Класифікація за в’язкістю

Ступіні в’язкості SAE

В’язкість масла – це основний показник якості, загальний для всіх видів масел. Для двигуна або будь-якого іншого механізму потрібно застосовувати масла з оптимальною в’язкістю, величина якої залежить від конструкції, режиму роботи та ступеня зношування, температури середовища та інших факторів.

В даний час єдиною визнаною в зарубіжних країнах системою класифікації автомобільних моторних масел є специфікація SAE J300. SAE – це абревіатура Товариства Автомобільних Інженерів США (Society of Automotive Engineers). В’язкість оливи за цією системою виражається в умовних одиницях – ступенях в’язкості SAE (SAE Viscosity Grade – SAE VG).

Досліджені значення ступенів є умовними символами комплексу в’язкісних властивостей.

У таблиці вказано два ряди ступенів в’язкості: зимовий – з літерою “W” (Winter), і літній – без літерного позначення. Сезонні (монов’язкі) оливи (single viscosity grade oils) зимового ряду розрізняються по максимальним в’язкості низькотемпературної прокручування і прокачування, і по мінімальній кінематичній в’язкості при 100°С. Ступінь в’язкості сезонних масел літнього ряду визначається по мінімальній і максимальній кінематичних в’язкості при 100 ° С, і по мінімальній в’язкості при 150 ° С і швидкості зсуву 10 6 с -1. Всесезонні оливи (multiviscosity-grade oils) повинні задовольняти одночасно двом наступним критеріям:

1. Максимальним в’язкостям низькотемпературної провертаемості та прокачування зі ступенем зимового ряду (W), та
2. Максимальній та мінімальній кінематичним в’язкостям при 100°С і мінімальної в’язкості при 150°С і швидкості зсуву 10^6 с^-1 відповідно до ступеня літнього ряду (без літери W).

Ступіні в’язкості SAE для моторних олив (SAE J300 APR97)

Примітки: 1 сСт = 1 ммІ/с;

• При запуску холодного двигуна, в’язкість провертання, вимірюється на віскозиметрі CCS;
  ** Без напруги зсуву, вимірюється на віскозиметрі MRV;
  *** Для масел SAE 0W-40, 5W-40 та 10W-40;
  **** Для масел SAE 40, 15W-40, 20W-40 та 25W-40.

Класифікація SAE J300 використовується виробниками двигунів для визначення в’язкості моторних масел придатних для використання в їх двигунах та виробниками масел при розробці нових складів, виробництві та маркування готових продуктів.

• зимовий ряд: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W;
• літній ряд: SAE 20, 30, 40, 50, 60;

Всесезонні (multigrade) масла, складаються з комбінації зимового та літнього ряду розділені знаком “тире” (наприклад, SAE 10W-40), інші види запису є неправильними, і використання абревіатури SAE для них неприпустимо (наприклад, SAE 10W/40 або SAE 10W40) .

Серія всесезонних масел: SAE 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 5W-60, 10W-30, 10W -40, 10W-50, 10W-60, 15W-30, 15W-40, 15W-50, 15W-60, 20W-30, 20W-40, 20W-50, 20W-60.

Залежність в’язкості моторного масла від температури (сезонних SAE 10W та SAE 40 та всесезонного SAE 10W-40)

За специфікацією SAE J300, в’язкості олив визначаються за умов, близьких до реальних. Літня олива має достатню в’язкість, щоб забезпечити надійне змащування при високій температурі, але воно занадто в’язке при низькій температурі, внаслідок чого при низькій температурі повітря утруднюється пуск двигуна. Малов’язка зимова олива полегшує холодний пуск двигуна при низькій температурі, але не забезпечує його змащування влітку, коли температура оливи в двигуні перевищує 100°С. Саме з цих причин найбільшого поширення сьогодні набули всесезонні сорти масел, що мають меншу залежність в’язкості від температури.

