Что такое вязкостно температурные свойства масел и какими показателями они оцениваются
Перейти к содержимому

Что такое вязкостно температурные свойства масел и какими показателями они оцениваются

  • автор:

Физико-химические показатели качества моторного масла Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Шпак Е.Д., Митрофанова В.И.

Целью исследования является анализ автомобильного моторного масла разных производителей, в результате которого определяются физико-химические показатели , позволяющие установить качество исследуемых образцов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Шпак Е.Д., Митрофанова В.И.

Обоснование выбора моторного масла для двигателя внутреннего сгорания автомобиля
Методика ускоренных испытании моторных масел на изменение их свойств в течение срока эксплуатации
Российский рынок смазочных материалов в условиях импортозамещения
Методы выявления возможных причин потери моторным маслом рабочих характеристик
Определение фактической загрязнённости моторного масла применением устройства оперативной оценки
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Физико-химические показатели качества моторного масла»

Е.Д. Шпак, В.И. Митрофанова

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА МОТОРНОГО МАСЛА

Целью исследования является анализ автомобильного моторного масла разных производителей, в результате которого определяются физико-химические показатели, позволяющие установить качество исследуемых образцов.

Ключевые слова: моторное масло, анализ, физико-химические показатели, плотность, вязкость, механические примеси, качество продукта.

PHYSICAL AND CHEMICAL INDICATORS OF ENGINE OIL QUALITY

The aim of the study is to analyze automobile engine oils of different manufacturers, resulting in defined physical and chemical indicators to determine the quality of the studied samples.

Key words: engine oil, analysis, physical and chemical indicators, density, viscosity, mechanical impurities, product quality.

Залог долговечной и безотказной работы автомобильных двигателей — использование качественных моторных масел (ММ), характеристики которых в максимальной степени соответствовали бы заданным заводом-производителем параметрам [1]. Назначение моторного масла — смазывать трущиеся детали двигателя внутреннего сгорания (ДВС), обеспечивая заданный ресурс при точном соответствии его свойств тем термическим, механическим и химическим воздействиям, которым масло подвергается в смазочной системе двигателя и на поверхностях смазываемых и охлаждаемых деталей.

К современным моторным маслам предъявляют ряд серьезных требований: высокая моющая способность по отношению к различным нерастворимым загрязнениям, обеспечивающая чистоту деталей и минимальный износ узлов двигателя (достаточные противоизносные свойства); отсутствие коррозионного воздействия на детали двигателя как в процессе работы, так в длительных перерывах; пологость вязкостно-температурных характеристик; обеспечение холодного пуска и прокачиваемости в данных условиях; отведение теплоты от узлов трения, удаление из зоны трения продуктов трения и износов и др. [4, 5].

Любое моторное масло состоит из базовой масляной основы и пакета специальных присадок, добавляемых к этой основе. Присадки отвечают за стабильность масляной пленки и вязкость масла (вязкостные), очистку деталей двигателя (моющие) и т.д. [2, 3]. Благодаря таким присадкам смазочная жидкость получает уникальные свойства и характеристики.

По своей масляной основе, играющей важную роль, ММ подразделяются на минеральные, полусинтетические, синтетические.

Моторные масла — продукты переработки нефти. Так, минеральные масла изготавливают из нефти путем очистки соответствующих фракций от нежелательных веществ. Различают дистиллят-

ные (основа зимних и всесезонных масел) и остаточные (основа летних масел) фракции минерального масла. Первые получают при вакуумном разделении мазута на фракции, вторые — остатки перегонки. На одном из этапов производства в масляную основу, как уже отмечалось, добавляют различные присадки и добавки, улучшающие физико-химические и механические свойства ММ.

По общепризнанным мировыми производителями принципам ММ классифицируют следующим образом:

SAE — Общество автомобильных инженеров;

API — Американский институт нефти;

АСЕА — Ассоциация европейских производителей автомобилей;

ILSAC — Международный комитет по стандартизации и апробации ММ.

