Теоретические сведения. Вязкость является одним из основных параметров, характеризующих экс­плуатационные свойства моторных масел.

Вязкость является одним из основных параметров, характеризующих экс­плуатационные свойства моторных масел.

Так как в двигателях внутреннего сгорания масло работает в широком диапазоне температур, необходимо, чтобы при рабочих температурах оно обла­дало достаточной вязкостью, обеспечивающей надежность масляного слоя, а при пониженных температурах имело бы хорошую подвижность и возможно меньшую вязкость.

Вязкость масел при понижении температуры возрастает, а при повышении - снижается. Особенно быстро вязкость изменяется при низких температурах. Чем более полого протекает вязкостно-температурная кривая, называемая вяз­костно-температурной характеристикой масла, т.е. чем меньше изменяется вяз­кость при изменении температуры, тем лучше будут эксплуатационные качест­ва масла.

Вязкостно-температурные свойства масел нормируются по стандарту ве­личиной кинематической вязкости при 100°С и максимально допустимым от­ношением кинематической вязкости при 50°С к кинематической вязкости при 100°С, а для зимних масел - предельными значениями вязкости при 0°С.

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление пере­мещению одних слоев относительно других под действием внешних сил. Величину вязкости измеряют в динамических и кинематических единицах.

Единицей динамической вязкости является паскаль-секунда - динамиче­ская вязкость среды, касательное напряжение в которой при ламинарном тече­нии и при разности скоростей слоев, находящихся на расстоянии 1 м по норма­ли к направлению скорости, равной 1м/с, равно 1Па. Паскаль-секунда (Па×с) -значительна по своему размеру и, поэтому для выражения динамической вязко­сти жидкости, целесообразно применять дольную единицу - миллипаскаль-секунду (мПа×с). Так, например вода при 20°С имеет динамическую вязкость 1,01 мПа×с, ртуть - 1,59, бензол - 0,65,метиловый спирт - 0,59 мПа×с.

Вязкость моторных масел обычно выражают в единицах кинематической вязкости. Кинематической вязкостью называется отношение динамической вяз­кости жидкости к ее плотности при температуре определения. Размерность ки­нематической вязкости – м²/с, мм²/с. В старых единицах (СГС) кинематическую вязкость измеряли в стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт). Размерность стокса -см²/с. Вязкость дистиллированной воды при 20°С составляет 1сСт.

Для нефтепродуктов наиболее распространено определение кинематиче­ской вязкости с помощью капиллярных вискозиметров (рис.1).

Метод определения кинематической вязкости жидкости с помощью капил­лярных вискозиметров основан на том, что вязкость жидкости прямо пропор­циональна времени протекания одинаковых количеств через один и тот же ка­пилляр, обеспечивающий ламинарность потока.

Рис. 1 Прибор для определения кинематической вязкости.

Капиллярный вискозиметр представляет собой стеклянную U-образную трубку, в одном колене которой имеются два калиброванных объема, переходящих в капиллярную трубку, а в другом колене имеется расширенная ёмкость для нагревания масла. Вискози­метры калибруют на заводе-изготовителе, поэтому к каждому прибору прила­гается паспорт, в котором указан диаметр капилляра и постоянная вискозимет­ра «С», выраженная в сCт/с. Умножив постоянную вискозиметра на время в се­кундах движения жидкости из одного объема, получают значение кинематиче­ской вязкости при температуре определения, т.е.

где ν - кинематическая вязкость в сCт; С - постоянная вискозиметра, сCт/с; τ -время движения жидкости через капилляр, с.

Таблица 1

Параметры вискозиметра ВПЖ-1, ВПЖТ-1

Рис.2. Вискозиметр: ВПЖ-1, ВПЖТ-1

Интенсивность изменения вязкости с повышением или понижением температуры определяется показателем, который называется индексом вязкости (ИВ). Он определяется 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.3) расчетным путем или по специальным таблицам. Для определения индекса вязкости по номограмме необходимо знать значения кинематической вязкости масла при температурах 50 и 100 °C. Чем выше индекс вязкости, тем более пологой кривой характеризуется моторное масло и тем лучше его вязкостно-температурные свойства (рис.3).

Рис.3. Номограмма для определения индекса вязкости масл

Таблица 2

Классы вязкости моторных масел

Таблица3 – Характеристика бензиновых масел

Таблица 4 – Соответствие вязкости по ГОСТ 17479.1-85 и SAE классификаций

Рис.4. Зависимость вязкости масла от температуры: в полулогарифмических координатах