Кинематическая и динамическая вязкости масел

Вязкость (viscosity). Вязкость — это внутреннее трение или сопротивление течению жидкости. Вязкость масла, во-первых, является показателем его смазывающих свойств, так как от вязкости масла зависит качество смазывания, распределение масла на поверхностях трения и, тем самым, износ деталей. Во-вторых, от вязкости зависят потери энергии при работе двигателя и других агрегатов. Вязкость — основная характеристика масла, по величине которой частично делается выбор масла для применения в конкретном случае.

Вязкость масла зависит от химического состава и структуры соединений, составляющих масло, и является характеристикой масла как вещества. Кроме этого, вязкость масла также зависит и от внешних факторов — температуры, давления (нагрузки) и скорости сдвига, поэтому рядом с числовым значением вязкости всегда должны указываться условия определения вязкости.

Условия работы двигателя определяют два основных фактора, влияющих на определение вязкости — температура и скорость сдвига.

Вязкость масел определяется при температурах и скоростях сдвига, близких к реальным при эксплуатации. Если масло должно работать при низкой температуре(даже в течении короткого времени), то при этой же температуре должны быть определены и eго вязкостные свойства. Например, на все автомобильные масла, предназначенные для применения зимой, должны приводиться низкотемпературные характеристики.

Вязкость масла определяется при помощи двух основных типов вискозиметров (viscometers):

• вискозиметры истечения , в которых измеряется кинематическая вязкость по скорости свободного течения (времени вытекания). Для этой цели применяется капиллярный вискозиметр (capillary viscometer) или сосуды с калиброванным отверстием на дне — вискозиметры Энглера (Engler) , Сейболта (Saybolt), Редвуда (Redwood) . В настоящее время для стандартных определений применяется стеклянный капиллярный вискозиметр; он отличается простотой и точностью определения. Скорость сдвига в таком вискозиметре незначительна.
• ротационные вискозиметры (rotational viscometers), в которых определяется ди­намическая вязкость по крутящему моменту с установленной скоростью ротора или по скорости вращения ротора при заданном крутящем моменте.

Вязкость характеризуется двумя показателями — кинематической (kinematic viscosity) и динамической вязкостью (dynamic viscosity). Единицы измерения динами­ческой вязкости: P — пуаз (Р -poise) или сантипуаз сР (сР = mPa-s). Динамическая вяз­кость обычно определяется ротационным вискозиметром. Кинематическая вязкость, п -отношение динамической вязкости к плотности (h/r). Единицы измерения кинематичес­кой вязкости — стоке (St — stoke) илисантистокс (cSt — centistoke, I cSt = 1 мм 2 /с). Чис­ленные значения кинематической и динамической вязкости несколько различаются, в за­висимости от плотности масел. Для парафиновых масел кинематическая вязкость при тем­пературе 20 — 100°С превышает динамическую примерно на 15 — 23%, а для нафтеновых масел эта разница составляет 8 — 15%.

Кинематическая вязкость характеризует текучесть масел при нормальной и вы­сокой температурах. Методы определения этой вязкости относительно просты и точны. Стандартным прибором в настоящее время считается стеклянный капиллярный вискози­метр, в котором измеряется время истечения масла при фиксированной температуре. Стан­дартными температурами являются 40 и 100 °С.

Относительная вязкость определяется на вискозиметрах Сейболта, Редвуда и Энглера. Это сосуды с калиброванным отверстием на дне, через которое вытекает точно уста­новленное количество масла. При измерении времени вытекания заданная температура масла в вискозиметре должна поддерживаться с необходимой точностью. Универсальная вязкость Сейболта, определяемая по стандарту ASTM D 88, выражается в универсальных секундах Сейболта SUS(Saybolt Universal Seconds). Этот упрощенный метод определе­ния кинематической вязкости более широко применяется в США. В Европе чаще пользу­ются секундами Редвуда (Редвуда единицы — Redwood units) и градусами Энглера (Е°, Engler units). Градус Энглера — это число, показывающее во сколько раз вязкость масла превышает вязкость воды при 20°С, поэтому вискозиметром Энглера необходимо изме­рить время вытекания воды при 20°С.

Динамическая вязкость обычно определяется ротационными вискозиметрами. Вискозиметры разной конструкции имитируют реальные условия работы масла. Обычно выделяются крайние значения температуры и скорости сдвига. Основные методы определения вязкости моторных масел предусмотрены спецификацией SAE J300 APR97. Эта спецификация устанавливает значения степеней вязкости SAE для моторных масел и определяет порядок измерения необходимых параметров вязкости. Стандартные методы определения динамической вязкости можно разделить на две группы — низкотемпературная вязкость и высокотемпературная вязкость, определяемые в условиях близких к реальным условиям эксплуатации двигателя.

Характеристики низкотемпературной вязкости :

• обеспечивающая запуск холодного двигателя (maximumlow-temperature cranking viscosity), определяется при помощи имитатора запуска холодного двигателя CCS (ColdCranking Simulator) (ASTM D 5293);
• максимальная низкотемпературная вязкость, обеспечивающая прокачиваемость масла в двигателе (maximumlow-temperature pumping), определяется при помощи мини-ротационного вискозиметра MRV (Mini-RotaryViscometer) по методу ASTM D 4684;
• в качестве дополнительной информации о низкотемпературной вязкости, могут быть определены граничная (предельная) температура прокачивания по ASTM 3829 (borderline pumping temperature) и вязкость при низкой температуре и низкой скорости сдвига (low temperature, low shear rate viscosity), так называемая тенденция к желеобразованию или индекс желирования (gelation index). Определяется на сканирующем вискозиметре Брукфильда по методике ASTM D 51: (Scanning Brookfield method);
• фильтруемость (filterability) моторных масел при низкой температуре показывает тенденцию образования твердых парафинов или других неоднородностей, приводящих к закупориванию масляного фильтра. Некоторое влияние на фильтруемость может оказать наличие воды в холодном масле. Фильтруемость моторных масла определяется по стандарту «General Motors» GM 9099P «Тест на определение фильтруемости моторного масла»(Engine Oil Filterability Test-EOFT) и оценивается как снижение потока в %.

