Camgora.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как понимать характеристику: кинематическая вязкость масла

Как понимать характеристику: кинематическая вязкость масла

«Что означает — синтетическое трансмиссионное масло с вязкостью 8200 сСт при 40 °C ?»

Как всем известно, вязкость является одним из наиболее важных физических свойств смазки. Вязкость является мерой сопротивления масла к давлению, или упрощенно это мера толщины масла. Именно вязкость масла имеет решающее значение при создании масляной пленки (по научному гидродинамического клина), который держит трущиеся движущиеся поверхности двигателя отдельно.

Один стокс равен кинематической вязкости, при которой динамическая вязкость среды плотностью 1 г/см³ равна 1 Пуаз. Кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости к плотности среды и дает понятие о вязкости среды в определенных условиях — под действием силы тяжести. Это связано с методом измерения вязкости в капиллярном вискозиметре, когда измеряется время вытекания жидкости из калиброванной ёмкости через отверстие под действием силы тяжести. На практике часто применяется в 100 раз меньшая единица — сантистокс (сСт, cSt): 1 сСт = 1 мм²/с = 10 -6 степени м²/с

Вязкость влияет на температуру в местах трения, которая зависит и от контакта металл-металл и внутреннего трения масла. Вязкость регулирует уплотнительный эффект масла и скорость потребления смазочного материала. Вязкость определяет также легкость, с которой машины могут быть запущены и работу в различных температурных условиях, особенно в холодном климате. Вязкость также зависит от наличия загрязнений в масле, очень высоких давлениях, высоких температур, летучести и сдвигающих сил.

Дистиллированная вода имеет вязкость 1 сСт. Трансмиссионное масло с вязкостью 8200 сСт будет 8200 раз более вязким чем дистиллированная вода. Моторное масло с вязкостью 5000 сСт будет 5000 раз более вязким чем вода. Только представьте себе разницу в усилиях пробежаться по воде или по этим смазкам! Для сравнения, вязкость меда около 10000 сантистоксов при комнатной температуре. Вода, мед — моторное масло будет где-то посередине. Трансмиссионные или моторные масла конечно вещества совсем другого рода чем вода или мед. Очевидно, что масла во-первых будут иметь намного более высокий уровень смазывающей способности, но характеристики вытекающего под давлением потока будут аналогичны.

В современных моторах производители требуют применять масла с низкими значениями сСт вязкости, для уменьшения внутреннего сопротивления двигателя, и как следствие экономии топлива и уменьшению вредных выбросов в атмосферу.
Как правило, масла с высоким числом сСт вязкости используются для работы с открытыми зубчатыми передачами или для других типов медленно движущихся зубчатых передач. Небольшие или слабо нагруженные коробки передач обычно требуют масла в этом диапазоне вязкости.

Уважаемые посетители! При желании, в форме ниже Вы можете оставить свой комментарий. Внимание! Рекламный спам, сообщения не относящиеся к теме статьи, оскорбительного или угрожающего характера, призывающие и/или расжигающие межнациональную вражду будут удалены без объяснений

Вязкость жидкости

Вязкость жидкости – это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление касательным усилиям (внутреннему трению) в потоке. Вязкость жидкости не может быть обнаружена при покое жидкости, так как она проявляется только при её движении. Для правильной оценки таких гидравлических сопротивлений, возникающих при движении жидкости, необходимо прежде всего установить законы внутреннего трения жидкости и составить ясное представление о механизме самого движения.

Содержание статьи

Физический смысл вязкости

Для понятия физической сущности такого понятия как вязкость жидкости рассмотрим пример. Пусть есть две параллельные пластинки А и В. В пространство между ними заключена жидкость: нижняя пластинка неподвижна, а верхняя пластинка движется с некоторой постоянной скоростью υ1

Как при этом показывает опыт, слои жидкости, непосредственно прилегающие к пластинкам (так называемые прилипшие слои), будут иметь одинаковые с ним скорости, т.е. слой, прилегающий к нижней пластинке А, будет находиться в покое, а слой, примыкающий к верхней пластинке В, будет двигаться со скоростью υ1.

Промежуточные слои жидкости будут скользить друг по другу, причем их скорости будут пропорциональны расстояниям от нижней пластинки.

Ещё Ньютоном было высказано предположение, которое вскоре подтвердилось опытом, что силы сопротивления, возникающие при таком скольжении слоев, пропорциональны площади соприкосновения слоев и скорости скольжения. Если взять площадь соприкосновения равной единице, это положение можно записать в виде

где τ – сила сопротивления, отнесенная к единице площади, или напряжение трения

μ – коэффициент пропорциональности, зависящий от рода жидкости и называемый коэффициентом абсолютной вязкости или просто абсолютной вязкостью жидкости.

Величину dυ/dy – изменение скорости в направлении, нормальном к направлению самой скорости, называют скоростью скольжения.

Таким образом вязкость жидкости – это физическое свойство жидкости, характеризующее их сопротивление скольжению или сдвигу

Вязкость кинематическая, динамическая и абсолютная

Теперь определимся с различными понятиям вязкости:

Динамическая вязкость. Единицей измерения этой вязкости является паскаль в секунду (Па*с). Физический смысл состоит в снижении давления в единицу времени. Динамическая вязкость характеризует сопротивление жидкости (или газа) смещению одного слоя относительно другого.

Динамическая вязкость зависит от температуры. Она уменьшается при повышении температуры и увеличивается при повышении давления.

Кинематическая вязкость. Единицей измерения является Стокс. Кинематическая вязкость получается как отношение динамической вязкости к плотности конкретного вещества.

Определение кинематической вязкости производится в классическом случае измерением времени вытекания определенного объема жидкости через калиброванное отверстие при воздействии силы тяжести

Абсолютная вязкость получается при умножении кинематической вязкости на плотность. В международной системе единиц абсолютная вязкость измеряется в Н*с/м2 – эту единицу называют Пуазейлем.

Коэффициент вязкости жидкости

В гидравлике часто используют величину, получаемую в результате деления абсолютной вязкости на плотность. Эту величину называют коэффициентом кинематической вязкости жидкости или просто кинематической вязкостью и обозначают буквой ν. Таким образом кинематическая вязкость жидкости

где ρ – плотность жидкости.

Единицей измерения кинематической вязкости жидкости в международной и технической системах единиц служит величина м2/с.

В физической системе единиц кинематическая вязкость имеет единицу измерения см 2 /с и называется Стоксом(Ст).

Вязкость некоторых жидкостей

Жидкостьt, °Сν, Ст
Вода00,0178
Вода200,0101
Вода1000,0028
Бензин180,0065
Спирт винный180,0133
Керосин180,0250
Глицерин208,7
Ртуть00,00125

Величину, обратную коэффициенту абсолютной вязкости жидкости, называют текучестью

Как показывают многочисленные эксперименты и наблюдения, вязкость жидкости уменьшается с увеличением температуры. Для различных жидкостей зависимость вязкости от температуры получается различной.

Поэтому, при практических расчетах к выбору значения коэффициента вязкости следует подходить очень осторожно. В каждом отдельном случае целесообразно брать за основу специальные лабораторные исследования.

Вязкость жидкостей, как установлено из опытов, зависит так же и от давления. Вязкость возрастает при увеличении давления. Исключение в этом случае является вода, для которой при температуре до 32 градусов Цельсия с увеличением давления вязкость уменьшается.

Что касается газов, то зависимость вязкости от давления, так же как и от температуры, очень существенна. С увеличением давления кинематическая вязкость газов уменьшается, а с увеличением температуры, наоборот, увеличивается.

Методы измерения вязкости. Метод Стокса.

Область, посвященная измерению вязкости жидкости, называется вискозиметрия, а прибор для измерения вязкости называется вискозиметр.

