Виберіть правильну оливу: простий посібник із визначення в’язкості мастила

У сфері змащування важливо розуміти в’язкість мастильного матеріалу, що є критичною основою для вибору правильних мастильних матеріалів, незалежно від точного обладнання чи важкого обладнання. Дуже важливо забезпечити безперебійну та ефективну роботу вашого обладнання протягом тривалого терміну служби.

 

 

Що таке в'язкість масла?

 

В'язкість - це опір рідини течії. Простіше кажучи, в'язкість мастила вказує на рівень густоти масла. Масло з вищою в’язкістю є густішим і тече повільніше, а масло з нижчою в’язкістю є рідкішим і тече легше.

e.g.,в'язкість води при 20 градусах становить приблизно 1 сСт, а мед має в'язкість приблизно 12000 при 20 градусах.

У наступній таблиці наведено в’язкість звичайних рідин.

В'язкість звичайних рідин
Рідина	прибл. В'язкість при 20 градусах (сСт)	прибл. В'язкість при 40 градусах (сСт)
Бензин	0.7	0.5
вода	1	0.66
молоко	2.5	1.5
Оливкова олія	80	40
Рапсова олія	75	42
Гідравлічне масло (ISO VG 46)	128	46
Моторна олива (10W-30)	300	70
Шампунь	5000	1500
Мед	12000	2000

 

Для мастильних матеріалів в’язкість є надзвичайно-важливим параметром. Це настільки важливо, що ми часто називаємо масло на честь нього. Чудовим прикладом є гідравлічна олива "ISO VG 46" – ця "46" походить безпосередньо від її в'язкості, виміряної при 40 градусах.

 

Як визначається клас в'язкості моторного масла?

 

Стандарт SAE J300 визначає клас в'язкості моторних олив. Візьмемо як приклад "5W-40":

 

W:Це означає «Витримувати зиму», що означає ефективність оливи в холодну погоду.

Цифра перед "W" (5W):Низько{0}}температурний рівень ефективності. Менше число означає, що масло стає рідшим у холодну погоду, що полегшує холодний запуск.

Номер після W (40):Високо{0}}температурний клас ефективності. Більше число означає, що масло стає більш липким при високих температурах, утворюючи міцнішу масляну плівку.

 

Стандарт SAE J300

Клас в'язкості SAE	Низько-температурна в’язкість (cP) Макс	В’язкість при низькій-температурі закачування (cP) Макс. (без межі текучості)	Кінематична в'язкість (сСт) при 100 градусах Мін	Кінематична в'язкість (сСт) при 100 градусах Макс	Висока в'язкість при зсуві (cP) при 150 градусах Мін
0W	6200@ -35	60000@ -40	3.8	-	-
5W	6600@ -30	60000@ -35	3.8	-	-
10W	7000@ -25	60000@ -30	4.1	-	-
15W	7000@ -20	60000@ -25	5.6	-	-
20W	9500@ -15	60000@ -20	5.6	-	-
25W	13000@ -10	60000@ -15	9.3	-	-
16	-	-	6.1	<8.2	2.3
20	-	-	6.9	<9.3	2.6
30	-	-	9.3	<12.5	2.9
40	-	-	12.5	<16.3	3.5* / 3.7**
50	-	-	16.3	<21.9	3.7
60	-	-	21.9	<26.1	3.7
*Для марок 0W-40, 5W-40 і 10W-40 ** Для класів 15W-40, 20W-40, 25W-40 і 40

 

Зміни в'язкості (ΔV) також є важливим показником того, чи потрібна заміна масла.

 

Загалом кажучи, якщо кінематична в’язкість моторної оливи при 100 градусах змінюється більш ніж на ±25% (збільшення або зменшення в’язкості на 25%), це означає, що настав час замінити моторну оливу.

 

 

Коли термін служби мастила наближається до кінця, його в’язкість спочатку помітно зменшується, а потім різко зростає. Щоб уникнути зношування двигуна через несправність мастила, своєчасна заміна масла до того, як в’язкість значно зменшиться, є важливою для забезпечення належної роботи автомобіля

 

Моторне масло виходить густішим понад стандарту.

Згущення (збільшення в’язкості понад +25%) часто спричинене окисленням оливи, що призводить до утворення великої кількості осаду, що призводить до-зношування при запуску та збільшення споживання палива.

Моторне масло виявляється рідше стандартного.

Розрідження (зниження в'язкості більше ніж на -25%) часто спричинене розбавленням палива або неефективністю присадок, що призводить до недостатнього змащування та сильного зносу.

 

Як визначаються класи в'язкості промислових масел?