Каждая из классификаций использует свой принцип. Так, классификация SAE разделяет все масла в зависимости от их вязкостно-температурных свойств (вязкость — одно из важнейших свойств ММ, изменяющаяся в зависимости от температуры) на следующие классы: зимние — 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W; летние — 10, 20, 30, 40, 50, 60; всесезонные масла обозначаются сдвоенным номером, -например, 0W-30, 5W-40 [1, 3].

Отечественные масла проходят сертификацию по ГОСТ. По кинематической вязкости масла делятся на классы: летние — 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24; зимние — 3, 4, 5, 6 и т.д.; всесезонные — 3/8, 4/6, 4/8, 4/10, 5/10, 5/12, 5/14, 6/10, 6/14, 6/16 (первая цифра указывает на зимний класс, вторая — на летний). Во всех перечисленных классах чем больше числовое значение, тем больше вязкость [1, 3].

Для исследования качественных показателей были отобраны шесть образцов ММ (произвольная выборка и простой опрос автомобилистов, а также мониторинг отзывов в Интернете):

1-й образец — Лукойл Авангард 10W-40 CA-4/SG (Россия);

2-й образец — Лукойл Супер 10W-40 SG/CD (Россия);

3-й образец — Лукойл Люкс 10W-40 SL/CF (Россия);

4-й образец — Mobil Super 5W-40 (марка принадлежит объединенной американской компании ExxonMobil, производят масло в разных странах, в том числе во Франции, Швеции и Финляндии);

5-й образец — ESSO Ultron 5W-40 (марка принадлежит американской корпорации EXXON (ExxonMobil), производство в разных странах);

6-й образец — Castrol EDGE 10W-40 (марка принадлежит компании Castrol Ltd, Великобритания, производство в разных странах).

Физико-химический анализ был проведен согласно нормативным требованиям ГОСТ 10541-78 [7] и по соответствующим методикам. В основу анализа положены испытания по плотност-но-вязкостным характеристикам — определение кинематической вязкости и плотности; по вязкостно-температурным характеристикам — определение температуры вспышки в открытом тигле. Кроме того, в исследуемых образцах было определено содержание механических примесей.

Исходя из основного назначения ММ, вязкость является одним из важнейших свойств, определяющая его назначение и функции. Она зависит от химического состава и структуры соединений в смазке.

Определение кинематической вязкости проводилось по ГОСТ 33-82, оборудование и реактивы использовали согласно данному нормативному документу [12]. Сущность метода заключается в измерении времени истечения определенного объема жидкости под влиянием силы тяжести в капиллярном вискозиметре.

За итог испытания принимают среднее арифметическое результатов определений кинематической вязкости в двух вискозиметрах, если расхождение между ними не превышает ±1,2.

Определение плотности исследуемого продукта проводили с погрешностью не более

0,001 г/см3 по ГОСТ 3900-85 с помощью ареометра [10]. За результат испытания принимается сред-

нее арифметическое двух определений. Два результата определений, полученные одним исполнителем, признаются достоверными (с 95% доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает 0,0005 г/см3 для прозрачных продуктов, 0,0006 г/см3 — для темных и непрозрачных продуктов.

Результаты испытаний и расчетов представлены в табл. 1.

Значения кинематической вязкости и плотности образцов моторного масла

№ образца р, г/см3 при 20 °С V, мм2/с

Среднее значение Значение по ГОСТ 10541-78 Среднее значение Значение по ГОСТ 10541-78

при 40 °С при 100 °С при 40 °С при 100 °С

1 0,894 не более 0,890 64,3 9,3 94,3 9,5-10,5

2 0,890 87,3 13,8 88,3 не менее 12

3 0,881 89,6 12,4 90,3

4 0,863 96,0 14,1 95,7

Важными являются вязкостно-температурные свойства, так как ММ в двигателях подвергаются действию повышенных температур. При нагревании ММ испаряются, смешиваясь с воздухом, образуют взрывную смесь. К вязкостно-температурным показателям качества с этой точки зрения относится температура вспышки в открытом тигле. Такое испытание проводилось по методике ГОСТа 4333-87 [9]. За результат испытания принимали среднее арифметическое значение результатов двух определений, округленное до целого числа и выраженное в градусах Цельсия. Два результата испытаний признаются достоверными (с 95% доверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает 5°С.