Современные вискозиметры изготавливаются из прочных материалов, а при их производстве используются самые современные технологии, для обеспечение работы с высокой температурой и давлением без вреда для оборудования.

Существует следующие методы определения вязкости жидкости.

Капиллярный метод.

Сущность этого метода заключается в использовании сообщающихся сосудов. Два сосуда соединяются стеклянной трубкой известного диаметра и длины. Жидкость помещается в стеклянный канал и за определенный промежуток времени перетекает из одного сосуда в другой. Далее зная давление в первом сосуде и воспользовавшись для расчетов формулой Пуазейля определяется коэффициент вязкости.

Метод по Гессе.

Этот метод несколько сложнее предыдущего. Для его выполнения необходимо иметь две идентичные капиллярные установки. В первую помещают среду с заранее известным значением внутреннего трения, а во вторую – исследуемую жидкость. Затем замеряют время по первому методу на каждой из установок и составляя пропорцию между опытами находят интересующую вязкость.

Ротационный метод.

Для выполнения этого метода необходимо иметь конструкцию из двух цилиндров, причем один из них должен быть расположен внутри другого. В промежуток между сосудами помещают исследуемую жидкость, а затем придают скорость внутреннему цилиндру.

Жидкость вращается вместе с цилиндром со своей угловой скоростью. Разница в силе момента цилиндра и жидкости позволяет определить вязкость последней.

Метод Стокса

Для выполнения этого опыта потребуется вискозиметр Гепплера, который представляет из себя цилиндр, заполненный жидкостью.

Вначале делаются две пометки по высоте цилиндра и замеряют расстояние между ними. Затем шарик определенного радиуса помещается в жидкость. Шарик начинает погружаться в жидкость и проходит расстояние от одной метки до другой. Это время фиксируется. Определив скорость движения шарика затем вычисляют вязкость жидкости.

Видео по теме вязкости

Определение вязкости играет большую роль в промышленности, поскольку определяет конструкцию оборудования для различных сред. Например, оборудование для добычи, переработки и транспортировки нефти.

Вязкость топлива

11.11.2019 09:36

Продажей дизтоплива в Москве занимаются многие компании. Но при покупке дизеля обязательно нужно учитывать его вязкость. Поговорим подробнее, что то такое.

Каким должно быть дизельное топливо

Дизельное топливо – продукт перегонки нефти. Его состав определяет свойства и влияет на работу мотора.

Важный показатель – вязкость топлива. От неё зависит, как будет работать двигатель.

  • Топливо должно хорошо распыляться.
  • Полностью сгорать в моторе.
  • Хорошо прокачиваться через топливную аппаратуру.
  • Образовывать низкий нагар.
  • Не вызывть коррозии.
  • Не терять свои свойства при длительном хранении.

Как связана вязкость с другими характеристиками

Густота горючего связана со всеми другими свойствами.

Цетановое число и индекс влияют на мощность двигателя. Если вязкость оптимальная, сырье хорошо сгорает и мотор работает эффективно.

Плотность меняется вместе с температурой окружающей среды. В холодный сезон и плотность, и вязкость становятся больше.

При низкой температуре дизель кристаллизируется. Поэтому есть такое свойство как температура помутнения. Если топливо густое, то кристаллы образуются быстрее.

Чем выше вязкость, тем больше концентрация углеродов или коксуемость. Если углеродов много, образуется нагар и двигатель перестает работать.

Когда в топливе слишком много сернистых соединений, то его экологичность будет очень низкой. Оно затвердевает быстрее при пониженной температуре.

Все трущиеся детали двигателя нуждаются в смазке. Превышение допустимых значений вязкости затрудняет смазку.

На что влияет вязкость дизеля

В двигателе на дизеле воспламенение топлива проходит без свечей зажигания. При этом вязкость влияет на подачу горючего, подготовку и воспламенение смеси.

Если этот показатель низкий, то капли горючего получаются мелкими. Они сгорают, не попадая в форсунки. Тогда форсунки могут перегреваться и деформироваться.

Зависимость густоты от температуры

  • Летнее,
  • зимнее,
  • арктическое.

Выбирают его по сезону. Играет роль вязкость.

При небольшом морозе дизель может загустеть. Но многие водители не учитывают этот фактор. Поэтому заливают летний дизель зимой и наоборот.

Также многие недобросовестные продавцы занимаются продажей разбавленного дизтоплива, смешанного с другим горючим либо вовсе откровенной подменой топлива.

Чтобы избежать проблем с работой машины, нужно заранее покупать соответствующую марку дизеля в зависимости от погоды. Приобретать дизтопливо лучше с доставкой.

Летние сорта

Сорта для лета обладают высокой вязкостью. Поэтому становятся плотными уже при — 3-5 градусов. В горючем кристаллизуются частицы парафина.

Получается, что при минусовой температуре, летними марками пользоваться нельзя.

Рекомендуется задолго до наступления зимы и уже при прохладной погоде заливать соответствующее горючее.

Зимние марки

У зимнего топлива меньше вязкость, поэтому двигатель хорошо работает в холодное время года. Нижний предел его замерзания – минус 30С.

Также его можно использовать в осенне-весенний период. Параметры вязкости у него шире.

К зимнему дизелю относится и арктическое. Его не применяют при 0 С.

Разница в стоимости марок дизтоплива

Дизельное топливо по цене отличается. Так, дизтопливо с доставкой будет стоить дешевле. Влияют также его качество (стандартное или евро) и сезонность.

Арктическое стоит на 20% больше, чем летнее и на 30% дороже зимнего.

Использовать горючее для лета зимой нельзя. Оно моментально загустевает, топливный насос перестает работать и придется ремонтировать машину.

Также и при плюсовых градусах зимние марки плохо влияют на мотор.

Разница в цене дизеля зависят от затрат на его производство, а также, есть ли необходимость в присадках.

Вязкость жидкости

Вязкость — свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одних слоев относительно других.

В гидравлике используют понятия кинематической и динамической вязкости.

  • Динамическая вязкость (μ) измеряется в Па·с или Пуазах;
  • Кинематическая вязкость (ν) отношение динамической вязкости к плотности жидкости, единица измерения Стокс (Ст) или м²/с.

Вязкость одна из важнейших характеристик гидравлических жидкостей. Для обеспечения оптимального режима работы гидравлического привода, необходимо правильно подобрать вязкость, которая обеспечит полную смазываемость трущихся элементов, и позволит достичь хороших значений объемного и гидравлического КПД.

Слишком вязкая жидкость не будет затекать в маленькие зазоры, то есть не обеспечит полную смазываемость трущихся элементов. Высокая вязкость может стать причиной увеличения гидравлических потерь, а значит и снижения гидравлического КПД. Высокая вязкость жидкости вызывает сложности при запуске машины, особенно при низких температурах.

Жидкость с малой вязкостью не будет удерживаться на подвижных деталях, и не обеспечит смазываемость деталей, также слишком малая величина вязкости масла может привести к увеличению утечек и снижению объемного КПД.

Температурно-вязкостная характеристика

Вязкость зависит от температуры, поэтому для выбора рабочей жидкости используют специальные температурно-вязкостные характеристики. Для выбора рабочей жидкости определяют интервал изменения рабочих температур, и выбирают масло, вязкость которого в данном интервале, оптимальна для данного гидропривода. Пример температурно-вязкостной характеристики с интервалом рабочих температур показан на рисунке.

На следующем рисунке представлены температурно-вязкостные характеристики жидкостей:

  1. бензин;
  2. вода;
  3. керосин;
  4. нефть (ρ 860 кг/м 3 );
  5. АМГ-10
  6. И-20
  7. И-12
  8. турбинное масло
  9. И-50
  10. МС-20

Вязкость, также, может изменяться при росте давления. Если гидропривод работает на давлении свыше 200 Бар, то величину давления следует учитывать при подборе рабочей жидкости.

