Высокотемпературная вязкость моторного масла. Независимый низкотемпературный тест моторных масел

Важным показателем смазочных свойств является вязкость масла. Она определяется химическим составом и структурой соединений в смазке. По сути, от данной характеристики зависит, в какой мере жидкость смазывает поверхности трущихся деталей силового агрегата. На её свойства влияют внешние факторы, такие как, температура, нагрузка и скорость сдвига. Именно поэтому, рядом с конкретным значением указаны условия испытания.

Что такое кинематическая и динамическая вязкость масла?

Для того чтобы понимать разницу, давайте рассмотрим их характеристики.
Кинематическая вязкость моторного масла, единицы измерения которой мм2 /с (сСТ), показывает его текучесть при нормальной и высокой температуре. Для замера этого показателя используют стеклянный вискозиметр. Засекают время, за которое смазка стекает по капилляру при заданной температуре. В данном случае используется низкая скорость сдвига, и кинематическая вязкость масла замеряется при 100 0С.

Динамическая вязкость измеряется ротационным вискозиметром, который имитирует условия, максимально близки к реальным.

Методы, которые определяют вязкость моторного масла предустановлены в спецификации SAE J300 APR97. Следуя именно этой сертификации, все смазочные жидкости разделяют на 3 типа:
- летние;
- зимние;
- всесезонные.

Если в названии используется только цифры, например, SAE 30, SAE 50 и т.д., то данные жидкости относятся к летним моторным смазкам. Если используется цифра и буква W, например, SAE 5W SAE 10W – зимние смазки. Когда в обозначении класса используется 2 этих вида, такая жидкость называется всесезонная.

Давайте ниже разберём, что означает вязкости масла по SAE.
Классификация SAE (Ассоциация автомобильных инженеров) разделяет все масла по своей способности оставаться в жидком состоянии (течь), и хорошо смазывать все детали силового агрегата при разных температурных показателях.

Выше приведены показатели температур, в зависимости от значения, которое определяет вязкость моторного масла. Таблица показывает, при каких температурных показателях текучесть конкретной жидкости не будет терять своих смазочных свойств.

Почему при замене смазочной жидкости нужно учитывать вязкость масла и что означают цифры?

Простой пример для наглядности. Как известно, низкая вязкость масла для двигателей способствует их нормальной работе зимой (SAE 0W, 5W). Если текучесть низкая, соответственно масляная пленка, покрывающая детали силового агрегата, будет тонкой. Производитель в техническом руководстве указывает допустимые значения, а также допуски для каждого типа двигателя. Если залить смазку с высокой текучестью, мотор будет работать с нагрузкой при повышенной температуре. Это резко снижает его моторесурс.

А теперь наоборот. Вы заливаете жидкость с текучестью ниже обозначенного уровня. В этом случае при эксплуатации случаются разрывы смазочной пленки, и мотор может заклинить. Вязкость масла в зависимости от температуры. Не нужно думать, что залив в двигатель «супер смазку», которое используется на спортивных автомобилях, ваше авто начнёт «летать». Нужно заливать ту жидкость, которую рекомендует производитель.
Еще одним заблуждением является то, что некоторые автолюбители не отличают тип смазочных материалов от их текучести. Так, например, вязкость синтетических масел может быть такая же, как минеральных, или полусинтетических. В данном случае они отличаются составом, а не физическими свойствами.

Какую вязкость масла выбрать для двигателя своего автомобиля.

В первую очередь необходимо посмотреть в техническое руководство. Производитель указывает в мануале, какая вязкость масла лучше подойдёт для двигателя, чтобы обеспечить его долговечную работу. Если нет возможности посмотреть рекомендуемую вязкость масла, то тогда важно определить несколько моментов:

• при какой минимальной и максимальной температуре будет эксплуатироваться ваш автомобиль;
• будет ли использоваться нагрузка (прицеп, дополнительный груз или внедорожная езда);
• какое состояние двигателя (новый или бывший в эксплуатации).

Следуя этим показателям, вы должны подобрать ту вязкость автомобильного масла, которая идеально будет смазывать детали силового агрегата.

Несколько слов о других видах смазочных материалов

Трансмиссионные жидкости

Трансмиссионные жидкости, отвечают классификации SAE J306. Вязкость трансмиссионного масла зависит от температурных условий эксплуатации. Также, как моторные, трансмиссионные жидкости условно делят на:

• зимние (SAE 70W, 75W, 80W, 85W);
• летние (SAE 80, 85, 90, 140, 250);
• комбинированные (например, SAE 75W-85).

Чтобы понять, какую смазку использовать в коробке вашего авто, необходимо смотреть рекомендации и допуски производителя КПП.

Гидравлические смазки

Помимо своей основной функции – передача давления, гидравлические жидкости выполняют смазку деталей гидравлических насосов. Исходя из этого, их делят на классы. Вязкость гидравлического масла бывает низкой, средней и высокой. Ниже приведена таблица, в которой показаны возможные классы гидравлических смазочных жидкостей.

Любой современный автомобиль не обходится без масла, которое кроме того, как в двигатель, также заливается в трансмиссию. На рынке существует целое многообразие этого расходного материала и существует целая таблица вязкости моторных масел. Обозначение вязкости в ней дает возможность с легкостью подобрать необходимый для своего транспортного средства состав. Нужно только хорошо разбираться в таком показателе как вязкость.

Что это такое? Почему вязкость так важна? И вообще, какую важную роль играет масло в двигателе или в элементах трансмиссии? Ответы на эти и прочие вопросы будут представлены в данной статье.

Ключевая роль масла

Важность наличия масла в двигателе сложно переоценить, поскольку на нее возложена самая ответственная задача - снизить трение поверхностей деталей. К сожалению, не все водители придают этому значение. Бывают и те, кто забывает про масло вообще и тогда, в конечном итоге, двигатель полностью выходит из строя из-за существенных повреждений.