Результаты испытаний и расчетов представлены в табл. 2.

Значения температуры вспышки

№ образца Значение температуры вспышки, t °С Нормируемый показатель температуры вспышки, °С по ГОСТ 10541-78

3 210 не ниже 190

Механические примеси заносятся при переработке нефти, при очистке масляных дистиллятов и при хранении, транспортировке и заправке машин. Наиболее опасные примеси — песок и другие твердые частицы, вызывающие износ деталей ДВС. Сущность метода заключается в фильтровании испытуемых продуктов с предварительным растворением медленно фильтрующихся продуктов в бензине или толуоле, с последующим взвешиванием. За результат испытания принималось среднее арифметическое двух параллельных определений (при доверительной вероятности 95%), расхождения между которыми не превышают 0,01%). Массовая доля механических примесей до 0,005%) включительно оценивается как их отсутствие [8]. Результаты анализа представлены в табл. 3.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы по качеству анализируемых образцов моторных масел: четыре образца полностью соответствуют нормативным требованиям и, таким образом, являются качественными маслами. Тогда как образец 1 — Лукойл Авангард 10W-40 CA-4/SG по плотности, кинематической вязкости и содержанию механических примесей, образец 6 -Castrol EDGE 10W-40 по кинематической вязкости — не соответствуют нормативным требованиям.

Следовательно, эти образцы не являются по данным показателям качественными продуктами и пред-

ставляют опасность для работы автомобильного двигателя.

__Значения содержания механических примесей_

№ образца Содержание механических примесей, % Нормируемый показатель содержания механических примесей, % по ГОСТ 10541-78

1 0,063 не более 0,02

1. Классификация моторных масел. — Режим доступа: http://avtonam.ru/fluids/klassifikaciya-i-oboznachenie-motornyx-masel/. — 16.02.19.

2. Моторные масла. — 20.07.2017. — Режим доступа: http://k-a-t.ru/dvs_smazka/2-masla/index.shtml. -16.09.2018.

3. Маркировка моторных масел. — Режим доступа: https://etlib.ru/blog/432-markirovka-motornyh-masel-18.02.19.

4. Моторные масла и их характеристики. — 17.04.2016. — Режим доступа: https://obzorus.com/motornye-masla-i-ih-harakteristiki/. — 16.09.2018.

5. Основные функции моторного масла. — Режим доступа: http://krutimotor.ru/funktsii-i-naznachenie-motor-nogo-masla-v-dvigatele/#i. — 18.02.19.

6. Характеристики линейки моторных масел Мобил. — Режим доступа: https://proautomasla.ru/mobil/ultra-10w40.html.- 18.02.19.

7. ГОСТ 10541-78. Масла моторные универсальные и для автомобильных карбюраторных двигателей. Технические условия (с измен. № 1-11 1995). Введ. 1980-01-01. -М.: Изд-во стандартов.

8. ГОСТ 6370-83. Метод определения механических примесей. Введ. 1984-01-01. -М.: Изд-во стандартов (с измен. 1994), 1994.

9. ГОСТ 4333-87. Методы определения температур вспышки и воспламенения в открытом тигле. — Взамен ГОСТ 4333-48; введ. 1988-07-01. — М.: Изд-во стандартов, 1997.

10. ГОСТ 3900-85 Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности. Введ. 1987-01-01. — Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200003577.- 09.03.19.

