мотор текучесть обволакивающей пленки повышается, в результате чего не без того жидкая защита попросту «обнажает» детали. Результат: повышение силы трения, увеличение расхода ГСМ, деформация механизмов. Долгая эксплуатация автомобиля с залитой низковязкостной жидкостью невозможна — его заклинит практически сразу.

Некоторые современные модели моторов предполагают использование так называемых «энергосберегающих» масел, имеющих пониженную вязкость. Но использовать их можно только если имеются специальные допуски автопроизводителей: ACEA A1, B1 и ACEA A5, B5.

Стабилизаторы густоты масла

Из-за постоянных температурных перегрузок вязкость масла постепенно начинает уменьшается. И помочь восстановить ее могут специальные стабилизаторы. Их допустимо использовать в двигателях любого типа, износ которых достиг среднего или высокого уровня.

Стабилизаторы позволяют:

Разновидности специальных смазок, применяемых на производствах

Смазка веретенного машинного вида обладает низковязкостными свойствами. Использование такой защиты рационально на моторах, имеющих слабую нагрузку и работающих на больших скоростях. Чаще всего, применяется такая смазка в текстильном производстве.

Турбинная смазка. Ее главная особенность заключается защите всех работающих механизмов от окисления и преждевременного износа. Оптимальная вязкость турбинного масла позволяет использовать его в турбокомпрессорных приводах, газовых, паровых и гидравлических турбинах.

ВМГЗ или всесезонное гидравлическое загущенное масло. Такая жидкость идеально подходит для техники, используемой в районах Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока. Предназначено такое масло двигателям внутреннего сгорания, оборудованным гидравлическими приводами. ВМГЗ не подразделяется на летние и зимние масла, потому что его применение подразумевает только низкотемпературный климат.

В качестве сырья для гидромасла выступают маловязкие компоненты, содержащие минеральную основу. Для того, чтобы масло достигло нужной консистенции, в него добавляют специальные присадки.

Вязкость гидравлического масла представлена в таблице ниже.

ОйлРайт — еще одна смазка, применяемая для консервации и обработки механизмов. Она имеет водостойкую графитовую основу и сохраняет свои свойства в диапазоне температур от минус 20 градусов Цельсия до плюс 70 градусов Цельсия.

Выводы

Однозначного ответа на вопрос: «какая вязкость моторного масла самая хорошая?» нет и не может быть. Все дело в том, что нужная степень тягучести для каждого механизма — будь то ткацкий станок или мотор гоночного болида — своя, и определить ее «наобум» нельзя. Требуемые параметры смазывающих жидкостей вычисляются производителями опытным путем, поэтому при выборе жидкости для своего транспортного средства в первую очередь руководствуетесь указаниями разработчика. А уже после этого вы можете обратиться к таблице вязкости моторных масел по температуре.

Источник