Однако у моторного масла есть еще одно не менее важное свойство в зависимости от индекса вязкости. Дело в том, что благодаря масляной смазке заметно улучшается эффективность работы антифриза, а это предотвращает перегрев двигателя.

Во время работы двигателя в нем постоянно происходят механические и термические процессы, из-за которых он может подвергнуться перегреву. Благодаря циркуляции моторного масла, которое добирается до многих деталей, эффективным образом происходит отвод лишнего тепла от силовой установки. При этом оно распределяется между всеми поверхностями, к которым поступает.

Но, помимо отвода тепла и снижения трения, моторное масло собирает разный «мусор». В результате трения деталей образуется металлическая пыль, которая на некоторых моделях автомобилей выглядит как стружка. Циркулируя по двигателю, масло за счет своей вязкости, собирает эту пыль, которая потом оседает в фильтре.

Согласно таблице вязкости эффективность работы зависит от кинематической вязкости. Поэтому стоит подробнее изучить эту характеристику.

Что понимать под термином вязкость?

Все мы слышали, что масло обладает вязкостью, но что это конкретно, понимает далеко не каждый. Под данным определением можно считать основной показатель качества расходного материала. Иными словами, вязкость - это способность сохранять свои текучие свойства под воздействием перепадов температуры. То есть, от самых низких показателей в зимнее время до самых высоких значений летом, при максимальных нагрузках на двигатель.

При этом величина носит не постоянный, а временный характер и зависит от ряда факторов, в числе которых:

• конструкция двигателя;
• режим работы;
• степень износа деталей;
• температура окружающей среды.

Во всех странах мире без исключения введена единая масел - SAE J300, которая может быть представлена в виде таблицы вязкости моторных масел. Первые три буквы - это обозначение американского Общества Автомобильных Инженеров. На английском выглядит так: Society of Automotive Engineers.

Согласно этой системе, условные единицы, которыми маркируется та или иная марка, обозначают степень вязкости по SAE VG (Viscosity Grade). Стоит подробнее рассмотреть, как именно подразделяется расходный материал.

Кинематическая и динамическая вязкость

Существуют два понятия вязкости моторных масел:

1. кинематическая;
2. динамическая.

Кинематической вязкостью называется способность масла сохранять свою текучесть в условиях нормальной или высокой температуры. При этом, нормой считается 40°C, а повышенной - 100°C. Для измерения кинематической вязкости моторного масла применяют специальные единицы - сантистоксы.

У динамической или абсолютной вязкости нет никакой зависимости от плотности самого расходного материала. Здесь учитывается сила сопротивления двух слоев масла, расположенных на расстоянии сантиметра и движущихся со скоростью 1 см/с. Измерение проводится при помощи специального оборудования - ротационного вискозиметра. Аппарат способен воссоздавать работу моторного масла в условиях максимально приближенными к реальным.

Особенности классификации моторных масел

В зависимости от степени показателя текучести всего насчитывается 12 классов смазочных материалов. При этом все жидкости относятся к зимним и летним сортам (по 6 классов соответственно). Каждая маркировка имеет цифровое либо буквенно-цифровое обозначение (или индекс вязкости).

По большому счету, любое масло способно работать при любых условиях. Однако для показателей SAE важная роль отводится нижнему пределу температуры. У масел с приставкой W к индексу (от слова winter - зима) имеется максимально низкий температурный порог прокачиваемости. Это означает, что запуск двигателя зимой (в особенно морозных условиях) будет произведен безопасно.

Отдельной классификацией удостаиваются всесезонные моторные масла. По SAE они имеют двойное обозначение. То есть сначала указывается значение кинематической вязкости в ходе успешных испытаний при самой низкой,насколько это возможно, температуре. Второе значение, как уже можно понять, при самой максимальной.

Некоторые производители в обозначении определенных масел используют букву W. Так сразу можно догадаться, что это зимнее моторное масло. Все шесть классов маркируются следующим образом:

При необходимости узнать, при какой отрицательной температуре успешно заведется автомобиль, следует от обозначения, стоящего перед буквой W, отнять 40. Например, интересует масло под с индексом SAE 10W. После легкого вычисления получаем искомое значение -30°C.

То есть специальной таблицей вязкости можно даже не пользоваться. Хотя для надежности не помешает удостовериться в правильном выборе.

Летние масла

В классификации масел по SAE у летних расходных материалов в обозначении нет никаких букв, оно и понятно. И их классы в таблице выглядят уже так:

Чем больше индекс, тем выше показатель вязкости у масла. То есть, для жаркого климата оно имеет более густую консистенцию. По этой причине такие масла не допускается использовать при температуре окружающей среды менее 0°C. За счет своей вязкости они лучшим образом проявляют свои свойства лишь в летний зной.

Всесезонные моторные масла

Сочетают в себе все свойства зимних и летних масел. Поэтому имеют также совместное обозначение, разделенное тире. К примеру:

1. 0w-50;
2. 5w-30;
3. 15w-40;
4. 20w-30.

Использование иного обозначения для всесезонных масел не допускается (SAE 10w/40 либо SAE 10w/40).

Именно такой тип расходного материала получил наибольшее распространение среди большинства водителей, в силу особого класса вязкости моторного масла. Нет необходимости менять масло дважды за сезон. Однако всесезонное масло подходит лишь тем, кто проживает в средней полосе, где климат более благоприятен.

На что влияет неправильный выбор моторного масла?

Обычно производители автомобилей для каждого двигателя подбирают индивидуальные показатели текучести масла. Это позволяет увеличить КПД двигателя при минимальном его износе. Именно по этой причине стоит придерживаться рекомендаций автопроизводителя в отношении каждой конкретной модели. А советы знакомых и друзей, тем более посторонних лиц, коими являются работники СТО, лучше не воспринимать за истину.