11. ГОСТ 17479.1-2015 Масла моторные. Классификация и обозначение. Введ. 1987-01-01. — Режим доступа: http://digest.wizardsoft.ru/documents/gov/gost-17479-1 -2015-masla-motornye-klassifikatsiya-i-oboznachenie. -28.02.19.

12. ГОСТ 33-82. Метод определения кинематической и расчет динамической вязкости. Введ. 1983-01-01. -М.: Изд-во стандартов (с измен. 1997), 1997.

13. Беляев, C.B. Моторные масла и смазка двигателей. Учебное пособие. — Петрозаводск, 1993.

14. Гнатченко, И.И. Автомобильные масла, смазки, присадки. Справочное пособие. — M.: АСТ, 2000.

Классификация моторных масел по SAE

Классификация моторных масел по вязкости и температурным свойствам по системе SAE J300 и API. Принципы классификации зимних и летних масел САЕ. Таблица характеристик масел по SAE.

Классификация моторных масел по вязкостно-температурным свойствам по системе SAE J300 (SAE – Society of Automotive Engineers, общество автомобильных инженеров США) является общепринятой в мире. Она делит смазочные материалы на зимние и летние. В линейке моторных масел Sintec представлена продукция различных классов вязкости по SAE для машин и механизмов любых типов.

Вязкостно-температурные свойства масел

  • требования производителя транспортного средства к свойствам технических жидкостей;
  • температурный диапазон эксплуатации автомобиля;
  • техническое состояние машины, которое определяет требования к свойствам масла и параметрам смазочной пленки.

Принцип классификации SAE J300

Система SAE делит смазочные материалы на две группы: летние и зимние. Первые не имеют специального обозначения, а вторые маркируются буквой W (winter). Для жидкостей обеих групп определяют следующие показатели:

  • минимальное значение кинематической вязкости при температуре 100 °С. Система SAE устанавливает допустимый диапазон значений. Испытания проводят по методике ASTM D 445;
  • показатель HTHS – High Temperature High Shear Rate. Характеристика определяет устойчивость пленки к сдвиговым деформациям при высокой температуре. Показатель позволяет понять, насколько конкретная марка масла пригодна к работе в зоне экстремального повышения температур, насколько стабильными являются его вязкостные характеристики. Методика испытаний – ASTM D 468з.

Принципы классификации зимних масел по SAE

Зимние масла подвергают дополнительному тестированию в холодных условиях:

  • тест CCS (Cold Cranking Simulator). Испытания проводят по методике ASTM D 2602, имитируя холодный пуск двигателя. По результатам тестирования определяют максимальную динамическую вязкость масла, которая обеспечит проворачиваемость коленчатого вала. Испытания проходят при низких температурах, допустимых для материалов конкретного класса SAE;
  • тест MRV (Mini Rotary Viscometer). Определяют значение динамической вязкости, при котором масло будет прокачиваться по системам автомобиля. Испытания проводят при допустимых температурах для конкретного класса по SAE. Методики тестирования – ASTM D 4684 и D 3829.

Преимущества классификации моторных масел по SAE

Разделение моторных масел по SAE J300 на летние и зимние сорта позволяет максимально приблизить свойства каждого смазочного материала к реальным условиям эксплуатации. Летние масла имеют достаточную вязкость при высоких температурах. Они надежно смазывают трущиеся поверхности в зоне нагрева, но при охлаждении становятся слишком густыми. Зимние моторные масла маловязкие. При отрицательных температурах они облегчают пуск, но летом в жару не могут дать стабильную и прочную пленку.

Классификация материалов по SAE помогает выбрать масло, подходящее для конкретных условий эксплуатации. Система учитывает основные характеристики материалов в различных температурных диапазонах.

Компания Sintec Lubricants выпускает летние, зимние и универсальные масла по SAE J300. Наша продукция соответствует требованиям международного стандарта. Универсальные масла обеспечивают стабильную работу двигателя при низких температурах и эффективно защищают его от износа летом при работе в режиме повышенных нагрузок. Всесезонные смазочные материалы в меньшей степени зависят от времени года.

