Вязкость автомобильных смазочных материалов
Вязкость масел
Вязкость - это
самая известная характеристика смазочных материалов. Она является мерой
внутреннего трения масла при его течении. Для холодного масла внутреннее трение
велико (высокая вязкость); чем теплее масло, тем меньше его внутреннее трение
(низкая вязкость).
Изменение вязкости
с изменением температуры у разных масел различно и описывается индексом
вязкости (VI),
представляющим собой безразмерное число. Сезонные масла имеют индекс вязкости
до 100, а всесезонные масла в зависимости от диапазона температурного
применения - до 150.
Классы вязкости SAE
Вязкость моторных и
трансмиссионных автомобильных масел описывается классами SAE (Society of Automotive Engineers – Общество
автомобильных инженеров США). Такие же нормы приняты требованиями немецких
стандартов DIN
51511 для моторных масел, и DIN 52512 для трансмиссионных масел. В нормах
установлены: температура при измерении вязкости, граничные значения вязкости и
распределение по классам. Масла, для которых установлены границы значения
вязкости в холодном состоянии, имеют дополнительную букву «W» (Winter – Зима).
В горячем состоянии вязкость моторного и трансмиссионного масла определяется при 100 °С для всех классов SAE, однако, это не соответствует практике применения моторного масла. Поэтому также определяется высокотемпературная вязкость, при высокой скорости сдвига (HTHS).
В горячем состоянии вязкость моторного и трансмиссионного масла определяется при 100 °С для всех классов SAE, однако, это не соответствует практике применения моторного масла. Поэтому также определяется высокотемпературная вязкость, при высокой скорости сдвига (HTHS).
Классы SAE моторных масел
классы SAE
|
Низкотемпературная
вязкость
|
Вязкость
при 100° С, мм2/с
|
HTHS при 150°C, мПа с
|
|||
Максимальная
вязкость, мПа
|
При°С
|
Максимальная
температура прокачивания, °C
|
мин.
|
макс.
|
минимум
|
|
0W
|
6200
|
-35
|
-40
|
3,8
|
-
|
|
5W
|
6600
|
-30
|
-35
|
3,8
|
-
|
|
10W
|
7000
|
-25
|
-30
|
4,1
|
-
|
|
15W
|
7000
|
-20
|
-25
|
5,6
|
-
|
|
20W
|
9000
|
-15
|
-20
|
5,6
|
-
|
|
25W
|
13000
|
-10
|
-15
|
9,3
|
-
|
|
8
|
-
|
-
|
4,0
|
< 6,1
|
1,7
|
|
12
|
-
|
-
|
5,0
|
< 7,1
|
2,0
|
|
16
|
-
|
-
|
6,1
|
< 8,2
|
2,3
|
|
20
|
-
|
-
|
6,9
|
< 9,3
|
2,6
|
|
30
|
-
|
-
|
9,3
|
< 12,5
|
2,9
|
|
40
|
-
|
-
|
12,5
|
< 16,3
|
3,5 *
|
|
40
|
-
|
-
|
12,5
|
< 16,3
|
3,7 **
|
|
50
|
-
|
-
|
16,3
|
< 21,9
|
3,7
|
|
60
|
-
|
-
|
21,9
|
< 26,9
|
3,7
|
|
* SAE 0W-40, 5W-40, 10W-40
** SAE 15W-40, 20W-40, 25W-40, 40
Классы SAE масел для механических трансмиссий
Классы
SAE
|
Максимальная температура
при
вязкости 150 000 сП
|
Вязкость при 100°C,
мм²/c
|
|
мин.
|
макс.
|
||
70W
|
-55
|
4,1
|
-
|
75W
|
-40
|
4,1
|
-
|
80W
|
-26
|
7,0
|
-
|
85W
|
-12
|
11,0
|
-
|
80
|
-
|
7,0
|
< 11,0
|
85
|
-
|
11,0
|
< 13,5
|
90
|
-
|
13,5
|
< 24,0
|
140
|
-
|
24,0
|
< 41,0
|
250
|
-
|
41,0
|
-
|
Сезонное / всесезонное масло
Если масло
удовлетворяет только требованиям определенного класса SAE, то оно называется «сезонным»;
моторное масло обозначается, например, SAE 10W, 30, 50, а трансмиссионное масло - например,
SAE
80W,
90, 140. Если в холодном
состоянии удовлетворяются требования W-класса, а при 100 °С также требования класса без буквы «W», то масло называется «всесезонным»,
например, моторное масло SAE 5W-40, 10W-40, 15W-40 или например, трансмиссионное масло
SAE
75W-90,
80W-90,
85W-140.