Многие современные гидроприводы, работают с максимальным КПД только в узком диапазоне значений вязкости рабочей жидкости, поэтому в таких гидросистемах используются специальные ТЭНы и теплообменники, способные нагреть или охладить жидкость до нужной температуры.

Значение вязкости жидкостей

В таблице представлены значение вязкости некоторых жидкостей при известной температуре:

Все о характеристиках моторных масел

Характеристики моторных масел регламентируют стандарты международного уровня.

Содержание

  • 1. Вязкость моторного масла
  • 2. Индекс вязкости
  • 3. Температура застывания
  • 4. Температура вспышки
  • 5. Щелочное число (Total Base Number, TBN)
  • 6. Зольность
  • 7. Стандарты и спецификации
  • 7.1. SAE J300
  • 7.2. API
  • 7.3. ILSAC

Вязкость моторного масла

Характеристика определяет способность жидкого материала сопротивляться течению за счет внутреннего трения. Значение рассчитывают при разных условиях, поэтому различают два ее типа:

  • кинематическая вязкость показывает способность материала сопротивляться течению под действием силы тяжести. Измеряется в стоксах (Ст) или в квадратных миллиметрах в секунду (мм 2 /с). Чаще всего характеристику определяют для температур 40 и 100 °С;
  • динамическая вязкость определяет отношение силы к скорости сдвига. Характеристика показывает способность моторного масла к течению при разных температурах, измеряется в сантипуазах (Сп) или в (Н·с/см 2 ).

Индекс вязкости

Вязкость смазочных материалов меняется обратно пропорционально температуре. При нагревании масла показатель снижается, а при охлаждении – увеличивается. В продуктах разных марок изменение характеристики происходит с различной скоростью. Для измерения динамики существует специальное понятие – индекс вязкости. Чем выше его значение, тем меньше вязкостные свойства материала зависят от температуры. Продукты с большим индексом обеспечивают надежную защиту двигателя в разных климатических условиях. Масла с низким значением показателя эксплуатируются в узком диапазоне температур, так как при нагревании материалы утрачивают смазывающую способность, а при охлаждении быстро густеют.

Температура застывания

Показатель определяют в момент увеличения вязкости масла вплоть до потери текучести. В лабораторных условиях температурой застывания считают нижний предел, при котором жидкость в пробирке под наклоном 45 градусов не стекает в течение 1 минуты и остается неподвижной. Низкотемпературные характеристики масла напрямую зависят от состава, от качества компонентов. В продуктах переработки нефти вязкость возрастает при кристаллизации парафинов нормального строения. Поэтому основа проходит тщательную очистку или химическую модификацию для разветвления структуры компонентов и снижения температуры застывания. Синтетические масла имеют более однородный и прогнозируемый состав, что снижает порог кристаллизации и обеспечивает материалу стабильные свойства на морозе.

Температура вспышки

Величина этой характеристики зависит от вида и количества легколетучих фракций в составе масла. Температура вспышки косвенно указывает на потери масла на угар, испарение через вентиляционную систему картера. Параметр также позволяет оценить риск самопроизвольного воспламенения или взрыва материала при экстремальном нагревании.

Щелочное число (Total Base Number, TBN)

Общая щелочность моторного масла зависит от характеристик диспергирующих и моющих присадок, от антиокислительных свойств материала. Параметр указывает на стойкость продукта к окислению при высоких температурах и давлении в присутствии химически активных сред. От щелочного числа также зависит скорость образования отложений, величина межсервисного интервала. Характеристика определяется в (мг КОН/г). Значения щелочного числа варьируются в широком диапазоне. Выбор зависит от типа топлива, а точнее, от содержания серы, которая является главным окисляющим агентом. Например, в двигателях, работающих на мазуте, требуется высокая степень защиты, поэтому выбирают масло с показателем щелочности до 40 мг КОН/г. Моторы легковых авто работают с материалами 7–15 мг КОН/г.

Зольность

Сульфатная зола образуется при сгорании смазочного материала. Базовые масла очищаются и являются практически беззольными, но присадки вносят в состав нежелательные примеси, такие как магний, кальций, фосфор, цинк и другие. В процессе сгорания веществ на поверхности деталей двигателя образуются отложения, которые способствуют преждевременному воспламенению топливной смеси, то есть повышают детонацию. Зола также загрязняет каталитические нейтрализаторы выхлопных газов, сажевые фильтры. Соответственно, чем ниже показатель, тем меньше отложений на деталях.

Стандарты и спецификации

SAE J300

Классификация вязкостно-температурных свойств смазывающих материалов SAE J300 разработана американским обществом автомобильных инженеров Society of Automotive Engineers. Система делит масла на два типа: летние и зимние (маркировка W – winter). Для материалов, предназначенных для эксплуатации при низких температурах, дополнительно регламентируют предел прокачиваемости (тест MRV – Mini Rotary Viscometer) и проворачиваемости (CCS – Cold Cranking Simulator) коленвала. Для летних сортов определяют прочность на сдвиг при экстремальном нагревании (тест HTHS – High Temperature High Shear Rate). Класс вязкости по SAE J300 указывает на диапазон температур эксплуатации конкретной марки моторного масла. Обозначение всесезонных сортов сочетает два показателя: зимний и летний. Например, 5W-40.

Классы вязкости зимних моторных масел SAE J300

Низкотемпературная вязкость

Высокотемпературная вязкость

CCS, МПа-с. Max, при темп.,°С

MRV, МПа-с, Max, при темп.,°С

Кинематическая вязкость, мм 2 /с при 100 °С

HTHS, МПа-с. Min при 150 °С и 10 Л 6 с-1,

Классы вязкости летних моторных масел SAE J300

Класс вязкости SAE

Высокотемпературная вязкость

Кинематическая вязкость, мм 2 /с при 100 °С

HTHS, МПа-с. Min при 150 °С и 10 Л 6 с-1,

Классификация разработана специалистами American Petroleum Institute (API) совместно с American Society for Testing and Materials (ASTM) и Society of Automobile Engineers (SAE). Система опирается на эксплуатационные характеристики моторных масел и устанавливает стандарты для бензиновых, дизельных, двухтактных моторов и трансмиссий. По API смазочные материалы делятся на три категории:

  • S – Service (spark ignition). Категория включает масла для бензиновых двигателей легковых автомобилей;
  • C – Commercial (compression ignition). В нее включена продукция для дизельных двигателей;
  • EC – Energy Conserving. Категория описывает энергосберегающие масла.

Классификация материалов внутри категорий начинается с буквы А (SA, SB, SC…) и далее в алфавитном порядке. Каждая последующая марка может использоваться в двигателях, для которых рекомендованы предыдущие. Категории с SA до SG являются устаревшими. Знак SH маркируют только в качестве дополнения к C. Начиная с SJ все категории действующие, а SN считается высшей на сегодняшний день. Марки масел с API CA до API CG-4 признаны устаревшими. Остальные категории действующие, высшей является API CK-4.