Характеристики моторных масел по SAE

Классы вязкости моторных масел SAE J300
Параметры Низкотемпературная вязкость Высокотемпературная вязкость
Класс
вязкости
SAE
CCS, МПа-с. Max, при темп., °С MRV, МПа-с, Max, при темп., °С Кинематическая вязкость,
мм 2 /при 100 °С
HTHS, МПа-с. Min
при 150 °С и скорости сдвига 106 с-1, min
Min Max
Зимние классы 0W 3250 при-30 30000 при-35 3,8
5W 3500 при-25 30000 при-30 3,8
10W 3500 при-20 30000 при-25 4,1
15W 3500 при-15 30000 при-20 5,6
20W 4500 при-10 30000 при-15 5,6
25W 6000 при-5 30000 при-10 9,3
8 4,0 6,1 1,7
12 5,0 7,1 2,0
Летние классы 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 2,9*
40 12,5 16,3 3,7**
50 16,3 21,9 3,7
60 21,9 26,1 3,7
* для классов 10W40, 5W40, 10W40
** для классов 15W40, 20W40, 25W40, 40

Моторные масла SAE от производителя

Компания Sintec Lubricants производит моторные масла под торговой маркой Sintec. Мы сами разрабатываем и совершенствуем рецептуры материалов, поэтому гарантируем их высокое качество. Характеристики линейки Sintec соответствуют допускам крупнейших мировых автоконцернов.

Преимущества моторных масел от производ​ителя:

  • гарантия оригинальности продукции, соответствия фактических характеристик заявленным значениям;
  • наличие сертификатов и других сопроводительных документов;
  • выгодные цены без переплат.

По вопросам сотрудничества с Sintec Lubricants звоните по телефону, указанному на сайте. Ближайший отдел розничной продажи вы найдете на странице «Где купить».

Установление марки масла и решение вопроса о его применении

После получения всех параметров исследуемого масла необходимо установить марку испытуемого образца и соответствие его ГОСТу.

Для этого имеющиеся для образца фактические данные сопоставить с соответствующими показателями стандартов. При установлении марки масел следует руководствоваться той же методикой, которая была изложена в работе 1.

Оформление отчета.

После выполнения работы студент выполняет отчет, в котором должно быть записано:

  1. тема и цель работы;
  2. результаты экспериментального исследования моторного масла.

1. Оценка образца по внешним признакам:

цвет в проходящем свете______________________________________ цвет в отраженном свете_______________________________________ наличие воды и механических примесей_________________________

2. Определение кинематической вязкости

Вискозиметр №______________________________________________ Постоянная вискозиметра С___________________________________ Время истечения масла τ(с точностью до десятой доли секунды): при 50°С: І)______________ 2)_______________ 3)___________________ Среднее :_________________________ при 70°С: I)________________2)_________________3)___________________ Среднее:__________________________ при 100°С: 1)________________2)_________________3)___________________ Кинематическая вязкость: при 50°С υ50=_____________________мм 2 /с при 70°С υ70=_____________________мм 2 /с при 100°С υI00=_____________________мм 2 /с при 0°С υ0=______________________мм 2 /с

3. Построить кривую зависимости вязкости масла от температуры (втх)

4. Марка образца и соответствие основных его показателей техническим требованиям стандарта (итоговая таблица).

Таблица 3.2 Итоговая таблица испытаний образца моторногомасла

Основные показатели Образец Значение основных показателей по стандарту Фактические отклонения показателей от параметров стандарта
Вязкость, мм 2 /с υI00
υ0
Индекс вязкости
Температура застывания, О С
  1. Что такое щелочное число?

Что такое вязкостно температурные свойства масел и какими показателями они оцениваются

Рис. 1. Зависимость износа бензинового двигателя в момент пуска от вязкости масла.

С увеличением зазора в подшипнике и нагрузки на вал вязкость масла должна быть выше, чтобы создавалось жидкостное трение.

