Вязкость - это мера сопротивления жидкости течению (сдвигу).
Физические свойства смазочных материалов определяются такими характеристиками, как вязкость, устойчивость к сдвигу, высоко- и низкотемпературные характеристики, водостойкость и летучесть. Наука о смазке стремится оптимизировать работу смазочного материала путем управления этими свойствами с помощью различных базовых масел и присадок. Вязкость смазочного материала и то, как она изменяется при различных температурах и условиях эксплуатации, является одним из наиболее важных свойств, определяющих эффективность смазывания, циркуляции в системе смазки и защиты смазываемых деталей от износа. Современные автоматические вискозиметры для масла позволяют измерять вязкость с лабораторной точностью и не требуют специальной подготовки персонала.
Фото: freepik.com
Понимание смысла вязкости
Свойство вязкости можно описать как молекулярное трение внутри жидкости, которое препятствует течению. Чем больше внутреннее трение, тем выше вязкость жидкости. То, как меняется вязкость жидкости при изменении температуры и давления, определяет, насколько хорошо жидкость может выполнять основные функции смазочного материала.
Базовые масла смазочных материалов загустевают при охлаждении и застывают, когда температура опускается ниже определенного порога, называемого температурой застывания. Загустевание увеличивает несущую способность смазочного материала, но его способность к циркуляции значительно ухудшается. С другой стороны, при нагревании смазочные материалы становятся тоньше, что снижает их способность нести нагрузку и предотвращать контакт металла с металлом.
Экстремальное давление также может снизить вязкость, что называется механическим сдвигом, уменьшая прочность масляной пленки и способность смазочного материала предотвращать контакт металла с металлом и износ. Однако попытка противостоять этому путем выбора более высокой вязкости может привести к масляному голоданию, поскольку масло не будет свободно проходить через мелкие каналы. Правильная вязкость для предполагаемого применения имеет решающее значение для обеспечения надлежащей циркуляции масла и достаточной прочности пленки масла под давлением.
Измерение вязкости
Измерение вязкости - это измерение внутреннего трения жидкости или ее сопротивления течению. Диапазон вязкости смазочного материала обычно указывается с помощью кинематической и динамической системы градации, например, установленной Обществом автомобильных инженеров (SAE) или Международной организацией по стандартизации (ISO).
Требования к бензиновым и дизельным моторным маслам включают классификацию вязкости моторных масел SAE J-300 и сервисную классификацию Американского института нефти (API), среди прочих. Эти испытания предназначены для воспроизведения конкретных условий эксплуатации, что позволяет разработчикам, производителям оригинального оборудования (OEM) и потребителям понять функциональные характеристики и ограничения каждого смазочного материала.
● Жидкости с низкой вязкостью могут быть описаны как тонкие и легкие.
● Жидкости с высокой вязкостью можно назвать густыми и тяжелыми.
● Моторное масло с низкой вязкостью (0W-20) течет быстрее, чем масло с высокой вязкостью (20W-50).
Кинематическая вязкость
Кинематическая вязкость - это сопротивление смазочного материала течению и сдвигу под действием силы тяжести. Для иллюстрации представьте себе две емкости, одна из которых наполнена водой, а другая - медом. Кинематическая вязкость каждой жидкости определяет скорость, с которой она течет. Поскольку кинематическая вязкость воды ниже, она течет быстрее.
Кинематическая вязкость, измеренная по методологии ASTM D445, определяет высокотемпературный рейтинг вязкости масла SAE при рабочей температуре - "30" в моторном масле 5W-30.
Значение при 100°C используется для определения класса вязкости по SAE путем измерения времени, которое требуется маслу для полного вытекания из капилляра вискозиметра, нагретого до 100°C. Прошедшее время в секундах переводится в сантистокс (сСт). Более низкие значения отражают более легковязкие масла.
Динамическая (абсолютная) вязкость
С помощью испытания на имитаторе холодной прокрутки (CCS) (ASTM D5293) измеряется динамическая вязкость. Она определяет низкотемпературный, зимний или "W" рейтинг вязкости масла - "5W" в моторном масле 5W-30. Чем ниже показатель "W", тем быстрее масло течет в холодном состоянии и тем легче двигатель проворачивается при запуске.
Динамическая вязкость определяется как сопротивление течению смазочного материала, измеряемое сопротивлением. Представьте себе количество энергии, необходимое для перемещения твердого предмета через жидкость. Для перемешивания воды по сравнению с медом требуется меньше энергии, поскольку динамическая вязкость воды ниже.
Тест на вязкость CCS оценивает количество энергии, необходимое для запуска двигателя при определенной температуре; чем ниже класс вязкости, тем ниже температура, при которой проводится тест. Тест присваивает значение в сантипуазах (cP), которое используется для определения класса вязкости.
Если в качестве примера взять 5W-30, то для получения класса 5W его вязкость при температуре -30°C не должна превышать 6600 cP. Более низкие значения отражают более легковязкие масла.
Индекс вязкости
Индекс вязкости смазочной жидкости означает, насколько сильно изменяется вязкость жидкости под воздействием температуры. Высокий показатель индекса вязкости (выше 95) указывает на то, что жидкость практически не изменяет вязкость под воздействием колебаний температуры, в то время как низкий показатель индекса вязкости указывает на относительно большое изменение вязкости.
Жидкости с высоким индексом обеспечивают более надежную защиту критически важных компонентов в широком диапазоне температур, сохраняя толщину масляной пленки и необходимую защиту между деталями. Тест на индекс вязкости (ASTM D2270) основан на кинематической вязкости жидкости при 40°C и 100°C.
Синтетические масла обычно имеют гораздо более высокие показатели индекса вязкости по сравнению с минеральными маслами, что означает, что они обеспечивают улучшенную защиту критически важных компонентов в более широком диапазоне температур.
Фото: freepik.com
Выбираем правильную вязкость
Зная, что вязкость жидкости связана с ее способностью переносить нагрузку, можно подумать, что более вязкая жидкость будет лучше. Однако использование смазочных материалов с более высокой вязкостью, чем рекомендовано, может быть столь же вредным, как и использование слишком низкой вязкости, и оба варианта могут привести к сокращению срока службы смазочных материалов и деталей агрегатов.
Главное - выбрать жидкость с вязкостью, подходящей для конкретного применения. Вязкость эффективного смазочного материала должна быть достаточной, чтобы обеспечить разделение движущихся частей при нормальных рабочих температурах и давлениях, и при этом не загустевать в холодном состоянии. В руководстве пользователя производитель оригинального оборудования указывает правильную вязкость для каждого применения.
Смазочные материалы с меньшей вязкостью для конкретного применения могут стать причиной:
● Повышенный контакт металла с металлом, трение и износ
● Повышенный расход масла
● Негерметичность уплотнений
Смазочные материалы со слишком высокой вязкостью для применения могут вызвать:
● Повышенное трение жидкости и рабочие температуры
● Плохая текучесть и смазка при низких температурах
● Снижение энергоэффективности
Контроль вязкости
Современные синтетические смазочные материалы разрабатываются для обеспечения оптимальной вязкости для каждого применения. Они разработаны на основе передовых рецептур базовых масел и пакетов присадок, призванных обеспечить улучшенные эксплуатационные характеристики, повышенную надежность и защиту от ухудшения характеристик вязкости в экстремальных условиях эксплуатации.
Производитель оборудования затрачивает значительные средства на испытания, чтобы подобрать оптимальное масло для новых моделей двигателей, трансмиссий, редукторов, компрессоров и турбин. Поэтому следование рекомендациям производителя техники и контроль свойств смазочных материалов, как свежих, так и во время эксплуатации позволит избежать непредвиденных поломок и продлит срок эксплуатации машин и агрегатов.
Фото: freepik.com
Анализ масла
Анализ масла, включающий контроль вязкости, как одного из наиболее важных показателей, относительно недорог для той информации, которую он предоставляет. Он позволяет вам лучше заботиться о транспортных средствах и производственном оборудовании, чтобы сократить время простоя и расходы на техническое обслуживание и максимально увеличить отдачу от инвестиций.
Анализ масла - это процесс химического анализа образца смазочного материала для определения состояния самого масла, а также двигателя или других смазываемых агрегатов (трансмиссий, компрессоров, редукторов, насосов, моторов, турбин, гидравлических систем), с которыми масло взаимодействует.
Для анализа масла необходимо взять образец смазочного материала и отправить его в квалифицированную лабораторию. Специалисты подвергнут смазочный материал ряду тестов для определения концентрации металлов, подверженных износу, разбавления топливом, общего базового числа смазочного материала (TBN), окисления и другой информации. Лаборатория выдает отчет о состоянии смазочного материала, содержащий краткое объяснение и рекомендации по дальнейшему обслуживанию.
Определение состояния масла в системе смазки дает несколько преимуществ, которые помогут сэкономить вам время и деньги.
- Максимально продлить срок службы масла
Мониторинг состояния масла позволяет оптимизировать интервалы замены, чтобы максимально продлить срок службы жидкости. Выполнение меньшего количества замен масла минимизирует затраты на техническое обслуживание и сокращает время простоя для предприятий, которые зависят от готовности оборудования и транспортных средств. - Предотвращение выхода оборудования из строя
Анализ масла выявляет грязь, частицы износа, разбавление топлива, охлаждающей жидкости и другие загрязнения, которые могут вызвать катастрофический отказ или значительно сократить срок службы оборудования, что позволяет заблаговременно устранить проблемы до их возникновения. - Повышение стоимости при перепродаже
Анализ масла создает документацию об истории и производительности оборудования, что помогает ему сохранить свою стоимость.
Кроме анализа масел в коммерческой лаборатории (лаборатория “Диамас” - одна из наиболее известных в России) при возрастающем объеме проб на производственном предприятии для входного контроля качества ГСМ и мониторинга состояния масел во время эксплуатации с целью выявления развития тенденций деградации масла и диагностики износа оборудования существует эффективное решение создания собственной аналитической лаборатории. Современные автоматические приборы позволяют на месте эксплуатации оборудования проводить диагностику масла и контролировать износ техники с лабораторной точностью.
При создании собственной лаборатории, кроме лабораторных приборов может потребоваться обучение сотрудников правильной интерпретации результатов анализа, что очень важно для принятия обоснованных решений. Сама по себе работа с автоматическими приборами не требует специальной подготовки. Однако, чтобы сделать верные выводы из полученных результатов исследований и дать специалистам по обслуживанию техники эффективные рекомендации относительно необходимых дальнейших действий требуется более детальное понимание предмета.
Тем не менее, при достаточном объеме проб вложения в создание лаборатории анализа масла на предприятии, включая приобретение приборов и обучение сотрудников, быстро окупаются и сокращают сроки возврата основных инвестиций.
***
Материал подготовлен при участии Biolab.com.ru – автоматические вискозиметры кинематической вязкости для лабораторий ГСМ, подбор и поставка лабораторного оборудования для анализа масла и топлива, обучение персонала, сервисное обслуживание приборов.
Комментарии
Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.