 

Клас в'язкості за стандартом ISO 3448 є найбільш універсальним і широко використовуваним стандартом класифікації в'язкості промислових мастил, який зазвичай використовується для гідравлічних олив, трансмісійних олив та інших промислових олив.

ISO VG (клас в'язкості), наприклад, ISO VG 32, ISO VG 68, ISO VG 220.

Визначення ядра: номер кожного сорту представляє центральну точку кінематичної в'язкості нафтопродукту при 40 градусах. Його допустимий діапазон коливань становить ±10%.

Наприклад: Діапазон в’язкості ISO VG 46 становить 41.4 - 50.6 сСт (оскільки 46 ± 10%=41.4 ~ 50,6).

 

У галузі промислового змащення зміна в’язкості є важливим методом обслуговування обладнання. Якщо в’язкість мастильного матеріалу значно підвищується або знижується після періоду використання, інженери з технічного обслуговування повинні негайно звернути увагу, оскільки це може означати несправність мастильного матеріалу, що може спричинити серйозне пошкодження обладнання.

 

Збільшення в'язкості масла:

Висока-в’язкість масла завжди вказує на сильне окислення масла, накопичення осаду або забруднення несумісними маслами з високою-в’язкістю.

Наприклад, у гідравлічних системах, що працюють при постійних високих температурах, рідина дуже швидко окислюється, що призводить до збільшення в'язкості. Оператори повинні негайно замінити нове масло.

Якщо ні, старе масло не тільки збільшить споживання енергії системою та спричинить повільну реакцію, але також може спровокувати серйозні збої, як-от засмічення фільтра.

Зниження в'язкості масла:

Є 2 причини, чому в’язкість мастила падає: 1, забруднення рідинами з нижчою-в’язкістю, такими як вода або потрапляння розчинника через неналежне ущільнення обладнання; 2, молекулярні ланцюги покращувачів індексу в'язкості були розрізані сильним механічним зсувом.

Типовим випадком є ​​деякі недорогі-трансмісійні оливи на ринку: виробник змішав низько{1}}в’язкі базові оливи з недорогими полімерними загусниками. Гарна початкова в’язкість-не може протистояти інтенсивному зсуву під час обертання шестерні. Їх в'язкість швидко падає протягом короткого періоду часу, що призводить до недостатньої міцності масляної плівки та неможливості змащування, що спричиняє знос обладнання. Цей підхід до-збереження коштів фактично значно збільшує ризик відмови обладнання, збільшує вартість обслуговування та скорочує термін його служби.

 

Покращувачі в'язкості, температури та індексу в'язкості (VII).

 

Зазвичай в'язкість вимірюється при певній температурі. Theіндекс в'язкості (VI)вимірює, наскільки змінюється в'язкість мастильного матеріалу з температурою. Чим вище значення, тим менше значення в'язкості змінюється з температурою.

e.g.:

VI мінеральної олії (на парафіновій -основі) становить приблизно 96-110, тоді як у поліальфаолефінів (PAO) може досягати 120-180. VI олії PAG (поліалкіленгліколю) може досягати понад 190.

 

Оскільки температура обладнання та навколишнього середовища постійно коливається, у більшості застосувань мастила перевагу надають мастильним матеріалам із високим показником VI для широкої температурної адаптації та більш стабільного захисту мастила. Наприклад, високоякісні-автомобільні моторні оливи на основі PAO зазвичай мають вищий показник VI, тому вони краще підходять для-холодного запуску та інтенсивної їзди за високих температур.

 

Як можна покращити VI базової олії?

 

На додаток до оптимізації самої базової оливи (фізична очистка та хімічна конверсія), мастильні матеріали з вищими показниками VI можна отримати шляхом додавання покращувачів в’язкості. Ці мастильні присадки зазвичай є полімерами з довгим-ланцюгом, які розширюються під впливом тепла, протидіючи природному розрідженню масла.

 

Поліпшувач індексу в'язкості (VII)

​

Покращувач індексу в'язкості (VII) - це присадка, яка використовується для створення всесезонних олив для двигунів внутрішнього згоряння та інших промислових мастильних матеріалів з високим VI. Це збільшує VI і зменшує зміну в'язкості з температурою в мастильних композиціях.

Найпоширенішим покращувачем індексу в'язкості є олефіновий сополімер (OCP), який зазвичай відноситься до етиленпропіленового сополімеру (EPM). OCP є одним з найбільш широко використовуваних і основних VII у світі, особливо в моторних оливах. Є також інші VII, такі як PMA, HSD, будь ласка, натисніть тут, щоб дізнатися більше про покращувачі індексу в'язкості.

