Вязкостные свойства масел

Вязкость смазочного масла является одним из важных его эксплуатационных свойств. От нее зависят надежность работы двигателя, износ его деталей, потери мощности на трение, легкость запуска двигателя и прокачиваемость масла по системе смазки.

Общим для всех смазочных масел является уменьшение вязкости при повышении температуры и возрастание вязкости при понижении. Желательно применять масла с пологой вязкостно-температурной зависимостью. Чем меньше масло меняет свою вязкость в зависимости от температуры, тем более высокими эксплуатационными качествами оно обладает, так как масло при высоких температурах сохранит свою вязкость на уровне, необходимом для смазки горячих и нагруженных деталей двигателя, а при низких – не будет загустевать настолько, чтобы ухудшились прокачиваемость масла и запуск двигателя (Рис. 8).

Наиболее пологая вязкостно-температурная кривая у легких дистиллятных масел, состоящих из низкомолекулярных углеводородов. Чем больше молекулярная масса углеводородов, входящих в состав масла, тем круче его вязкостно-температурная кривая.

Вязкостно-температурные свойства моторных масел в существующих стандартах регламентируются различными способами:

- ограничением вязкости по нижнему пределу при высокой температуре и по верхнему пределу при низкой температуре (например, для синтетического масла вязкость при 100°С не менее 3,2 мм²/с, при минус 40°С не более 2000 мм²/с);

- отношением вязкости при различных температурах (например, для масла М.К-6 отношение ν-20/ν100 не более 46,5; для масла МС-20 отношение ν50/ν100 не более 7,85);

- температурным коэффициентом вязкости (ТКВ) (например для маловязких масел ТКВ = (ν0- ν100)/ ν50;

- индексом вязкости (ИВ), который выражает пологость вязкостно-температурной характеристики (ВТХ), путем сравнения с кривыми эталонных масел. Лучшее из эталонных масел обладает пологой ВТХ и имеет ИВ, равный 100; худшее – крутой ВТХ и имеет ИВ, равный 0. Чем выше ИВ, тем более пологую ВТХ имеет масло и тем лучше его вязкостно-температурные свойства. Индекс вязкости определяют с помощью таблиц и номограмм.

Вязкостно-температурную характеристику масла можно значительно улучшить применением специальных вязкостных присадок, которыми загущают маловязкие масла, имеющие очень пологую ВТХ, но недостаточную вязкость при рабочей температуре (Рис. 9).

В качестве вязкостных присадок используют высокомолекулярные полимерные соединения (полиизо-бутилены, полиметакрилаты, вини-полы, полиалкилстиролы и др.). Механизм действия вязкостных присадок объясняется изменением формы молекул присадки – при повышенной температуре молекула имеет вид длинной разветвленной цепи и присоединяет ко всей своей поверхности за счет сил адгезии окружающие ее углеводородные молекулы, что повышает вязкость раствора. При снижении температуры молекула присадки «свертывается» ее поверхность уменьшается, соответственно снижаются силы межмолекулярного взаимодействия, а следовательно, и вязкость масла.

Загущенные масла обладают пологой ВТХ, свойственной низкомолекулярным маловязким базовым маслам, и достаточно высокой вязкостью при рабочей температуре двигателя. Основной недостаток загущенных масел – постепенная механическая деструкция («размол») загустителя, а также их термическая деструкция при высокой температуре, приводящие к снижению вязкости масел.

Характерной особенностью масел является их застывание при понижении температуры, когда происходит потеря подвижности масла. Застывание может быть вызвано двумя различными процессами: постепенным повышением вязкости вплоть до превращения масла в аморфную стекловидную массу с неупорядоченным расположением молекул или же образованием кристаллического каркаса из высокоплавких парафиновых углеводородов.

При производстве масел для обеспечения низкой температуры застывания из них стремятся удалить высокоплавкие парафины. В некоторые сорта масла вводят специальные присадки – депрессаторы, препятствующие росту и сращиванию кристаллов парафинов. Депрессатор может снизить температуру застывания масел на 20...30 °. При отсутствии или незначительном содержании парафиновых углеводородов депрессатором нельзя задержать застывание масла, обусловленное повышением вязкости. В этом случае понизить температуру застывания масла можно только путем разжижения его топливом.

Минимальная температура масла, до которой возможен запуск двигателя, определяется двумя факторами, связанными с увеличением вязкости масла при понижении температуры: ростом сопротивления раскрутке двигателя от стартера и уменьшением или прекращением подачи масла к узлам трения. Максимальной вязкостью масла, до которой возможен запуск от стартера, в зависимости от типа двигателя обычно считается 2000... 5000 мм²/с, прекращение же циркуляции масла в системе происходит при вязкости порядка 20 000 мм²/c. Заметное уменьшение подачи масла к ответственным узлам трения авиадвигателей, а также существенное ухудшение разбрызгивания и распределения масла внутри узлов трения обычно происходит при достижении вязкости порядка 5000 мм² /с – не намного большей, чем предельная вязкость раскрутки ротора.

Дата добавления: 2013-12-13