Характеристики высокотемпературной вязкости:

• Кинематическая вязкость , определяемая на стеклянном капиллярном вискозиметре при 100°С и низкой скорости сдвига (ASTM D 445).
• Вязкость при высокой температуре и высокой скорости сдвига HTHS , определяемая при температуре 150°С и скорости сдвига 10 6 с -1 Определяется: в Америке — с помощью имитатора конического подшипника TBS(TaperedBearing Simulator) (рис. 2.36) по методике ASTM D 4683, а в Европе — на вискозиметре Равенфильда иликонической пробке ТВР, аналогичной конструкции (Ravenfield Viscometer, Tapered-Plug Viscometer), по методикам СЕС L-36-A-90 или ASTM D 4741;
• Стабильность к сдвигу (shear stability) — это способность масла сохранять стабильную вязкость при продолжительном воздействии высокой деформации сдвига. Определяется: в Европе с помощью насос-форсунки Бош (Bosch injector), через которую 30 раз пропускается нагретое до 100°С масло и измеряется снижение вяз­кости (СЕС L-14-A-88), в Америке — также (ASTM D 6278) или в стендовом бензи­новом двигателе CRC L-38 после 10 часовой работы (ASTM D 5119).

Рассмотрим некоторые особенности методов определения вязкости. Вискозиметр Брукфильда — это прибор для определения низкотемпературной вязкости при низкой скорости сдвига. Он снабжен комплектом роторов разной величины и формы. Скорость можно менять ступенчато в широких пределах. Во время изменения скорость поддерживается постоянной. Крутящий момент является мерой кажущейся вязкости. Расстояние между статором и ротором сравнительно большое, поэтому счита­ется, что скорость сдвига низка и стенки сосуда вискозиметра не влияют на величину вязкости, которая в этом случае рассчитывается по силе внутреннего трения масла и называется вязкостью по Брукфильду (Brookfield viscosity) (в Па-с), или кажущейся вязкос­тью (apparent viscosity). Этим методом определяется кажущаяся вязкость автомобильных трансмиссионных масел при низкой температуре (по стандартам ASTM D 2983, SAEJ 306, DIN 51398).

Низкотемпературная вязкость запуска двигателя (low-temperature cranking viscosity) является показателем способности масла течь и смазывать узлы трения в холод­ном двигателе. Она определяется при помощи имитатора запуска холодного двигате­ля CCS (Cold Cranking Simulator) (DIN 51 377, ASTM D 2602). Имитатор CCS является ротационным вискозиметром с малым расстоянием между профилированным (не цилиндрическим) ротором и прилегающим к нему статором. Таким образом, имитируются зазоры в подшипниках двигателя. Специальным двигателем поддерживается постоянный крутящий момент при заданных температурах, а скорость вращения является мерой вязко­сти. Вискозиметр калибруется с применением эталонного масла. Применяется для опреде­ления вязкости запуска (cranking viscosity) в сантипуазах (сП) при разных заданных тем­пературах, соответственно с предполагаемой степенью вязкости SAE для моторного масла (-5° для SAE 25W; -10° для SAE 20W; -15° для SAE 15W; -20° для SAE 10W; -25° для SAE 5W и -30°С для SAE 0W).

Вязкость прокачивания (pumping viscosity) является мерой способности масла течь и создавать необходимое давление в системе смазки в начальной стадии работы холодного двигателя. Вязкость прокачивания измеряется в сантипуазах (сП = мПа с) и определяется согласно ASTM D 4684 на мини-ротационном вискозиметре MRV. Этот показатель важен для масел, способных желировать при медленном охлаждении. Таким свойством чаще всего обладают всесезонные минеральные моторные масла (SAE 5W-30, SAE 10W-30 и SAE 10W-40). При испытании определяется либо напряжение сдвига, необходимое для разру­шения желе, либо вязкость при отсутствии напряжения сдвига. Вязкость прокачивания определяется при разных заданных температурах (от -15° для SAE 25W до -40°С для SAE 0W). Прокачивание обеспечивается только для масел с вязкостью не более 60 000 mPa s. Наименьшая температура, при которой масло может прокачиваться, называется нижней температурой прокачивания, ее значение близко к наименьшей температуре эксплуатации.

Температурная зависимость вязкости при низкой температуре и ним напряжении сдвига (low temperature, low shearrate, viscosity/temperature dependent определяется по методике ASTM D 5133 при помощи сканирующего вискозиметр Брукфильда (Scanning Brookfield method). Этот показатель необходим для оценки способности масла поступать в систему смазки и к узлам трения в холодном двигателе после егодлительного пребывания при низкой температуре. Перед измерением масло должно пpoйти определенный цикл охлаждения, как и при определении равновесной температуре застывания (stable pour point). Такое испытание занимает много времени и применяется в основном при разработке новых рецептур масел.

Оценка фильтруемости масел по методу GM P9099 введена в категории SH, SJ и ILSAC GF-1, GF-2 для масел SAE 5W-30 и SAE 10W-30. Этот метод разработан фирмой «General Motors» и применяется ею с 1980 г. Он имитирует закупоривание масляного фильтра осадком, образующимся в присутствии воды и конденсата прорывающихся картерных газов при краткосрочной работе после длительной стоянки. Оценку проводят по относительному снижению скорости потока через фильтр при последовательном испытании масла и смеси масла с водой. Смесь приготавливают медленным перемешиванием в течем 30 с в закрытой мешалке 49,7 г масла, 0,3 г деионизированной воды и сухого льда. После перемешивания смесь в открытом сосуде выдерживают в печи при температуре 70°С в течение 30 мин. Затем ее охлаждают до 20 — 24 °С и выдерживают при этой температуре 48 — 50 ч. Снижение скорости потока не должно быть более чем на 50%.