 

Загальні відомості про покращувачі індексу в’язкості для мастил

 

2 сторони в'язкості: занадто висока або занадто низька

 

Ми завжди повинні обирати мастило з відповідним ступенем в’язкості згідно з інструкціями посібника.

 

Автомобільна моторна олива

 

• Занадто низька в'язкість

Занадто низька в'язкість головним чином призводить до недостатнього змащення та вимкнення ущільнювальних кілець, що безпосередньо призводить до зносу двигуна та витоків.

• Занадто висока в'язкість

Надмірно висока в'язкість означає надмірний опір і погану текучість, що може призвести до важкого запуску двигуна, високої витрати палива та поганого розсіювання тепла.

 

Індустріальні масла

 

Наведемо приклад з гідравлічним маслом; це може спричинити непотрібні проблеми, якщо рівень гідравлічної рідини занадто високий або занадто низький, ніж стандарт.

• Занадто низька в'язкість

Якщо гідравлічна рідина занадто густа, це може збільшити опір насоса, перешкоджаючи потоку та потенційно спричиняючи кавітацію насоса, яка пошкоджує насос. Крім того, надмірно висока в’язкість гідравлічного масла збільшує опір потоку в гідравлічній системі, збільшуючи споживання електроенергії, сповільнюючи реакцію приводів і знижуючи точність.

• Занадто висока в'язкість

Якщо гідравлічні рідини занадто рідкі, масляна плівка стає тоншою, що призводить до недостатнього змащення та збільшення зносу. Масло з низькою в'язкістю також погіршує ефективність ущільнення, збільшуючи ризик витоку.

 

Які показники в'язкості перевіряють для мастильних матеріалів?

 

Для моторних масел

 

• Кінематична в'язкість 100 градусів - за нормальних умов роботи двигуна.

KV100 визначає товщину і міцність масляної плівки при нормальній роботі двигуна. Для кожного класу в'язкості SAE J300 визначає мінімальну та необов'язкову максимальну кінематичну в'язкість при 100 градусах.

 

• Високотемпературний високий зсув (HTHS)в'язкість - при 150 градусах - у важких умовах експлуатації двигуна.

SAE J300 визначає мінімальні значення HTHS для різних ступенів в'язкості. Тест HTHS доповнює тест на в’язкість при 100 градусах, особливо вимірюючи міцність масляної плівки під час найскладніших моментів роботи двигуна, коли захист найбільш потрібен.

Надмірно низька в'язкість HTHS може призвести до недостатнього змащення та збільшення зносу.

 

• Симулятор холодного кривошипа (CCS)viscosity - вимірює ефективність холодного запуску двигуна за низьких температур.

В'язкість CCS є ключовим параметром при визначенні класу "W" (зимовий). Це імітує опір потоку масла під час запуску двигуна за надзвичайно низьких температур. Чим менше значення, тим менше навантаження на акумулятор і двигун під час холодного запуску, що забезпечує більш плавний запуск.

 

• Мікроротаційний віскозиметр (MRV) / в’язкість закачування - Чи можна закачувати масло за низьких температур?

В'язкість MRV є ще одним ключовим параметром для визначення моторної оливи класу "W".

Він моделює, чи може масло забиратися масляним насосом і ефективно циркулювати по всіх компонентах двигуна за низьких температур. Якщо MRV занадто високий, прокачування ускладнюється, що потенційно може призвести до нестачі масла та сильного зносу двигуна одразу після запуску.

 

• Кінематична в’язкість 40 градусів - Використовується для розрахунку індексу в’язкості

Хоча 40-градусна кінематична в'язкість безпосередньо не використовується в рейтингах SAE J300, вона залишається дуже важливою фізичною властивістю. Це має вирішальне значення при розробці складу масла та контролі якості. 40 ступінь кінематичної в’язкості в основному використовується для розрахунку індексу в’язкості.

 

Зміна в’язкості та покращувачі індексу в’язкості - SSI

 

Масло, що містить покращувачі індексу в’язкості (VII), демонструє значно покращену в’язкість і вищий індекс в’язкості. Однак через деякий час роботи двигуна його в'язкість може помітно знизитися. чому це відбувається

 

Покращувачі індексу в’язкості – це переважно маслорозчинні полімери. Коли мастило піддається екстремальному зсуву-наприклад, у високошвидкісних-передачах і масляних насосах-ці полімерні ланцюги можуть бути механічно відрізані. Цей процес постійно зменшує молекулярну масу полімерів, що призводить до значного зниження в'язкості моторної оливи. Це явище професійно називаютьПостійна втрата стійкості до зсуву. Це призводить до потоншення масляної плівки, неадекватного змащення та зниження ефективності ущільнення, що, у свою чергу, прискорює знос компонентів.

 

Мастила преміум-класу віддають перевагу полімерам із надзвичайно високим індексом стійкості до зсуву (SSI), щоб гарантувати, що в’язкість залишається в межах проектного діапазону протягом усього інтервалу заміни масла, забезпечуючи постійний і тривалий захист двигуна.

 

Вимоги до в’язкості індустріального масла сильно відрізняються в різних сферах застосування.

 

Взявши, наприклад, гідравлічне масло,Китайські стандарти визначають специфікації для марок L-HM (анти-), L-HV (низька-температура) та L-HS (ультра-низька-температура). Ми бачимо, що хоча їхні вимоги до в’язкості при 40 градусах однакові, їхні вимоги до низько-температурної в’язкості, температури застигання та індексу в’язкості абсолютно різні.

 

Власність	L-HM (проти-зносу)	L-HV (низька температура)	L-HS (ультра-низька температура)
Кінематична в'язкість при 40 градусах (мм²/с)	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2
Низько{0}}температурна можливість запуску (Температура для в'язкості 1500 мм²/с)	Не вказано	Менше або дорівнює -18 градусам	Менше або дорівнює -24 градусам
Індекс в'язкості VI	Більше або дорівнює 95	Більше або дорівнює 140	Більше або дорівнює 150
Текучість-за низьких температур (температура застигання)	Менше або дорівнює -15 градусам	Менше або дорівнює -33 градусам	Менше або дорівнює -45 градусам
Рекомендоване застосування	Помірна/стабільна температура навколишнього середовища	Широкий діапазон температур, холодні регіони	Сильний холод, арктичні умови

 

Протиз{0}}гідравлічне масло - L-HM:Цьому базовому сорту надається пріоритет в’язкості при кімнатній температурі (40 градусів) і 0 градусів. Він має найнижчі вимоги до індексу в’язкості та низьких{3}}температурних характеристик.

Низько-температурне гідравлічне масло - L-HV:На основі L-HM цей сорт значно покращує індекс в’язкості та низькі-температурні характеристики, що робить його придатним для холодного клімату.

Над-низькотемпературна-гідравлічна олива - L-HS:ця олива додатково покращує над-низько{1}}температурну стартову здатність та індекс в’язкості понад L-HV. Це найвищий сорт, призначений для екстремально холодного клімату.

 

 

Які компоненти мастильних матеріалів впливають на в'язкість?

 

Приклад складу мастила CF-4 15W-40
компонент	Відсоток	Основна функція та вплив на в'язкість
Базове масло-150SN	53.0	Забезпечує основу рецептури та базову в'язкість.
Базове масло- 500SN	29.0	Будучи важким компонентом базової оливи, він підвищує базову в'язкість.
Пакет мастильних присадок	8.0	Забезпечує миючі, диспергуючі, проти-зношувані властивості тощо, а також сприяє легкому загущенню.
Поліпшувач індексу в'язкості (OCP)	9.6	Значно підвищує в’язкість при високих-температурах, щоб забезпечити відповідність класу «40», і покращує індекс в’язкості для досягнення продуктивності при низьких-температурах «15 Вт».
Депресант температури застигання	0.4	Покращує низькотемпературну-текучість: оптимізує низь{1}}температурну в’язкість (наприклад, CCS), але з дуже слабким впливом на високу-температурну в’язкість.
Піногасник	10 ppm	Пригнічує піну: практично не впливає на загальну в'язкість масла.

 

У наведеній вище формулі на в’язкість готової мастила в першу чергу впливають три ключові аспекти.

Базові масла

Це основний компонент у складі мастила; його в'язкість безпосередньо визначає вихідну в'язкість готового продукту.

В якості базової рідини мастильного матеріалу вибирають одну або дві базові оливи. наприклад, для змішування моторної оливи 20W-50 є поширеним методом використання суміші 150N і 500N у певному співвідношенні.

Поліпшувач індексу в'язкості (VII)

VII значно згущує масло і покращує його індекс в'язкості. Це ключовий компонент, що забезпечує багато-мастила.

Інші добавки

Пакет добавок (VII не включені) зазвичай також сприяє невеликому ефекту згущення. Крім того, такі добавки, як-депресанти температури застигання (наприклад, PMA PPD), також дещо підвищують в’язкість.

Щоб отримати високоякісну-мастильну оливу, інженери, які займаються змішуванням олії, повинні точно розрахувати її відповідно до паспортів сировини та збалансувати співвідношення між цими трьома елементами.