ILSAC

Классификация международного комитета по стандартизации и апробации моторных масел ILSAC (INTERNATIONAL LUBRICANTS STANDARDISATION AND APPROVAL COMMITTEE) – это результат совместного труда американской ассоциации American Automobile Manufacturers Association (AAMA) и японских специалистов Japan Automobile Manufacturers Association (JAMA). Стандарт устанавливает требования к смазочным материалам для бензиновых двигателей легковых автомобилей. Знак ILSAC получают масла с высокими показателями экономии топлива, энергосбережения, фильтруемости в условиях низких температур. Для продуктов характерна низкая испаряемость, стойкость к вспениванию и сдвигу, минимальное содержание фосфора. Категории моторных масел по ILSAC:

GF-1. Устаревшая спецификация с минимально допустимыми требованиями к качеству материалов для японских и американских автомобилей. Категория охватывает масла классов SAE: 0W-30, -40, -50, -60, 10W-30, -40, -50, -60 и 5W-30, -40, -50, -60. Спецификация соответствует EC-II и API SH;

GF-2. Соответствует EC-II и API SJ. Категория включает все марки масел GF-1 и дополнительно 0W-20, 5W-20. Строгие ограничения по содержанию фосфора, улучшенные низкотемпературные свойства, стойкость к пенообразованию и образованию отложений;

GF-3. Соответствует EC-II и API SL. Улучшены противоизносные и противоокислительные свойства, снижена испаряемость, увеличены показатели экономии топлива, стабильности вязкостных свойств. Спецификация устанавливает строгие требования к долгосрочным последствиям влияния моторных масел на системы нейтрализации выхлопных газов;

GF-4. Соответствует API SM. Масла проходят испытания на топливную экономичность. Категория включает классы вязкости SAE: 0W-20, 5W-20, 5W-30, 10W-30. Улучшены моющие и противоизносные свойства, снижен риск образования отложений. Содержание фосфора – не более 0,08 %;

GF-5. Соответствуют API SM с жесткими требованиями к совместимости к системам катализаторов, к топливной экономичности, к испаряемости, к стойкости к образованию отложений. Спецификация устанавливает параметры совместимости с эластомерами, защиту систем турбонаддува, возможность применения биотоплива.

Знание основных характеристик необходимо для грамотного выбора моторного масла.

Где применяют маловязкое судовое топливо вида А, характеристики

На отечественном рынке изобилие всевозможных видов и марок дизельного топлива.

Вы можете найти «Дизельное топливо», дизельное топливо ЕВРО от 4-го до 6-го класса, ДТ ЕВРО сортов С, D, видов II, III и т.д. Попадаются «Опти экологического класса», «Экологическое городское», ДТ с «улучшенными экологическими свойствами» и ДТ «Экто» и «Дизель-опти».

Достойную рыночную нишу занимает и судовое маловязкое топливо.

Что такое СМТ?

Слева — потемневшее маловязкое судовое топливо вида А, справа нормально

Судовое топливо подразделяется на два основных вида:

  • Тяжёлое (мазуты с вязкостью от 30 до 700 мм/с).
  • Лёгкое, по свойствам и качественному составу очень близкое к ДТ.

Тяжёлые виды СМТ далее в статье не рассматриваются.

Виды лёгкого судового маловязкого топлива

По содержанию серы подразделяется на классы:

  • I, первый. В составе продукта серы должно быть менее 0,5%.
  • II, второй. Допускается содержание серы от 0,5% до 1,0%.
  • III, третий. Содержание серы более 1,0%, но не превышает 1,5%.

По сезонности применения СМТ делится на виды:

  • Летнее, используемое при температурах наружного воздуха не ниже – 5 °C.
  • Зимнее, работающее при минус 30 град.
  • Арктическое, сохраняющее свойства при минус 41 — минус 50 град.

Классификация судового топлива

Характеристик судового топлива

Международная классификация разделяет лёгкие судовые топлива по качеству на сорта DMX, DMA, DMZ и DMВ. Сорт DMX наиболее близок по характеристикам к ДТ и считается его аналогом.

При делении по качеству учитываются следующие параметры:

Вязкость

Величина, характеризующая внутреннее трение жидкости и её сопротивление течению.

Кинематическая вязкость влияет на прокачиваемость и тонкость распыления. Измеряется, как правило, при 20 0 С. Прямо зависит от температуры топлива. При пониженных температурах возрастает до критических значений. Этим и обусловлено применение ДТ и СМТ летнего, зимнего и арктического типов, содержащих пакеты депрессорных присадок, понижающих порог загустевания топлива.

В конструкции современных дизельных моторов предусмотрен обогрев блока топливных фильтров и бака, что позволяет применять качественное горючее, не имеющее в своём составе присадок.

Содержание серы

Насосы топливной системы, плунжеры форсунок при работе смазываются только жидкостью, которая через них проходит.

Смазывающие свойства любого ДТ зависят от содержания в нём серы. Высокое содержание серы повышает смазывающие качества топлива, одновременно увеличивая токсичность отработанных газов. Пониженное, требуемое стандартами охраны окружающей среды, вынуждает производителей применять процессы десульфатизации и вводить в состав горючего смазывающие присадки, что никак не удешевляет конечный продукт.

Плотность

Плотность топлива зависит от его температуры и может колебаться в широких пределах. В документах о качестве обычно указывается плотность в кг/м3 при 15 0 С. Для качественных ДТ и СМТ эта величина составляет ото 800 до 860 кг/м3.

Пожалуйста, не путайте физические величины «плотность» и «удельный вес».

В реальных условиях плотность ДТ может изменяться на 15-25%, и оказывает значительное влияние на топливную экономичность мотора. Проще говоря, зимой любой мотор больше «жрёт» в литрах, но не в килограммах.

При определении удельного расхода топлива автопроизводители используют показатель кг/л.с в час, или кг/кВт*час.

Коксуемость

Очень важный показатель, обязательно указываемый в документах качества. Указывает процентное содержание смол и тяжёлых углеводородов, сгорающих при рабочем ходе поршня и превращающихся в нагар, откладывающийся на стенках камеры сгорания, форсунках и попадающий в моторное масло. Часть продуктов коксования топлива уходит с выхлопными газами, образуя сажу и ухудшая экологические характеристики мотора.

Во всех типах горючего для дизельных моторов коксуемость не должна превышать 0,3% по массе.

Зольность

Все углеводородные топлива при сгорании превращаются не только в газообразные продукты, но и в золу, основная составляющая которой — твёрдые соединения серы и негорючие присадки к топливу.

Допускаемая зольность — не более 0,1% от массы топлива.

Чем судовое маловязкое топливо отличается от дизельного топлива

Цвет хорошего маловязкого судового топлива вида А

Внешне оба вида топлива ничем не отличаются. Качества СМТ зависят от способа его производства. Содержание вторичных продуктов переработки нефти (дистиллятов, газойлей) повышает коррозионную агрессивность топлива.

Главные отличия СМТ от ДТ:

  • Низкое цетановое число.
  • Высокое содержание серы.
  • Кинематическая вязкость СМТ, от 4,0 до 11,4 мм 2 /с, выше, чем у ДТ (1,5-8,0 мм 2 /с, в зависимости от сезонности).
  • В составе СМТ в большом количестве могут присутствовать полициклические ароматические углеводороды — парафины, асфальтены и смолы – примеси, ухудшающие низкотемпературные свойства, температуру фильтруемости и застывания. Чтобы минимизировать их влияние, в топливо добавляют депрессорные присадки, которые снижают температуру застывания и улучшают текучесть.
  • В дизельном топливе содержание полициклических ароматических углеводородов не должно превышать 8% по массе топлива, в СМТ этот показатель иногда вообще не нормируется.

Возможна ли замена дизеля судовым маловязким топливом?

Дешёвое дизельное топливо в стране отсутствует.

После всех обязательных выплат и акцизов, себестоимость ДТ для производителя настолько велика, что разница между Евро-0 и Евро-5 для него становится почти незаметной.

Все ввозимые на территорию России транспортные средства с 2013 года должны соответствовать стандарту не ниже Евро-4. Исключение — модели выпуска до 2012 г., для которых допускается соответствие Евро-3, хотя этот стандарт отменён в Европе ещё в 2005 г.