Классификация вязкости ISO-VG для промышленных жидких смазочных материалов
Вязкость смазочных масел, которые
не являются автомобильными моторными и трансмиссионными маслами,
характеризуются согласно нормам ISO-VG (International Organization for Standardization - Viscosity Grade). Нормированы 18 классов вязкости от 2 мм2/сек (вязкость
дизельного топлива) до 1500 мм2/сек (очень густые цилиндровые масла).
Предписано определение, так называемой, «вязкости средней точки» при 40 °С.
Сопоставление классов вязкости масел ISO-VG и SAE
ISO-VG
индустриальные масла
|
SAE
моторные
масла
|
SAE
трансмиссионные масла
|
2
|
||
3
|
||
5
|
0W
|
|
7
|
||
10
|
||
15
|
5W
|
70W
|
22
|
10W
|
75W
|
32
|
||
46
|
15W, 20W
25W, 20
|
80W
|
68
|
||
100
|
30
|
85W
|
150
|
40
|
90W
|
220
|
50
|
|
320
|
140
|
|
460
|
250
|
|
680
|
||
1000
|
||
1500
|
Рекомендованные вязкости для моторных масел
Производители двигателей рекомендуют использование масел с определенной вязкостью, как для холодного, так и горячего двигателя в зависимости от температуры окружающего воздуха. При холодном старте вязкость масла по-прежнему является решающим параметром.
В горячих режимах (при интенсивной эксплуатации двигателя) температура масла в районе верхнего поршневого кольца может достигать 300 0С. При такой высокой температуре масло должно образовывать несущую смазывающую пленку и служить надежным уплотнением между стенкой цилиндра и кольцами. Температура окружающей среды, в этом случае, слабо влияет на вязкость масла.
Критерии холодного старта
низкая вязкость дает в итоге:
- малое
сопротивление проворачивания и высокую частоту вращения при запуске;
- малое
время поступления к точкам смазки и соответственно малый пусковой износ;
- низкую
температуру прокачивания и надежную смазку;
- ощутимое
снижение расхода топлива
SAE
15W-X нежелательно
10W-X
5W-X
0W-X очень хорошо
Надежная смазка в горячих режимах
SAE ХW-50/60 обеспечена
ХW-30/40 обеспечена, если HTHS ≥ 3.5 мПа.с, обычно допуск производителя
ХW-20 всегда требуется допуск производителя
Вязкость при высокой температуре и большом градиенте
сдвига (HTHS-вязкость)
В области горячих режимов с практической точки значимой является
высокотемпературная вязкость при большом градиенте сдвига HTHS-вязкость (High Temperature High Shear), размерность мПа.с (мили Паскаль секунда). Показатель
оценивает поведение масла при температуре 150 0С и большом градиенте
сдвига (высокой частоте вращения двигателя). Обычное предельное значение ≥
3.5 мПа.с.
Особое значение HTHS приобретает при использовании масел с уменьшенной высокотемпературной
вязкостью, менее 3.5 мПа.с. Такие масла
способствуют дополнительной экономии топлива в области горячих режимов работы
двигателя, - до 2%. Масла такого типа допущены к применению различными
производителями.
Однако конструкция двигателя должна предусматривать применение масел с HTHS ≤ 3.5 мПа.с, в противном
случае возможно повреждение двигателя вследствие износа. Такие масла требуют
специального допуска производителя двигателя, и могут применяться не во всех
двигателях.
Важные
характеристики
Граничная
температура прокачивания
Далее описаны
границы применения масла относительно износа двигателя при холодном пуске. Если
масло имеет температуру выше граничной температуры прокачивания, то к местам
смазки поступает достаточное количество масла через масляный сетчатый фильтр и
масляный насос. Ниже этой температуры система смазки уже не может подать масло
в нужном количестве, в нее может засасываться воздух.
Максимальная
температура прокачивания согл. DIN 51500
SAE 0W -40
0C SAE 15W -25 0C
SAE 5W -35
0C SAE 20W -20 0C
SAE 10W -30
0C SAE 25W -15 0C
Температура
безопасного холодного запуска
Эта температура
ниже граничной температуры прокачиваемости на 5 0С, при которой
стартер может приводить во вращение двигатель со стартовой частотой вращения.
Температура текучести (pourpoint)
Эта температура
соответствует границе текучести смазочных материалов.
Потери при испарении
Чем менее вязким
является минеральное базовое масло (рафинат), тем выше потери на испарение при
эксплуатационной температуре. Масла гидрокрекинга (НС) и, прежде всего, синтетические углеводороды (РАО) в этом плане более благоприятны. Эти потери
приводят к увеличению расхода масла и повышенному масляному нагару на поршнях и клапанах. Потери на испарение определяются при температуре масла 250 0С
за час. ACEA и другие производители двигателей устанавливают граничные значения
испаряемости для масел.
