Материал: 1868

3.5.Оценка степени изменения вязкости

Впроцессе работы двигателя происходит изменение вязкости масла. Это обусловлено протеканием двух противоположных процессов. Накопление в масле продуктов износа, окисления и полимеризации, а также испарение наиболее легкокипящих фракций вызывают увеличение вязкости. В то же время разжижение масла топливом и механическая деструкция загустителя уменьшают вязкость. Интенсивность этих процессов зависит от температурных условий, нагрузок

вузлах трения, качества масла, топлива и других факторов. Значительное изменение вязкости может привести к следующим явлениям: повышенному износу пар трения, ухудшению запуска двигателя, по-

тере подвижности масла в каналах системы смазки, плохому отводу теплоты от рабочих поверхностей. Вот неполныйИперечень эксплуатационных факторов, зависящих от вязкости масла.

3.6.Определение кинематическойДвязкости маселтоплив. Различие имеется в температуреАопределения и диаметре ка-

пилляра используемых вискозиметровб . В соответствие со стандартами на масла вязкость определяюти при температуре 100, 40 и 50 С, и

лишь для отдельных марок з мних масел предусмотрено дополнительное определенСе вязкости при температуре минус 18 С.

Капиллярные вискозиметры типа ВПЖ-4 (рис. 3.1) представляют собой стеклянную U-образную трубку с тремя расширениями, в узкое колено которой впаян капилляр. Диаметры капилляров могут быть различны (от 0,4 до 3,0 мм). При определении вязкости выбирают вискозиметр с таким диаметром капилляра, чтобы время перетекания масла при заданной температуре было в пределах 150 300 с.

Над капилляром помещены два расширения объемом по 5 мл каждый. Между расширениями и над капилляром нанесены метки А и Б. На стенке расширения вискозиметра нанесены его номер и размер капилляра, которые соответствуют данным паспорта.

Основу метода определения кинематической вязкости с помощью вискозиметра составляет определение времени истечения через капилляр калиброванного объема жидкости. Вязкость определяют по методике, описанной в лабораторной работе № 1.

31

Порядок измерения:

1.В широкое колено вискозиметра заливается масло так, чтобы нижнее расширение заполнилось на 3/4 своего объема.

2.Вискозиметр устанавливают в термостат с заданной температурой в строго вертикальное положение так, чтобы верхняя метка была ниже уровня воды или другого теплоносителя.

3.При помощи резиновой груши закачивают масло в узкое колено вискозиметра выше метки А, следя за тем, чтобы в капилляре и расширениях не образовались пузырьки воздуха.

4.Далее наблюдают за перетеканием масла. Когда уровень масла сравняется с верхней меткой, включают секундомер и останавливают его, когда уровень масла достигнет нижней метки.

Рис. 3.1. Общий вид вискозиметра, установленного в водяном термостате: 1 – насос центробежный; 2 – нагреватель; 3 – датчик температуры; 4 – указатель температуры; 5 – теплоизоляция; 6 – нижняя ванна;

7 – верхняя ванна; 8 – термометр; 9 – вискозиметр

5.Записав время, отмеченное секундомером, испытание повторяют. Находят среднее время перетекания масла от метки А до метки

Бв секундах.

6.Кинематическая вязкость рассчитывается по формуле

32

где ν – кинематическая вязкость масла, мм2/с; с – постоянная вискозиметра, приведённая в паспорте, мм2/с2; t – среднее время истечения масла, с.

7. Провести измерения вязкости масла при 40, 50, 60, 80 и 100 С. Результаты занести в табл. 3.1, по данным которой построить график зависимости = f (t) (рис. 3.2).

Таблица 3.1

Зависимость вязкости масла от температуры

0

t

Рис. 3.2. Вязкостно-температурная характеристика масла

33

3.7. Оценка результатов опыта

Полученные значения вязкости и вязкостно-температурных свойств можно оценить на основе следующих оценочных параметров.

3.7.1. Кинематическая вязкость при 100 С

Температуру масла при 100 С принято считать рабочей, т.к. это средняя температура в двигателе (картере, системе смазки). Вязкость масел при этой температуре включена в их маркировку. Значение вязкости при 100 С сравнивают с требованиями ГОСТа (табл. 3.5, 3.6). При несоответствии вязкости масла значениям ГОСТа оценка его

крутизну вязкостно-температурной кривой в диапазоне температур прогретого масла. Для моторных масел, применяемых летом или в условиях жаркого климатаи, ν50/ν100 6, для масел, предназначенных к применению зимой, осо енно в северных районах, ν50/ν100 4.

С 3.8. Индекс вязкости

Индекс вязкости (ИВ) – это условный показатель, характеризующий степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры и оценивающий крутизну вязкостно-температурной кривой. Чем выше ИВ, тем более пологой кривой характеризуется масло и тем лучше оно для зимней эксплуатации. Чаще всего ИВ определяют по номограмме или расчетным путем, зная значения вязкости исследуемого масла при 40 и 100 С. Для автомобильных масел ИВ должен быть не менее 90, а для зимних условий эксплуатации – 120.

Лучшие моторные масла при зимней эксплуатации двигателя должны иметь пологую характеристику зависимости вязкости от температуры, то есть вязкость должна незначительно изменяться от температуры. При кинематической вязкости масла более 3000 сСт (мм2/с)

34

запуск двигателя затрудняется. Для снижения зависимости вязкости от температуры в него добавляют присадку (3 4%), например, полиизобутилена. Полиизобутилен получают полимеризацией изобутилена в присутствии катализаторов. Формула изобутилена приведена ниже [3].

CH3

CH2 C

CH3

Полиизобутилен изменяет форму в зависимости от температуры. При высокой температуре молекулы вытягиваются в длинные нитевидные цепочки, повышая вязкость. При снижении температуры молекулы

декса вязкости» индекс вязкости определяют следующим образом. У исследуемого масла, например, М4З/10Г1 (SAE 10W/30) определяется

находим, что для исходной вязкости 10 сСт, при температуре 40 С

вязкость в диапазоне температурыАот 40 до 100 С. При 100 С кинематическая вязкость должна быть примерно 10 сСт. По табл. 1 ГОСТ 53371 97 «Нефтепродуктыб, метод расчёта индекса вязкости»

вязкость для эталонногоимасла с крутой характеристикой с (ИВ = 0)

равна 147 сСт, а для эталонного масла с пологой характеристикой (ИВ = 100) вязкость равна 83 сСт. При температуре 40 С вязкость исследуемого масла, для которого определяется ИВ, определена опытным путём и составила 63 сСт. Индекс вязкости определяется по формуле

где 1 – кинематическая вязкость при 40 С исследуемого масла; 2 – кинематическая вязкость при 40 С эталонного масла с ИВ = 0; 3 – кинематическая вязкость при 40 С эталонного масла с ИВ = 100.

Для нашего примера

ИВ 147 63 100 133. 147 83

35