Свойства масел и методы их оценки (Вязкостно-температурные свойства)
Свойства масел и методы их оценки(Вязкостно-температурные свойства)
Одна из важнейших характеристик моторного масла это вязкостно-температурные свойства. От них зависит диапазон температуры окружающей среды, где данное масло обеспечивает пуск двигателя без подогрева, свободное прокачивание масла насосом по смазочной системе и надежное смазывание и охлаждение деталей двигателя при больших нагрузках и температуре. В любых климатических условиях диапазон изменения температуры масла от холодного пуска зимой до максимального прогрева в подшипниках коленчатого вала или в зоне поршневых колец составляет до 180-190С. Вязкость масел в интервале температур от -50 до +150С сильно изменяется.
Летние масла, имеющие достаточную вязкость при высокой температуре, обеспечивают пуск двигателя при температуре окружающей среды около 0 градусов Цельсия. Зимние масла, обеспечивают холодный пуск при отрицательных температурах, но имеют низкую вязкость при более высоких температурах.
Именно поэтому сезонные масла независимо от пробега автомобиля приходится два раза в год на зиму и лето. Это приводит к повышению стоимости эксплуатации двигателя. Для решения этой проблемы были созданы всесезонные масла, загущенные полимерными присадками (полиметакрилаты, сополимеры олефинов, полиизобутилены, гидрированные сополимеры стирола с диенами и пр.).
Вязкостно-температурные свойства загущенных присадками масел были изменены таким образом, что при отрицательных температурах они ведут себя как зимние масла, а в области высоких температур, как летнее масла. Вязкостные присадки мало повышают вязкость базового масла при низких температурах из-за увеличения объема макро полимерных молекул.
Загущенные всесезонные масла изменяют вязкость под влиянием не только температуры, но и скорости перемещения смазываемых деталей, но это изменение временное. С уменьшением скорости перемещения смазываемых деталей вязкость увеличивается, а с увеличением перемещения смазываемых деталей - снижается. Этот эффект ощутимо проявляется при низких температурах и сохраняется при высоких температурах и имеет два положительных момента:
-
снижение вязкости в начале вращения холодного двигателя стартером облегчает пуск
-
малое понижение вязкости масла в зазорах между поверхностями трущихся деталей нагретого двигателя снижает потери на трение и в результате экономит топливо.
Характеристиками вязкостно-температурных свойств выступают кинематическая вязкость, измеряемая в капиллярных вискозиметрах, а также динамическая вязкость, измеряемая разными скоростями сдвига в ротационных вискозиметрах, также используется индекс вязкости - безразмерный показатель пологости вязкостно-температурной зависимости, рассчитываемый по измеренным значениям кинематической вязкости масла, измеренной при 40 и 100 С (ГОСТ 25371-82). В нормативной документации на зимние масла иногда нормируют кинематическую вязкость при низких температурах. Индекс вязкости минеральных масел без вязкостных присадок составляет 85-100 и зависит от углеводородного состава, а также глубины очистки масляных фракций. Углубление очистки повышает индекс вязкости, но приводит к снижению выхода рафината.
Базовые синтетические компоненты имеют индекс вязкости 120-150, и дают возможность получать на их основе всесезонные масла с очень широкими температурными диапазонами работоспособности.
К низкотемпературным характеристикам маселотносят температуру застывания, при которой масло не течет под действием силы тяжести теряя текучесть. Температура застывания должна быть на 5-7С ниже той температуры, при которой масло обеспечивает прокачиваемость. В большинстве случаев застывание моторных масел происходит с образованием кристаллов парафинов в охлаждаемом масле. Требуемая нормативами температура застывания моторных масел достигается путем депарафинизации базовых компонентов масел или введением в состав моторного масла депрессорных присадок (полиметакрилаты, алкилнафталины и др.).