Кинематическая вязкость масла что это такое

Кинематическая вязкость масла – а какие еще бывают вязкости?

Начнем с азов. Любая жидкость в данном случае масло, применяемая в сложных механизмах, имеет свою вязкость. Оставим в покое химию, хотя она, безусловно, делает смазку именно тем продуктом, за который мы платим деньги.

Рассмотрим одно из важнейших физических свойств — вязкость масла. Несмотря на то, что параметр непосредственно зависит от химического состава, это чистая физика. Вязкость напрямую зависит от температуры масла и от давления.

Оба этих фактора регулируются системами двигателя:

• охлаждения;
• вентиляции картера.

Абсолютное значение – динамическая вязкость. Более гибкая величина (зависит от нескольких факторов) – кинематическая. По традиционной системе СГС (сантиметр-грамм-секунда), измеряется вязкость в пуазах (динамика) и стоксах (кинематика). Существуют и другие единицы измерения.

Что такое вязкость масла?

Это достаточно сложное понятие. С теоретической точки зрения – это сопротивление течению жидкости (антипод текучести). С точки зрения практической физики – сопротивление формируется силой трения между частицами, из которых состоит масло.

В первую очередь, от вязкости зависят смазывающие свойства моторного масла. Благодаря правильному балансу, смазка равномерно распределяется и удерживается на поверхности деталей. Снижается трение, механизмы меньше изнашиваются, на их движение тратится меньше энергии. Побочный эффект – экономия топлива.

Поскольку вязкость масла зависит от температуры и давления, необходимо придать химическому составу такие характеристики, которые позволят моторному маслу сохранять параметры при любых условиях эксплуатации.

Нельзя допускать, чтобы в пределах рабочей температуры двигателя, свойства технических жидкостей менялись. Для уточнения этого параметра, рядом с числовым значением вязкости так или иначе указывается условие, при котором производится измерение. Это информация для лаборантов. а не покупателей смазки.

При использовании моторного масла с нарушениями заводских рекомендаций, вязкость либо не будет соответствовать температурным условиям, либо ее значение будет непредсказуемо меняться.

Это может привести к следующим неприятностям:

1. Смазка загустеет и затруднится её перемещение по масляным каналам;
2. Толщина рабочей пленки не будет соответствовать требованиям мотористов-изготовителей;
3. Масло не удержится в рабочей зоне, металл останется «голым».

В результате возникнет масляное голодание, и эффект сухого трения. Детали будут перегреваться и ускоренно изнашиваться, что неминуемо приведет к поломке двигателя.

Кинематическая, динамическая и относительная вязкость моторного масла

Базовый (абсолютный) параметр – это динамическая вязкость масла. Если нанести на поверхность с тарированной гладкостью, масляное пятно площадью 1 см², то для движения его со скоростью 1 см/с потребуется определенное усилие. По отношению этой силы к площади пятня – определяется динамическая вязкость. Эту величину обычно рассчитывают под различные значения температуры. Измеряется в миллипаскалях, разделенных на время в секундах: мПа/с.

Кинематическая вязкость масла связана с его плотностью, и непосредственно зависит от температуры механизма, в котором применяется смазка. Поскольку сертификационные измерения производятся в диапазоне рабочих температур двигателя (от +40°С до + 100°С), это и есть главный эксплуатационный показатель моторного масла. Максимальное допустимое значение температуры: + 150°С.

Параметр непосредственно связан со значением динамической вязкости, и представляет собой её соотношение к плотности жидкости. Разумеется, измерение проводится в одинаковых температурных условиях для абсолютной вязкости и плотности. Единица измерения – квадратный метр за секунду: м²/с.

Относительная вязкость моторного масла – это число, определяющее разность превышения над вязкостью дистиллированной воды. Оба измерения также производятся при одинаковой температуре: +20°С. Единица измерения вязкости масла – градус Энглера (E°). Этот способ измерения вспомогательный, на его основе не определяется маркировка моторного масла. Но без этой процедуры (результаты обязательно отражаются в протоколах) невозможно получить заводской допуск для конкретной марки автомобилей.

Международный стандарт вязкости масел и виды смазок

Разумеется, маркировка на емкостях со смазочными материалами, не подразумевает наличие формул и единиц измерения из учебника физики. Обозначение упрощенное и формализованное.

Типовые значения степеней вязкости по SAE приняты давно, между всеми производителями смазочных материалов и автомобильными концернами достигнуты соглашения. Стандарт действует на всех континентах, его можно найти на упаковке любого бренда.

Способ определения вязкости нефтепродуктов — видео

Методика определения вязкости постоянно совершенствуется. Сегодня применяется редакция SAE J300, по которой все смазочные материалы (для моторов) подразделяются на 11 групп (классов). При этом, предыдущие редакции имеют обратную совместимость с новыми.

Классификация по сезонам применения:

1. Для зимней эксплуатации применяется маркировка определения низкотемпературной вязкости W: (SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W).
2. Летние моторные масла обозначаются так: (SАЕ 20, 30, 40, 50, 60).

Поскольку нахождение автомобилей в строго определенных условиях встречается не часто, в основном применяются так называемые всесезонные моторные масла (могут быть минеральными, синтетическими, или полусинтетическими). В зависимости от условий эксплуатации, применяется комбинированная маркировка: SАЕ 0W-30, SAE 15W-40, SAE 20W-50 и пр.
Примерный перечень зависимости классификации от температуры показан в таблице:

Для нормальной работы двигателя, кинематическая вязкость моторного масла определяется двумя значениями. Первая цифра означает принадлежность к условиям зимней эксплуатации двигателя.

Правильно подобранная смазка должна обеспечить холодный запуск движка при заданной температуре. То есть, те самые показатели скорости течения масла, которые определяются в лабораториях при различных температурах, применяются на практике. Если залить жидкость с неправильным значением по SAE, коленчатый вал может просто не провернуться при вполне нормальной температуре -25°С.

Методики измерения кинетической вязкости масла

1. Низкотемпературная вязкость – способность прокачиваться через систему маслопроводов после запуска двигателя. Определяется по универсальным (для всех участников SAE классификации) методике ASTM D 4684 и ASTM D 5293. В стендовых условиях имитируется холодный пуск мотора и прогон технической жидкости по тарированным трубкам. Можно использовать ротационный вискозиметр, но в нем не учитываются силы поверхностного натяжения. При этом определяется минимально возможная температура, при которой сохраняются заявленные показатели вязкости. Кроме того, проверяется способность жидкости уверенно проходить через масляный фильтр. Силы давления насоса вполне достаточно, чтобы порвать загустевшим маслом мембрану. Методика проверки принята стандартом GM 9099 P.
2. Высокотемпературная вязкость оценивается на образцах из той-же партии. Кинематические характеристики проверяются с помощью капиллярного вискозиметра при типичной температуре прогретого двигателя: 100°С. Методика имеет название ASTM D 445. Затем жидкость прогревается до температуры 150°С. Это пиковые значения, когда масло касается раскаленной нижней части поршня. В этом диапазоне скорость сдвига (один из показателей кинематической вязкости) не должен выходить за установленный стандарт. Верхний предел оценивается по методике ASTM D 4683 или ASTM D 4741.

Существует еще оценка стабильности к сдвигу при одновременном воздействии температуры и механики. Проверка производится на специальной тарированной форсунке, в течение 10 симулированных рабочих часа.

Кроме того, для полного соответствия допуску, любой автопроизводитель может предложить собственный тест, который моделирует температурные и нагрузочные ситуации, характерные для конкретного двигателя.

И если производитель смазки хочет получить дополнительный сертификат, он вынужден проходить все испытания. Это влечет за собой определенные затраты, зато открывает дорогу к новым рынкам и потребителям.

Наиболее успешные тесты учитываются при выборе ОЕМ поставщика расходных материалов.

Заключение

При выборе смазки не обязательно помнить (или иметь под рукой) все перечисленные в материале формулы или методики. Достаточно прочитать на этикетке заводские данные вязкости по стандарту SAE, и найти в перечне допусков ваш автомобиль. Под этими комбинациями символов и цифр, скрываются многостраничные отчеты о проведенных испытаниях.

Как выбрать масло ориентируясь на его вязкость — видео

Идеальный вариант подбора масла – выяснить, с какой торговой маркой заключено ОЕМ соглашение на поставку расходных материалов у вашего автопроизводителя. В этом случае вы точно будете уверены, что кинематическая вязкость моторного масла соответствует вашему мотору.

Кинематическая вязкость — величина не постоянная.

Смена масла в двигателе. Для тех, кто привык доверять в этом вопросе мнению сотрудников специализированного сервиса, этот пункт в обслуживании автомобиля особых хлопот не вызывает. Максимум, из-за чего придется наморщить лоб, так это выбрать подходящее по цене масло из предложенных.

Для тех, кто полагается исключительно на свои знания и опыт, выбор масла стал довольно мучителен. А как иначе? Ведь то масло, которое ранее заливали в двигатель, либо пропало с полок, либо ценник на него взлетел в несколько раз. Вот и приходится пытливым умам искать подходящую альтернативу. Кто-то смотрит на то, что дешевле, кто-то обращает свои взоры на новые бренды. Но, так или иначе, первое, на что смотрит хоть немного сведущий в масле автолюбитель, так это на вязкостный показатель масла.

Именно он является первоопределяющим при выборе масла, и именно он прописывается автопроизводителем в рекомендациях к применению в том или ином двигателе. Это уже потом добавляют различные допуски и требования, которым должно соответствовать масло в том или ином двигателе. Но первое, что ищет потребитель, шаря по полке глазами, это нужные цифры до и после «W». Цифра «до» отражает способность к работе масла при отрицательных температурах, цифра «после» — способность масла работать при положительных температурах.

Распределение температуры в двигателе.

Так что же такое вязкость масла? Это одно из важнейших свойств, определяющее его применимость в двигателях различных типов. Нужно заметить, что создать действительно качественно масло, отвечающее множеству показателей, довольно сложно. Не менее сложно сделать его текучим и способным защищать детали, как при отрицательных, так и положительных температурах. Посудите сами. Масло в двигателе должно работать как при, например, — 50оС во время запуска двигателя где-нибудь в Якутске, так и выдерживать + 200оС непосредственно при работе двигателя. В районе поршневых колец как раз такая температура.
Для того чтобы готовое масло было работоспособным при таком широком диапазоне температур, в базовое масло или масла, из которых оно состоит (базовых масел может быть от несколько), добавляют модификаторы вязкости и депрессоры.

Модификаторы вязкости – это полимеры. Их особенность заключается в том, что, в зависимости от температуры, их молекулы способны изменять конфигурацию. Чем ниже температура, тем меньше в размерах клубки ими образованные. И, чем выше, тем больше эти клубки разворачиваются, загущая масло. Все это обеспечивает требуемые показатели масла при высоких температурах.

Неправильно подобранное масло сулит не мало проблем при пуске двигателя в мороз.

Для того, чтобы масло сохраняло свою текучесть при низких температурах, в него вводят депрессоры. Базовые масла содержат углеводородные цепочки (парафины) которые при отрицательных температурах довольно охотно кристаллизуются, что вызывает загущение масла. Депрессоры блокируют рост их кристаллической решетки при отрицательных температурах и, тем самым, предотвращают застывание масла.
Наибольшее распространение в средних широтах получили масла 5W-30 и 5W-40. В первом случае температурный диапазон работы масла – от- 35оС до +35оС, во втором случае – от -35оС до +40оС. Для того чтобы это быстро определить без лишних вычислений уже давно существует соответствующая таблица.

С первым числом все относительно просто. В случае если вязкость масла не соответствует климатическим условиям, при которых эксплуатируется автомобиль, то использовать его нельзя по причине застывания. Стартер просто не провернет коленчатый вал с необходимой частотой вращения (вязкость проворачивания), а масло не потечет по масляной системе двигателя ввиду того, что его вязкость будет чрезмерной (вязкость прокачки).

Куда сложнее обстоят дела с числом после дефиса. Изначально оно так же завязано на климатические условия эксплуатации, однако помимо учета внешних температур, оно так же привязано и к температурным характеристикам двигателя. И вот тут на арене появляется такой показатель, как кинематическая вязкость, которая определяется при температуре в +100оС. Именно этот показатель характеризует поведение масла в узлах трения двигателя. И именно от нее зависит, насколько прочна будет масляная пленка, защищающая двигатель от износа, а так же будет ли масло способствовать экономии топлива. Если цифра ниже минимального порога, то это вызовет разрыв масляной пленки. Если цифра выше, то масло будет препятствовать вращению деталей двигателя и, тем самым, вызывать дополнительное механические потери.

Кинематическая вязкость масла – величина не постоянная. Со временем, полимеры, которые в большей степени отвечают за этот показатель, разрушаются, и масло все меньше и меньше начинает соответствовать тем показателям, которые были заявлены изначально. Существует мнение, что уже к середине пробега масла кинематическая вязкость падает чуть ли не в половину. Особенно это актуально для масел, в которых используются не очень качественные пакеты присадок.

Именно поэтому мы при производстве масла решили отказаться от готовых пакетов присадок. Пакет присадок в нашем масле свой. Это позволяет не зависеть от характеристик предлагаемых на рынке готовых пакетов и, как следствие, можем наделять масла именно теми свойствами, которые необходимы в зависимости от той или иной классификации. В частности, уже сейчас полимеры из нашего пакета присадок позволяют обеспечивать готовому маслу отличные вязкостные характеристики как при высоких, так и при низких температурах. Не стоит забывать и про индекс вязкости. Он, как известно, складывается из вязкостных показателей при двух температурах: 40 оС и 100 оС и характеризует изменение вязкости масла от температуры. Чем индекс вязкости выше, тем меньше масло изменяет свою вязкость в зависимости от температуры.

Для определения кинематической вязкости требуется не более 10 минут.

Для исследования масел по этому показателю нашей компанией был приобретен вискозиметр, который с высокой точностью определяет кинематическую вязкость и позволяет сделать определенные выводы по качеству состава масла.

Заявленные характеристики по кинематической вязкости масла Лукойл совпали с результатом анализа.

Мы так же предлагаем вам принять участие в наших исследованиях. Для этого нужно лишь прислать нам на анализ исходное масло и масло с определенным пробегом. (Подробно здесь) После этого мы опубликуем ваш результат, а вы сделаете для себя вывод, насколько качественное масло вы приобрели и на каком пробеге его нужно менять, как утратившее способность к предотвращению износа двигателя. Ждем ваши образцы.

Для анализа потребуется исходное масло и масло с пробегом.

Кинематическая вязкость масла

При выборе смазочных материалов большое внимание уделяется их характеристикам. Одним из основных показателей, который влияет на работу узлов транспортных средств и оборудования, является вязкость. Именно этот показатель определяет способность различных видов техники работать при различных климатических условиях.

Немного о вязкости смазочных жидкостей

Вязкость определяется сопротивляемостью жидких материалов течению под различными воздействиями, в частности, силы тяжести. Если сравнивать различные жидкости, к примеру, пчелиный мед и воду, можно заметить, что первая течет гораздо хуже. Вязкость можно рассматривать с точки зрения умения жидкого материала сопротивляться сдвигу частей друг относительно друга или смещению слоя жидкости относительно поверхности деталей во время их совместного передвижения.

В механике сплошных сред различаются две величины вязкости: кинематическая и динамическая.

Динамическая (ДВМ) представляет собой отношение усилия, которое прикладывается к жидкому материалу, к степени искажения. Она измеряется в Па∙с или в Пуазах.

Что такое кинематическая вязкость моторного масла?
Она определяется отношением динамической величины к плотности среды при одинаковой температуре. Этот показатель можно получить, измерив время вытекания определенного объема через калиброванное отверстие под воздействием силы тяжести. Измерить индекс позволяет устройство, называемое вискозиметром. Если рассматривается кинематическая вязкость масла: в чем измеряется величина? В различных системах для этого используется несколько единиц: м²/с, стокс, градус Энглера.

Рис.1. Единицы измерения кинематической вязкости масла.

Для определения вязкости выпускается несколько видов приборов. Выбор вискозиметра определяется условиями использования. Устройство может применяться в лабораторных условиях, а также для постоянного контроля состояния жидких материалов. Это часто требуется в производственном процессе. Кроме этого, температурные показатели веществ также могут различаться. Сегодня производится оборудование для работы в температурном режиме минус 50…плюс 2000 градусов.

Чтобы определиться с оптимальным вискозиметром, следует учитывать несколько критериев:

• необходимую точность замеров;
• диапазон измерений;
• условия эксплуатации прибора.

Приборы для определения кинематической вязкости масел (КВМ):

• Капиллярные. Этот тип оборудования позволяет определить время, за которое установленный объем жидкого вещества сможет преодолеть капилляр.
• Ротационные. В данном устройстве жидкость, у которой определяется вязкость, размещена между цилиндрами. От одного из них, вращающегося с определенной скоростью, вращательный момент передается через жидкий материал второму, изначально статичному. Показатель вязкости среды оценивается по вращающему моменту второго цилиндрического звена прибора.
• С движущимся шарообразным телом. Показатель вязкости среды оценивается по расстоянию, которое способен пройти шар, помещенный в жидкое вещество.
• Пузырьковые. Устройства этого типа предназначены для оценки перемещения газа в жидком материале.
• Ультразвуковые. Для определения вязкости исследуются импульсы, испускаемые зондом (время их затухания).
• Вибрационные. В этом оборудовании в жидкую среду опускается зонд, который начинает вибрировать. Определение кинематической вязкости масла проводится посредством оценки степени затухания его колебаний.

Виды смазочных жидкостей, их вязкость

Используемые сегодня в промышленности и быту смазки подразделяются на несколько типов в зависимости от их назначения.

Категории смазочных материалов:

• масло для силовых агрегатов транспортных средств;
• жидкость для трансмиссии;
• смазка для турбин;
• индустриальные материалы;
• жидкости общего назначения, в том числе, трансформаторное, компрессорное, холодильное масло и др.

Вязкость выступает в качестве одной из наиболее важных характеристик смазки любого типа. Она в первую очередь определяет размер и надежность масляной пленки, которая создается между сопряженными узлами. Жидкость с большим показателем позволяет образовать пленочное покрытие, которое в состоянии выдержать большие нагрузки и минимизировать контакт взаимно двигающихся деталей. От этого зависит износ агрегатов и, соответственно, их эксплуатационный ресурс. Кинематическая вязкость трансформаторного масла, моторной смазки и других типов жидкостей при их выборе оценивается в первую очередь.

Рис.2. Характеристики, в том числе, кинематическая вязкость трансформаторного масла.

Рис.3. Кинематическая вязкость гидравлического масла популярных марок.

Рис. 4. Кинематическая вязкость трансмиссионного масла разных производителей.

КВМ применительно к моторной жидкости отображает степень его текучести при различных температурных значениях:

• нормальных (+40 градусов);
• повышенных (+100 градусов);
• критических (+150 градусов).

Важно! По стандарту ее достаточно измерить при 40 и 100 градусах по Цельсию.

Измерение показателя осуществляется посредством капиллярного вискозиметра. Он фиксирует время, нужное для вытекания масляной среды при установленных показателях температуры. Эти значения выбираются не случайно. Они позволяют оценить, как будет вести себя смазка в разных условиях эксплуатации и динамику изменения параметров.

Кинематическая вязкость распространенных в гидравлике жидкостей

— Вязкость жидкости — это её спосбоность к сопротивлению растеканию, то есть характеристика "сцепленности" жидкости. Это явление возникает из-за молекулярного трения внутри жидкости, которое влечет за собой эффект сопротивления трения. Есть две связанные между собой величины, характеризующие вязкость жидкости — это динамическая (абсолютная) и кинематическая вязкость. Кинематическая вязкость некоторых распространенных жидкостей указана в таблице ниже.