Какими параметрами и как определяется вязкость жидкости - Авто журнал Волгино Авто
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Свойства смазочных материалов и предъявляемые к ним требования

Свойства смазочных материалов и предъявляемые к ним требования

Основные требования к смазочным материалам:
Обеспечивать полное разделение взаимодействующих поверхностей при любых нагрузках, температурах и скоростях, минимизируя трение и изнашивание.
Действовать в качестве охлаждающей жидкости, защищающей от нагрева при трении или воздействии внешних источников тепла.
Обладать стабильностью, выполняя свои функции на протяжении всего прогнозируемого срока использования.
Защищать поверхности от воздействия агрессивных частиц, образовывающихся в процессе работы механизма.
Обладать способностью очищать и задерживать остатки и мельчайшие частицы, которые могут образовываться в процессе работы механизма.

Свойства смазочных материалов:

Основные свойства смазок, которые обычно указываются в технических характеристиках продукта:

  • Вязкость
  • Индекс вязкости
  • Температура потери текучести
  • Точка воспламенения

Вязкость

Вязкость – это величина, характеризующая текучесть жидкости. Вязкость смазочных масел уменьшается с увеличением температуры, поэтому этот параметр всегда измеряется при определенной температуре (например, при 40 С).
Вязкость смазочного материала определяет толщину слоя смазки между трущимися металлическими поверхностями.
Наиболее распространенная единица измерения вязкости – сантисток (cSt).

Индекс вязкости

Индекс вязкости характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем больше индекс вязкости, тем меньше вязкость масла изменяется при колебании температуры. Следовательно, из двух образцов смазок, обладающих одинаковой вязкостью и рассматриваемых при температуре 40С, образец с более высоким индексом вязкости будет обеспечивать:

  • Лучший старт двигателя при низких температурах (ниже величина внутреннего трения)
  • Более высокую устойчивость смазывающей пленки при высоких температурах

Классификации по вязкости
Существует несколько классификаций масел по вязкости. Большинство из них использует цифровые обозначения, которые указывают на принадлежность масла к большему или меньшему диапазону значений вязкости.

Классификация позволяет не только узнать индекс вязкости масла, но и быстро подобрать нужный вид смазки для определенного применения.
Для промышленных масел широко используется классификация по вязкости ISO VG , где каждый разряд обозначает диапазон кинематической вязкости при 40°С.
Для характеристики моторных и трансмиссионных масел используется стандарт SAE.

Температура потери текучести
Температура потери текучести – это самая низкая температура, при которой масло еще способно течь. При более низкой температуре масло застывает и утрачивает свойство текучести.

Точка воспламенения
– это минимальная температура, при которой смесь из масла, пара и газа становится горючей и может вспыхивать. Определяется путем постепенного нагревания, в стандартной лабораторной емкости, смеси из масла, воздуха и газа вплоть до ее возгорания.

Физические свойства жидкости

Термины, определения и параметры

Жидкость — физическое тело, которое обладает свойством текучести, т. е. не имеющее способности самостоятельно сохранять свою форму.Текучесть жидкости обусловлена подвижностью молекул, составляющих жидкость.

Жидкостью называется агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным. Жидкость характеризуется следующими свойствами: 1) сохраняет объем; 2) образует поверхность; 3) обладает прочностью на разрыв; 4) принимает форму сосуда; 5) обладает текучестью. Свойства жидкости с 1) по 3) подобны свойствам твёрдых тел, а свойство 4) — свойству жидкости.

Жидкости, законы движения и равновесия которых изучаются в гидравлике (механике жидкости и жидкости), делятся на два класса: сжимаемые жидкости или газы, почти несжимаемые — капельные жидкости.

В гидравлике рассматриваются как идеальные, так и реальные жидкости.

Идеальная жидкость — жидкость, между частицами которой отсутствуют силы внутреннего трения. Вследствие этого такая жидкость не сопротивляется касательным силам сдвига и силам растяжения. Идеальная жидкость совершенно не сжимается, она оказывает бесконечно большое сопротивление силам сжатия. Такой жидкости в природе не существует — это научная абстракция, необходимая для упрощения анализа общих законов механики применительно к жидким телам.

Реальная жидкость — жидкость, которая не обладает в совершенстве свойствами идеальной жидкости, она в некоторой степени сопротивляется касательным и растягивающим усилиям, а также отчасти сжимается. Для решения многих задач гидравлики этим отличием в свойствах идеальной и реальной жидкостей можно пренебречь. В связи с этим физические законы, выведенные для идеальной жидкости, могут быть применены к жидкостям реальным с соответствующими поправками.

Ниже кратко представлены общие сведения, касающиеся физических свойств жидкостей. Ссылки на страницы с конкретными физическими свойствами разных жидкостей находятся в здесь. Эти разделы будут постепенно пополняться новой информацией, которая, возможно, окажется полезной инженерам и конструкторам при выполнении расчётов.

Плотность жидкости

Килограмм на кубический метр [кг/м 3 ] равен плотности однородного газообразного вещества, масса которого при объёме 1 м 3 равна 1 кг.

dm — масса элемента жидкости, объёмом dV;

dV — объём элемента жидкости.

Динамическая вязкость жидкости

F — сила внутреннего трения жидкости.

ΔS — площадь поверхности слоя жидкости, на которую рассчитывается сила внутреннего трения.

— величина, обратная градиенту скорости жидкости.

Паскаль-секунда [Па • с] равна динамической вязкости жидкости, касательное напряжение в которой при ламинарном течении на расстоянии 1 м по нормали к направлению скорости, равно 1 Па.

Поверхностное натяжение жидкости

dF — сила, действующая на участо контура свободной поверхности нормально к контуру и по касательной к поверхности к длине dl этого участка.

dl — длина участка поверхности жидкости.

Ньютон на метр [Н/м] равен поверхностному натяжению жидкости, создаваемому силой 1 Н, действующей на участок контура свободной поверхности длиной 1 м нормально к контуру и по касательной к поверхности.

Кинематическая вязкость жидкости

μ — динамическая вязкость жидкости;

ρ — плотность жидкости;

Квадратный метр на секунду [м 2 /с] равен кинематической вязкости жидкости с динамической вязкостью 1 Па с и плотностью 1 кг/м 3 .

Коэффициент теплопроводности жидкости

S — площадь поверхности;

Q — количество теплоты [Дж], перенесённое за время t через поверхность площадью S.

— величина, обратная градиенту температуры жидкости.

Ватт на метр-Кельвин [Вт/(м • К)] равен коэффициенту теплопроводности жидкости, в котором при стационарном режиме с поверхностной плотностью теплового потока 1 Вт/м 2 устанавливается температурный градиент 1 К/м.

Теплоемкость жидкости

dQ — количество теплоты, необходимое для нагревания жидкости;

dT — разность температуры.

Джоуль на Кельвин [Дж/К] равен теплоемкости жидкости, температура которого повышается на 1 К при подведении к нему количества теплоты 1 Дж.

Удельная массовая теплоемкость жидкости при постоянном давлении

Джоуль на килограмм-Кельвин [Дж/(кг • К)] равен удельной теплоемкости жидкости, имеющего при массе 1 кг теплоемкость 1 Дж/К.

Температуропроводность жидкости

λ — теплопроводность жидкости;

Cp — удельная массовая теплоемкость жидкости.

ρ — плотность жидкости.

Квадратный метр на секунду [м 2 /с] равен температуропроводности жидкости с коэффициентом теплопроводности 1 Вт/(м • К), удельной теплоемкостью при постоянном давлении 1 [Дж/(кг • К) и плотностью 1 кг/м 3 .

ТЕХ ОБОРУДОВАНИЕ

Измерение вязкости и плотности лакокрасочных материалов и других продуктов.
ГОСТ 8420, ГОСТ 9070, ГОСТ 18992

Измерение вязкости
Вязкость — характеристика сил внутреннего трения.

Единица вязкости в системе СИ — Паскаль*секунда. В системе CGS единица вязкости — Пуаз.

Приборы для измерения вязкости называются вискозиметрами.
В вискозиметрах используются два разных принципа измерения вязкости: по скорости вытекания жидкости из малого отверстия или из капилляра (Вискозиметр ВЗ-246, Стандартная Кружка ВМС); по скорости падения шарика в вязкой жидкости.

Первый принцип основан на формуле Пуазейля, дающей зависимость между объемом жидкости, вытекающей из трубки радиусом R и длиной I.
Второй принцип измерения вязкости основан на измерении скорости падения шара в вязкой среде (формула Стокса).

Одним из широко используемых приборов для измерения вязкости является вискозиметр Энглера, в котором измеряется время вытекания 200 г. жидкости по сравнению со временем вытекания 200 г воды через то же отверстие. Вязкость измеряют в градусах Энглера, что соответствует отношению времени вытекания жидкости ко времени вытекания воды при тех же условиях.

Вязкость, определенная через силу сопротивления движению называется еще динамической вязкостью. Существует понятие кинематической вязкости — это вязкость, отнесенная к единичной плотности.

Измеряется кинематическая вязкость в единицах L 2 T -1 , т. е. M 2 /сек в системе СИ. Та же единица в СГС-системе называется стоксом.
Существует еще понятие ударной вязкости, определяемой, как работа для излома твердого тела, отнесенная к единице поперечного сечения излома.
Обратная вязкости величина называется текучестью.

Иногда в технике пользуются понятием удельной вязкости, т. е. отношением вязкости жидкости к вязкости воды.
Для измерения условной вязкости грубодисперсных материалов применяется Стандартная кружка ВМС.

Измерение плотности

Точные измерения плотности твердого тела возможны, если изготовить из данного материала тело правильной формы: параллелепипед, цилиндр или шар. Тогда, определив объем легко найти плотность по отношению массы к объему.

В том случае, когда тело имеет неправильную форму, его объем можно найти, погружая его в жидкость, налитую в мерный стакан. По количеству вытесненной жидкости определяют объем и затем плотность. Более высокой точности можно добиться гидростатическим взвешиванием. Для этого нужно взвесить тело в воздухе и взвесить, погрузив тело в жидкость с известной плотностью (вода, CCl4 и т.д.). Измеряя вес тела в воздухе (Р) и в воде (р), находим объем тела V, а затем и плотность (удельный вес).
При точных взвешиваниях плотность воды при данной температуре и давлении находят по соответствующим таблицам. При взвешивании тела в воздухе необходимо также учитывать архимедову силу, действующую на тело в воздухе.

Плотность жидкостей измеряется путем взвешивания сосуда с точно известным объемом — мерной колбой, мензуркой, пипеткой. Для прецизионных измерений используют ампулы с точно известным объемом, а также специальные приборы — Пикнометры. Объем пикнометра наиболее точно можно определить, взвешивая его с какой-либо стандартной жидкостью — с водой или с четыреххлористым углеродом.

Плотность газов определяется из основных соотношений молекулярной физики, определяющих, что один моль идеального газа занимает при нормальных условиях объем в 22,4 л (т. н. молекулярный объем).
Плотность газа можно измерить оптическим методом по изменению показателя преломления. Показатель преломления газа связан линейно с концентрацией молекул — числом частиц в единице объема N — линейной зависимостью.

Оптические методы измерения показателей преломления рассмотрены в разделе «рефрактометрия» в следующей главе, посвященном оптическим измерениям. Здесь укажем, что измерения плотности газов по показателю преломления являются наиболее точными методами, поскольку в качестве выходных измерительных устройств в них могут использоваться интерферометры — наиболее точные инструменты из всех известных в настоящее время средств измерения.

Какими параметрами и как определяется вязкость жидкости

Подача (производительность) — это количество жидкости, перемещаемое насосом за единицу времени.

Подача насоса зависит от его конструкции, скорости вращения рабочего колеса, вязкости жидкости и характеристики трубопровода, по которому насос перемещает жидкость.

Одной из важнейших задач, которые приходится решать при эксплуатации центробежного насоса, является регулирование его подачи. Наибольшее распространение на практике получили следующие способы регулирования подачи:

  • задвижкой на напорном трубопроводе
  • байпасированием
  • изменением числа оборотов вала рабочего колеса

    Напор насоса — это энергия, которую получает объем жидкости весом в 1 Ньютон при прохождении через насос.

    Обозначается напор H и измеряется в метрах столба рабочей (перекачиваемой) жидкости, [м]. Напор можно рассматривать и с геометрической точки зрения как высоту, на которую может быть поднят 1 Ньютон жидкости за счет энергии, вырабатываемой насосом.

    Зависимость напора центробежного насоса от его объемной подачи изображают в виде графика, который называется напорной характеристикой насоса.

    Напорная характеристика зависит от конструкции насоса (модели), скорости вращения рабочего колеса и вязкости перекачиваемой жидкости. Напорная характеристика насоса дает представление о возможностях данного насоса.

    Для отображения этого элемента необходимо установить плагин AdobeSVGViewer3

    Напорные характеристики насосов представляют в справочниках и каталогах насосного оборудования.
    Хочется заострить внимание на том, что напорная характеристика насоса не зависит от плотности перекачиваемой жидкости, но зависит от вязкости жидкости. Чем больше вязкость жидкости, тем ниже располагается напорная характеристика. В справочниках приводятся напорные характеристики насосов для перекачки воды, поэтому, если необходимо перекачивать жидкость, имеющую вязкость, сильно отличающуюся от вязкости воды, то характеристику, взятую из справочника, нужно пересчитать (перестроить) по определенной методике. Методика, по которой выполняется пересчет напорной характеристики на другую вязкость приведена здесь.

    Напорную характеристику можно получить только при испытании реального насоса. Обычно испытывают насос при какой-либо скорости вращения рабочего колеса, перекачивая воду, и находят напор по показаниям измерительных приборов (формула 2 или 3), при различных подачах данного насоса.

    Формулы напора

    Для лучшего понимания рекомендуется сначала обратиться к разделу Трубопроводная сеть
    Определение напора на работающей насосной установке осуществляют по показаниям манометра и вакууметра:

    Напор, найденный по формуле (4) называют потребным напором, то есть напором, который требуется создать с помощью насоса для обеспечения заданной подачи жидкости насосной установкой.

    Вообще, формула (4) является математическим выражением напорной харатеристики трубопроводной сети. Смысл этой формулы рассмотрен в разделе Напорная характеристика сети.

    Полезная мощность – это энергия, отдаваемая жидкости за единицу времени при работе насоса.

    Общий к.п.д. (коэффициент полезного действия) насоса — это отношение полезной мощности к мощности на валу.

    Зависимость общего к.п.д. насоса от подачи определяется конструкцией насоса, скоростью вращения его рабочего колеса и вязкостью перекачиваемой жидкости.

    Мощность на валу – это энергия, потребляемая насосом за единицу времени.

    Мощность на валу является важным параметром, дающим представление об энергопотреблении работающего насоса.

    Характер зависимости мощности на валу от подачи определяется не только конструкцией насоса и скоростью вращения его рабочего колеса, но и плотностью перекачиваемой жидкости, причем чем больше плотность, тем больше мощность на валу при прочих одинаковых условиях

    Типичная для центробежного насоса зависимость мощности на валу от подачи представлена на рисунке. В общем, при увеличении подачи потребляемая мощность растет.

    Подобные графические характеристики представлены в каталогах и справочниках насосного оборудования. Однако следует иметь в виду, что эти характеристики относятся к перекачке воды, поэтому для определения действительной мощности, потребляемой насосом при перекачке жидкости, плотность которой отлична от плотности воды, нужно выполнить пересчет:

    Допустимая высота всасывания

    Прежде чем говорить о допустимой высоте всасывания, необходимо сначала разобраться, что называют высотой всасывания. Следующий рисунок поясняет смысл этого термина.

    Для отображения этого элемента необходимо установить плагин AdobeSVGViewer3 с сайта http://www.adobe.com/svg/viewer/install/

    Высотой всасывания называют расстояние по вертикали от уровня жидкости в расходном резервуаре до всасывающего патрубка насоса.

    Допустимая высота всасывания — это максимальное расстояние по вертикали от уровня жидкости в расходном резервуаре до всасывающего патрубка насоса, при котором не возникает кавитации.

    Технические характеристики моторных масел

    Содержание:

    • Функции моторного масла
    • Требования к качественному маслу
    • На что влияют технические характеристики
    • Что входит в технические характеристики масла
    • Вязкость: кинетическая и динамическая
      • Классификация SAE
      • Индекс вязкости
    • Температура застывания и вспышки
    • Плотность
    • Зольность и щелочное число
    • На что обратить внимание при выборе масла
    • Предложение SINTEC

    Важность качественного моторного масла сложно переоценить: правильно подобранная смазочная жидкость необходима, чтобы машина исправно работала, а узлы не изнашивались раньше срока. Чтобы подобрать состав, который будет подходить под конкретные климатические условия, важно разбираться в характеристиках моторных масел. Грамотно выбранные параметры вязкости, зольности, плотности помогут определиться с составом, но главное, конечно, не связываться с недобросовестными производителями и покупать смазочную жидкость только у проверенных компаний.

    Функции моторного масла

    Основное назначение состава – смазывать двигающиеся детали, чтобы не допускать их трения друг о друга и преждевременного износа. Также масло отводит от механизмов тепло, не дает им перегреваться, а содержащиеся в составе присадки защищают от загрязнений и обладают моющими свойствами. Во многом особенности зависят от состава присадок: разные масла рассчитаны под разные условия, и это еще одна причина, по которой смазочную жидкость нужно подбирать с умом. В расчет берутся три параметра: характеристики самой машины, климатические условия, в которых ее владелец использует авто, и необходимый состав (минеральное, синтетическое или полусинтетическое и т. д.).

    Требования к качественному маслу

    Могут различаться в зависимости от региона и машины. Но основные требования остаются неизменными:

    • нейтральность по отношению к металлу. Иными словами, состав не должен провоцировать коррозию и ускорять разрушение деталей;
    • моющие и стабилизирующие свойства, которые в основном достигаются за счет присадок;
    • способность функционировать в нужном температурном диапазоне;
    • отсутствие пены при работе;
    • возможность охлаждать греющиеся детали, то есть хорошие термоокислительные и термические способности;
    • совместимость с материалами, из которых делают уплотнительные элементы. Важно, чтобы состав не был чересчур агрессивен к полимерам;
    • способность нейтрализовать кислоты и продлевать тем самым срок работоспособности двигателя;
    • низкая летучесть, небольшой расход;
    • возможность запускать мотор, в том числе из холодного состояния.

    На что влияют технические характеристики

    В зависимости от того, какими характеристиками и свойствами обладает смесь, можно судить, комфортно ли будет использовать ее в определенных условиях, скажем, зимой или, наоборот, в жаркое время года. Некоторые варианты больше подходят для одних особенностей конструкции, некоторые – для других. Вдобавок стоит смотреть на качество: и синтетическое, и минеральное масла могут хорошо работать, если выпущены грамотными производителями. В случае же, если состав разрабатывался некачественно, итоговых свойств может быть недостаточно для нормальной работы машины. Технические характеристики масла определяют:

    • когда им лучше пользоваться – летом, зимой или круглый год;
    • для каких двигателей оно подходит – бензиновых или дизельных.

    Некоторые классы предназначены для тяжелонагруженных моторов или имеют повышенную совместимость с каталитическими нейтрализаторами.

    Что входит в технические характеристики масла

    Существует несколько классификаций, определяющих параметры смазочной жидкости. Они касаются особенностей применения, вязкости и типа двигателей, для которых предназначено масло. Однако классификация – отдельный вопрос. Если речь идет именно о характеристиках как о свойствах, выраженных количественно, то к ним обычно относят семь параметров:

    • динамическую и кинетическую вязкость;
    • температуру застывания;
    • температуру вспышки;
    • плотность;
    • зольность;
    • щелочное число.

    Они описывают физические и химические свойства конкретного масла: именно на их основе смазочную жидкость относят к тому или иному классу по одной из классификаций.

    Вязкость: кинетическая и динамическая

    Это показатель, который говорит, насколько хороши смазывающие свойства масла. Более вязкая жидкость лучше смазывает, но хуже подходит для низких температур, потому что быстрее застывает. Более жидкие составы обычно используются на холоде или в условиях, когда масла с высокой вязкостью нельзя применять. Эта характеристика разделяется на две:

    • динамическая вязкость описывает поведение масла при холодном моторе, то есть демонстрирует, как оно будет вести себя зимой. Этот показатель даже не всегда указывают в таблицах характеристик, так как он напрямую связан с классом зимней вязкости. Указания класса обычно достаточно;
    • кинетическая же вязкость описывает работу масла во время, когда двигатель включен. Рассчитывается, как правило, для температуры в 100 градусов, и чем больше цифра, тем лучше.

    Классификация SAE

    Этот международный стандарт делит моторные масла на группы в зависимости от их вязкости и температурных пределов, для которых они предназначены. Согласно этой классификации смазочные жидкости бывают трех основных типов:

    • летние. Класс обозначается одним числом, чем оно выше, тем гуще масло;
    • зимние. Их легко узнать: обозначение – число, после которого указана буква W. Она означает winter – зима. Чем меньше числовое значение, тем более жидким является масло и, соответственно, тем при более низких температурах его можно использовать;
    • всесезонные. Обозначаются сдвоенным значением: первое – зимнее, с буквой W, второе – летнее. По соотношению чисел можно определить температурный диапазон, при котором смазочная жидкость будет нормально функционировать.

    Индекс вязкости

    Это численное значение, которое не говорит о вязкости как таковой: оно обозначает, как сильно она меняется с перепадами температуры. Этот параметр во многом определяет качество масла: в идеале оно должно как можно меньше менять свои свойства, когда меняется температурный режим. В реальности такое недостижимо, но современные синтетические масла достигают значения индекса в 150–180 единиц. Чем выше этот показатель, тем лучше: высокие значения говорят о том, что жидкость не слишком активно изменяется при смене температурного режима и сохраняет свои свойства.

    Температура застывания и вспышки

    Существуют температурные пределы, при которых масло полностью перестает функционировать. Нижний называется температурой застывания, ее достижение означает, что масло потеряло текучесть и застыло. Де-факто функционировать оно может перестать раньше: еще до застывания текучесть станет настолько низкой, что смазочная жидкость перестанет прокачиваться через фильтр. Обычно это происходит за 5–7 градусов Цельсия до достижения температуры застывания. Грамотные производители учитывают такую возможность при определении класса масла: даже при температурных значениях, близких к минимуму, смесь еще будет прокачиваться. Верхний же предел называется температурой вспышки. Это температурное значение, при котором масла испарится настолько много, что, если рядом окажется источник огня, пары загорятся. Обычно оно выше 200 градусов и недостижимо, если с машиной все в порядке, но показатель позволяет понять скорость испарения масла даже в нормальных условиях. Чем ниже температура вспышки, тем активнее испаряется жидкость.

    Плотность

    Каждое масло содержит определенное количество летучих фракций. Их объем и определяет плотность – параметр, влияющий на качество работы смазочной жидкости.

    • Высокоплотные составы обычно гуще, они снижают механическую нагрузку на узлы, но при слишком высоком значении плотности могут плохо проникать в труднодоступные места цилиндров.
    • Масла со слишком низкой плотностью не так хорошо справляются со своей работой, как с оптимальной.

    Обычно чем выше температура вспышки, тем выше и плотность, но бывают и исключения – высококачественные синтетические масляные основы. Они могут обладать оптимальными значениями обоих параметров одновременно.

    Зольность и щелочное число

    Технические характеристики моторного масла описывают не только физический, но и химический его состав, к таким можно отнести показатель сульфатной зольности и щелочное число.

    • Зольность иногда считают показателем количества присадок в смазочной жидкости, но в действительности этот параметр не всегда коррелирует с ними. Он показывает, сколько золы остается после испарения масляной основы или ее сгорания. Зола часто содержит в себе сульфаты, которые могут быть вредны для каталитических нейтрализаторов, но в целом показатель зольности критичнее для топлива, чем для масла.
    • Щелочное число показывает, какому количеству гидроксида калия эквивалентны присадки в масле, направленные на нейтрализацию кислот. По сути, показатель демонстрирует, как долго смазочная жидкость сможет избегать окисления.

    На что обратить внимание при выборе масла

    Помимо основных параметров – для бензина или для дизеля предназначен состав, какой пакет присадок в нем используется – нужно обращать внимание на технические характеристики и сопоставлять их с реальными условиями.

    Жителям холодных регионов высокая вязкость не принесет пользы, а жарких, наоборот, сослужит хорошую службу. Если Вы хотите, чтобы масло работало дольше, обращайте внимание на показатели зольности и щелочное число. И, конечно, пользуйтесь продуктами проверенных производителей: «Синтек» предлагает качественную и разнообразную продукцию. В нашем ассортименте минеральные, синтетические, полусинтетические масла с разными характеристиками, подходящими под различные условия использования.

    Предложение SINTEC

    Синтетическое масло с высокими эксплуатационными характеристиками, подходящее для всех сезонов и содержащее пакет многофункциональных качественных присадок зарубежных производителей.

    Универсальный продукт, подходящий и для бензиновых, и для дизельных двигателей. Подходит в том числе грузовикам, машинам отечественного и зарубежного производства.

    Пример качественного минерального масла с характеристиками, подходящими для использования в российских условиях, и пониженным расходом.

    Вязкость полимерных связующих

    Полимерное связующее на стадии получения композиционного материала (пропитка) представляет собой вязкую жидкость и основным параметром для описания поведения такой жидкости является вязкость, которая характеризуется коэффициентом вязкости η .

    Чем выше вязкость, тем труднее связующее проникает в межволоконное пространство наполнителя. Для снижения вязкости используют различные пластификаторы или разбавители. Однако, слишком низкое значение показателя вязкости оказывает негативное влияние на качество получаемого отвержденного материала, так как может происходить стекание полимерной композиции с наклонных поверхностей или выдавливание большого количества его из формы. Для повышения вязкости в композицию вводят загущающие добавки (например, аэросил).

    Методы определения вязкости полимерного связующего

    Вязкость полимерной композиции зависит от различных технологических параметров, один из основных – температура.

    Температурная зависимость вязкости часто выражается уравнением типа уравнения Аррениуса

    где η – вязкость; η0 – некоторый параметр; Еав – энергия активации вязкого течения; R – универсальная газовая постоянная (R = 8,314кДж/(моль×К)) ; T – термодинамическая температура.

    Из анализа приведенной формулы можно сделать вывод о том, что при увеличении температуры вязкость полимерного материала снижается.

    Энергия активации вязкого течения возрастает с увеличением молекулярной массы, достигая некоторого предельного значения. Для определения энергии активации вязкого течения необходимо построить зависимость коэффициента вязкости от температуры. Из уравнения следует линейная зависимость логарифма вязкости от обратной температуры (рис.1).

    Рисунок 1: Зависимость lgh-1/Т для определения энергии активации вязкого течения

    Из приведенной формулы можно определить энергию активации вязкого течения по экспериментальным данным. Разница между температурами должна составлять не менее 20 К, тогда энергия активации определяется более точно.

    Зная энергию активации вязкого течения и вид зависимости вязкость – температура , можно методом интерполяции определить вязкость при различных значениях температуры.

    Значения вязкости для основных типов олигомеров, применяемых для изготовления связующих, представлены ниже (табл. 1).

    Таблица 1: Значения вязкости основных олигомеров

    ПоказательПН-1ПН-3ЭД-16, ЭД-20
    Вязкость по Хопперу, Па . с0,5-0,80,5-1,013-28

    Определение вязкости по вискозиметру В3

    Для быстрого приближенного определения условной вязкости (времени истечения) полимерных жидких связующих применяют вискозиметр ВЗ (рис. 1). Вискозиметр представляет собой резервуар, имеющий форму воронки с тремя сменными соплами. Принцип действия вискозиметра основан на определении времени непрерывного истечения испытуемой жидкости в количестве 100 см 3 через выходное отверстие вставки-сопла. Рисунок 1: Схема вискозиметра ВЗ для определения условной вязкости жидкостей:

    1 – опора; 2 – штатив; 3 – резервуар; 4 – сопло; 5 – приемный стакан.

    Оборудование и материалы: различные типы связующего, вискозиметр ВЗ, секундомер с ценой деления 0,5 с, термометр с ценой деления 0,1°С, емкость для связующего, скребок, набор сопел, испытуемое полимерное связующее (100мл) .

    Ход работы. Ввинчивают сопло с необходимым диаметром выходного отверстия (Ø2 мм, Ø4 мм, Ø6 мм) в резервуар. Устанавливают резервуар в штатив, предусмотрев установку приемной емкости для вытекающей из резервуара жидкости. Штатив прибора помещают на стол со строго горизонтальной поверхностью. Закрывают выходное отверстие вставки-сопла резервуара для исключения вытекания жидкости. Медленно, во избежание образования пузырьков, наливают в резервуар до верхней кромки жидкость. Мениск удаляют стеклянной пластиной. Приемный сосуд устанавливают так, чтобы расстояние между выходным отверстием и приемным сосудом было не менее 100 мм.

    Открывают выходное отверстие вставки-сопла и при начале движения жидкости из отверстия резервуара вискозиметра, одновременно включают секундомер. Во время первого прерывания струи останавливают секундомер и отсчитывают время t . Время истечения определяют с погрешностью не менее 0,5 с.

    Повторное измерение проводят сразу после окончания предыдущего без очистки вискозиметра. За результат испытаний принимают среднее арифметическое результатов 3–5 измерений времени истечения в секундах.

    Определение вязкости по вискозиметру Гепплера

    Для определения вязкости прозрачных олигомерных композиций (термореактивных полимеров) наиболее точным методом является определение вязкости по шариковому вискозиметру Гепплера (рис. 3,4).

    Рисунок 3: Вискозиметр Геплера

    Основной частью прибора является пробирка 5 с внутренним диаметром 20 мм (рис. 4), которую помещают в стакан 4 с термостатирующей жидкостью (глицерин). На пробирке нанесены метки 7 на расстоянии 100 мм друг от друга. Температуру жидкости контролируют термометром 8 . К прибору прилагается набор стальных шариков 6 с диаметром 7,94 мм.

    Принцип метода состоит в определении времени прохождения стальным шариком расстояния между метками. Прибор дает возможность определять вязкость при нормальных и повышенных температурах.

    Рисунок 4: Схема прибора для определения вязкости термореактивных связующих: 1 – электронагреватель; 2 – асбестовая прокладка; 3 – штатив; 4 – термостакан с термостатирующей жидкостью; 5 – пробирка со связующим; 6 – стальной шарик; 7 – метки; 8 – термометр

    Оборудование и материалы: 50см 3 испытуемого полимерного связующего, шариковый вискозиметр, секундомер с ценой деления 0,5 с, термометр с ценой деления 0,1°С.

    Ход работы. Экспериментально или по правилу смеси определяют плотность композиции.

    Исследуемую жидкость заливают в пробирку до уровня выше верхней метки, закрепляют в лапке штатива и опускают в термостатирующую жидкость. При этом дно пробирки не должно касаться дна стакана. Уровни исследуемой и термостатирующей жидкостей должны совпадать. При необходимости проводят термостатирование жидкости при заданной температуре в течение нескольких минут.

    Определяют время прохождения стальным шариком расстояния между метками. При проведении эксперимента пробирка должна находиться строго вертикально, а шарик должен опускаться по оси пробирки, не касаясь стенок.

    Динамическую вязкость исследуемой жидкости η (Па·с) при заданной температуре вычисляют по формуле Стокса: где dш – диаметр шарика, м; ρш – плотность материала шарика (для стали 7856 кг/м 3 ), кг/м 3 ; ρсв – плотность связующего, определяется расчетным путем по правилу смеси или экспериментально, кг/м 3 ; D – диаметр пробирки, м; g – ускорение свободного падения, м/с 2 ; tср – среднее значение времени прохождения шариком расстояния между метками, с; L – расстояние между метками, м.

    По предложенной методике определяют вязкость полимерного связующего не менее чем при трех значениях температуры, различающихся более чем на 10°С, за результат измерений принимают среднее значение не менее 3 экспериментов при каждой температуре.

    По результатам эксперимента строят зависимости вязкости от температуры и lgh–1/Т . По наклону прямой на последнем графике рассчитывают энергию активации вязкого течения, используя формулу: где R – универсальная газовая постоянная (R = 8,314 кДж/(моль · К) ; η1 , η2 – экспериментальные значения динамической вязкости, Па·с; Т1 , Т2 – значения температуры, при которых определена вязкость, К.

    Вязкость моторного масла — что это такое?

    • Вязкость моторного масла — что это такое?
    • 1. Что такое «вязкость масла»? Особенности понятия
    • 2. Кинематическая и динамическая вязкость моторного масла, в чем их суть?
    • 3. Определяем вязкость моторной жидкости по стандарту SAE

    Вопреки мнению некоторых автолюбителей, выбор моторного масла – дело не трудное, главное разбираться в его особенностях и точно знать какой именно вид Вам нужен. Одной из главных характеристик является вязкость, поэтому если понимать, что из себя представляет данное понятие и какими особенностями оно обладает, то при покупке соответствующей жидкости можно обойтись без консультаций продавца автомагазина. Давайте сейчас вместе попробуем разобраться в этом вопросе.

    • 1. Что такое «вязкость масла»? Особенности понятия
    • 2. Кинематическая и динамическая вязкость моторного масла, в чем их суть?
    • 3. Определяем вязкость моторной жидкости по стандарту SAE

    1. Что такое «вязкость масла»? Особенности понятия

    Вязкость масла – одна из наиболее важных его способностей, которая зависит от температурных показателей смазочного материала. По сути, это то, что не дает масляной пленке разорваться, особенно когда при циркуляции в системе смазывания моторные масла проходят через зоны низкого и максимально высокого давления. При любой температуре, смазочная жидкость должна сохранять свою форму: в зимнее время года – что бы в доли секунды прокачиваться по двигателю при его холодном состоянии, а в ситуации высоких температур иметь возможность защищать детали без коксования или испарения, обеспечивая тем самым нужное давление в системе.

    Наиболее важным параметром любого моторного масла есть класс его вязкости. Именно от него зависит способность смазочной жидкости оставаться на поверхности узлов и силового агрегата, сохраняя при этом текучесть. Тоесть, зная показатель вязкости необходимого двигателю масла, можно спокойно подобрать его в магазине и не беспокоится о дальнейшей корректной работе мотора.

    Моторное масло призвано выполнять несколько важных функций, которые непосредственно влияют на стабильную работу силового агрегата:

    — создание и контроль оптимального показателя герметичности цилиндров; качественное удаление продуктов износа;

    — смазка соприкасающихся частей моторного отсека;

    — обеспечение минимальной силы трения при максимальной герметичности рабочих цилиндров. Если брать во внимание широкий температурный диапазон функционирования современных двигателей, то становится понятной сложность изготовления «идеального» состава для смазочных материалов.

    Именно поэтому, автомобильные инженеры одноименной Американской ассоциации (SAE) разработали классификационную систему вязкости моторных масел. Она описывает требования к той или иной смазочной жидкости в ситуациях разных рабочих температур. Другими словами, они определили температурный диапазон, при котором работу двигателя можно считать максимально эффективной и безопасной. Конечно, это при условии, что изготовитель конкретной силовой установки разрешил применение моторного масла с такими характеристиками.

    Запомните! Нельзя использовать масло, вязкость которого не рекомендована производителем Вашего транспортного средства, ведь в ходе создания автомобиля он постарался учесть все возможные режимы его эксплуатации и обозначил именно те составляющие вязкости, которые будут оптимальными для этого мотора. Отступление от данных рекомендаций и использование масла низкой вязкости, с большое долей вероятности, приведет к повреждению двигателя (металлические части будут тереться друг об друга, что в конечном счете закончится сильным износом). Применение смазочного материала с слишком большой вязкостью состава – ограничит движение деталей мотора и они не смогут нормально прокачивать масло по масляным каналам, что в свою очередь вызывает эффект «сухого трения» и повышение уровня расхода топлива.

    2. Кинематическая и динамическая вязкость моторного масла, в чем их суть?

    Главной заслугой сотрудников известного Американского Союза инженеров (SAE) стало создание уже упомянутой классификации вязкости автомобильных моторных масел. Однако, не все знают, что при ее разработке учитывалось два вида вязкости: кинематический и динамический.

    Кинематическая вязкость – это главный эксплуатационный показатель для всех вариантов моторных и трансмиссионных масел, а также смазочных жидкостей индустриальной номенклатуры. Проще говоря, она описывает показатели текучести масла при нормальных (40 °С) и высоких (100 °С) рабочих температурах. В международной системе единиц физических величин (СИ), за единицу кинематической вязкости принято считать квадратный метр за секунду (м2/с). По определению – это соотношение динамической вязкости жидкости (h) и ее плотности (d), при условии одинаковых температурных режимов: h / d =n.

    Симметричная (Гаусовая) система единиц (СГС) измеряет кинематическую вязкость в стоксах или сантистоксах (капилляр – вискозиметрах, как при вытекании определенного количества масла из очень узкой емкости, в процессе воздействия на нее силы тяжести — мм2/с).

    Динамическая вязкость (абсолютная) – это сила сопротивления, которая появляется при движении двух отдоленных (на 1 см.) масляных слоев, движущихся со скоростью 1 см/с. Площадь каждого из них устанавливается на уровне 1 см. Другими совами, это отношение силы, способной подвинуть конкретную площадь смазочной жидкости на конкретное расстояние, относительно этой самой площади. Учитывая, что кинематическую вязкость (n) можно установить опытным путем, а плотность моторного масла (d) является физической величиной (кстати, совсем не секретной), то для получения коэффициента динамической вязкости (h) его можно просто рассчитать: динамическая вязкость (h) = кинематическая вязкость (n) * плотность масла (d), при температуре 150°С измеряется в миллипаскаль/секундах (сокращенно мПа/с).

    3. Определяем вязкость моторной жидкости по стандарту SAE

    Упомянутая выше классификация SAE, обретает все большую популярность в разных странах мира. Согласно последней редакции стандарта (SАЕ J300), все моторные масла можно разделить на 11 классов (групп). Шесть из них, обозначают смазочные жидкости, которые подходят для применения в зимний период (SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W), а остальные пять рекомендованы к использованию в теплое время года (SАЕ 20, 30, 40, 50, 60). Кроме того, в системе, также присутствуют обозначения всесезонных материалов, состоящие из маркировок сразу двух предыдущих классов: SАЕ 0W-30, SAE 15W-40, SAE 20W-50 и т.д.

    «Зимние» классы масел имеют два значения максимальной низкотемпературной динамической вязкости жидкости и нижний предел кинематической вязкости при температурном показателе 100°С. Для «летних» классов разработаны пределы кинематической вязкости при температуре 100°С и минимально допустимые показатели динамической вязкости при температурном показателе 150 °С (градиентная скорость сдвига 106 с-1). Градиентом скорости сдвига называют соотношение скорости движения двух поверхностей трения к величине зазора между ними (он заполняется моторным маслом). Увеличение градиента скорости сдвига способствует временному снижению вязкости загущенного моторного масла, но как только скорость сдвига уменьшается — она снова возрастает.

    Классификационная система SAE не отмечает качественные параметры смазочных жидкостей, тоесть индекс вязкости масла не способен дать автовладельцу четкой информации, касательно выбора конкретной смазочной жидкости, которую стоит заливать в двигатель автомобиля для повышения его рабочей эффективности. Однако, маркировка состава по SAE (только цифровая, либо цыфро-буквенная) описывает оптимальные условия эксплуатации моторного масла: сезонность применения и температурные показатели окружающей среды. Расшифровать обозначение вязкости моторного масла, исходя из названной системы, совсем не сложно.

    Например, обозначение всесезонного масла под маркировкой SAE 0W–20 состоит из числа «20» — показатель высокотемпературной вязкости масла; буквы «W» — указывает на возможность применения в зимний период, при низких температурах; цифры «0» — дает определение минимальному значению температурных условий, при которых допускается запуск двигателя (максимальный показатель -40°С).

    Расшифровка маркировки моторных масел по вязкости для сезонных смазочных жидкостей еще проще. К примеру, летние классы обозначаются SAE 50, где цифра «50» означает степень вязкости масла (чем оно больше, тем больше вязкость конкретного состава), а зимние жидкости — SAE 20W ( литера «W» (winter) должна обязательно присутствовать в маркировке зимних составов). Специализованные варианты моторных масел (только летние, либо только зимние), в настоящие время практически не используются, так как их все больше и больше вытесняют всесезонные жидкости. Чаще всего, класс масла по SAE, выбирается автомобилистами исходя из среднезимнего температурного режима, характерного для климатического пояса конкретного региона эксплуатации транспортного средства. Так, если температура окружающей среды, обычно, не опускается ниже -25, то есть смысл задуматься о покупке средства с маркировкой 10W–40, которое, учитывая данные особенности, является оптимальным вариантом использования.

    Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector