Основные свойства масел
Плотность и удельный вес
Плотность вещества — это соотношение его массы к объему (кг/м 3 ), а удельный вес — соотношение массы определенного объема вещества к массе соответствующего объема воды при 20°С. Плотность и удельный вес зависят от температуры.
Вязкость
Вязкость — это величина, которая характеризует текучесть жидкости. Вязкость зависит от температуры. Вязкостных единиц множество. Кинематическую вязкость в т.н. технической системе единиц измеряют в Стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт), а в системе СИ (м 2 /с) или (мм 2 /с). Когда величину кинематической вязкости умножают на показатель плотности масла в температуре измерения, получают динамическую вязкость, единицей которой в технической системе является Пуаз (П). В системе СИ динамическую вязкость измеряют в Паскаль-секундах (Пас) или (Нс/м 2 ).
Индекс вязкости
Он характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем больше индекс вязкости, тем меньше вязкость масла изменяется при колебании температуры.
Температура вспышки
При повышении температуры из масла выделяются пары, которые при поднесении открытого огня вспыхивают. Эта температура называется температурой вспышки, которую можно измерять либо в открытом (Cleveland), либо закрытом тигле (Pensky-Martens).
Температура застывания
Температура застывания — это самая низкая температура, при которой масло еще полностью не потеряло текучесть при наклонении пробирки, в которой его охладили. Температура застывания характеризует момент резкого увеличения вязкости при снижении температуры, или кристаллизации парафина вместе с повышением вязкости в такой степени, что масло становится твердым.
Число нейтрализации
В зависимости от базовых масел и присадок, а также эксплуатационных условий, в результате окисления в смазочных маслах содержатся кислотные и/или щелочные продукты. Общее щелочное число (TBN) или общее кислотное число (TAN) анализируются в лабораторных условиях. Величина этих показателей характеризует количество тех щелочных/кислых продуктов, которое требуется для нейтрализации масла. Кислотное число измеряется в (мг КОН/г) (миллиграмм гидроокиси калия на грамм масла).
Плотность машинного масла в кг на м3
Формула расчета плотности или удельного веса известна еще со школьной программы по физике. Определение плотности можно представить в виде массы какого-либо вещества, находящейся в единице объема. Поэтому измеряется плотность в килограммах на кубический метр (кг/м3). По этой формуле можно рассчитать плотность любого вещества: твердого, жидкого, газообразного. Нас же интересует плотность машинного масла, которая так же представлена во всех таблицах с измерением кг на кубометр.
Плотность, как важный параметр масла
Плотность, как в моторном, так и в трансмиссионном машинном масле такой же важный параметр, как и вязкость. Чем плотнее структура масла, тем лучше оно образует защитную пленку на деталях. Чем выше его текучесть, тем пленка будет тоньше, но быстрее закроются все микротрещинки в механизмах силовых агрегатов и трансмиссии.
Идеальная формула текучести и плотности нефтепродуктов достигается исключительно с помощью присадок, так как в итоге надо чтобы масло быстро пролилось во все уголки двигателя и коробки передач, а затем надежно покрыло механизмы, защищая их от трения и износа (все те же противозадирные присадки).
Плотность масла не одинакова, она зависит напрямую от класса смазочных продуктов: минеральное, полусинтетическое, синтетическое и т.п. Помимо этого, на плотность влияют процессы получения продукта, новые технологии способны создать уникальную текучесть синтетических моторных и трансмиссионных масел в купе с надежным защитным покрытием. Минеральные и полусинтетические масла имеют более высокую плотность, так как относятся к природным или частично природным продуктам нефтепереработки. Соответственно качество нефти и ее состав напрямую влияет на конечный продукт, такой как машинное масло.
Не последнюю роль в плотности машинных масел так же играет степень очистки их базового продукта и присадочные пакеты, добавляемые при производстве смазочных материалов. Стандартная плотность машинного масла равна 910 кг/м3, что можно увидеть в любой таблице измерения плотностей большинства веществ.
Для машинных масел можно вывести формулу, чем чище масло, тем меньше оно содержит фракций, соответственно его плотность будет ниже и выкипать они будут при более низких температурах с небольшим временным интервалом. И наоборот, чем больше содержит машинное масло фракций, которые имеют высокую плотность, тем выше будут температуры закипания.
Зачем это нужно знать, — затем что бы прочитать на канистре при какой температуре машинное масло может дать вспышку, а так же какое из масел необходимо применить, что бы надежно защищало автомобиль при высоких температурах под нагрузкой.
Как измерить плотность масла?
Для измерения всех масел используют приборы, называемые ареометрами. Они представляют собой стеклянную запаянную трубку со шкалой делений, которая погружается в исследуемую жидкость.
В чем то ареометры похожи на спиртометры и термометры для воды, принцип измерения примерно тот же. В промышленности ареометры используют редко, возможно потому, что они сделаны из стекла и часто бьются, а возможно и потому что уже давно изобрели электронные плотномеры, которые точнее и быстрее предоставляют необходимые данные и достаточно безопасны в использовании.
В любом случае, чем бы не измерялась плотность машинного масла, она будет относительная. Измерение проводится при температуре 20 градусов по Цельсию. Температурный режим измерения других нефтепродуктов отличается от машинного масла, с эталонами можно ознакомится в таблице эталонных измерений. К примеру, масло для авиационной техники имеет плотность от 880 до 905 кг/м3, для дизельных двигателей от 890 до 920 кг/м3, а для моторов на бензине порог изменяется в рамках 910 — 930.
Важные особенности
Всем уже известно, что вязкость машинного масла — это основной параметр, определяющий его использование. Не смотря на то, что плотность не менее важна, классификации ее как таковой нет, в отличии обиходного SAE. Тем не менее практика и многочисленные тесты позволили увязать значение по SAE и плотность.
Пример! Определяем по марке машинного масла плотность и вязкость. Зимнее моторное масло 10W имеет плотность 857 кг/м3 или 0,857 кг/л при вязкости равной 32 сантистокса. Измерения проводились опытным путем при температуре в 40 градусов по Цельсию и занесены в табличные данные основных характеристик машинных масел. Естественно это не эталон и за счет присадок такое масло может иметь более жидкое состояние с меньшей плотностью. Смотрим далее, зимнее моторное масло 20W имеет уже совершенно другие показатели, вязкость его равна 68 сантистоксов, а плотность 865 кг/м3. Закономерность прослеживается, шаг вязкости увеличил плотность продукта. Летние машинные масла имеют еще большую плотность, чем зимние. Интервал таких марок, как 20 — 50, в соответствии даст плотность масла 861 — 875, при интервале вязкости от 46 до 220 снт.
Любые проводимые опыты и таблицы эталонов — это условность. Покупая машинное масло обязательно нужно внимательно читать этикетку, так как присадки и добавки в базовое масло способны кардинально изменить его параметры, не смотря на то, что буквы и классификация по SAE могут быть одинаковыми.
Плотность моторного масла. От каких параметров она зависит?
Физическое отношение массы к объёму жидкости определяет плотность моторного масла. Наряду с вязкостью параметр имеет прямую зависимость от температуры, влияет на работу двигателей и обеспечивает заявленную мощность при гидропередаче. Некачественное моторное масло содержит вредные присадки, а отработанное — примеси, которые повышают плотностные параметры. Расскажем, как влияют высокие и низкие показатели плотности синтетических масел на работу поршневых или роторных двигателей авто.
Высокоплотные смазочные материалы
Плотность автомобильных масел варьируется на уровне 0,68–0,95 кг/л. Смазочные жидкости с показателем выше 0,95 кг/л относят к высокоплотным. Такие масла снижают механическую нагрузку при гидравлической передаче без потери производительности. Однако в силу повышенной густоты смазка не проникает в труднодоступные участки поршневых цилиндров. Как результат: увеличивается нагрузка на кривошипно-шатунный механизм (коленвал). Также растёт расход смазочного материала и чаще образуются коксовые отложения.
Через 1,5–2 года смазочная жидкость уплотняется на 4–7% от первоначального значения, что сигнализирует о необходимости замены смазочного материала.
Низкоплотные моторные масла
Снижение массо-объёмного параметра ниже 0,68 кг/л обусловлено введением низкоплотных примесей, например, легковесных парафинов. Некачественные смазки в подобном случае приводят к быстрому износу гидромеханических элементов двигателя, а именно:
- Жидкость не успевает смазать поверхность движущихся механизмов и стекает в картер.