Однако человеческому любопытству никогда не будет предела. Что же может произойти, если использовать «неподходящее» моторное масло? Тут возможно два исхода:

• Низкотемпературная вязкость. В сильные морозы такое масло имеет очень густую консистенцию, что затрудняет его подачу насосом в двигатель. У моторных масел с низкотемпературной вязкостью таких проблем нет (например - 5W). В результате какое-то время мотор после запуска будет работать «в сухую». И пока смазка все-таки доберется до трущихся деталей, они успеют перегреться и износиться.
• В жару ситуация будет складываться не лучшим образом. Моторное масло становится слишком жидким, а поэтому не способно задерживаться на деталях и создавать необходимую смазывающую прослойку. Первой жертвой такого масляного голодания, как правило, является распредвал.

В связи с этим, необходимо правильно выбирать масло для своего автомобиля во избежание серьезных последствий. Главное, чтобы вязкость соответствовала тем условиям, при которых эксплуатируется автомобиль.

Распространенные ошибки

К сожалению, не все водители предпочитают выбирать смазку согласно классификации масел по SAE. Среди них популярны две основные ошибки. Любители быстрой езды отказываются от стандартной смазки и отдают предпочтение спортивным сортам. Однако это верный способ довести двигатель своего автомобиля до «смертного одра». Это первая ошибка.

Другие придерживаются второго ошибочного мнения. Как считают владельцы старых автомобилей, на то время еще не было хорошего моторного масла, которое бы в полной мере удовлетворяло потребности «старушек». Большинство из них уже настроены на капитальный ремонт.

Это в корне неверно, поскольку на каждом этапе совершенствования технологий производства автомобилей, одновременно велись и разработки подходящего моторного масла. Два понятие (двигатель и масло) как бы являются одним целым, и разъединять их недопустимо.

К тому же, многие составы помимо нефтяной составляющей имели различные присадки синтетического происхождения. Поэтому стаж транспортного средства здесь не имеет значения.

В заключение

Таблица составлена не просто так, поскольку именно благодаря ней можно подобрать необходимую смазку для более долгой и эффективной работы двигателя. Следует помнить, что двигатель нуждается не только в регулярном техническом обслуживании, но и в своевременной замене всех расходных материалов, включая смазывающие средства.

Довольно часто, особенно среди начинающих автовладельцев, вязкость моторного масла становится определяющим параметром при выборе данного расходного материала. Решение, как правило, принимается на основе мнения товарищей: «Я лью 10W-40 (5W-40)», и т.п.

На самом деле, чтобы правильно выбрать, какое масло заливать, важно знать не только необходимый класс вязкости, но и другие его характеристики, которых не так много, но все их желательно знать, если к выбору вы решили подойти самостоятельно.

Что такое вязкость моторных масел

Основная задача моторного масла – смазывание сопряженных деталей, обеспечение максимальной герметичности цилиндров двигателя и удаление продуктов износа.

Очевидно, что невозможно создать смазку, способную сохранять весь заданный набор эксплуатационных свойств в неопределенно широком диапазоне температур, который у двигателя автомобиля очень широк. В мороз оно будет становиться более густым, при высоких же температурах наоборот, текучесть его резко увеличивается.

Не следует считать, что температура прогретого мотора стабильна. Датчик температуры, показания с которого выведены на приборную панель, отображает лишь температуру охлаждающей жидкости, которая, в самом деле, остается практически неизменной (около 90 градусов), благодаря правильной работе системы охлаждения двигателя. Температура смазки при этом значительно меняется в зависимости от места, скорости и интенсивности циркуляции и может достигать 140 – 150 градусов.

Учитывая это, автопроизводители вычисляют оптимальные характеристики моторных масел, которые должны обеспечить максимально возможный КПД силового агрегата при его минимальном износе, в нормальных для данного двигателя условиях эксплуатации.

Поскольку с изменением температуры вязкость меняется, ассоциацией автомобильных инженеров США (SAE) разработана и принята классификация по вязкости.

Кинематическая и динамическая вязкость

Следует различать такие понятия, как кинематическая и динамическая вязкость. Кинематическая характеризует текучесть моторного масла в условиях нормальных и высоких температурах. По общепринятому стандарту ее измеряют при 40 и 100 градусах по Цельсию.

Измеряется кинематическая вязкость в сантистоксах (cST или сСт), либо в капилляр-визкозиметрах – в этом случае кинематическая вязкость отражает время вытекания определенного количества масла из сосуда с калиброванным отверстием на дне (капиллярный вискозиметр) под действием силы тяжести.


В зависимости от плотности смазочного материала кинематическая и динамическая вязкость численно отличаются друг от друга. Если речь идет о парафиновых маслах, то кинематическая больше на 16 — 22%, а у нафтеновых масел эта разница куда как меньше – от 9 до 15% в пользу кинематической.

Динамическая или абсолютная вязкость µ – это сила, которая действует на единичную площадь плоской поверхности, перемещающейся с единичной скоростью относительно другой плоской поверхности, находящейся на единичном расстоянии от первой.

В отличие от кинематической, динамическая не зависит от плотности самой смазки. Определяется динамическая вязкость при помощи ротационных вискозиметров, которые имитируют реальные условия работы моторных масел.

Как выбрать класс вязкости по SAE

Классификация SAE является международным стандартом, определяющим значение вязкости моторных масел. Не следует забывать, что класс SAE не расшифровывает качественные характеристики масла, данный индекс не говорит о возможности его применения для конкретной модели автомобиля.

Вязкость по стандарту SAE имеет цифровое или цифро-буквенное обозначение, из которого можно определить сезонность смазочного материала и температуру окружающей среды, при которой его можно использовать.

Например, класс SAE 0W – 20 говорит о том, что масло всесезонное:

1. буква W (от английского winter) указывает на то, что его можно применять зимой;
2. 0, идущий следом, указывает на минимально допустимую температуру запуска мотора до -40 градусов (от цифры перед W нужно отнять 40);
3. цифра 20 определяет высокотемпературную вязкость масла, ее довольно трудно перевести на понятный рядовому автовладельцу язык.