Государственный стандарт ГОСТ 305-2013, «Топливо дизельное. Технические условия» предусматривает выпуск ДТ с содержанием серы даже до 2000 мг/кг, с оговоркой, что такое топливо производится по государственному оборонному заказу и не допускается к реализации на АЗС общего пользования. Однако, с «гостовским» содержанием серы в 500 мг/кг отечественная «солярка» будет считаться вполне пригодной для заправки дизельных автомобильных моторов.

Сравните — 10 мг/кг у ДТ Евро-5 и 500 мг/кг — в 50 раз больше! — по ГОСТу.

Современный дизельный мотор просто не сможет сжечь в цилиндрах такое количество серы. Его сажевые фильтры и нейтрализатор очень быстро «прикажут долго жить». Моторное масло будет работать в совершенно других условиях, чем задумал изготовитель двигателя. Форсунки и поршневые кольца закоксуются.

С учётом технические и экономические условий, в которых работают производители автомобильных топлив, на государственном уровне разработан и утверждён целый ряд документов и технических условий.

Вот цитата из сертификата качества одного из видов СМТ:

«Топливо маловязкое судовое, вид II, соответствует:

— Техническому регламенту Таможенного союза «О требованиях к авиационному и автомобильному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту.

— Техническим условиям (таким-то)».

Так что, вопрос «Можно ли заливать вместо дизельного топлива судовое маловязкое?» не требует ответа — почти все наши владельцы дизельных авто давно это делают.

На несколько лет раньше упомянутого, введён в действие ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия». Согласно этому стандарту, очень низкое содержание серы компенсируется смазывающими добавками.

Дизельное топливо ЕВРО достаточно распространено в Европейской части России.

Неприятная особенность одна: Высокая цена.

Дизельные двигатели не выше Евро-3 легко переваривают СМТ, не замечая разницы с ДТ. Автомобильные дизельные моторы класса Евро-4 и выше, не приспособлены к горючему с таким количеством серы.

Для ДВС легковых автомобилей в Европе цетановое число ДТ должно быть 54-56 единиц. В России эти стандарты менее жесткие, по сравнению с европейскими. У нас допускается топливо с цетановым числом 48 (зимнее ДТ). У летних марок с депрессорными присадками это число снижено до 42 единиц.

Высокое цетановое число — не главное качество. При значениях ЦТ более 60, горючее не успевает сгорать в цилиндрах, следствие — чрезмерная дымность выхлопных газов, повышенный расход.

Что такое маловязкое судовое топливо вид А

Заправка судна топливо

Высококачественное дизельное (судовое маловязкое) топливо. Выпускается предприятиями, входящими в ПАО АНК «Башнефть» и НК «Роснефть». Соответствует ТУ 38.101567 и требованиям Технического регламента ТС. По международной классификации относится к DMX.

Характеристики

  • Вязкость кинематическая 4,6-4,63 мм 2 /с, при требованиях ТР ТС 11,4.
  • Температура застывания, град.С — минус 10.
  • Массовая доля серы — не более 0,091-0,0961% при норме по ТР ТС 1,5%.
  • Массовая доля меркаптановой серы — не более 0,0013 — 0,0016%, при норме 0,025%.(Чем больше этот показатель, тем выше коррозионная активность топлива.)
  • Коксуемость — не более 0,02% при нормативном значении 0,2%.
  • Зольность — не более 0,002%, при требованиях 0,01%.
  • Массовая доля механических примесей не более 0,0035% при допускаемом значении 0,02%.

Способы получения

Производится из лёгких фракций нефти после её перегонки в рефракционных колоннах. В технологии получения применяются процессы каталитического крекинга, замедленного коксования, каталитического риформинга, изомеризации и гидроочистки.

Особенности и отличия от других видов

  • СМТ вид А хорошо смазывает плунжерные пары ТНВД, распыляется форсунками мотора, не образует нагара и сажи в выхлопных газах.
  • Практически не содержит воды, так как при изготовлении проходит установку гидроочистки. Коррозионная активность низкая.
  • Современные европейские дизельные моторы требуют топлива с цетановым числом 54-56. Цетановое число СМТ вид А около 50, при значении 42-48 у других отечественных видов СМТ.

Недостаток: Температура застывания (-10 0 С) меньше, чем у СМТ, например, вида II (-41 0 C).

СМТ типа А — лучший вариант топлива для дизельного автомобиля с мотором, отвечающим экологическим требованиям не выше Евро-3.

В автомобилях, оборудованных системами обогрева фильтров или топливного бака, СМТ типа А может применяться круглогодично. При отсутствии подогрева в топливной системе, не следует использовать СМТ типа А при температурах окружающего воздуха ниже минус 10 градусов.

Можно ли заменить маловязкое судовое топливо вид А автомобильным дизтопливом?

Владельцу маломерного судна, на котором стоит мотор, произведённый во времена Евро 0, прекрасно подходить обычная «соляра». Рыбаки и охотники с успехом используют дизтопливо, приобретённое по личным каналам и связям.

Заправить бак своей лодки ДТ ЕВРО рыбак с берегов Оби или Енисея заведомо не сможет, волжскому или донскому «эксплуатанту» делать это категорически не рекомендуется. Низкое содержание серы, в конечном итоге, приведёт к поломке ТНВД и задирам плунжерных пар форсунок.

Судоводители крупных судов заправляют их в официальных пунктах бункеровки, где исключено случайное попадание других марок горючего в баки (танки) судна, а сделать это намеренно судоводителю не позволит должностная инструкция.

Владельцу яхты, идущей от Лазурного берега в Ионическое море, безразлично, чем питаются моторы его судна.

Однако, его механик должен знать, что существуют:

  • Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов (MARPOL 73/78), ограничивающая выбросы продуктов сгорания.
  • Зоны SECA, зоны контроля морских бассейнов и районов, где строго проверяются выбросы оксидов серы и установлены ограничения на ее содержание в судовом топливе.

Бензин и вязкость

Физические свойства бензина оказывают влияние и на расход топлива через калиброванные отверстия карбюратора. В этом случае наибольшее значение имеют вязкость и плотность бензина.

Автомобильные бензины имеют относительно невысокую вязкость (табл.).

БензинПлотность, г/см 3Вязкость, сСт
А-72 летний0,73320,6013
А-72 зимний0,72580,5423
А-76 летний0,78400,5609
А И -93 летний0,75500,6204
АИ-93 зимний0,75520,5254
Каталитического риформинга:
обычного режима0,73050,5105
жесткого режима0,81140,6857
Каталитического крекинга0.78480,7127
Термического крекинга0,73450,6895
Коксования0,75770,8152

Для индивидуальных углеводородов однотипного строения с увеличением их молекулярного веса или температуры кипения наблюдается повышение вязкости. У парафиновых углеводородов с сильно разветвленными цепями вязкость выше, чем у соединений с прямой цепочкой. Вязкость нафтеновых углеводородов быстро возрастает с увеличением числа боковых цепей и их длины.

Последовательность возрастания вязкости углеводородов различных классов, входящих в состав бензинов: парафиновые нормального строения, ароматические, нафтеновые.

Вязкость автомобильных бензинов существенно меняется при изменении температуры. Температурный коэффициент вязкости топлив возрастает с понижением температуры и ростом абсолютной величины вязкости. В каждом гомологическом ряду углеводородов температурный коэффициент растет с увеличением молекулярной массы. Нафтеновые углеводороды по сравнению с алифатическими обладают большим температурным коэффициентом вязкости.

При снижении температуры одновременно с увеличением вязкости бензинов происходит повышение их плотности.

