В’язкість і в’язкісно-температурні властивості масел

В’язкість є одним з важливих показників якості масла. За в’язкістю оцінюють придатність масла для даного двигуна в залежності від конструкції, технічного стану, сезонності, умов експлуатації та ін. В’язкість входить до маркування масла у вигляді цифрового індексу, наприклад М-8В₁, М-10Г₂. Цифра “8”, “10” означають значення в’язкості при 100°С в мм²/с. В’язкість масла відображають в одиницях кінематичної в’язкості за ГОСТ 33-82, її визначають на різних віскозиметрах. Від в’язкості масла залежить величина втрат потужності на тертя, надійність роботи деталей, що труться, їх знос, легкість пуску двигуна, охолодження деталей, видалення продуктів зносу з зони тертя, витрата масла на угар, витрата палива тощо.

Більшість дослідників вважають, що найбільші зноси - пус­кові; на них приходиться біля 2/3 загальних зносів. На рис. 2.5 показана залежність зносу двигуна під час пуску від в’язкості масла. Масло зниженої в’язкості при низьких температурах швидше надходить до поверхонь, що труться, зменшуються пус­кові зноси.

Масло в підшипнику виконує дві функції - охолодження та змащування. Без достатньої кількості масла при поганій циркуляції його в масляній системі підшипники швидше перегріваються та виходять з ладу. Недолік масла може бути через низький тиск масла в системі або при недостатній кількості масла, що подається до підшипника. Низький тиск масла викликаний зносом корінних і шатунних підшипників колінчастого вала, при використанні масла дуже низької в’язкості, в тому числі при великому розрідженні масла паливом яке не згоріло, несправністю масляних насосів, ослабленням чи зламом пружини клапанів.

 

Рис. 2.5. Залежність зносу бензинового двигуна

в момент пуску від в’язкості масла

 

Незадовільна циркуляція масла може бути викликана поганим технічним станом масляної системи, недостатньою кількістю масла в картері. Н.П. Петров встановив, що товщина масляного шару в підшипнику залежить від в’язкості масла, частоти обертання колінчастого вала, навантаження на підшипник, форми і стану поверхонь тертя. При обертанні колінчастого валу між ним і підшипником утворюється масляний клин. Під тиском цього клину вал „вспливає” в підшипнику. При цьому вал не торкається стінок підшипника і тертя між металевими поверхнями немає. Чим вище в’язкість масла і частота обертання вала, тим товщі шар масла між валом і підшипником. Однак тут спостерігається і деяке протиріччя. З одного боку, підвищення в’язкості і частоти обертання колінчастого вала сприяє рідинному тертю, збільшенню несучої здатності масляного шару. З другого боку, підвищення в’язкості масла викликає втрати потужності на внутрішнє тертя. Це протиріччя може бути усунено підбором масла відповідної в’язкості.

Із збільшенням зазору в підшипнику і навантаженні на вал в’язкість масла повинна бути вище - для створення рідинного тертя.

Залежно від умов експлуатації двигуна, його вузлів і механізмів температурний режим масел може змінюватись в значних інтервалах, а залежно від цього змінюватися і їх в’язкість. При високих температурах масла розріджуються, а при охолодженні густіють, або взагалі втрачають рухомість. Так при зниженні температури моторних масел від 100 °С до 50 °С в’язкість може збільшуватись в кілька разів. В умовах мінусових температур в’язкість масла збільшується в сотні та тисячі разів. Тому при оцінці якості масел велике значення надають функціональній залежності їх в’язкості від температури.

Характер зміни в’язкості залежно від температури неодна­ковий для масел з різної сировини, різних засобів одержання та складу. Чим менша в’язкість змінюється з підвищенням або зниженням температури, тим краще масло поводиться в експлу­атації. Тому досить важливою є оцінка змащувальних здатно­стей масел за в’язкісно-температурними властивостями.

У міжнародній практиці для оцінки в’язкісно-температурної характеристики масел прийнято кількісний критерій, що називається індексом в’язкості ІВ. Індекс в’язкості є умовним показником, який визначають порівнянням досліджуваного масла з двома еталонними, в’язкісно-температурні властивості одного з яких прийняті за 0, а другого за 100 одиниць. Чим вищій ІВ, тим більш полога в’язкісно-температурна характери­стика і тим краще масло для експлуатації в різні періоди року.