Кинематическая вязкость масла
Кинематическая вязкость масла, в отличие от динамической вязкости, величина, которую можно легко проверить (или измерить) в лабораторных условиях, и потому положена в основу классификации моторных масел. У «нормального» производителя моторных масел кинематическая вязкость масла указывается в нормативных документах («характеристики моторных масел»).
Измеряется кинематическая вязкость масла специальным прибором — вискозиметром, принцип работы которого основан на вытекании определенного объема масла за единицу времени под действием силы тяжести через калиброванные отверстия.
Как вычислить кинематическую вязкость
Можно определить кинематическую вязкость масла и вычислительным путем. Все очень просто. Кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости к плотности масла. Но, из-за простоты измерения, именно кинематическая вязкость масла привязана к стандартам и требованиям вязкостных характеристик моторных масел.
Единица измерения кинематической вязкости
- СИ-система — м²/с (метр квадратный на секунду)
- без системы — St (стокс, но русская версия Ст)
Пример соотношения: 1 м²/с = 10 4 Ст (стокс) = 10 6 сСт (сантистокс)
Вязкость моторного масла: как выбрать?
Знания о моторном масле необходимы для всех начинающих и опытных владельцев автомобилей, так как это позволяет правильно подобрать подходящее масло для автомобиля. Но какое моторное масло выбрать? Иногда это кажется непростой задачей – моторных масел множество и для каждого автомобиля нужно подбирать масло по определённым критериям. От выбора моторного масла зависит, как долго прослужит двигатель Вашего автомобиля.
Какое же моторное масло лучше подойдет для вашего автомобиля?
У моторных масел достаточно много параметров, но одним из главных является вязкость.
Вязкость моторного масла — это свойство масла оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой. При этом совершается работа, выделяющаяся в виде тепла в окружающее пространство. Другими словами — это внутреннее трение.
Вязкость моторного масла — непостоянная величина. Она может изменяться под воздействием ряда факторов, например температуры масла, количества примесей в составе масла, наработки двигателя автомобиля. Вязкость в двигателе служит для создания масляной пленки и разделения трущихся деталей.
Впервые классификация по вязкости моторных масел была предложена Сообществом автомобильных инженеров (SAE — Society of Automotive Engineers) в 1911 году.
В соответствии со стандартами, масла должны обладать следующими свойствами:
- Прокачиваемость жидкости (моторное масло должно без проблем проходить по всем каналам системы и не превращаться в сгущающуюся жидкость)
- Работоспособность в условиях высоких температур (масло не должно испаряться при высоких температурах, а его защитная пленка должна сохранять стенки деталей от износа)
Защита двигателя от перегрева (моторное масло должно защищать двигатель от перегрева при любых температурах работы двигателя)
Также качественное моторное масло должно:
- Удалять из двигателя продукты сгорания топлива
- Минимизировать силы трения между отдельными деталями двигателя
- Уплотнять зазоры между деталями цилиндро-поршневой группы
Защищать трущиеся поверхности деталей двигателя авто от коррозии
Классификация моторных масел по SAE
Актуальная редакция сообщества автомобильных инженеров — SAE J300, изданная в январе 2015 года, выделяет три категории масел:
- зимние (например, маркировка вида SAE 5W)
- летние (например, SAE 40)
- всесезонные (например, SAE 5W-40)
Зимние – с буквой W (от английского «Winter», и переводится как «Зима»). Масла, удовлетворяющие этим категориям – маловязкие и применяются преимущественно зимой – SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W.
В основном это легко текучие масла, они способны не застывать и не загустевать при сильных морозах. Использовать их в летний период — нежелательно. При высоких температурах их вязкость существенно снижается и они не могут обеспечить нужную смазку и уберечь трущиеся поверхности.
Летние – без буквенного обозначения. Масла, удовлетворяющие этим категориям – высоковязкие и применяются летом – SAE 20, 30, 40, 50, 60.
Они наоборот хорошо служат при высоких температурах летом и практически бесполезны зимой. Использование таких масел при низких погодных температурах также приводит к излишнему износу двигателя.