- Повышенное выгорание и коксоотложение на металлических деталях ДВС.
- Перегрев силовых механизмов вследствие увеличения силы трения.
- Повышенный расход смазочного материала.
- Загрязнение масляных фильтров.
Таким образом, для правильной работы связки «цилиндр-поршень» необходимо моторное масло оптимальной плотности. Значение определяется для конкретного типа двигателя и рекомендуется согласно классификациям SAE и API.
Таблица плотности зимних моторных масел
Смазки, обозначаемые индексом 5w40–25w40, относят к зимним типам (W – Winter). Плотность подобных продуктов варьируется в диапазоне 0,85–0,9 кг/л. Цифра перед «W» указывает на температуру, при которой обеспечивается проворачивание и прокручивание поршневых цилиндров. Вторая цифра — индекс вязкости нагретой жидкости. Плотностный показатель смазки класса 5W40 минимальный среди зимних типов — 0,85 кг/л при 5 °C. У аналогичного продукта класса 10W40 значение на уровне 0,856 кг/л, а для 15w40 параметр равен 0,89–0,91 кг/л.
| Класс моторного масла по SAE | Плотность, кг/л |
| 5w30 | 0,865 |
| 5w40 | 0,867 |
| 10w30 | 0,865 |
| 10w40 | 0,865 |
| 15w40 | 0,910 |
| 20w50 | 0,872 |
Из таблицы видно, что показатель зимних минеральных смазок колеблется на уровне 0,867 кг/л. При эксплуатации смазочных жидкостей важно следить за отклонениями плотностных параметров. Измерить значение поможет обычный ареометр.
Плотность отработанного моторного масла
По истечении 1–2 лет использования ухудшаются физические свойства технических смазок. Окраска продукта меняется от светло-жёлтой до бурой. Причина — образование продуктов распада и появление загрязняющих примесей. Асфальтены, производные карбена, а также несгораемая сажа — главные компоненты, ведущие к уплотнению технических смазок. К примеру, жидкость класса 5w40 с номинальным показателем 0,867 кг/л спустя 2 года имеет значение 0,907 кг/л. Устранить деградационные химические процессы, ведущие к изменению плотности моторного масла, невозможно.
Плотность моторного масла
Плотность масла — одна из важнейших характеристик наряду с коэффициентом вязкости. Эти показатели влияют на рабочие свойства моторных жидкостей. Нередко из-за нарушений рекомендуемых допусков смазочных материалов автомобили снимают с гарантийного обслуживания. Потому следует внимательно относится к выбору жидкостей, отвечающих за исправную долговечную работу.
Выбирая моторное масло, автомобилисты ориентируются на главные его свойства. К ним относятся:
- плотность. Этот показатель — отношение объема к массе, измеряемый в килограммах на кубический метр. Значение плотности моторного масла находится в прямой зависимости от температуры;
- удельный вес — отношение массы вещества к массе воды. Так же зависит от температурных показателей;
- вязкость — показатель текучести жидкости при различных температурных режимах. Ее измеряют в нескольких единицах: стокс, сантистокс, м₂ или мм₂ на секунду;
- температура вспышки. Этот параметр показывает при какой максимальной температуре происходит вспышка при контакте с открытым огнем;
- температура застывания — показатель минимума, при котором масло застывает;
- кислотное и щелочное число. Влияют на нейтрализацию образующихся кислот в процессе работы мотора. От этих параметров зависят антиоксидантные свойства смазочных смесей.
Что такое плотность
Густота и вязкость смазки в картере является плотностью. Ее значение показывает сколько молекул вещества находится в определенном объеме, и увеличивается при повышении давления. При высоком коэффициенте появляется возможность снижения гидропередачи без изменения мощности.
Однако если плотность высокая, то смазка хуже проникает в зазоры двигателя, усложняя вращение коленвала. Такое явление можно наблюдать при запуске мотора в морозное утро. Кроме того, по той же причине увеличивается расход топливных ресурсов. Густое масло вызывает налипание нагара и повышенный расход моторной жидкости.
Но низкий показатель плотности так же имеет свои недостатки. При сниженной вязкости возникают такие проблемы:
- жидкость быстро стекает в картер, не успев смазать все зазоры;
- если в ДВС значительные зазоры между стенками цилиндра и поршнем, такая смазка не эффективна;
- загрязнение силового агрегата отработанными продуктами вследствие чрезмерного выгорания моторной жидкости;
- активная циркуляция приводит к быстрому загрязнению масляных фильтров;
- как результат плохой смазки — повышенный износ деталей и механизмов.
Правильно выбранный продукт с соответствующей маркировкой не причинит вреда сердцу вашего автомобиля, поможет увеличить рабочий ресурс. Для качественного обслуживания необходимо выбирать только проверенные торговые марки.
Соотношение плотности и вязкости
Выбирая масло для своего автотранспортного средства водитель ориентируется на классификацию SAE, характеризующую жидкость по показателю вязкости. Отдельной классификации по плотности не существует. В условиях нашего климата актуальны всесезонные продукты.
Так, буква W в маркировке означает зимнюю смазку. Зимние масла имеют диапазон от 5W до 25W. При значении 5W продукт не теряет своих рабочих качеств до показателя -30C, а при 20W смазка эффективна лишь при небольших морозах. Летние смазочные продукты обладают низкой вязкостью. Их маркировка — от 10 до 60.
Измерение плотности
Для определения плотности используется ареометр. Конструкция состоит из стеклянного поплавка с трубкой, на которую нанесена шкала. Показания фиксируют при температуре 20C в кг/л.
Отношение показателя плотности масла к плотности воды является относительным значением. Его определяют следующим образом: ингредиенты берутся в равных количествах при температуре 40C.
Плотность синтетики и полусинтетики
По сути, показатель данного параметра синтетических и полусинтетических жидкостей идентичен. Отличие имеются только в способности менять состояние. Полусинтетика, имея минеральную составляющую, блокирует поршневую систему при низких температурах. Такие продукты подвержены термическому влиянию.
Несмотря на то, что синтетика менее подвержена зависимости от температур, не всегда показатель плотности может быть оптимален. Зависит это от нескольких моментов:
- количество и качество пакета присадок. В некоторых случаях масса присадочных компонентов может быть вредна для двигателя;
- на синтетические смеси негативно влияют максимальные температуры и длительная непрерывная эксплуатация;
- в условиях максимальных температурных показателей возникает риск отказа системы охлаждения, и защита мотора становится неэффективной;
- при высокой стоимости таких продуктов цикл их работы невысок. Срок годности — 12 месяцев, после чего жидкость становится бесполезной;
- большое количество контрафактных продуктов в торговых точках.
Но даже при всех этих минусах синтетические машинные масла обеспечивают достойный уровень защиты двигателя в линейке аналогичных продуктов.
Выбор смазочной жидкости
Выбор смазки должен быть ориентирован согласно допускам, указанным производителем силового агрегата. Учитывать необходимо и сезонность, что важно для климатических условий региона. В маркировке продукта плотность масел указывается цифрой вначале, например, из двух продуктов — 5W40 и 10W40 последнее будет наиболее плотным.
При выборе смазочного состава необходимо учитывать такие моменты:
- максимальная идентичность с продуктами, рекомендованными допусками моторных масел;
- фирменная тара. Следует избегать приобретения на розлив из бочки;
- оригинальный продукт. Внимательно изучайте товар на предмет подделки;
- свежесть и срок годности.
На показания плотности оказывают влияние посторонние вещества, которые могут проникать в масла при износе или разгерметизации соединений. Определить такое явление можно с помощью масляного щупа (посторонние пятна) и контроля расходования смазки. Поможет в этом прибор под названием ареометр.
Показатели плотности горюче-смазочных продуктов:
- бензин ~ 760 кг/м3;
- диз. топливо ~ 840 кг/м3;
- антифриз — 1035-1085 кг/м3;
- вода — 1000 кг/м3;
- моторное масло — 880-930 кг/м3.
Учитывая эти показатели, просто определить наличие посторонних примесей, используя ареометр. При разгерметизации систем охлаждения значение увеличивается, а уменьшается при неисправности поршневой.
Чтобы быть уверенным в качестве смазочных материалов автолюбители могут воспользоваться маслотестером. Этот прибор позволяет узнать не только плотность с точностью до единиц, но и тип масел (синтетика, минералка, полусинтетика).
Правильный выбор смазочных материалов увеличит ресурс службы двигателя и избавит от дополнительных трат на ремонт и обслуживание.