При любом виде трения выделяется теплота. Для предупреждения перегрева трущихся деталей, преждевременного износа подшипника его необходимо охлаждать. За последние двадцать пять лет эксплуатации двигателей давление в шатунных подшипниках коленчатого вала увеличилось практически в 2 раза, в паре поршневое кольцо — цилиндр — в 2—3 раза, а величина удельных давлений в паре кулачок — толкатель бензиновых двигателей достигает в некоторых моделях 2500 МПа при средних -значениях 500—700 МПа. Температура вкладышей шатунных подшипников за эго же время увеличилась в среднем на 30 °C, достигая 150—160 °C, а иногда и выше.

При использовании наддува тепловая напряженность двигателя резко повышается, ужесточаются условия работы масла в нем. Особенно резко повышается температура в зоне верхней поршневой канавки при повышенном прорыве отработавших газов в картер, т. е. температура зависит от давления газов в цилиндрах, уплотняющего действия поршневых колец и режима работы двигателя. Масло отводит от 1,5—4,5% теплоты, в наддувных модификациях двигателей — до 10%. Эта величина зависит от конструкции двигателя, степени форсированности, наличия принудительного охлаждения поршней маслом, режима работы, масляной системе зависит от количества прокачиваемого масла, его температуры и т. д. На интенсивность теплопередачи и температуру цилиндропоршневой группы решающее влияние оказывает масляная пленка между поверхностями цилиндра, поршневых колец и поршня. Теплопроводность масляной пленки примерно в четыре раза больше, чем теплопроводность воздуха. Поэтому при увеличении зазора между цилиндром и поршнем температура этих деталей и колец может возрастать из-за ухудшения теплопередачи.

Таблица 1.
Температура различных участков поршней двигателей (температура масла в картере 120 °C)

Рис. 2. Зависимость прокачиваемости масла в двигателе от его вязкости.

Чем больше масла протекает через подшипник, чем лучше циркуляция масла, тем лучше температурное состояние подшипника. Прокачиваемость масла по его вязкости: чем меньше вязкость, тем лучше его циркуляция, чем ниже вязкость масла, тем выше чистота трущихся деталей вследствие улучшения циркуляции. Следовательно, на практике лучше всего применять масло пониженной вязкости.

Значительное уменьшение вязкости масла влияет на расход масла, проникающего через поршневые кольца в камеру сгорания, т. е. увеличивается его расход на угар. Масло, выгорающее в камере сгорания, образует зольные отложения — нагары. Это ведет к ухудшению теплоотвода от деталей двигателя, в результате чего может возникнуть оплавление и растрескивание поршней, прогар выпускных клапанов. Нагары являются причиной возникновения кадильного зажигания, детонации. При эксплуатации автомобилей расходы на смазочные масла составляют около 2% общих эксплуатационных расходов. Снижение расхода масла на угар до 0,3—0,5% только в сельском хозяйстве позволит сэкономить около 20 млн. руб. (в пересчете на парк тракторов и комбайнов).

При работе двигателя на форсированном высокотемпературном режиме наблюдается повышение вязкости масла в результате испарения низкокипящих фракций масла, разложения присадок, накопления .продуктов окисления масла. Например, при 200-часовой работе дизеля с воздушным охлаждением на масле М-10Г5 с температурой масла в картере около 80 °C вязкость его увеличилась на 35%, а при температуре масла 115—120 °C — более чем в 2 раза. Работа двигателя на маслах повышенной вязкости ведет к увеличению механических потерь в двигателе, перерасходу топлива и масла, повышению токсичности отработавших газов. Однако при увеличении вязкости масла улучшается уплотнение поршневых колец. Для двигателей, работающих с большой удельной нагрузкой, используются масла более высокой вязкости или с большим содержанием в товарном масле доли остаточного масла.