Большинство масел сейчас являются всесезонными, поэтому это свойство отражается, например, в таком обозначении: SAE 5W-40. Они очень популярны у автолюбителей, так как их можно использовать и круглогодично. В зависимости от температурных условий их характеристики также могут меняться.
Динамическая и кинематическая вязкость моторного масла
Кроме классификации вязкости масел по сезонности, можно разделить вязкость моторного масла на динамическую и кинематическую.
Динамическая вязкость моторного масла – сила сопротивления моторного масла, возникающая во время движения двух слоев масла, расположенных на расстоянии один сантиметр, которые движутся со скоростью 1 см/с. Единица измерения динамической вязкости — Па*с (мПа*с). Обозначается в английской аббревиатуре CCS.
В стандарте SAE J300 динамическая вязкость всесезонных и зимних моторных масел определяется следующим образом (это по сути, их температура проворачиваемости):
- 0W — при температуре до -35°С;
- 5W — при температуре до -30°С;
- 10W — при температуре до -25°С;
- 15W — при температуре до -20°С;
- 20W — при температуре до -15°С.
Кинематическая вязкость – высокотемпературная мера оценки масла. Она показывает количество времени за которое по сути некоторое количество жидкости проходит через отверстие определенной площади сечения. Высокотемпературная вязкость измеряется в мм²/с или в альтернативной единице измерения сантистокс — сСт, где 1 сСт = 1 мм²/c = 0,000001 м²/c.
У летних масел, чем выше вязкость по SAE, тем менее текучим оно будет при более высокой температуре и наоборот.
- SAE 20 — пригодно для эксплуатации при температуре окружающей среды до +15°С включительно;
- SAE 30 — до 30°С;
- SAE 40 (0W-40; 5W-40; 10W-40) — до 40°С;
- SAE 40 (15W-40; 20W-40; 25W-40) — до 45°С;
- SAE 50 — до 50°С;
- SAE 60 — до 50°С.
При выборе моторного масла прежде всего следуйте рекомендациям автопроизводителя. Настоятельно советуем использовать моторное масло с теми значениями динамической и кинематической вязкости, которая указана непосредственно производителем авто. Выбор того или иного масла нужно проводить по нескольким параметрам – в том числе и по вязкости.
Оптимальная вязкость моторного масла обеспечит стабильность и надежность двигателя вашего автомобиля.
Основные измеряемые параметры при тестировании масел
Первый параметр — кинематическая вязкость. Второй — индекс вязкости, с помощью которого измеряется зависимость вязкости продукта от температурного воздействия. Чем выше значение данного индекса, тем выше качество. Третий — щелочное число, которое указывает на объем специальных присадок. Четвертый — плотность. Пятый – динамическая вязкость. Количество оборотов в двигателе при запуске в условиях отрицательных температур напрямую коррелируется с данным показателем. Шестой — количество сульфатной золы, который указывает на общее количество присадок и примесей. Седьмой — стабильность к термоокислению, которым измеряют способность масла быть устойчивым к образованию различных кислот в жаркие времена года. Восьмой — изменение вязкости, которым измеряют качество полимерного загустителя. Девятый — показатель дисперсности, которым определяют стабильность моторного масла к процессам окисления. Десятый — кислотное число, которым характеризуют наличие кислот в продукте. Чем меньше его значение, тем это лучше для двигателя.
КАТАЛОГ
- Бензин
- Дизельное топливо
- Печное топливо
- Прямогонный бензин
- Газовый конденсат
- Керосин
Смежные материалы
Система SAE классификации моторных масел по вязкости
Вязкость масла — это его сопротивление стеканию при определенной температуре. Это одна из важнейших характеристик моторного масла.
Особенности тестирования моторных синтетических масел
Тестирование моторного масла — это процесс очень сложный и разносторонний. Начинается он с исследования базовых физико-химических параметров масла: кинематической вязкости, индекса вязкости, щелочного числа, температуры вспышки в открытом тигле, плотности, динамической вязкости, содержания сульфатной золы.
Основные свойства масел
Плотность вещества — это соотношение его массы к объему (кг/м3), 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 одна из важнейших характеристик масел, которая характеризует внутреннее трение, определяет текучесть и способность обеспечить гидродинамический (жидкостной) режим смазывания. Вязкость зависит от температуры, в диапазоне рабочих температур (обычно от минус 30°С до 150°С) вязкость минеральных масел изменяется в тысячи раз.