Стабильность к сдвигу это способность масла сохранять постоянную величину вязкости под воздействием высокой деформации сдвига при эксплуатации. При быстром скольжении поверхностей трения достигается высокая скорость течения масла в узких зазорах и проявляется высокая деформация сдвига, которая вызывает деструкцию молекул полимеров (загустителей) входящих в состав масла. Устойчивость к деформации сдвига является важным показателем для масел, применяемых в современных высокоскоростных, высоконагруженных, мощных и малогабаритных двигателях. Способность масла сохранять стабильную вязкость определяется временем, в течение которого вязкость изменяется до определенной величины. Иногда пользуются показателем индекса стабильности к сдвигу SSI (shearstability index). Он определяется соотношением потери вязкости эффекта загущения полимерным загустителем, выраженное в %. SSI определяется разными методами: в Европе используют дизельную насос-форсунку конструкции Бош (Bosch injector) (CEC L-14-A-88). В Америке этот показатель определяется двумя методами — как в Eвpone (ASTM D 6278) или в стендовом бензиновом двигателе CRC L-; после 10-часовой работы (ASTM D 5119).

При сравнительно небольшой деформации сдвига, полимерные молекулы только раскручиваются, а после снятия напряжения, со временем, могут восстановить свою конфигурацию и вязкость. Такое снижение вязкости называетсявременным (temporary viscosity loss — TVL) и иногда наблюдается при определении HTHS вязкости на ротационном вискозиметре — имитаторе конического подшипника.

Зависимость вязкости от давления

При повышении давления, уменьшается оббьем и усиливается взаимное притяжение молекул и увеличивается сопротивление течению, вязкость масла увеличивается. При повышении температуры имеет место противоположный процесс и вязкость масла уменьшается.

При низкой температуре и высоком давлении вязкость масла в зацеплении шестерен , может увеличиться настолько, что масло станет твердой пластичной массой. Это явление оказывает определенное положительное действие, так как масло в пластичном состоянии не вытекает из зазора сопряженных поверхностей и уменьшает влияние ударных нагрузок на детали.

Вязкостно-температурные характеристики

С повышением температуры вязкость масла понижается. Характер изменения вязкости выражается параболой. Такая зависимость неудобна для экстраполяции для расчетов вязкости. Поэтому кривую зависимости вязкости от температуры строят полулогарифмических координатах, в которых эта зависимость приобретает практически прямой характер.

Индекс вязкости VI (viscosity index) — это эмпирический, безразмерный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры и тем меньше наклон кривой.

Масло с более высоким индексом вязкости имеет лучшую текучесть при низкой температуре (запуск холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей темпе­ратуре двигателя. Высокий индекс вязкости необходим для всесезонных масел и некото­рых гидравлических масел (жидкостей). Индекс вязкости определяется (по стандартам ASTM D 2270, DIN ISO 2909) при помощи двух эталонных масел. Вязкость одного из них сильно зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным нулю, VI=0), а вяз­кость другого — мало зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным 100 единиц, VI =100).. При температуре 100°С вязкость обоих эталонных масел и исследуемо­го масла должна быть одинаковой. Шкала индекса вязкости получается делением разницы вязкостей эталонных масел при температуре 40°С на 100 равных частей. Индекс вязкости исследуемого масла находят по шкале после определения его вязкости при температуре 40°С, а если индекс вязкости превышает 100, его находят расчетным путем.

Индекс вязкости сильно зависит от молекулярной структуры соединений, составляющих базовые минеральные масла. Наивысший индекс вязкости бывает у парафиновых базовых масел (около 100), у нафтеновых масел — значительно меньший (30 — 60), у ароматических масел — даже ниже нуля. При очистке масел их индекс вязкости, как правило, повышается, что в основном связано с удалением из масла ароматических соединений. Высоким индексом вязкости обладают масла гидрокрекинга. Гидрокрекинг является одним из основных методов получения масел с высоким индексом вязкости. Высокий индекс вязкости у синтетических базовых масел: у полиальфаолефинов — до 130, у полиэтиленгликолей — до 150, у сложных полиэфиров — около 150. Индекс вязкости масел можно повысить введением специальных присадок — полимерных загустителей.

Вязкость масла (текучесть) - параметр, влияющий на способность моторной смеси сохранять заданные свойства при разном температурном режиме. Для работы мотора этот показатель играет очень важную роль, от него зависит смазывание деталей привода, защита его от износа.

Выбирая автомобильное масло, учитывайте, что жидкости характеризуются двумя параметрами:

1. Кинематическая вязкость, обозначает текучесть смеси под действием силы тяжести, указывает насколько легко жидкость будет течь в различных узлах двигателя и смазочной системы, измеряется в мм 2 / с.

2. Динамическая вязкость - параметр, показывающий изменения прочности масляной пленки при нагрузке: при увеличении скорости движения смазанных элементов относительно друг друга, вязкость уменьшается, измеряется в Па*с.

Инженерами разработана классификация моторных смесей SAE. По указанной системе все автомасла разделены на три класса в зависимости от индекса вязкости (изменения свойств масла при различных температурах). Характеристики автомасел по SAE посмотрите в таблице 1.

Таблица 1. Спецификация по SAE.

Что означает вязкость масел, можно узнать, просмотрев видео:

Масла для разных сезонов

Первый класс - зимние жидкости, их маркировка состоит из цифры и буквы w, стоящей возле нее, например, 5w, 20w. Цифра указывает на показатель минусовой температуры, при которой жидкость не кристаллизуется, выполняет свои функции, буква w, значит зима (от англ.winter).

Эти автомасла характеризуются индексом кинематической вязкости при температуре 100 0 С и двумя низкотемпературными значениями динамической вязкости:

• проворачивания, означает температуру, при которой жидкость не загустеет, обеспечит пуск привода без прогрева;
• прокачивания - индекс, указывающий на температурный режим, при котором смесь будет нормально течь по смазочной системе и обеспечит образование защитной пленки на элементах силового агрегата.

Второй класс - летние смеси. Их маркировка состоит из аббревиатуры SAE и цифры возле нее, например, SAE 20, 40, 50. Цифра в маркировке значит показатель плюсовой температуры, при котором смесь будет иметь достаточную плотность, чтоб образовать пленку на элементах мотора для защиты его от износа. Чем больше цифра в обозначении, тем большим индексом вязкости обладает масло. Визуально разницу в этом параметре показано на рисунке 1, на нем изображены колбы с разными автомаслами, применяемыми летом и шарики с одинаковым весом, одновременно брошенные в колбы. Из картинки видно, что чем гуще жидкость, тем медленнее шарик окажется у дна тары.

Рисунок 1. Масла с различной текучестью.

Третий класс - всесезонные смеси. Их маркировка состоит из обозначения предыдущих двух классов, например, 10w - 30. 10w означает отрицательный показатель температуры, при котором смесь обеспечит пуск силового агрегата без прогрева и прокачку жидкости по смазочной системе. Цифра 30 значит плюсовый показатель температуры, при котором автомасло будет достаточно плотным, чтоб защитить мотор от перегрева. Определить максимальную минусовую температуру можно, если отнять от цифры в маркировке число 35,например для 10w - 30 это математическое действие будет выглядеть таким образом: 35-10=20 (значит, 20 – это отрицательная температура равная -20 0 С).

Температурный диапазон, при котором смеси не будут терять защитные и противоизносные свойства, показаны в таблице 2.

Таблица 2.Предел рабочих температур для моторных жидкостей.

Всесезонные жидкости отличаются большим диапазоном температур, чем зимние или летние классы. Объясняется такое отличие базой автомобильного масла, жидкости с синтетической основой имеют в своей структуре одинаковые по величине молекулы, поэтому при воздействии температуры их вязкость практически не изменяется. У минеральных смесей нет однородности в строении молекул, при высоких температурах они быстрее разжижаются. Чтоб выбрать подходящую жидкость необходимо учитывать множество факторов.

Выбор автомасла

Подбирать машинную смесь необходимо с учетом ее структуры. Если выбрать масло слишком вязкое, то оно не сможет образовать защитную пленку на элементах привода, не заполнит зазоры в узлах трения. Плюс очень плотная жидкость создаст дополнительную нагрузку на мотор - это уменьшит его ресурс. Слишком жидкая смесь не заполнит зазоры в узлах трения должным образом, а образованная ею защитная пленка при нагрузке разорвется.

Определить нужную вязкость автомобильного масла для вашего авто, можно исходя из рекомендаций дилера машины (этот параметр указан в сервисной книге автомобиля). Если мотор прошел половину своего ресурса, то рекомендуется заливать более густую смесь, это объясняется увеличением зазоров в узлах трения мотора. Также необходимо обратить внимание на температуру за бортом машины, чем она выше, тем гуще нужно масло. Зависимость текучести моторной жидкости от температуры указана в таблице 2 и изображена на рисунке 2.

Рисунок 2. Диапазон рабочих температур для моторных смесей.

Определить наиболее подходящее масло можно с учетом пробега авто, технических характеристик мотора, диапазона рабочих температур, рекомендаций производителя машины.

Если вы подбираете автомасло для современного мотора, рассмотрите вариант энергосберегающих жидкостей. Они имеют очень низкую вязкость, уменьшают расход топлива, но лить их можно не во все типы моторов.

Выбирайте оптимальный параметр вязкости, при котором смесь выдержит нагрузку в экстремальных условиях работы мотора, защитит силовой агрегат от перегрева и не кристаллизуется при минусовых температурах за бортом машины в вашем регионе.

Подавляющее большинство автовладельцев, занимающихся самостоятельным подбором смазочных материалов для своего авто, как минимум имеют общее представление о таком понятии, как классификация по SAE.

Таблица вязкости моторного масла, предусмотренная стандартом SAE J300, подразделяет все смазочные материалы для двигателей и трансмиссий автомобилей в зависимости от степени текучести при определенной температуре. Причем это разделение так же определяет температурные рамки использования того или иного масла.

Сегодня мы подробно рассмотрим, что собой представляет классификация смазочных материалов по таблице из стандарта SAE J300, а также разберем, какую смысловую нагрузку несут в себе указанные в ней значения.

Что собой представляет таблица вязкости

Для рядовых автомобилистов, не занимающихся детальным изучением параметров моторных масел, таблица вязкости масла по SAE означает диапазон температур, при которых разрешена его заливка в силовой агрегат .

В общем смысле это правильное утверждение. Однако при более внимательном рассмотрении становится понятно, что данные в таблице не совсем соответствуют общепринятому мнению.

Сначала рассмотрим, что же включает в себя таблица вязкости масел по SAE. В ней имеется разделение в двух плоскостях: вертикальной и горизонтальной.

Классическая версия таблицы разделена горизонталью на зимние и летние смазки (в верхней части таблицы находятся зимние, в нижней – летние и всесезонные). По вертикали идет разделение на ограничения при использовании смазок при температурах выше и ниже нуля (сама черта проходит через отметку 0 °C).

В интернете, и некоторых печатных источниках, часто встречаются две различные версии этой таблицы. Например, для масла вязкостью 5W-30 в одной из версий графического исполнения стандарта SAE J300, оно способно работать при температурах от –35 до +35 °C.

Другие же источники ограничивают область применения масла стандарта 5W-30 диапазоном от –30 до +40 °C.

Почему так происходит?

Напрашивается вполне закономерный вывод: в одном из источников ошибка. Но если углубиться в изучение темы можно прийти к неожиданному выводу: обе таблицы верные, давайте разбираться.

Детальное рассмотрение параметров, указанных в таблице

Дело в том, что когда проектировались таблицы и рассматривался алгоритм создания зависимости вязкости масла от температуры, учитывались имеющиеся на тот момент технологии автомобилестроения.

То есть в конце XX века все двигатели строились по приблизительно одной и той же технологии. Температура, контактная нагрузка, создаваемое масляным насосом давление, схема и исполнение магистралей находились примерно на одном и том же технологическом уровне.

Именно под технологии того времени создавались первые таблицы, увязывающие вязкость масла и температуру, при которой оно может эксплуатироваться. Хотя на самом деле стандарт по SAE в чистом виде не привязывается к температуре окружающей среды, а лишь оговаривает вязкостные показатели масла при определенной температуре.

Значение букв и цифр на канистре

Классификация по SAE включает в себя два значения: цифра и буква «W» – зимний коэффициент вязкости, следующая за буквой «W» цифра – летний. И каждый из этих показателей комплексный, то есть включает в себя не один параметр, а несколько.

В зимний коэффициент (с буквой «W») входят следующие параметры:

• вязкость при прокачивании смазочного материала по магистралям масляным насосом;
• вязкость при проворачивании коленчатого вала (для современных двигателей этот показатель учитывается в коренных и шатунных шейках, а также в шейках распределительного вала).

О чем говорят цифры на канистре — видео

В летний коэффициент (идущий через дефис после буквы «W») включаются два основных параметра, один второстепенный, и один производный, рассчитываемый из предыдущих параметров:

• кинематическая вязкость при 100 °C (то есть при средней рабочей температуре в нагретом ДВС);
• динамическая вязкость при 150 °C (определяется для представления о вязкости масла в паре трения кольцо/цилиндр – одном из ключевых узлов в работе двигателя);
• кинематическая вязкость при температуре 40 °C (показывает, как поведет себя масло в момент летнего пуска двигателя, а также используется для изучения скорости самопроизвольного стекания масляной пленки в поддон под действием времени);
• индекс вязкости – указывает на свойство смазочного материала оставаться стабильным при изменении рабочей температуры.

Зачастую для зимнего ограничения по температуре предусматривается несколько значений. Например, для взятого в качестве примера масла 5W-30, допустимая температура окружающего воздуха при гарантированном прокачивании смазки по системе должна быть не ниже –35 °C. А для гарантированного проворачивания коленчатого вала стартером – не ниже –30 °C.

Класс по SAE	Вязкость низкотемпературная		Вязкость высокотемпературная
	Проворачивание	Прокачиваемость	Вязкость, мм2/с при t=100°С		Min вязкость HTHS, мПа*с при t=150°С и скорости сдвига 10**6 с**-1
	Мах вязкость, мПа*с, при температуре, °С		Min	Мах
0W	6200 при -35 °С	60000 при -40 °С	3,8	-	-
5W	6600 при -30 °С	60000 при -35 °С	3,8	-	-
10W	7000 при -25 °С	60000 при -30 °С	4,1	-	-
15W	7000 при -20 °С	60000 при -25 °С	5,6	-	-
20 W	9500 при -15 °С	60000 при -20 °С	5,6	-	-
25 W	13000 при -10 °С	60000 при -15 °С	9,2	-	-
20	-	-	5,6		2,6
30	-	-	9,3		2,9
40	-	-	12,5		3,5 (0W-40; 5W-40;10W-40)
40	-	-	12,5		3,7 (15W-40; 20W-40; 25W-40)
50	-	-	16,3		3,7
60	-	-	21,9		3,7

Здесь и возникают противоречивые показания в таблицах вязкости масла, выложенных на разных ресурсах. Второй весомой причиной разных значений в таблицах вязкости выступает изменение технологии производства двигателей и предъявляемые требования к вязкостным параметрам. Но об этом ниже.

Методики определения и вкладываемый физический смысл

Сегодня для автомобильных масел разработано несколько методик определения всех предусмотренных стандартом показателей вязкости. Все измерения проводятся на специальных приборах – вискозиметрах.

В зависимости от исследуемой величины, могут использоваться вискозиметры различных конструкций. Рассмотрим несколько методик определения вязкости и практический смысл, который закладывается в эти величины.

Вязкость при проворачивании коленчатого вала

Смазка в шейках коленчатого и распределительного валов, а также в шарнирном соединении поршня и шатуна при понижении температуры сильно густеет. Густое масло обладает большим внутренним сопротивлением на смещение слоев относительно друг друга.

При попытке запуска двигателя зимой стартер заметно напрягается. Густая смазка сопротивляется повороту коленчатого вала и не может сформировать так называемый масляной клин в коренных шейках.

Для имитации условий проворота коленвала используется роторный вискозиметр типа CCS. Получаемое при измерении в нем значение вязкости для каждого параметра из таблицы SAE ограничено и на практике означает, насколько масло способно обеспечить холодный проворот коленчатого вала при той или иной температуре окружающего воздуха.

Вязкость при прокачивании

Измеряется в ротационном вискозиметре типа MRV. Масляный насос способен начать закачивать смазку в систему до определенного порога загустения. После этого порога эффективное прокачивание смазочного материала и его проталкивание по каналам затрудняется или вовсе парализуется.