Таким чином ступінь в’язкості SAE допомагає визначити діапазон температури навколишнього середовища, при якому масло забезпечить нормальну роботу двигуна – його провертання стартером, прокачування масла насосом по мастильній системі при холодному пуску та надійне змащування влітку при тривалій роботі в режимі максимальних швидкостей та навантажень.

Показники низькотемпературної в’язкості:

• максимальна допустима в’язкість масла при запуску холодного двигуна, що забезпечує прокручування колінчастого валу зі швидкістю, необхідною для успішного запуску двигуна, а також температура, що відповідає такій в’язкості;
• прокачування масла визначається як найменша температура, при якій в’язкість не перевищує певної величини (60 000 мПа), що забезпечує прокачування по масляній системі.

Методи тестування

Максимальна низькотемпературна в’язкість оборотності визначається на імітаторі запуску холодного двигуна (CCS) за стандартом ASTM D 5293 і вимірюється в сантипуазах (мПа с). Встановлено, що від цієї в’язкості залежить кількість обертів колінвала двигуна під час “зимового пуску”.

В’язкість прокачування визначається за стандартом ASTM D 4684 і характеризує можливість припливу оливи в масляний насос та створення потрібного тиску в системі мастила при запуску двигуна. Визначення в’язкості прокачування було введено після того, як було помічено, що деякі оливи (SAE 10W-30 і SAE 10W-40) після перебування певного часу (понад 24 години) при низькій температурі, втрачають плинність і стають желеподібними.

Виробники масел часто наводять порівняння легкості запуску двигуна і швидкості досягнення маслом віддалених точок змащування при різних ступенях в’язкості масел, що застосовуються. Подібні аргументи дозволяють переконати споживачів у необхідності застосування нових високоякісних продуктів із покращеними низькотемпературними властивостями (рис. 3.2).
Малюнок 3.2 наочно показує, що масла зимового ряду з нижчим ступенем низькотемпературної в’язкості (SAE 5W….., SAE 10W…) вигідно застосовувати для полегшення запуску двигуна і істотного зниження його зносу, оскільки в перші секунди роботи двигуна недостатньому надходженню оливи до віддалених точок змащування, проявляється найбільш сильне зношування.

В якості додаткової інформації про низькотемпературну в’язкість при створенні нової оливи або при зміні рецептури, SAE рекомендує визначати деякі нові характеристики: температуру прокачування за методом ASTM D 3829, в’язкість при низькій температурі і низькій швидкості зсуву (тенденцію до желеутворення або індекс желатинізації) на скануючому ві Брукфільд за методом ASTM D 5133, 5133, а також фільтрування моторних масел при низькій температурі, що показує тенденцію утворення твердих парафінів або інших неоднорідностей, здатних до закупорювання масляного фільтра.

Порівняння в’язкості при 0°С масел з різним ступенем в’язкості за SAE

Показники високотемпературної в’язкості моторних масел оцінюються на основі наступних значень:

• мінімальної та максимальної в’язкості оливи (сСт) при температурі 100°С (за стандартом ASTM D 445);
• мінімальної в’язкості при температурі 150°З високої швидкості зсуву (10^6 с^-1) (метод ASTM D 4683 або, в Європі, метод СЕС L-36-А-90).

При експлуатації двигуна особливо важлива високотемпературна в’язкість при великій швидкості зсуву, яка показує поведінку оливи у вузьких вузлах тертя двигуна – у підшипниках колінчастого та розподільчого валів, кривошипно-шатунного механізму тощо.

Необхідний ступінь в’язкості

Необхідна в’язкість оливи визначається на підставі наступних факторів:

• особливості конструкції;
• ступінь зносу двигуна;
• Температура навколишнього середовища;
• режим роботи двигуна

При виборі ступеня в’язкості моторного масла слід керуватися рекомендаціями виробника конкретного двигуна. Ці рекомендації ґрунтуються на конструктивних особливостях двигуна – ступінь навантажень на оливу, гідродинамічний опір масляної системи, продуктивність масляного насоса, максимальні температури оливи у різних зонах двигуна залежно від температури навколишнього середовища (особливості систем охолодження).