Вязкость масла влияет на расход топлива. Как показывает практика, применение масел с меньшей вязкостью ведёт к экономии топлив, иногда значительному (до 15—20%). При использовании масел пониженной вязкости автомобиль развивает более высокие скорости движения. Использование зимой летних сортов масел, наоборот, ведет к дополнительному расходу топлива на 8—10%.

Вязкость не является постоянной величиной, она изменяется в зависимости от температуры. Поэтому при ее определении необходимо указывать температуру, при которой она была определена. Качественными считаются масла, у которых небольшая вязкость при отрицательных температурах, хорошая текучесть, минимальные пусковые изно-сы, а при рабочих температурах — высокая вязкость и хорошие смазочные свойства. Следовательно, масла должны мало изменять свою вязкость в зависимости от температуры. Влияйие температуры на вязкость масла находится в зависимости от его химического состава. Мрело, содержащее значительное количество асфальтосмолистых, пелицикли-ческих соединений, в зависимости от температуры резке изменяет свою вязкость, а масло из парафинистой нефти изменяет свою вязкость незначительно.

Для характеристики вязкостно-температурных свойсте масел имеется ряд показателей. Одним из них может быть соотношение вязкостей при 50 и 100 °C. Чем меньше это соотношение, тем качественнее масло.

Кроме соотношения вязкостей для характеристики вязкостно-температурных свойств масел можно, использовать температурный коэффициент вязкости, характеризующий изменение вязкости масла в более широком диапазоне температур: 0—100 С и 20—100 С. Чем меньше величина температурного коэффициента вязкости, тем выше эксплуатационные свойства масла.

Согласно ГОСТ у для характеристики вязкостно-температурных свойств масел предусматривается определение вязкости при различных температурах, в частности при температурах 100, 0 и —18 °C. Величина вязкости масла при различных температурах должна обеспечивать надежную работу двигателя.

Рис. 3. График определения индекса вязкости по Дииу и Дэвису.

На практике часто пользуются номограммами и таблицами. Например, номограмма Доксея, составленная на основании уравнения Дина и Дэвиса, проста в употреблении. Для определения индекса вязкости по номограмме Доксея необходимо знать вязкость масла при 50 и 100 °C.

Индекс вязкости — безразмерная условная величина, характеризующая степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры, наклон вязкостно-температурной кривой. Чем положе вязкостно-температурная кривая, т. е. чем меньше изменяется вязкость с изменением температуры, тем выше индекс вязкости. Качественное масло должно иметь индекс вязкости 100 и. более. Расчет индекса вязкости масел проводят по ГОСТ 25371—82.

Рис. 4. Номограмма для определения индекса вязкости масел.

Моторные масла, получаемые из нефти, обладают относительно невысоким значением индекса вязкости, величина которого составляет не более 85—90. Для улучшения вязкостно-температурных свойств, т. е. для повышения индекса вязкости, готовят так называемые загущенные масла с индексом вязкости более 125. Высоксиндексные масла получают из маловязких масел типа веретенного, трансформаторного, имеющих хорошие вязкостно-температурные свойства (т. е. эти масла мало изменяют свою вязкость при изменении температуры) благодаря добавлению вязкостных присадок. Количество присадки рассчитывают, исходя из необходимого уровня вязкости готового масла. При добавлении присадки повышается вязкость масла, а характер вязкостно-температурной кривой остается прежним. При сравнении загущенного (кривая 1) и незагущенного (кривая 3) масел, имеющих одинаковую вязкость при 100 °C, видно, что значения вязкостей этих масел при других температурах не совпадают. Незагущенное масло изменяет свою вязкость в зависимости от температуры более резко по сравнению с загущенным маслом. В качестве вязкостных присадок используются различные полимерные соединения: полиизобутилен, полиметакрилат, вуниполы, сантодексы, вольтоли и др. Для приготовления автотракторных моторных масел наиболее широкс используются полиизобутилены и полиметакрилаты. Однако использование масел с присадками этого типа в дизельных высокофорсированных двигателях может привести к повышению количества углеродистых отложений на поршнях. Поэтому в будущем необходимо применять, более стабильные присадки, чем используемые в настоящее время.