Можно сказать лишь, что чем выше значение индекса, тем выше вязкость масла при высоких температурах. О том, насколько эти характеристики подходят для данного авто, может сказать только производитель.

Проще говоря, чтобы правильно выбрать класс SAE, нужно знать, до каких значений в среднем опускается температура зимой в местности, где эксплуатируется машина. Если она в среднем не падает ниже -25, то вполне подойдет масло, имеющее индекс SAE 10W – 40, наиболее часто встречающееся в магазинах. По той же самой причине, оно и самое используемое.

Для сезонных масел классификация SAE имеет более короткий вид:

• зимние – SAE 0W, SAE 5W и т.д.;
• летние обозначаются просто двузначным числом SAE 30, SAE 40, SAE 50.

Более подробную информацию о свойствах содержит таблица, которая приведена ниже. Представлена расшифровка параметров вязкости моторных масел по классификации SAE. Первая таблица содержит информацию о температурных диапазонах работы масла, в удобном, графическом формате, а вторая содержит данные о численных характеристиках вязкости.




Нередко начинающие автовладельцы по неопытности ошибаются, собираясь приобрести масло для коробки передач. Придя в магазин, они теряются, поскольку вязкость трансмиссионного масла имеет совершенно другое обозначение, не имеющее ничего общего с моторным, и выбирая его, необходимо руководствоваться совершенно иными знаниями.

Другая классификация моторных масел

Помимо классификации по SAE существует классификация моторных масел по качеству. Данные характеристики определяет индекс API или ACEA. Индекс по классификации API имеет вид для бензиновых моторов SA, SB, …, SF (устаревшие классы моторных масел), и далее SG, SH, SJ, SL, SM – действующие классы. Индекс для дизелей вместо буквы S имеет в своем составе литеру C. На данный момент максимальным действующим классом является CI-4 plus. В магазинах канистры с индексом ниже SG и CF найти практически невозможно.

Индексы в классификации ACEA записываются по-другому. Смазочные материалы для бензиновых моторов обозначаются A1, A2, и т.д. для дизелей – B1, B2, … Высшие индексы – A5 и B5.

Расшифровка качественных характеристик масел по спецификациям API и ACEA в рамках данной статьи приводиться не будет. Эта тема подробно освещается на специализированных ресурсах в интернете, где приводятся как сравнительные данные, так и многочисленные таблицы с измерениями.

Важнейшими эксплуатационными свойствами моторных масел являются: вязкостно-температурные (вязкость, индекс вязкости, температура застывания), противоизносные, противоокислительные, диспергирующие (моющие), коррозионные и др.

Вязкостно-температурные свойства. Вязкость и ее зависимость от температуры являются важнейшим показателем качества моторных масел.

От вязкости масла зависит его способность обеспечить жидкостное, гидродинамическое трение в подшипниках, а, следовательно, их нормальную работу. Вязкость масла влияет на изнашивание шеек коленчатого вала и вкладышей подшипников. От вязкости масла зависит количество отводимой от узла трения теплоты. Чем меньше вязкость, тем лучше охлаждается подшипник, так как через него прокачивается больше масла, а следовательно, и больше теплоты отводится вместе с ним из зоны трения.

Выбор оптимальной вязкости масла усложняется тем, что она очень зависит от температуры. Например, при понижении температуры от 100 до 50 °С вязкость может увеличиться в 4-5 раз. При охлаждении моторных масел до 0 С и тем более до отрицательных температур их вязкость увеличивается в сотни и тысячи раз.

За многие годы изучения зависимости вязкости от температуры было предложено много способов построения вязкостно-температурных характеристик и формул, выражающих эту зависимость. Но лишь немногие из них дают удовлетворительную сходимость результатов расчета и практического определения вязкости вискозиметром. Это объясняется в первую очередь тем, что масла представляют собой жидкости, молекулы которых, имея сложное строение, образуют различные структуры, зависящие как от молекулярной массы, так и от группового химического состава масла.

Для описания зависимости вязкости моторных масел от температуры практически используют уравнения Вальтера и советского химмотолога Рамайя.

Формула Вальтера в экспоненциальной форме имеет вид

где - кинематическая вязкость, мм 2 /с, при температуре t , °С; Т - абсолютная температура; а - коэффициент, зависящий от индивидуальных свойств жидкости.

Для современных масел лучшие совпадения с опытными данными получаются при а = 0,6.

Формула Рамайя имеет вид

,

где - динамическая вязкость масла;Т - абсолютная температура;

А и В - коэффициенты, постоянные для данного масла.

Формула позволяет представить вязкостно-температурную характеристику масла в координатах аргумент 1/Т - функция
.

Практическое применение обеих формул показало удовлетворительное совпадение результатов расчета с опытными данными. Несколько большую точность дает формула Рамайя. Принципиальным недостатком этих уравнений является их эмпирический характер, не вскрывающий сущности физических явлений, происходящих в маслах при изменении их температуры.

На основе уравнений Вальтера и Рамайя построены и напечатаны специальные координатные сетки, на которых можно быстро построить вязкостно-температурные кривые различных моторных масел.

Практически зависимость кинематической вязкости от температуры можно изображать в трех системах координат. В диапазоне температур 50-100 °С проще всего вязкостно-температурную характеристику строить в координатах t и (рис. 1). При более широком диапазоне температур, например, от температуры застывания масла до 100 °С, рекомендуется применять сетку координат Рамайя (рис. 2).

Очень важной является задача количественной оценки крутизны вязкостно-температурной кривой. Предложено несколько таких оценочных параметров.

1. Отношение кинематиче ских вязкостей v so и v 100 . Этот простой и надежный параметр характеризует крутизну вязкостно-температурной кривой в относительно узком диапазоне температур прогретого масла, но не позволяет оценить ее в наиболее важной области низких температур, оказывающих решающее влияние на пусковые характеристики двигателя. Для моторных масел, применяемых летом или в условиях жаркого климата, v 50 /v 100 < 6; для масел, предназначенных к применению зимой и особенно в северных районах, v 50 /v 100 < 4.

2. Температурный коэффициент вязкости (ТКВ) при температурах от 0 до 100 °С

ТКВ 0 -100 = (v 0 - v 100)/v 50 .

При оценке крутизны вязкостно-температурной кривой в условиях низких температур ТКВ дает более четкую картину, чем отношение v 50 /v 100 . Для зимних масел ТКВ 0-100 <: 22, для всесезонных < 25, для летних < 35-40.

3. Индекс вязкости (ИВ). В современных отечественных и зарубежных стандартах для оценки крутизны вязкостно-температурной кривой применяют показатель ИВ, основанный на сравнении масла с двумя эталонами.

Один из этих эталонов характеризуется крутой вязкостно-температурной кривой, а другой - пологой. Эталону:

- с крутой кривой присвоен индекс вязкости, равный 0,

- а эталону с пологой кривой - 100.

Чем выше ИВ масла, тем более пологая вязкостно-температурная кривая и тем лучше масло для зимней эксплуатации.

На рис. 3 приведен график, поясняющий принцип определения вязкостно-температурных свойств масел с помощью ИВ. На графике изображены вязкостно-температурные характеристики трех масел: двух эталонных (верхняя и нижняя кривые) и одного исследуемого (средняя кривая).

Практически ИВ вычисляют по формуле (ГОСТ 25371-82)

ИВ = (v - v 1)/(v - v 2), или ИВ = (v - v 1)/v 3 ,

где v - кинематическая вязкость масла при 40 °С с ИВ = 0 и имеющим при 100 °С такую же кинематическую вязкость, как испытуемое масло, мм 2 /с; v 1 - кинематическая вязкость испытуемого масла при 40 °С, мм 2 /с; v 2 - кинематическая вязкость масла при 40 °С с ИВ = 100 и имеющим при 100 °С такую же кинематическую вязкость, как испытуемое масло, мм 2 /с; v 3 = v-v 2 .

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении ее слоев под действием внешней силы. Это свойство является следствием трения, возникающего между молекулами жидкости. Различают динамическую и кинематическую вязкость.

Вязкость существенно меняется с изменением температуры. С понижением температуры взаимодействие между молекулами усиливается, и вязкость масла увеличивается. Так, например, при изменении температуры на 100 °С вязкость масла может изменяться в 250 раз. Учитывая линейный характер зависимости, можно по номограмме определить вязкость масла при любой температуре.

С повышением давления вязкость масла возрастает. Величины давления в масляной пленке, заключенной между трущимися поверхностями, могут быть значительно выше, чем сами нагрузки на эти поверхности. В масляной пленке коренного подшипника коленчатого вала двигателя величина давления достигает 500 МПа.

С повышением давления вязкость более жидких масел (с пологой вязкостно-температурной характеристикой) возрастает в меньшей степени, чем более вязких масел (с более крутой вязкостно-температурной характеристикой).

При давлении (1,5-2,0)10 3 МПа минеральное масло затвердевает. Вводимые присадки в базовое масло способствуют сохранению несущей способности масляного слоя при увеличении нагрузки.

Вязкость является основным параметром при подборе масла, поэтому она всегда указана в маркировке масла. Для маркировки вязкость определяют при тех температурах, при которых работают узлы трения. Моторные масла для двигателей внутреннего сгорания маркируют по кинематической вязкости мм 2 /с (Сст) при температуре 100 °С, которая принята в качестве средней температуры масла в двигателе (картер, система смазки).

Для получения масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами в качестве базовых используют маловязкие масла, имеющие вязкость менее 5 мм 2 /с при температуре +100 °С, и добавляют в них вязкостные присадки (загустители). В качестве присадок применяют такие полимерные соединения, как полиизобутилен, полиметакрилаты, полиалкилстиролы и др.

С понижением температуры объем макромолекул полимера уменьшается (молекулы «свертываются» в клубки). При повышении температуры клубки макромолекул «разворачиваются» в длинные разветвленные цепи, присоединяя молекулы базового масла, объем их становится больше, и вязкость масла возрастает.

Загущенные присадками масла обладают необходимым уровнем вязкости при положительных температурах 50-100 °С, пологой кривой изменения вязкости (рис. 4) и, следовательно, высоким индексом вязкости, равным 115-140. Такие масла получили название всесезонных, так как имеют одновременно свойства одного из зимних классов и одного из летних.

Рис. 4. Влияние вязкостной присадки на вязкость масла

при различных температурах:

1 – маловязкое масло; 2 – то же масло с вязкостной

присадкой (загущенное)

В системах смазки современных автомобильных двигателей применяются именно загущенные всесезонные масла. При их использовании мощность двигателя повышается на 3-7 % (что обеспечивается высоким индексом вязкости и способностью загущенных масел снижать вязкость в парах трения при высоких скоростях сдвига), облегчается пуск и сокращается время прогрева, снижаются механические потери на трение, и, как следствие, расход топлива, увеличиваются долговечность деталей и срок службы масел. Экономия топлива достигает 5 % при больших пробегах и 15 % при коротких пробегах в зимнее время с частыми пусками двигателя (рис. 5).

Рис. 5. Снижение расхода бензина при движении автомобиля

по мере прогрева двигателя

К недостаткам загущенных масел относят низкую стабильность загущенных присадок при высоких температурах, что вызывает ухудшение вязкостно-температурных характеристик масел при длительной бессменной работе их в двигателях.

Индекс вязкости (ИВ), оценивающий вязкостно-температурные свойства масел, является условным показателем, характеризующим степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры и определяемый путем сравнения вязкости данного масла с двумя эталонными маслами, вязкостно-температурные свойства одного из которых приняты за 100, а второго - за 0 единиц.