Плотность автомобильных бензинов определяется химическим составом и при обычных температурах (+20°С) колеблется в пределах от 0,690 до 0,810 г/см3.
От плотности зависит и уровень топлива в поплавковой камере карбюратора. Чем меньше плотность бензина, тем глубже опускается в него поплавок и тем выше устанавливается уровень в камере. При нормальной работе автомобильного двигателя уровень бензина в поплавковой камере устанавливается на 3 — 5 мм ниже верхнего среза распылителя. Если плотность бензина значительно меньше расчетной, уровень топлива в поплавковой камере может повыситься настолько, что бензин будет самопроизвольно вытекать из распылителя.

Количество топлива, протекающего через жиклеры карбюратора, зависит от вязкости и плотности бензина. Чем выше плотность бензина, тем больше его пройдет через жиклеры в единицу времени. Чем больше вязкость топлива, тем меньше скорость прохождения его через жиклеры, т.е. меньше его расход.

Таким образом, при снижении температуры топлива его расход, с одной стороны, возрастает (за счет увеличения плотности), с другой — понижается (за счет увеличения вязкости).

Для определения суммарного эффекта влияния различных факторов на расход топлива в зависимости от температуры проведен расчет истечения ряда бензинов через главный жиклер карбюратора, устанавливаемого на двигателе ЗИЛ130. В расчете использованы экспериментальные данные по вязкости и плотности отечественных бензинов, определенные в пределах от 40 до 40°С.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при понижении температуры происходит снижение расхода бензина через жиклер, т.е. изменение вязкости играет большую роль в суммарном эффекте, чем изменение плотности.

Расход бензина через жиклер при изменении температуры от 40 до 40°С снижается на 20—30%, Если учесть при этом изменения физикохимических параметров воздуха при понижении температуры, то можно ожидать значительного увеличения коэффициента избытка воздуха. Ориентировочные расчеты показали, что при изменении температуры от 40 до 40°С при всех прочих одинаковых условиях коэффициент избытка воздуха увеличивается на 30—40%.

Изменение свойств бензинов в различных температурных условиях эксплуатации автомобилей обусловливает необходимость сезонных норм расхода бензина на автомобильном транспорте.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Физико-химические свойства топлив, Определение вязкости и плотности топлив 2788

Для выполнения лабораторной работы № 1

“Физико-химические свойства топлив.
Определение вязкости и плотности топлив”

Термины, определения и теоретические предпосылки к работе

Химмотология условно разделяет свойства эксплуатационных материалов на три группы: физико-химические, эксплуатационные и экологические.

К физико-химическим относятся свойства топлив и смазок (ТиС), определяемые в лабораторных условиях, это плотность, вязкость, теплота сгорания и многие другие. К эксплуатационным относятся свойства ТиС, проявляющиеся непосредственно в двигателе при его работе (или длительном хранении, в условиях консервации), например: детонационные свойства топлив, склонность к образованию отложений, противоизносные и антикоррозионные свойства. К экологическим относятся свойства, оказывающие влияние на окружающею среду, например: загрязнение воздуха продуктами, выделяющимися при работе двигателя, пожаро- и взрывобезопасность и т.д.

Для характеристики продуктов по показателям качества используют как отдельные свойства ТиС, так и их сочетания: октановые числа топлив, температуру застывания топлив и масел, зольность, кислотность и многие другие. Качество ТиС оценивается лабораторными (физико-химическими) и специальными методами испытаний. Основное преимущество лабораторных методов испытаний состоит в том, что с их помощью можно выполнить дифференцированную оценку отдельных свойств ТиС. Однако лабораторные методы не дают полного представления о работе ТиС в реальных условиях эксплуатации двигателей, поскольку изменение одного свойства ведет за собой изменение других.

Для допуска к производству и использованию вновь разрабатываемых ТиС проводятся приемочные испытания. Обязательным условием их проведения является измерение физико-химических показателей (ФХП) ТиС с использованием лабораторных методов. Это необходимо для установления соответствия эксплуатационных характеристик ТиС требованиям нормативно-технической документации, техническим условиям и другим нормам. Следует иметь в виду, что отдельные ФХП, как правило, входят в комплексные эксплуатационные характеристики топлив и масел. К примеру, на состав топливовоздушной смеси, тонкость распыливания и полноту испарения бензина при подаче его в смесеобразующую систему двигателя влияют следующие физико-химические свойства топлива: плотность, вязкость, поверхностное натяжение, давление насыщенных паров, скрытая теплота парообразования, фракционный состав и некоторые другие.

Вязкость характеризует трение, возникающее между молекулами жидкости, перемещающимися под воздействием внешних сил, поэтому она оказывает существенное влияние на течение топлива через дозирующие отверстия.

Величина вязкости может быть выражена в единицах динамической и кинематической вязкости. В системе СИ динамическая вязкость имеет размерность Па×с или, что более употребимо, миллипаскаль×секунда (мПа×с). Кинематическая вязкость имеет размерность м2/с, но это тоже очень большая величина, поэтому чаще используют более малую – 1 мм2/с, равную 1 сСт.

Традиционной единицей измерения кинематической вязкости является Стокс (Ст), или его сотая часть – Сантистокс (сСт), который равен 1 мм2/с.

Между динамической и кинематической вязкостью существует связь:

где mt – динамическая вязкость при температуре t;

nt – кинематическая вязкость при температуре t;

ρt – плотность жидкости при температуре t.

Для определения вязкости нефтепродуктов существуют различные методы. Наиболее распространенный метод определения вязкости топлив и других легкотекущих жидкостей основан на измерении времени истечения строго определенного их объема в приборе, называемого вискозиметром.

Кинематическая вязкость обычно используется для оценки текучести жидкостей при нормальных и высоких температурах и измеряется вискозиметрами истечения. В России наиболее распространена оценка кинематической вязкости нефтепродуктов с помощью капиллярного вискозиметра (рис. 1) по ГОСТ 33–2000. Метод оценки основан на том, что вязкость жидкостей прямо пропорциональна времени протекания одинаковых их количеств через один и тот же капилляр, обеспечивающий ламинарность потока

где с – постоянная вискозиметра; tt – время истечения.

Вязкость топлива существенно зависит от температуры, что определяется его вязкостно-температурной характеристикой (ВТХ), которая при положительных температурах может быть выражена следующим образом:

(3)

где nt и n20 – соответственно кинематические вязкости топлива при заданной температуре и при температуре 20 °С, выраженные в сСт.

Чем более пологий наклон имеет ВТХ, тем лучше вязкостно-температурные свойства топлива. ВТХ топлива в основном зависит от фракционного состава: чем он тяжелее, тем она имеет больший наклон. Бензины не содержат высоковязких углеводородов, имеют удовлетворительную ВТХ и ее регламентации не требуют. Для дизельного топлива, в особенности тяжелого и мазутов, изменение вязкости имеет более выраженный характер, и при понижении температуры эти топлива склонны к вязкостному застыванию.

Плотность принято обозначать как r420, где верхняя цифра указывает температуру продукта (нормальная – 20 °С), нижняя – стандартную температуру воды, по отношению к которой определяется плотность нефтепродукта.

Плотность современных бензинов находится в диапазоне 720…780 кг/м3, причем высокооктановые бензины, как правило, имеют большую плотность из-за повышенного содержания в них более тяжелых октаноповышающих кислородсодержащих добавок и антидетонаторов. Плотность стандартного дизельного топлива обычно находится в пределах 810…860 кг/м3 и имеет тенденцию к повышению с утяжелением фракционного состава.

Плотность топлива зависит от температуры, что существенно отражается на составе смеси. Плотность топлива r4t (кг/м3) при температуре t (°С) с достаточной степенью точности можно определить по значению плотности при нормальной температуре, используя следующую зависимость:

(4)

где выражение в первых скобках представляет собой температурную поправку, зависящую от самой плотности.