Загущенные масла готовят для всесезонного использования и для районов Севера. Работа на загущенных маслах обеспечивает надежную работу двигателя в широком диапазоне температур. Оптимальная текучесть масла при низких температурах, легкий пуск двигателя, “быстрая циркуляция масла в холодном двигателе достигается за счет маловязкого масла. Необходимый уровень вязкости прг высоких температурах работающего двигателя обеспечивается при использовании масла с вязкостной присадкой. Применение загущенных масел экономически целесообразно: облегчается пуск двигателя при низких температурах окружающего воздуха, уменьшается износ двигателя, снижается расход масла и топлива, меньше становятся расходь: на техническое обслуживание и т. д. Например, зимние масла марки М-8ВП М-81\ обеспечивают пуск двигателя без применения средств подогрева только до температур —10 °C. Всесезонные масла марки М-63/10Г, обеспечивают пуск двигателя до температуры —22…—25 °C. Экономия топлива при работе на загущенном масле в зимнее время составляет 5—15%. .

Вязкость масла изменяется также при давлении выше 5 МПа. Повышение вязкости с увеличением давления имеет немаловажное значение, например, в подшипниках коленчатого вала давление составляет 15—25 МПа, во втулках поршневых головок шатунов — 50—90 МПа и т. д. С повышением температуры влияние давления на вязкость масла уменьшается. Общая закономерность влияния давления такова: с повышением давления вязкость масла увеличивается .

Рис. 5. Вязкостно-температурные характеристики загущенных и не-загущенных масел:
1 — загущенное масло; 2 — маловязкое масло, к которому добавлена вязкостная присадка; 3 — незагущенное масло.

Рис. 6. Влияние давления на затвердение масла при различных температурах:
1 — нефтяное масло; 2 — жировое масло.

Чем менее сложный состав имеет масло, т. е. менее сложная структура углеводородов, входящих в масло, тем меньше влияние давления на изменение вязкости.

Увеличение вязкости с повышением давления можно объяснить как следствие сближения молекул жидкого масла и их взаимодействия. При очень высоких давлениях вязкость может настолько^ увеличиться, что масло затвердевает. Зависимость давления на изменение вязкости затрудняет учет этого фактора для расчетов узлов трения.

Для предотвращения износа, задира, сваривания металлических поверхностей при трении, кроме соответствующей вязкости, масла должны обладать хорошей маслянистостью, т. е. способностью образовывать прочную масляную пленку. Маслянистость масла имеет большое значение, поскольку при работе двигателя много узлов трения работают в условиях граничной смазки. Прочность масляной пленки зависит от химического состава масла, от наличия ПАВ и химически активных соединений в масле. Чем больше в масле сложных полициклических соединений, смол, а также соединений, содержащих гидроксильные, карбоксильные и другие группы, тем выше маслянистость масла. Высоковязкое масло обладает более высокой маслянистостью по сравнению с маловязким маслом, полученным из одного сырья, так как с повышением вязкости в масле увеличивается содержание полярно-активных молекул. Поэтому остаточные масла обладают более высокой маслянистостью по сравнению с дистиллятными.

Масла в механизмах работают в условиях высоких давлений и температур. Масляная пленка при определенных условиях их не выдерживает. Для увеличения прочности масляной пленки к маслам добавляют противозадирные и противоизносные присадки.

Оценка маслянистости смазочных масел производится на различных стандартных машинах трения. Маслянистость работавших масел всегда выше маслянистости свежих масел из-за образующихся продуктов окисления. В данном случае речь идет о маслянистости свежего и работавшего масла без учета возможного разбавления моторного масла несгоревшим топливом. Маслянистость характеризует противоизносные свойства масел. Она оценивается двумя методами: лабораторными испытаниями на 4-шариковой машине по ГОСТ 9490—75 и моторными испытаниями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *