Вязкостные свойства

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.