Различают кинематическую и динамическую (абсолютную) вязкость. Первая, характерная для простых масел при положительных температурах, определяется в капиллярных вискозиметрах, а вторая — для загущенных (всесезонных) масел и масел при отрицательных температурах, определяется в ротационных вискозиметрах, ее величина зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига.
- Кинематическую вязкость в технической системе единиц измеряют в Стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт), а в системе СИ в м 2 /с или в мм 2 /с.
- Динамическая вязкость представляет собой произведение кинематической вязкости на плотность жидкости, в технической системе ее измеряют в сантипуазах (сП), а в системе СИ — в миллиПаскаль-секундах (мПас), где 1 сП= 1 мПа-с.
Моторные масла, как и большинство смазочных материалов, изменяют вязкость в зависимости от своей температуры. Чем ниже температура, тем больше вязкость и наоборот.
Всесезонное масло работает в диапазоне температур от -35 (холодный пуск зимой) до 150-180ºС (работа двигателя летом под полной нагрузкой), что соответственно вызывает многократное изменение его вязкости.
Чтобы обеспечить холодный пуск двигателя (проворачивание коленвала стартером и прокачивание масла по системе смазки) при низких температурах, вязкость не должна быть очень большой.
При высоких температурах масло не должно иметь очень малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями и необходимое давление в системе.
Для обеспечения необходимой вязкости во всем диапазоне рабочих температур всесезонные моторные масла изготавливают из маловязкой основы и полимерных загущающих присадок (модификаторов вязкости). Основа, имеющая небольшую вязкость, обеспечивает нужные низкотемпературные характеристики. Молекулы загущающих присадок представляют собой «клубки» полимеров (веществ, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев), «набухающие» при нагревании, что сохраняет достаточную вязкость при высокой температуре.
Вязкость загущенного всесезонного масла зависит также и от скорости перемещения его слоев относительно друг друга. С ее увеличением вязкость временно снижается, поскольку «клубок» полимерной присадки «растягивается» и оказывает меньшее сопротивление перемещению слоев.
Способность снижать вязкость в зависимости от скорости уменьшает потери на внутреннее трение в масле и, соответственно, потери мощности двигателя. Например, при движении поршня от верхней или нижней мертвой точки его скорость возрастает и в определенный момент возникает гидродинамический режим смазки (масло полностью разделяет поверхности деталей). Полимерная загущающая присадка в это время понижает вязкость масла, тем самым снижая потери мощности, развиваемой двигателем.
Индекс вязкости
Индекс вязкости (сокращенно VI, от английского Viscosity Index) безрамерный показатель характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем больше индекс вязкости, тем меньше вязкость масла изменяется при колебании температуры. Он зависит от углеводородного состава масла, наличия вязкостных (загущающих) присадок, глубины очистки масляных фракций. Для минеральных масел без вязкостных присадок индекс вязкости составляет 85-100, масла с вязкостными присадками и синтетические масла-компоненты могут иметь индекс вязкости 120-150. У маловязких глубокоочищенных масел индекс вязкости может достигать 200.
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). Показатель характеризует наличие в масле легкокипящих фракций, он связан с испаряемостью масла в процессе эксплуатации.
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.
Щелочное число (TBN) и кислотное число (TAN)
В процессе эксплуатации в смазочных маслах накапливаются кислые и/или щелочные продукты, которые образуются в результате окисления, разрушения молекул базового масла и присадок, загрязнения масел, в том числе, накопления в них продуктов неполного сгорания топлива, сажи. Общее щелочное число (TBN) и общее кислотное число (TAN) анализируются в лабораторных условиях. TBN выражается через количество гидроокиси калия в миллиграммах, эквивалентное количеству всех щелочных компонентов, содержащихся в 1 г. масла (мг КОН/г). TAN выражается через количество гидроокиси калия в мг, необходимое для нейтрализации кислых продуктов, содержащихся в 1 г. масла (мг КОН/г).