Таким образом, вязкость и плотность топлив уменьшаются с повышением температуры, причем вязкость изменяется более интенсивно, чем плотность. Соответственно этому вязкость оказывает превалирующее влияние на весовое количество топлива, протекающего в единицу времени через расходные органы системы топливоподачи и, следовательно, на состав топливовоздушной смеси.

Помимо вязкости и плотности в теплотехнических и гидродинамических расчетах часто используются такие показатели, как поверхностное натяжение, сжимаемость, теплопроводность и удельная теплоемкость топлива.

Поверхностное натяжение эквивалентно работе, которую необходимо совершить для выхода молекул из объема жидкости в поверхностный слой площадью 1 см2. Оно выражается в Н/м или, что более удобно, в мН/м и определяется при помощи специального капиллярного прибора. Поверхностное натяжение топлива зависит от его температуры и плотности, при температуре кипения оно обращается в нуль. Для любых углеводородных топлив поверхностное натяжение в мН/м можно приближенно определить по эмпирической зависимости

(5)

От величины поверхностного натяжения зависит тонкость распыливания топлива, вытекающего из распылителя карбюратора или сопла форсунки. Для бензинов при 20 °С величина s составляет 22…24 мН/м, т.е. примерно в 3,5 раза меньше, чем у воды (72,5 мН/м), что способствует хорошему распыливанию топлива в системе топливоподачи двигателя. Для дизельного топлива эта величина находится в диапазоне 27…29 мН/м. На степень распыливания топлива оказывает влияние также и его вязкость.

Истинный коэффициент сжимаемости – относительное изменение объема при изменении давления на 1 МПа – при различных давлениях P приближенно может быть найден из выражения:

(6)

где ap – истинный коэффициент сжимаемости [1/МПа] при избыточном давлении P [МПа].

В расчетах систем топливоподачи обычно используют средний коэффициент сжимаемости для требуемого рабочего диапазона 0–P, определяемого как среднеинтегральное значение истинного коэффициента в заданном промежутке давлений.

Коэффициент теплопроводности углеводородного топлива определяется в основном его фракционным составом и молярной массой mт. Для индивидуальных углеводородов его можно определить по эмпирической формуле:

(7)

где l0 – теплопроводность топлива при 0 °С, Вт/м×К.

Для топлив, как сложных смесей углеводородов, можно использовать другое соотношение:

(8)

Изменение коэффициента теплопроводности жидких топлив при изменении температуры определяется с точностью 10 % по выражению:

(9)

где а = 0,0011 для диапазона температур 0…200 °С.

Удельная теплоемкость сpt, кДж/кг×К, может быть вычислена с точностью до 4 % по формуле

(10)

для углеводородных топлив с плотностью в диапазоне 720…960 кг/м3.

Цель работы – экспериментальное определение кинематической вязкости и плотности бензина и дизельного топлива, а также расчетное определение других физических величин, характеризующих топлива.

Технические характеристики моторных масел

Технические характеристики моторных масел — это количественное выражение определенных свойств масла в физических величинах или коэффициентах. Эти данные обычно можно найти в листе технического описания (TDS, Technical Data Sheet).

Плотность при 15 градусах Цельсия

Плотность — это масса, имеющая определенный объем. Плотность смазочного материала напрямую не зависит от вязкости, однако по классу вязкости можно легко определить эти две величины. Так, например, класс вязкости SAE 10W соответствует плотности в 0,857 кг/л и вязкости в 32 сантистокса.

По плотности масла делят на легкие, средние и тяжелые:

  • легкие — до 0,88 кг/л
  • средние — 0,89-0,93 кг/л
  • тяжелые — 0,95-1,03 кг/л
Класс по SAEПлотность
5W-300,863-0,868
5W-400,867-0,872
10W-300,865-0,868
10W-400,865-0,870
15W-400,910-0,915
20W-500,872-0,880

Таблица «Требования стандарта SAE J300 к моторным маслам»

Метод определения — ASTM D4052

Вязкость моторного масла

Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении ее слоев под действием внешней силы. Это свойство является следствием трения, возникающего между молекулами жидкости. От вязкости масла зависит его способность обеспечивать гидродинамическое трение в подшипниках. 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.

Кинематическая вязкость

Кинематическая вязкость показывает текучесть моторного масла при нормальной (40°C) и высокой (100°C) температуре. Для замера используют стеклянный вискозиметр: засекают время, за которое масло стекает по капиляру при заданной температуре. Единица измерения — мм 2 / с.

Индекс вязкости

Индекс вязкости (ИВ, Viscosity Index, VI) — это показатель, характеризующий изменение вязкости моторного масла в зависимости от температуры. Индекс вычисляется с помощью значений кинематической вязкости при 40 и 100 градусах Цельсия. Чем выше этот показатель, тем меньше масло теряет вязкость при изменении температуры и тем большим диапазоном рабочих температур оно обладает.

Динамическая вязкость

Динамическая вязкость – это уровень сопротивления на разном расстоянии при движении жидкости на определенной скорости. Измерения данного уровня вязкости происходит на специальных машинах, которые имитируют процесс работы масла в реальных условиях.

CCS (Cold Cranking Simulator)

Динамическая вязкость, показывающая возможность проворачивания коленвала двигателя при отрицательных температурах. Определяется на имитаторе холодного пуска. Метод измерения — ASTM D 2602, DIN 51 377.

MRV (Mini Rotary Viscometer)

Испытание проводится на миниротационном вискозиметре при температуре на 5 °С ниже, чем CCS, чтобы была уверенность в том, что масляный насос не будет качать воздух. Показатель говорит о том, сможет ли маслонасос прокачать загустевшее масло. Метод измерения — ASTM D 3829.

HTHS (High Temperature High Shear)

Вязкость масла зависит от большого количества внешних факторов, таких как давление, температура и скорость сдвига. HTHS определяет вязкость моторного масла при высокой температуре и высокой скорости сдвига (метод измерения — ASTM D4683).

Скорость сдвига — это интенсивность изменения скорости одного слоя потока относительно второго. Величина выражается во взаимно обратных секундах [1/s]. В двигателе моторное заполняет зазоры между двумя поверхностями, которые двигаются с большой скоростью относительно друг друга (например, поршень и цилиндр). При этом процессе происходит скольжение слоев жидкости (моторного масла).

Синтетические базовые масла достаточно жидкие. Они обеспечивают отличные показатели при низких температурах, но сильно разжижаются при высоких. Поэтому, от сильного разжижения при рабочей температуре в современные всесезонные моторные масла добавляют полимерные модификаторы вязкости, которые при изменении температуры сжимаются/расширяются, доводя характеристики базовых масел до требуемых значений. Само по себе масло является ньютоновской жидкостью, т.е его характеристики линейно зависимы. Однако, при добавлении модификаторов вязкости моторное масло перестает вести себя как ньютоновская жидкость. При высокой скорости сдвига полимеры выстраиваются в направлении потока и сжимаются, что приводит к разжижению масла. Кроме того, некоторые полимеры при высокой скорости сдвига просто разрушаются (звездообразные — меньше, линейные — больше), а характеристики текучести таких жидкостей несколько теряют «линейность» в зависимости от температуры.

Озаботившись этой проблемой, инженеры решили ввести параметр, который бы показывал вязкость масла в динамических условиях. Так было введено понятие HTHS (high temperature high shear).

Параметр HTHS определяет вязкость масла при высокой температуре (150°C) и высокой скорости сдвига 106 с-1, т.е в условиях, приближенных к работе двигателя. Измеряется в мПа*с. Определяется на коническом имитаторе подшипника.

Значение HTHSКатегория масел по ACEA
HTHS ≤3,5 мПа-смасло категории A3/B4, C3, C4, E4, E6, E7, E9
HTHS ≥2,9 и ≤3,5 мПа-смасло категории A5/B5 и A1/B1 и вязкостью 5W-30 и 0W-30, а также С1 и С2.
HTHS ≥2,6 и ≤2,9 мПа-смасла категории ACEA A1/B1 и вязкостью 0W-20 / 5W-20
HTHS ≥ 2,4 и ≤2,6 мПа-смасла вязкости 0W-16 и 5W-16

Таблица «HTHS моторных масел»

Таким образом, чем выше параметр HTHS, тем гуще масло и толще масляная пленка.

Стоит заметить, что в отчете Американского общества испытаний и материалов (ASTM) 1989 года говорится, что его 12-летние усилия по разработке нового стандарта для высоких температур и высокого сдвига (HTHS) не увенчались успехом. Ссылаясь на SAE J300, основу действующих стандартов классификации, в отчете говорится:

Быстрый рост неньютоновских универсальных масел сделал кинематическую вязкость практически бесполезным параметром для характеристики «реальной» вязкости в критических зонах двигателя. Есть те, кто разочарован тем, что двенадцатилетние усилия не привели к переопределению документации по классификации вязкости моторных масел SAE J300, чтобы выразить высокотемпературную вязкость различных классов. По мнению автора, это переопределение не произошло, потому что рынок автомобильных смазочных материалов не знает ни одного полевого отказа, однозначно связанного с недостаточной вязкостью масла HTHS.

Что же лучше, резонно задаст вопрос рядовой потребитель. Ответа на этот вопрос не существует, так как он задан неверно. Вязкость масла прописывается инженерами в зависимости от зазоров между деталями ДВС. Если залить масло гуще, чем необходимо, маслонасос может просто не протолкнуть смазку в нужные полости, что приведет к клину (многим автомобилистам знакомо выражение «провернуло вкладыши»). И наоборот, слишком жидкое масло не создаст требуемой толщины пленку, что приведет к тем же последствиям.

Бытует мнение, что новейшие жидкие масла с низким HTHS и вязкостью 0w-16, 0w-20 приводят к ускоренному износу двигателя. Это заблуждение. Такие масла содержат большое количество противоизносных и противозадирных присадок (на основе молибдена, цинка и др.), которые исключают трение «металл-металл». Результаты лабораторных тестов отработок доказывают это. Однако, стоит заметить, что использовать эти масла можно только в тех двигателях и в тех режимах эксплутации, для которых они предназначены.

Интересный факт. В 1997 году научно-исследовательским центром Toyota было проведено исследование влияния вязкости HTHS на износ деталей ЦПГ при работе в разных температурных режимах. Масла проверялись на двигателе Toyota 1.6 DOHC. Исследование показало, что при использовании масел с HTHS ниже 2.4 мПа-С и при температуре масла 90 °С износ поршневых колес увеличивается только в том случае, если обороты двигателя превышают 5000 об/мин. А вот при температуре масла 130 °С резкое усиление износа поршневых колец происходит при использовании масла с HTHS от 2.6 мПа-С, начиная с 2000 об/мин, в то время как масла с вязкостью HTHS от 3 мПа-С и выше продолжают защищать кольца даже при такой высокой температуре.

Класс вязкости SAEПроворачиваемость (CCS), мПас-сПрокачиваемость (MRV), мПа-сКинеметическая вязкость при 100°C, не нижеКинеметическая вязкость при 100°C, не вышеВязкость HTHS, мПа-с
0W6200 при -35°C60000 при -40°C3.8
5W6600 при -30°C60000 при -35°C3.8
10W7000 при -25°C60000 при -30°C4.1
15W7000 при -20°C60000 при -25°C5.6
20W9500 при -15°C60000 при -20°C5.6
25W13000 при -10°C60000 при -15°C9.3
84.06.11,7
125.07.12,0
166.18.22,3
206.99.32.6
309.312.52.9
4012.516.32.9*
4012.516.33.7**
5016.321.93.7
6021.926.13.7

* — для классов вязкости 0W-40. 5W-40, 10W-40. ** — для классов вязкости 15W-40, 20W-40, 25W-40, 40

Температура потери текучести (Pour point)

Температура застывания — это самая низкая температура, при которой масло еще сохраняет текучесть. Она показывает возможность переливания моторного масла без необходимости подогрева. Температура застывания, согласно стандартам, на 3°С выше температуры потери текучести. Метод измерения — ASTM D97.

Температура застывания (Solidification point)

Температура застывания — это температура, при которой масло теряет свою подвижность и тягучесть. Застывшим считается масло, которое удерживается в неподвижном состоянии 5 секунд под углом 90 градусов.

Производители снижают температуру застывания с помощью специальных присадок — депрессоров, которые не дают парафину укрупняться, увеличивать плотность, создавая псевдокристаллические структуры. Снижение динамической вязкости CCS добивается путем подбора нужного базового масла и полимера-загустителя. Поэтому температура застывания и низкотемпературная вязкость могут быть никак не связаны между собой. Кроме того, чрезмерное содержание депрессора может приводить к увеличению вязкости CCS.

Температура вспышки (Flash point)

Параметр характеризует наличие в масле легколетучих фракций, которые при смешивании с воздухом образуют горючую смесь. Чем меньше этот показатель, тем меньше расход на угар и выше качество базовых масел.

Испаряемость по методу Ноак (Noack Volatility)

Испаряемость обусловлена наличием в масле легких, летучих фракций. Чем их меньше, тем выше качество базового масла и тем меньше расход на угар.

Испаряемость по методу Ноака измеряется в процентах, регламентируются стандартами API, ACEA, а так же допусками автопроизводителей.

Метод определения — ASTM D 5800.

Щелочное число (Total Base Number, TBN)

Общее щелочное число — это показатель, характеризующий способность масла сопротивляться окислению. Выражается количеством гидроокиси калия (KOH) в мг на 1 г масла. Показатель косвенно влияет на срок службы масла.

Важно понимать, что о моющих способностях масла свидетельствует содержание нейтральных солей, а не общее щелочное число TBN. Нейтральные соли не повышают TBN, поэтому низкое содержание щелочи не является показателем низкого качества моторного масла.

В процессе работы ДВС образуются кислотные продукты горения, которые и нейтрализуют щелочные компоненты. Постепенно они вырабатываются, а кислотное число (TAN), наоборот, растет.

Для определения общего щелочного числа стандартизирован метод ASTM D 2896.

Зольность сульфатная (Sulphated Ash, SA)

Зольность — это показатель содержания в масле несгораемых неорганических примесей. Эти примеси являются следствием наличия в масле комплекса присадок.

В любом ДВС некоторое количество моторного масла уходит «на угар», т.е. испаряется при высокой температуре, в результате чего образуются твердые продукты сгорания, которые, смешиваясь со смолистыми отложениями, становятся абразивом. Кроме того, сульфатная зольность влияет на срок службы катализаторов и сажевых фильтров.

Для определения зольности используются такие международные стандарты, как DIN 51 575, ASTM D482, ISO 6245.

Полнозольные (Full SAPS) масла

По классификации ACEA — A1/B1, A3/B3, A3/B4, A5/
B5. Такие масла хорошо защищают двигатель от износа и коррозийного воздействия кислот, однако могут негативно сказываться на многоступенчатых катализаторах и сажевых фильтрах. Типичное значение зольности — 0,9 — 1,1%.

Среднезольные (Mid SAPS) масла

Согласно классификации ACEA имеют обозначения C2 и C3. Зольность таких масел колеблется в диапазоне 0,6-0,9%.

Малозольные (Low SAPS) масла

По классификации ACEA — C1 и C4. По стандарту содержание сульфатной золы не должно превышать 0,5%.

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector