Плотность моторного масла. Таблица | АвтоЖидкость
Главная / Моторное масло / Плотность моторного масла. От каких параметров она зависит?
Александр 24.09.2018 Моторное масло Комментировать 22,040 Просмотров
Физическое отношение массы к объёму жидкости определяет плотность моторного масла. Наряду с вязкостью параметр имеет прямую зависимость от температуры, влияет на работу двигателей и обеспечивает заявленную мощность при гидропередаче. Некачественное моторное масло содержит вредные присадки, а отработанное — примеси, которые повышают плотностные параметры. Расскажем, как влияют высокие и низкие показатели плотности синтетических масел на работу поршневых или роторных двигателей авто.
Высокоплотные смазочные материалы
Плотность автомобильных масел варьируется на уровне 0,68–0,95 кг/л. Смазочные жидкости с показателем выше 0,95 кг/л относят к высокоплотным. Такие масла снижают механическую нагрузку при гидравлической передаче без потери производительности.
Однако в силу повышенной густоты смазка не проникает в труднодоступные участки поршневых цилиндров. Как результат: увеличивается нагрузка на кривошипно-шатунный механизм (коленвал). Также растёт расход смазочного материала и чаще образуются коксовые отложения.
Через 1,5–2 года смазочная жидкость уплотняется на 4–7% от первоначального значения, что сигнализирует о необходимости замены смазочного материала.
Низкоплотные моторные масла
Снижение массо-объёмного параметра ниже 0,68 кг/л обусловлено введением низкоплотных примесей, например, легковесных парафинов. Некачественные смазки в подобном случае приводят к быстрому износу гидромеханических элементов двигателя, а именно:
- Жидкость не успевает смазать поверхность движущихся механизмов и стекает в картер.
- Повышенное выгорание и коксоотложение на металлических деталях ДВС.
- Перегрев силовых механизмов вследствие увеличения силы трения.
- Повышенный расход смазочного материала.
- Загрязнение масляных фильтров.
Таким образом, для правильной работы связки «цилиндр-поршень» необходимо моторное масло оптимальной плотности. Значение определяется для конкретного типа двигателя и рекомендуется согласно классификациям SAE и API.
Таблица плотности зимних моторных масел
Смазки, обозначаемые индексом 5w40–25w40, относят к зимним типам (W – Winter). Плотность подобных продуктов варьируется в диапазоне 0,85–0,9 кг/л. Цифра перед «W» указывает на температуру, при которой обеспечивается проворачивание и прокручивание поршневых цилиндров. Вторая цифра — индекс вязкости нагретой жидкости. Плотностный показатель смазки класса 5W40 минимальный среди зимних типов — 0,85 кг/л при 5 °C. У аналогичного продукта класса 10W40 значение на уровне 0,856 кг/л, а для 15w40 параметр равен 0,89–0,91 кг/л.
| Класс моторного масла по SAE | Плотность, кг/л |
| 5w30 | 0,865 |
| 5w40 | 0,867 |
| 10w30 | 0,865 |
| 10w40 | 0,865 |
| 15w40 | 0,910 |
| 20w50 | 0,872 |
Из таблицы видно, что показатель зимних минеральных смазок колеблется на уровне 0,867 кг/л.
При эксплуатации смазочных жидкостей важно следить за отклонениями плотностных параметров. Измерить значение поможет обычный ареометр.
Плотность отработанного моторного масла
По истечении 1–2 лет использования ухудшаются физические свойства технических смазок. Окраска продукта меняется от светло-жёлтой до бурой. Причина — образование продуктов распада и появление загрязняющих примесей. Асфальтены, производные карбена, а также несгораемая сажа — главные компоненты, ведущие к уплотнению технических смазок. К примеру, жидкость класса 5w40 с номинальным показателем 0,867 кг/л спустя 2 года имеет значение 0,907 кг/л. Устранить деградационные химические процессы, ведущие к изменению плотности моторного масла, невозможно.
Похожие статьи
Предыдущий Топливная присадка g17 для автомобилей Skoda
След.
Обрабатываем машину Динитролом 479. Инструкция к применению
Технические характеристики моторных масел: свойства, вязкость
Вязкость моторного масла
Характеристика определяет способность жидкого материала сопротивляться течению за счет внутреннего трения. Значение рассчитывают при разных условиях, поэтому различают два ее типа:
- кинематическая вязкость показывает способность материала сопротивляться течению под действием силы тяжести. Измеряется в стоксах (Ст) или в квадратных миллиметрах в секунду (мм2/с). Чаще всего характеристику определяют для температур 40 и 100 °С;
- динамическая вязкость определяет отношение силы к скорости сдвига. Характеристика показывает способность моторного масла к течению при разных температурах, измеряется в сантипуазах (Сп) или в (Н·с/см2).
Индекс вязкости
Вязкость смазочных материалов меняется обратно пропорционально температуре. При нагревании масла показатель снижается, а при охлаждении – увеличивается.
В продуктах разных марок изменение характеристики происходит с различной скоростью. Для измерения динамики существует специальное понятие – индекс вязкости. Чем выше его значение, тем меньше вязкостные свойства материала зависят от температуры. Продукты с большим индексом обеспечивают надежную защиту двигателя в разных климатических условиях. Масла с низким значением показателя эксплуатируются в узком диапазоне температур, так как при нагревании материалы утрачивают смазывающую способность, а при охлаждении быстро густеют.
Температура застывания
Показатель определяют в момент увеличения вязкости масла вплоть до потери текучести. В лабораторных условиях температурой застывания считают нижний предел, при котором жидкость в пробирке под наклоном 45 градусов не стекает в течение 1 минуты и остается неподвижной. Низкотемпературные характеристики масла напрямую зависят от состава, от качества компонентов. В продуктах переработки нефти вязкость возрастает при кристаллизации парафинов нормального строения.
Поэтому основа проходит тщательную очистку или химическую модификацию для разветвления структуры компонентов и снижения температуры застывания. Синтетические масла имеют более однородный и прогнозируемый состав, что снижает порог кристаллизации и обеспечивает материалу стабильные свойства на морозе.
Температура вспышки
Величина этой характеристики зависит от вида и количества легколетучих фракций в составе масла. Температура вспышки косвенно указывает на потери масла на угар, испарение через вентиляционную систему картера. Параметр также позволяет оценить риск самопроизвольного воспламенения или взрыва материала при экстремальном нагревании.
Щелочное число (Total Base Number, TBN)
Общая щелочность моторного масла зависит от характеристик диспергирующих и моющих присадок, от антиокислительных свойств материала. Параметр указывает на стойкость продукта к окислению при высоких температурах и давлении в присутствии химически активных сред. От щелочного числа также зависит скорость образования отложений, величина межсервисного интервала.
Характеристика определяется в (мг КОН/г). Значения щелочного числа варьируются в широком диапазоне. Выбор зависит от типа топлива, а точнее, от содержания серы, которая является главным окисляющим агентом. Например, в двигателях, работающих на мазуте, требуется высокая степень защиты, поэтому выбирают масло с показателем щелочности до 40 мг КОН/г. Моторы легковых авто работают с материалами 7–15 мг КОН/г.
Зольность
Сульфатная зола образуется при сгорании смазочного материала. Базовые масла очищаются и являются практически беззольными, но присадки вносят в состав нежелательные примеси, такие как магний, кальций, фосфор, цинк и другие. В процессе сгорания веществ на поверхности деталей двигателя образуются отложения, которые способствуют преждевременному воспламенению топливной смеси, то есть повышают детонацию. Зола также загрязняет каталитические нейтрализаторы выхлопных газов, сажевые фильтры. Соответственно, чем ниже показатель, тем меньше отложений на деталях.
Стандарты и спецификации
SAE J300
Классификация вязкостно-температурных свойств смазывающих материалов SAE J300 разработана американским обществом автомобильных инженеров Society of Automotive Engineers.
Система делит масла на два типа: летние и зимние (маркировка W – winter). Для материалов, предназначенных для эксплуатации при низких температурах, дополнительно регламентируют предел прокачиваемости (тест MRV – Mini Rotary Viscometer) и проворачиваемости (CCS – Cold Cranking Simulator) коленвала. Для летних сортов определяют прочность на сдвиг при экстремальном нагревании (тест HTHS – High Temperature High Shear Rate). Класс вязкости по SAE J300 указывает на диапазон температур эксплуатации конкретной марки моторного масла. Обозначение всесезонных сортов сочетает два показателя: зимний и летний. Например, 5W-40.
Классы вязкости зимних моторных масел SAE J300
|
|
Низкотемпературная вязкость |
Высокотемпературная вязкость |
|||
|
Класс вязкости |
CCS, МПа-с. |
MRV, МПа-с, Max, при темп.,°С |
Кинематическая вязкость, мм2/с при 100 °С |
HTHS, МПа-с. Min при 150 °С и 10Л6 с-1, |
|
|
|
|
|
Min |
Max |
|
|
0W |
3250 при -30 |
30000 при -35 |
3,8 |
— |
— |
|
5W |
3500 при -25 |
30000 при -30 |
3,8 |
— |
— |
|
10W |
3500 при -20 |
30000 при -25 |
4,1 |
— |
— |
|
15W |
3500 при -15 |
30000 при -20 |
5,6 |
— |
— |
|
20W |
4500 при -10 |
30000 при -15 |
5,6 |
— |
— |
|
25W |
6000 при -5 |
30000 при -10 |
9,3 |
— |
— |
Max, при темп.,°СКлассы вязкости летних моторных масел SAE J300
|
Класс вязкости SAE |
Высокотемпературная вязкость |
||
|
Кинематическая вязкость, мм2/с при 100 °С |
HTHS, МПа-с. |
||
|
Min |
Max |
||
|
8 |
4,0 |
6,1 |
1,7 |
|
12 |
5,0 |
7,1 |
2,0 |
|
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 |
2,9* |
|
40 |
12,5 |
16,3 |
3,7** |
|
50 |
16,3 |
21,9 |
3,7 |
|
60 |
21,9 |
26,1 |
3,7 |
|
* Для классов 10W40, 5W40, 10W40. ** Для классов 15W40, 20W40, 25W40, 40. |
|||
Min при 150 °С и 10Л6 с-1,
API
Классификация разработана специалистами American Petroleum Institute (API) совместно с American Society for Testing and Materials (ASTM) и Society of Automobile Engineers (SAE). Система опирается на эксплуатационные характеристики моторных масел и устанавливает стандарты для бензиновых, дизельных, двухтактных моторов и трансмиссий. По API смазочные материалы делятся на три категории:
- S – Service (spark ignition). Категория включает масла для бензиновых двигателей легковых автомобилей;
- C – Commercial (compression ignition). В нее включена продукция для дизельных двигателей;
- EC – Energy Conserving. Категория описывает энергосберегающие масла.
Классификация материалов внутри категорий начинается с буквы А (SA, SB, SC…) и далее в алфавитном порядке. Каждая последующая марка может использоваться в двигателях, для которых рекомендованы предыдущие.
Категории с SA до SG являются устаревшими. Знак SH маркируют только в качестве дополнения к C. Начиная с SJ все категории действующие, а SN считается высшей на сегодняшний день. Марки масел с API CA до API CG-4 признаны устаревшими. Остальные категории действующие, высшей является API CK-4.
ILSAC
Классификация международного комитета по стандартизации и апробации моторных масел ILSAC (INTERNATIONAL LUBRICANTS STANDARDISATION AND APPROVAL COMMITTEE) – это результат совместного труда американской ассоциации American Automobile Manufacturers Association (AAMA) и японских специалистов Japan Automobile Manufacturers Association (JAMA). Стандарт устанавливает требования к смазочным материалам для бензиновых двигателей легковых автомобилей. Знак ILSAC получают масла с высокими показателями экономии топлива, энергосбережения, фильтруемости в условиях низких температур. Для продуктов характерна низкая испаряемость, стойкость к вспениванию и сдвигу, минимальное содержание фосфора. Категории моторных масел по ILSAC:
GF-1.
Устаревшая спецификация с минимально допустимыми требованиями к качеству материалов для японских и американских автомобилей. Категория охватывает масла классов SAE: 0W-30, -40, -50, -60, 10W-30, -40, -50, -60 и 5W-30, -40, -50, -60. Спецификация соответствует EC-II и API SH;
GF-2. Соответствует EC-II и API SJ. Категория включает все марки масел GF-1 и дополнительно 0W-20, 5W-20. Строгие ограничения по содержанию фосфора, улучшенные низкотемпературные свойства, стойкость к пенообразованию и образованию отложений;
GF-3. Соответствует EC-II и API SL. Улучшены противоизносные и противоокислительные свойства, снижена испаряемость, увеличены показатели экономии топлива, стабильности вязкостных свойств. Спецификация устанавливает строгие требования к долгосрочным последствиям влияния моторных масел на системы нейтрализации выхлопных газов;
GF-4. Соответствует API SM. Масла проходят испытания на топливную экономичность.
Категория включает классы вязкости SAE: 0W-20, 5W-20, 5W-30, 10W-30. Улучшены моющие и противоизносные свойства, снижен риск образования отложений. Содержание фосфора – не более 0,08 %;
GF-5. Соответствуют API SM с жесткими требованиями к совместимости к системам катализаторов, к топливной экономичности, к испаряемости, к стойкости к образованию отложений. Спецификация устанавливает параметры совместимости с эластомерами, защиту систем турбонаддува, возможность применения биотоплива.
Знание основных характеристик необходимо для грамотного выбора моторного масла.
Основные концепции смазочных материалов | Neste
Плотность
Плотность означает объемный вес вещества. В маслах обычно указывается при температуре +15°С или +20°С, в единицах кг/м3. Плотность смазочного материала варьируется от 700 до 950 кг/м3 в зависимости от качества, вязкости и содержания присадок в смазочном материале.
Вязкость
Чем гуще жидкость, тем выше ее вязкость.
В настоящее время вязкость смазочного материала обычно выражается в единицах сантистокс (мм2/с) и сантипуаз (мПа·с).
Сантистокс (сСт)
Сантистокс — это единица кинематической вязкости, основанная на величине силы, необходимой для преодоления внутреннего трения жидкости.
Сантипуаз (сП)
Сантипуаз — единица динамической вязкости, часто используемая для выражения внутреннего трения масла при низких температурах. Связь cSt и cP: cP = cSt x плотность жидкости.
Температура всегда должна указываться при выражении вязкости в любых единицах измерения. Все масла становятся намного жиже при повышении температуры. Типичная вязкость моторного масла SAE 10W при температуре -20 °С может составлять 2000 сП, но при нагреве до температуры +100 °С вязкость составляет всего 5,2 сСт.
Кинематическая вязкость измеряется показанным на фото вискозиметром Уббелоде. Он измеряет время, необходимое нефти для перетекания из точки m1 в точку m2.
Индекс вязкости
Индекс вязкости (VI) описывает склонность жидкости к разжижению при повышении температуры.
Чем сильнее разжижение жидкости, тем меньше индекс вязкости.
В.И.
Температура вспышки
Температура вспышки выражает воспламеняемость жидкости. Температура вспышки — это температура, при которой горючие газы, измеренные из жидкости определенным методом, испаряются настолько, что воспламеняются при воспламенении открытым пламенем, но жидкость не продолжает гореть.
Температура воспламенения
Температура воспламенения – это температура, при которой газы, испаряющиеся из жидкости при нагревании в открытом тигле, горят не менее пяти секунд при воспламенении открытым пламенем. Температура воспламенения обычно на 10-50°С выше температуры вспышки.
Температура застывания
Масло густеет при понижении температуры. При определенной температуре он уже не течет под действием собственного веса. Эта температура называется температурой застывания. Температура застывания зависит, например, от вязкости и химической структуры масла. В парафиновых маслах застывание вызвано наличием парафина в масле, который можно различить в виде кристаллов.
Чем сильнее остывает масло, тем крупнее растут кристаллы, в конечном итоге образуя в масле сеть, препятствующую течению.
Нафтеновые масла содержат меньше или совсем не содержат парафин, и они остаются жидкими при более низких температурах, чем парафиновые масла. Масло со временем становится настолько вязким, что больше не течет под собственным весом. Полностью синтетические масла не содержат парафина и обладают отличными холодными свойствами.
Температура застывания может быть улучшена за счет использования добавки, предотвращающей рост и соединение кристаллов воска. С помощью температуры застывания можно приблизительно описать свойства масла при холодном пуске, но во многих случаях этого недостаточно; важнее знать истинную вязкость масла при пусковой температуре.
Базовый резерв
При работающем двигателе кислотные соединения от сгоревшего топлива подмешиваются в масло, и их необходимо нейтрализовать, чтобы предотвратить коррозию металлических деталей.
Поэтому моторное масло содержит присадки для создания основного резерва, количество которых выражается в виде общего щелочного числа (TBN).
Отслеживая изменение общего щелочного числа, можно оценить состояние моторного масла с помощью некоторых других тестов.
Изменение базового запаса при использовании масла.
Трибология — О трибологии
Трибология — О трибологии Вебинары
ИЗДЕЛИЯ
Преобразование двуокиси углерода в этилен
Автор Dr. Neil Canter, пишущий редактор | TLT Tech Beat Май 2023 г. Разработан новый тип катализатора, обеспечивающий пятикратное повышение селективности производства этилена из диоксида углерода. ГЛАВНОЕ • […]
Повышение эффективности каталитических нейтрализаторов
Д-р Нил Кантер, ответственный редактор | TLT Tech Beat Май 2023 г. Размещение атомов платины в оксиде металла важно для максимизации каталитической активности. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ • Расположение одиночных атомов платины в некоторых […]
Трибология в возобновляемых источниках энергии
Введение Возобновляемые источники энергии и их технологии являются важными компонентами для развития устойчивого производства энергии в будущем.
Существуют различные способы возникновения технических трудностей в этих методах, связанных с механическими неисправностями. Трение […]
Трибология зубчатых колес
Введение Зубчатые колеса представляют собой элементы механической трансмиссии с зубьями для передачи движения и мощности между любыми механическими компонентами. Они широко используются в различных устройствах, таких как автомобильные детали, часы, механические машины, велосипеды, […]
Проточная микротрубчатая батарея
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ • Объемная удельная мощность проточной окислительно-восстановительной батареи была увеличена за счет разработки субмиллиметровой микротрубчатой мембраны (SBMT). • При использовании окислительно-восстановительного потенциала йодида цинка объемная плотность мощности […]
Устойчивое преобразование асфальтенов в графен
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ • Разработан процесс преобразования асфальтенов, побочного продукта нефтепереработки, в графен с использованием мгновенного джоулевого нагрева.