Индекс вязкости определяют по номограмме (рис. 6), расчетным путем или по специальным таблицам. Для определения ИВ по номограмме необходимо знать значения кинематической вязкости масла при температурах +50 °С и +100 0 С.

Рис. 6. Номограмма для определения индекса вязкости моторных масел

Чем выше ИВ, тем более пологой кривой (рис. 7) характеризуется масло и тем лучше его вязкостно-температурные свойства. Из двух масел с одинаковой вязкостью при температуре +100 °С, но с разными ИВ, одно (1) можно применять только в теплое время, так как при низких температурах оно теряет подвижность, а другое (2) - всесезонно, так как оно обеспечит легкий пуск двигателя при низких температурах воздуха и жидкостное трение при рабочих температурах.

Рис. 7. Зависимость вязкости моторных масел от температуры

для различных значений индекса вязкости: 1 – ИВ 90; 2 – ИВ 140

Учитывая то обстоятельство, что вязкость масла и индекс вязкости определяют работоспособность узла трения, то в стандартах на масла эти параметры нормируются в количественном выражении. Для автомобильных масел ИВ должен быть не ме нее 90.

Поэтому при производстве моторных масел необходимо лю быми доступными и эффективными методами уменьшить зависимость вязкости масла от температуры, т. е. увеличить их ИВ и понизить температуру застывания. Это относится в первую очередь к зимним и всесезонным маркам масел.

Температурные характеристики моторных масел следующие:

Температура вспышки – самая низкая температура, при которой пары нагреваемого в стандартных условиях масла образуют с воздухом смесь, которая вспыхивает от открытого огня, но быстро гаснет из-за недостаточно интенсивного испарения.

Температура воспламенения – та температура, при которой пары нагреваемого в стандартных условиях масла образуют с воздухом такую смесь, которая воспламеняется и горит от открытого огня не менее 5 с. Температура вспышки является показателем пожароопасного масла. По ней можно судить о присутствии в масле летучих фракций, которые могут быстро испаряться в работающем двигателе и увеличивать расход масла на угар. Понижение температуры вспышки масла свидетельствует о разбавлении масла топливом.

Температура застывания (температура начала текучести) – самая низкая температура, при которой масло еще обладает некоторой текучестью. Определяемая в стандартных условиях температура застывания на 3 °С выше действующей температуры затвердевания, при которой в течение 5 с масло находится в неподвижном состоянии.

Температура помутнения – та, при которой появляются мелкие кристаллы парафина и масло мутнеет. В последующем кристаллы образуют каркас и масло теряет подвижность. Между кристаллами масло остается еще жидким и при сильном встряхивании текучесть масла может восстановиться. Температура помутнения зависит от скорости охлаждения, термической обработки масла и от механических воздействий.

Температура застывания служит предельной минимальной температурой разливки и, частично, эксплуатации масла. Минимальная температура эксплуатации моторных масел определяется по низкотемпературным характеристикам вязкости и перекачки.

Застывание - свойство, определяющее потерю текучести масла. При понижении температуры до определенной величины текучесть масла снижается, а при дальнейшем понижении оно застывает. С увеличением вязкости масла из него выделяются наиболее высокоплавкие углеводороды (парафин, церезин), а при полной потере текучести масла микрокристаллы твердых углеводородов (парафина) образуют пространственную кристаллическую решетку, связывающую все масло в единую неподвижную массу.

Температуру, при которой масло теряет текучесть, называют температурой застывания. Нижний температурный предел применения масла примерно на 8-12 °С выше температуры застывания, т.е.:

t ОВ = t 3 - (8-12) °C,

где: t ов - нижний температурный предел окружающего воздуха (применения данной марки моторного масла), 0 С;

t 3 - температура застывания определенной марки масла, регламентируемая стандартом, 0 С.

Снижения температуры застывания масел добиваются путем депарафинизации (частичного удаления парафинов) или добавлением присадок-депрессоров в процессе их производства. Депрессоры предотвращают образование кристаллической решетки, когда кристаллы парафина объединяются в объемные структуры. Понижая температуру застывания масла, депрессоры не влияют на его вязкостные свойства.

Противоизносные (смазываю щие) свойства характеризуют способность масла препятствовать износу поверхностей трения. Образующаяся на трущихся поверхностях прочная пленка исключает непосредственный контакт деталей. Высокие противоизносные свойства масла особенно востребованы при небольших частотах вращения коленчатого вала, когда высоки удельные нагрузки, а также когда геометрические формы или размеры деталей имеют существенные отклонения, что чревато задирами, схватыванием и разрушением трущихся поверхностей.

Противоизносные свойства масла зависят от его вязкости, вязкостно-температурной характеристики, смазывающей способности, чистоты масла.

С повышением температуры масла адсорбционный слой ослабляется, а при достижении критической температуры 150-200 °С, на грани прочности пленки и сухого трения, разрушается. Масла с высокими противоизносными свойствами способны формировать для предупреждения изнашивания такой режим трения, который исключает непосредственный контакт трущихся поверхностей металлов. Поэтому возможное в данном случае изнашивание вызывается цикличностью нагрузок на отдельных участках поверхностей трения и усталостными разрушениями металла (усталостные трещины в галтелях коленчатых валов).

О смазывающей способности («маслянистости») масла судят по его химическому составу, вязкости, наличию присадок. На маслянистость влияют содержащиеся в маслах и обладающие высокими поверхностно-активными свойствами смолистые вещества, высокомолекулярные кислоты, сернистые соединения.

Правильный выбор вязкости масла в значительной мере влияет на скорость изнашивания. Высоковязкие масла при низкой температуре загустевают и плохо поступают к трущимся поверхностям деталей. В то же время пуск и прогрев двигателя на менее вязких (жидких) маслах облегчается, режим жидкостного трения наступает быстрее.

Для снижения потерь на трение в моторные масла вводят антифрикционные присадки, основой которых служат беззольные органические соединения, содержащие благородные элементы (никель, кобальт, хром, молибден). Малорастворимые поверхностно-активные вещества такого типа образуют в узлах трения многослойные защитные пленки с внедрением легирующих металлов в зону трения. Особое место при этом принадлежит молибдену, атомы которого способны связывать атомы железа и образовывать структуры, стойкие к питтингу (местному выкрашиванию металла), фреттинг-коррозии и др. Более того, только этот металл образует в результате окисления поверхностных слоев оксиды, температура плавления и твердость которых на порядок ниже, чем у металла поверхности трения.

Смазочные свойства моторного масла , как и масел для других машин и механизмов, обусловлены его вязкостью и маслянистостью, влияние и механизм действия которых различны.

Вязкость как свойство, связанное с внутренним (молекулярным) трением, проявляет себя при жидкостном (гидродинамическом) трении. Маслянистость же масла важна при возникновении граничного трения. В этих условиях прочность масляной пленки является решающим фактором, препятствующим непосредственному контакту трущихся деталей.

Установлено, что прочность масляной пленки зависит от полярной активности молекул масла, т. е. от их способности образовывать прочные слои строго ориентированных молекул.

Ориентировочное поле полярно-активных молекул образует на поверхности трущихся деталей своеобразный ворс. Чем длиннее полярно-активные молекулы масла и чем прочнее они соединяются с поверхностью трущихся деталей, тем выше маслянистость масла. Но это очень упрощенное объяснение, позволяющее понять лишь основную сущность этого явления.

В действительности в реальных условиях возникают обычно не мономолекулярные, а мультимолекулярные ориентированные слои, в которых внутримолекулярное трение приобретает особый характер, заключающийся в том, что происходит трение между отдельными слоями молекул, а не между отдельными молекулами. При соответствующем подборе полярно-активных веществ, входящих в масло, число слоев может доходить до тысячи и более, а их суммарная толщина до 1,5-2 мкм. С повышением температуры верхние слои, не имеющие прочной связи с поверхностью детали, дестабилизируются и разрушаются, но первый мономолекулярный слой разрушить трудно.

Экспериментально установлено, что коэффициент трения между деталями мало зависит от числа мономолекулярных слоев и практически одинаков как при одном, так и при нескольких десятках таких слоев. Этим можно объяснить тот факт, что достаточно добавить в масло очень немного веществ, обладающих высокой полярной активностью, как маслянистость масла, т. е. прочность его масляной пленки резко возрастает.

Процессы, связанные с маслянистостью, изучают на специальных машинах трения. Количественное определение смазывающих свойств масел ведут с помощью четырехшариковой машины (ГОСТ 9490-75*). Принцип действия этой машины заключается в следующем.

Три шарика диаметром 12,7 мм из стали ШХ-15 (подшипниковой серии) устанавливают неподвижно в виде треугольника в специальной чашеобразной обойме, в которую затем наливают испытуемое масло. На эти шарики накладывают сверху такой же шарик (четвертый), закрепленный во вращающемся, как у сверлильного станка, шпинделе.

Частота вращения шпинделя 1460±70 мин -1 . Проворачивание нижних шариков при испытании не допускается.

На четырехшариковой машине проводят серию определений, каждое из которых выполняют на новой пробе испытуемого масла и новых шариках. На машине определяют критическую нагрузку, нагрузку сваривания, индекс задира и показа тель износа . При определении первых трех параметров продолжительность испытаний составляет 100,2 с, при оценке показателя износа - 600,5 мин. Режимосевой нагрузки должен быть выдержан в соответствии со стандартом.

Индекс задира и критическая нагрузка характеризуют способность масла защищать трущиеся поверхности от повреждений и задиров, а нагрузка сваривания оценивает предельную нагрузку, которую может выдержать данное масло. Показатель износа определяет влияние смазочного материала на изнашивание смазываемых поверхностей.

Его оценивают по диаметру пятен (следов) на всех трех нижних шариках. Измерения осуществляют посредством микроскопа с 24-кратным увеличением и отсчетной шкалой с ценой деления не более 0,01 мм. Каждое пятно измеряют в двух направлениях: в направлении скольжения и перпендикулярном ему.

Результатом считается среднее арифметическое всех измерений по трем нижним шарикам.

Принцип действия четырехшариковой машины показан на рис. 8.

Рис. 8. Принцип действия четырехшариковой машины

для определения противоизносных и противозадирных свойств масел:

а - схема нагружения шариковой пирамиды; б - схема

четырехшариковой обоймы; в - конструкция основного узла;

1 - неподвижные шарики; 2 - вращающийся шарик;

3 - исследуемое масло

Противоокислительные свойства характеризуются стойкостью масла к окислению и полимеризации в процессе работы двигателя, а также разложению при хранении и транспортировании.

Продолжительность работы масла в двигателе зависит от его химической стабильности, под которой понимается способность масла сохранять свои первоначальные свойства и противостоять внешнему воздействию при нормальных температурах.

На стабильность моторных масел оказывают влияние следующие факторы : химический состав, температурные условия, длительность окисления, каталитическое действие металлов и продуктов окисления, площадь поверхности окисления, присутствие воды и механических примесей. Повышенное давление воздуха ускоряет процесс окисления масла, так как усиливается процесс его взаимной диффузии с воздухом.

На процесс окисления решающее влияние оказывает температура . Масла, хранящиеся при температуре 18-20 °С, сохраняют свои первоначальные свойства в течение 5 лет. Начиная с 50-60 °С, скорость окисления удваивается с увеличением температуры на каждые 10 °С. Поэтому высокая тепловая напряженность деталей форсированных двигателей, с которыми приходится контактировать моторному маслу, и взаимодействие с прорывающимися в картер газами из камер сгорания (на такте сжатия их температура составляет около 150-450 °С для бензиновых двигателей и около 500-700 °С для дизелей) резко ухудшают условия их работы. Повышение тепловой напряженности моторных масел связано также с отдельными конструктивными решениями: использование наддува; применение герметизированной системы охлаждения (увеличивает температуру поршня на 10-20 0 С); уменьшение объема системы смазки двигателя; масляное охлаждение поршней и др.

Термоокислительную ста бильность определяют как устойчивость масла к окислению в тонком слое при повышенной температуре методом оценки прочности масляной пленки.

Для замедления реакций окисления и уменьшения образования отложений в двигателе в масла вводят противоокислительные присадки.

Детергентно - диспергирующим (моющим) свойством масла называют его способность препятствовать слипанию углеродистых частиц и удерживать их в состоянии устойчивой суспензии, что значительно снижает процессы образования лаковых отложений и нагара на горячих поверхностях деталей двигателя.

При использовании масел с хорошими диспергирующими свойствами детали двигателей выглядят чистыми, как бы вымытыми, отсюда и появление термина «моющие».

Диспергирующие свойства масел оценивают в баллах от 0 до 6 по методу ПЗВ. Образование лаковых отложений на деталях двигателя, работающего на маслах с моющими присадками, уменьшается в 3-6 раз, т.е. с 3-4,5 до 0,5-1,5 балла.

Моющие присадки бывают зольными и беззольными. Зольные присадки содержат бариевые и кальциевые соли сульфикислот (сульфонаты), а также алкилфеноляты щелочноземельных металлов бария и кальция. Масла с зольными присадками в количестве 2-10 %, сгорая, образуют золу, прилипающую к поверхности деталей. Беззольные моющие присадки не образуют золы при сгорании масел, так как не содержат металлов.

Коррозионные свойства масел зависят от наличия в них органических кислот, перекисей и других продуктов окисления, сернистых соединений, неорганических кислот, щелочей и воды.

Коррозионность свежего масла, в котором присутствуют природные органические кислоты и сернистые соединения, незначительна, но резко возрастает в процессе эксплуатации. Присутствие в свежих маслах органических (нафтеновых) кислот связано с их неполным удалением в процессе очистки.

Коррозионное действие масел связано также с содержанием в них 15-20 % сернистых соединений в виде сульфидов и. компонентов остаточной серы, которые при высоких температурах приводят к выделению сероводорода, меркаптанов и других активных продуктов. В условиях высоких температур сернистые соединения особенно агрессивны по отношению к серебру, меди, свинцу. В процессе использования масла содержание кислот в нем возрастает в 3-5 раз, что зависит от его химической стабильности, содержания антиокислителей и условий работы.

Оценку коррозионной стойкости производят по кислотному числу, которое для свежих масел не превышает 0,4 мг КОН на 1 г масла. В коррозионном отношении эта концентрация практически не опасна.

Коррозионные процессы в двигателях замедляют нейтрализацией кислых продуктов путем введения антикоррозионных присадок; замедлением процессов окисления путем добавления в масла антиокислительных присадок; созданием на поверхности металла (при изготовлении деталей) стойкой защитной пассивированной пленки из органических соединений, содержащих серу и фосфор.

Известны присадки и ингибиторы коррозии и их композиции, которые снижают все виды износа.

Подбор масла с оптимальными значениями эксплуатационных свойств зависит от конструкции и режима работы узла трения.

Вязкость - одно из важнейших свойств масла, имеющее многостороннее эксплуатационное значение. От вязкости в значительной степени зависит режим смазки пар трения, отвод тепла от рабочих поверхностей и уплотнение зазоров, энергетические потери в двигателе, его эксплуатационные свойства. Быстрота пуска двигателя, прокачивание масла по системе смазки, охлаждение трущихся поверхностей деталей и их очистка от загрязнений также зависят от вязкостно-температурных свойств масла.

Масла повышенной вязкости используются для высоконагруженных, низкооборотных или работающих в условиях напряженного теплового режима двигателей. При этом, чем выше вязкость масла в работающем двигателе, тем надежнее уплотнения, меньше вероятность прорыва газов, ниже угар масла. Поэтому масла с большой вязкостью применяют в случаях, когда двигатель изношен, зазоры увеличены или условия эксплуатации характеризуются высокой запыленностью, повышенной температурой, изменяющимися в больших пределах нагрузками.

Масла с меньшей вязкостью применяют для легконагруженных высокооборотных двигателей. Они облегчают пуск двигателя, лучше прокачиваются по системе смазки и очищаются от механических примесей, обеспечивают хороший отвод тепла от рабочих поверхностей деталей.

Температура масла значительно влияет на его кинематическую вязкость. С понижением температуры вязкость увеличивается, а с повышением - уменьшается. Чем меньше перепад вязкости в зависимости от температуры, тем в большей степени масло удовлетворяет эксплуатационным требованиям.

Увеличение вязкости масел с понижением температуры приводит к значительным трудностям при использовании автомобилей, особенно в зимнее время года при пуске двигателей. При отрицательных температурах в диапазоне от -10 °С до -30 °С резко увеличивается момент сопротивления проворачиванию коленчатого вала двигателя, медленнее достигается минимальная пусковая частота вращения, ухудшается подача масла к трущимся поверхностям деталей.

Надежный пуск бензиновых двигателей осуществляется при значениях частоты вращения коленчатого вала в пределах 35 - 50 мин -1 при температуре окружающего воздуха -10 0 С... -20 0 С, а дизелей с различным способом смесеобразования - в среднем в интервале 100 - 200 мин -1 при температуре 0 0 С. Вязкость моторного масла, при которой пусковая система современных двигателей различной конструкции не обеспечивает вращения коленчатого вала, изменяется в пределах (4 - 10) ·10 3 мм 2 /с. Поэтому для обеспечения пуска двигателя в холодное время моторные масла должны обладать низкой вязкостью при отрицательных температурах.

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.

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.