Здесь общепринятым максимальным значением вязкости считается 60000 мПа с. При этом показателе гарантируется свободная прокачка смазки по системе и доставка ее по каналам до всех трущихся узлов.

Кинематическая вязкость

При температуре 100 °C определяет свойства масла во многих узлах, так как эта температура актуальна для большинства пар трения при стабильной работе двигателя.

Например, при 100 °C влияет на формирование масляного клина, на смазывающие и защитные свойства в парах трения палец / подшипник шатуна, шейка коленвала / вкладыш, распределительный вал / постели и крышки и т. д.

Автоматизированный капиллярный вискозиметр и вискозиметр для измерения кинематической вязкости AKV-202

Именно этому параметру кинематической вязкости при 100 °C уделяется наибольшее внимание. Сегодня его измеряют в основном автоматизированными вискозиметрами различной конструкции и с применением различных методик.

Кинематическая вязкость при 40 °C. Определяет густоту масла при 40 °C (то есть приблизительно в момент летнего пуска) и его способность надежно защищать детали двигателя. Измеряется аналогичным с предыдущим пунктом образом.

Динамическая вязкость при 150 °C

Основное назначение этого параметра – понять, как ведет себя масло в паре трения кольцо/цилиндр. В этом узле в нормальных условиях при полностью исправном двигателе держится приблизительно такая температура. Измеряется на капиллярных вискозиметрах различной конструкции.

То есть из всего вышесказанного становится очевидным, что параметры в таблице вязкости масел по SAE комплексные, и однозначной их интерпретации (в том числе касательно температурных границ использования) не существует. Границы, обозначенные в таблицах, имеют условный характер и зависят от множества факторов.

Индекс вязкости

Немаловажным параметром, указывающим на рабочие качества масла и определяющим его эксплуатационные свойства, является индекс вязкости. Для определения этого параметра используется таблица индекса вязкости масла и формула.

Прикладная формула для определения индекса вязкости

Показывает, с какой динамикой будет густеть или разжижаться масло при изменении температуры. Чем выше этот коэффициент, тем менее подвержена рассматриваемая смазки тепловым изменениям.

То есть простыми словами: масло более стабильно во всех интервалах температур. Считается, что чем выше этот индекс, тем лучше и качественнее смазочный материал.

Все значения, представленные в таблице для расчета индекса вязкости, получены эмпирическим путем. Не углубляясь в технические подробности, можно сказать так: было два эталонных масла, вязкость которых определялась в особых условиях при 40 и 100 °C.

На основании этих данных были получены коэффициенты, которые сами по себе не несут смысловой нагрузки, а используются лишь для расчета индекса вязкости исследуемого масла.

Заключение

В заключении можно сказать, что таблица вязкости масла по SAE и ее увязка на допустимые температуры эксплуатации в настоящее время играет весьма условную роль.

Будет относительно правильным шагом применять взятые из нее данные для подбора масла в автомобили не младше 10 лет. Для новых авто этой таблицей лучше не пользоваться.

Сегодня, например, в новые японские авто льется масло 0W-20 и даже 0W-16. Если исходить из таблицы, то использование этих смазок допустимо в летний период лишь до +25 °C (по другим источникам, подвергшимся локальной коррекции – до +35 °C).

То есть по логике получается, что автомобили японского производства с большой натяжкой могут ездить в самой Японии, где летом температура может достигать +40 °C. Это, само собой, не так.

Обратите внимание

Сейчас актуальность применения этой таблицы снижается. Использовать ее можно только в отношении европейских авто с возрастом более 10 лет. Выбирать же масло для автомобиля следует исходя из рекомендаций производителя.

Ведь только он точно знает, какие зазоры в сопряжениях деталей мотора выбраны, какой конструкции и мощности установлен масляный насос и какой пропускной способности созданы масляные магистрали.

Вязкость моторного масла - один из главных параметров, по которому определяют, подходит ли конкретному автомобилю в условиях определённого диапазона температур. Но отнюдь не всегда точки зрения разных людей на этот счёт являются одинаковыми. Так что гораздо проще разобраться во всём самому и решить, какую жидкость заливать и почему.

Моторное масло смазывает все трущиеся детали механизма

Что называют вязкостью?

Вязкость моторного масла - это его способность сохранять свою текучесть, находясь между внутренними деталями движка автомобиля. Автомобильная моторная смазка выполняет очень важную функцию - она смазывает внутренние детали мотора, не давая им тереться друг об друга «на сухую», а также обеспечивает минимальную силу трения между ними. Невозможно создать такую смазку, которая бы не изменяла свои характеристики при повышении или понижении температуры двигателя. Показатели вязкости будут существенно варьироваться при езде, так как разброс температур между внутренними деталями двигателя очень высок и может достигать 140–150 градусов Цельсия.

Автопроизводители подбирают и определяют для каждой оптимальную текучесть масла, при которой коэффициент полезного действия будет максимальным, а износ движка, наоборот, минимальным. Именно поэтому лучше выбрать ту смазку, которая рекомендована фирмой-производителем автомобиля для конкретной модели, а не ту, что советуют друзья или даже специалисты из автосервиса.

Динамическая и кинематическая вязкость масла

Кинематическая вязкость масла определяет характеристики моторной жидкости при нормальной и повышенной температурах. Как правило, нормальной температурой считается 40 градусов Цельсия, высокой - 100 градусов. Измеряется кинематическая вязкость в сантистоксах. Кроме этого, эту величину можно измерить в капилляр-вискозиметрах - в этом случае определяют вытекание некоторого количества смазки через отверстие на дне резервуара за определённый промежуток времени.

Динамическая (абсолютная) вязкость никак не зависит от плотности самого вещества и определяет сопротивление, возникающее при перемещении с определённой скоростью слоёв масла, находящихся на небольшом расстоянии. Измеряется динамическая вязкость с помощью аппаратуры, имитирующей работу моторной жидкости в реальных условиях - ротационных вискозиметров.

Как правильно выбрать вязкость?

Для того чтобы как-то классифицировать смазки, а также облегчить поиск моторной жидкости с нужными характеристиками, был введён международный стандарт SAE.
SAE является индексом вязкости масла, он должен указываться на этикетке канистры. Но важно знать, что вязкость масла по SAE никаким образом не определяет качество смазки или её совместимость с конкретно вашим двигателем. За это отвечают другие индексы, также указанные на этикетке канистры.

SAE может иметь цифровое или цифробуквенное обозначение, это зависит от того, для какого типа климата подходит смазка. Всего существуют три вида сезонности:

• летние (обозначаются как SAE 20, SAE 30);
• зимние (SAE 20W, SAE 10W);
• всесезонные (тут маркировка уже «гибридная» - SAE 10W-40, SAE 20W-50).

Все зимние моторные жидкости имеют в индексе SAE букву W, которая означает winter (зима). Чтобы узнать, на какой минимальной температуре ваше авто заведётся с определённой моторной жидкостью, нужно отнять 40 от цифры, идущей перед буквой W. То есть если ваша смазка имеет индекс SAE 10W, то вы спокойно заведётесь при температуре в минус тридцать по Цельсию.

Цифры в индексе SAE, которые указывают «летнюю» составляющую вязкости смазки, то есть цифры после W, довольно-таки сложно перевести на понятный обывателю язык. Можно лишь сказать, что чем больше эти цифры, тем более вязкой будет жидкость при высоких значениях температуры. Чтобы узнать, подходит ли летнее или всесезонное масло для вашего мотора по вязкости, необходимо воспользоваться таблицей вязкости моторных масел. Однако не забудьте, что самый верный источник информации о том, какая вязкость масла лучше - это ваша автомобильная документация или на крайний случай консультация в официальном дилерском центре от производителя.

Что хуже - заниженная или завышенная вязкость?

Что будет происходить, если на низкой температуре вязкость масла будет выше нормы? Увеличится сила трения. Температура двигателя вследствие этого станет увеличиваться и остановится только тогда, когда вязкость упадёт до необходимой нормы (и, следовательно, уменьшится сила трения). С одной стороны, ничего плохого не случится, но двигатель будет работать при более высокой температуре, не рассчитанной производителями. А это может плохо сказаться на его ресурсе - детали станут быстрее изнашиваться. То есть, увеличивается вероятность поломки двигателя. А кроме этого, моторную жидкость придётся менять чаще, так как из-за высокой температуры она быстрее израсходуется.

Гораздо хуже и опаснее, когда вязкость смазки ниже, чем требуется. Вследствие этого значительно возрастёт расход смазки, а также есть вероятность, что мотор просто заклинит на высоких оборотах. Именно поэтому настоятельно рекомендуется выбирать моторные жидкости, имеющие допуск автопроизводителя.

Синтетика, полусинтетика, минералка - какое масло лучше?

Минеральное масло - это моторная жидкость, созданная из нефтепродуктов. Вследствие этого этот тип масел подразделяется на нефтяные и парафиновые. Они имеют определённую текучесть, а также строгий температурный режим, так что изменять эти параметры можно только с помощью присадок (из-за которых, кстати, жидкость быстро приходит в негодность).

Синтетическое масло является более универсальным аналогом минерального, так как синтетика - продукт синтеза определённых химических элементов, и изменяя его параметры, можно добиться практически любой вязкости, которая востребована на рынке автомобильных жидкостей.

Полусинтетическое масло - гибрид синтетики и минералки. Оно обладает многими плюсами как синтетической, так и минеральной смазки, но подобрать оптимальное для конкретного двигателя порой бывает очень сложно.

Существенная разница между тремя типами масел возникает только зимой, когда сильно выигрывает именно синтетика. За счёт своей химической структуры синтетическое масло обладает хорошей текучестью при низкой температуре, а также стабилизирует работу движка. И кроме этого, оно почти не боится окисления и гораздо дольше «выдыхается».

Классификация масла по другим параметрам

Кроме индекса SAE существуют другие индексы, классифицирующие моторные жидкости по классам качества. Например, стандарт API предусматривает две буквы латинского алфавита, первая буква - либо S (для бензинового двигателя), либо С (для дизеля). Вторая буква - это непосредственно сам класс качества. Чем она дальше находится в алфавите, тем позднее разрабатывался этот стандарт, и как следствие, тем выше качество моторной жидкости. Для бензиновых движков высшим классом качества является SM. Для дизельных - Cl-4 plus.

В стандарте ACEA классы качества записываются по-другому: с А1 по А5 для бензиновых моторов и с B1 по B5 для дизельных. Кстати, A5 и B5 по классификации ACEA имеют очень низкую вязкость, поэтому подходят только для определённых типов двигателей, так что будьте аккуратны с их эксплуатацией.

Заключение

Лучшая моторная жидкость - это та, которая будет полностью соответствовать инструкциям автопроизводителя и требованиям вашего автомобиля. К подбору моторной жидкости нужно подойти грамотно и правильно. Обращайте внимание на производителя, срок годности, тип и классификацию - это убережёт двигатель, продлит срок его службы. Но лучше всего искать те масла, которые указаны в документации на конкретную модель автомобиля как рекомендованные, и неважно при этом, насколько стар автомобиль, сколько тысяч километров вы проездили и что советуют «авторитетные» мнения.

Основным параметром при выборе моторного масла является степень его вязкости. Многие автолюбители слышали этот термин, встречали его на этикетках канистр с маслом, но вот что означают изображенные там цифры и буквы, а также зачем нужно применять эту технологическую жидкость с определенной степенью вязкости на определенном моторе, знают не все. Сегодня мы раскроем секреты вязкости моторных масел.

Прежде всего, определим значимость степени вязкости масла для двигателя. В двигателе множество деталей, которые во время работы соприкасаются друг с другом. В «сухом» двигателе работа таких деталей продлится недолго, так как из-за взаимного трения они истачиваются и относительно быстро выходят из строя. Поэтому в двигатель заливают моторное масло – техническую жидкость, которая покрывает все трущиеся детали масляной пленкой и предохраняет их от трения и износа. У каждого масла есть своя степень вязкости – то есть, состояние, в котором масло остается достаточно жидким для выполнения своего главной функции (смазки рабочих частей двигателя). Как известно, в отличие от охлаждающей жидкости, температура которой во время езды всегда стабильна и находится на уровне 85-90 градусов, моторное масло более подвержено воздействию внешних и внутренних температур, колебания которых весьма существенны (при некоторых условиях эксплуатации масло в двигателе разогревается до 150 градусов).

Чтобы избежать закипания масла, вследствие которого может быть нанесен ущерб двигателю машины, специалисты по изготовлению этой технической жидкости определяют его вязкость – то есть способность оставаться в рабочем состоянии при воздействии критических температур. Впервые степени вязкости масла были определены специалистами Американской ассоциации автомобильных инженеров (SAE). Именно эта аббревиатура встречается на упаковках масла. Следом за ней идут цифры, разделенные латинской буквой W (она означает приспособленност ь моторного масла к работе при низкой температуре) – например, 10W-40.

В этом ряду цифр 10W обозначает низкотемпературн ую вязкость – порог температуры, при которой двигатель автомобиля, заправленный этим маслом, может завестись «на холодную», а масляный насос прокачает техническую жидкость без угрозы сухого трения деталей мотора. В указанном примере минимальной температурой является «-30» (от цифры, стоящей перед буквой W отнимаем 40), в то время как, отняв от цифры 10 цифру 35, получаем «-25» — это так называемая критическая температура, при которой стартер сможет провернуть мотор и завестись. При этой температуре масло становится густым, но его вязкости все еще хватает, чтобы смазать трущиеся части двигателя. Таким образом, чем больше цифра перед буквой W, тем при меньшей минусовой температуре масло сможет пройти через насос и оказать «поддержку» стартеру. Если же перед буквой W стоит 0, то это означает, что масло прокачается насосом при температуре «-40», а стартер прокрутит двигатель при минимально возможной температуре «-35» — естественно, учитывая жизнеспособность аккумуляторной батареи и исправность .

Цифра «40», стоящая после буквы W в приведенном нами примере, обозначает высокотемператур ную вязкость – параметр, определяющий минимальную и максимальную вязкость масла при его рабочих температурах (от 100 до 150 градусов). Считается, что чем число после буквы W больше, тем вязкость моторного масла выше при указанных рабочих температурах. Точной информацией о том, с какой высокотемператур ной вязкостью масло необходимо для определенного двигателя, располагает исключительно производитель автомобиля. Так что рекомендуем соблюдать требования автопроизводител я к моторным маслам, которые обычно указываются в руководстве по эксплуатации.

Определяется степень вязкости масла по принятой международной номенклатуре SAE J300, в которой масла по степени вязкости делятся на три типа: зимние, летние и всесезонные. К зимним маслам по степени вязкости относят жидкости с параметрами SAE 0W, SAE 5W, SAE 10W, SAE 15W, SAE 20W. К летним маслам по степени вязкости относят жидкости с параметрами SAE 20, SAE 30, SAE 40, SAE 50, SAE 60. Наконец, к самым распространенным в настоящее время маслам по степени вязкости относятся всесезонные — SAE 0W-30, SAE 0W-40, SAE 5W-30, SAE 5W-40, SAE 10W-30, SAE 10W-40, SAE 15W-40, SAE 20W-40. Они – наиболее практичные из всех, так как их температурные параметры оптимально сбалансированы для применения при различных критических температурах.

Чтобы подобрать масло с оптимальной для вашего двигателя степенью вязкости, нужно руководствоватьс я двумя правилами.

1. Выбор степени вязкости масла по климатическим условиям. Не секрет, что масло с одной и той же степенью вязкости (например, SAE 0W-40) будет вести себя по-разному, когда автомобиль эксплуатируется в регионе страны с жарким или, напротив, холодным климатом. Поэтому при подборе масла нужно помнить, что чем выше температура воздуха в регионе, в котором эксплуатируется автомобиль, тем больше должен быть класс вязкости моторного масла, который можно определить по цифре, стоящей перед буквой W. Вот как выглядят температурные режимы, при которых рекомендуется использовать масло с той или иной степенью вязкости:

SAE 0W-30 — от -30° до +20°C;

SAE 0W-40 — от -30° до +35°C;

SAE 5W-30 — от -25° до +20°C;

SAE 5W-40 — от -25° до +35°C;

SAE 10W-30 — от -20° до +30°C;

SAE 10W-40 — от -20° до +35°C;

SAE 15W-40 — от -15° до +45°C;

SAE 20W-40 — от -10° до +45°C.

2. Выбор степени вязкости масла по сроку . Чем старше автомобиль, тем более изнашиваются в нем трущиеся пары – детали, которые в процессе работы силового агрегата соприкасаются друг с другом, и зазоры между ними увеличиваются. Соответственно, чтобы эти детали и в дальнейшем могли выполнять свои функции, необходимо, чтобы масляная пленка на их поверхностях была более вязкой. То есть, для двигателей, выработавших половину своего ресурса, необходимо покупать масла с большей степенью вязкости, а для новых – с меньшей.