Вязкостные свойства характеризуют вязкость смазочных масел и зависимость вязкости от температуры и давления.
Вязкостью называют объемное свойство жидкого вещества оказывать сопротивление при течении. Большинство смазочных масел (кроме загущенных) относится к ньютоновским жидкостям. По закону Ньютона касательное напряжение пропорционально градиенту D скорости перемещения слоев жидкости при ламинарном течении
где D = – градиент скорости, равный производной от скорости V по толщине h слоя жидкости, с-1;
– динамическая вязкость, Паּс.
Динамическую вязкость как меру внутреннего трения смазочных масел используют во всех расчетах гидродинамической смазки.
В условиях производства смазочных масел легче определить кинематическую вязкость , которую измеряют стеклянными капиллярными вискозиметрами по времени истечения определенного объема масла под действием силы тяжести. Динамическую вязкость вычисляют как произведение кинематической вязкости масла на его плотность при той же температуре
|
|
где подставляют в м2/с, – кг/м3.
Плотность смазочных масел определяют стеклянными ареометрами и пикнометрами.
Изменение вязкости смазочного масла с изменением температуры характеризует его вязкостно-температурные свойства.
Вязкость масла увеличивается при понижении температуры. В области положительных температур изменение вязкости смазочных масел в зависимости от температуры характеризуют индексом вязкости (ИВ). Безразмерную величину индекса вязкости определяют расчетом по стандартной шкале на основе кинематической вязкости масла при температурах 40 и 100ºС. График, поясняющий принцип расчета индекса вязкости смазочных масел по ГОСТу 25371-97, приведен на рис. 2.1. Расчет основан на сравнении пологости вязкостно-температурной кривой испытуемого масла с аналогичными кривыми двух эталонных масел, кинематическая вязкость которых при температуре 100 ºС такая же, как у испытуемого масла. Индексы вязкости эталонных масел с крутой и пологой кривой приняты соответственно за 0 и 100 единиц. Значения кинематической вязкости эталонных масел при температуре 40ºС приведены в таблицах. Индекс вязкости испытуемого масла вычисляется по значениям кинематической вязкости испытуемого и эталонных масел при температуре 40ºС. Масло с высоким индексом вязкости имеет пологую вязкостно-температурную кривую.
Рис. 2.1. Вязкостно-температурные кривые смазочных масел
В области отрицательных температур (от минус 60ºС) динамическую вязкость моторных и трансмиссионных масел определяют на ротационном вискозиметре как частное от деления напряжения сдвига на градиент D скорости
|
|
Для моторных автотракторных масел предусмотрено определение при отрицательных температурах двух показателей кажущейся (динамической) вязкости:
на минироторном вискозиметре (MRV) при малом градиенте скорости (D ≈ 10 с-1) для того чтобы обеспечить прокачиваемость;
на имитаторе холодной прокрутки (ССS) при градиенте скорости D ≈ 105 с-1 для оценки момента сопротивления вращению при пуске холодного двигателя.
При определенной температуре масло застывает и теряет подвижность. Для определения температуры застывания масло охлаждают в стандартной стеклянной пробирке, которую затем наклоняют на угол 45º на 1 мин и наблюдают мениск. За температуру застывания принимают наивысшую температуру, при которой мениск масла остается неподвижным относительно кольцевой метки на пробирке в течение 1 мин. При контроле масла убеждаются в том, что мениск смещается при температуре, которая на 2 ºС выше указанной температуры застывания масла.
Вязкость смазочных масел увеличивается с повышением давления. Динамическую вязкость при избыточном давлении p определяют приближенно по формуле
где – вязкость масла при атмосферном давлении; е – основание натуральных логарифмов; p – избыточное давление, МПа; - пьезокоэф-фициент вязкости, равный для нефтяных масел 0,015…0,04 МПа-1.