Индекс вязкости - Viscosity index

В индекс вязкости (VI) - произвольная безразмерная мера изменения жидкости в вязкость относительно изменения температуры. Он в основном используется для характеристики вязкостно-температурного поведения смазочные масла. Чем ниже индекс вязкости, тем сильнее влияет изменение температуры на вязкость. Чем выше индекс вязкости, тем более стабильной остается вязкость при колебаниях температуры. Первоначально ВИ измерялся по шкале от 0 до 100; однако достижения в области смазочных материалов привели к разработке масел с гораздо более высоким индексом вязкости.^[1]

Вязкость смазка тесно связано с его способностью уменьшать трение в контактах твердых тел. Как правило, наименее вязкая смазка, которая все еще заставляет две движущиеся поверхности расходиться друг с другом для достижения "жидкий подшипник "условия желательны. Если смазка слишком вязкий, для его движения потребуется большое количество энергии (как в медовый ); если он слишком тонкий, поверхности будут соприкасаться и трение увеличится.^[2]

Актуальность

Много смазка приложения требуют смазка для работы в широком диапазоне условий, например, автомобильные смазочные материалы необходимы для снижения трение между двигатель компонентов при пуске двигателя с холодного состояния (относительно двигателя рабочие температуры ) до 200 ° C или 392 ° F во время работы. Лучшие масла с наивысшим индексом вязкости останутся стабильными и не сильно изменятся по вязкости в температурном диапазоне. Это обеспечивает стабильную работу двигателя в нормальных рабочих условиях. Исторически существовало два разных типа масла, рекомендованных для использования в разных погодных условиях. Например, с зимними маслами и холодным запуском двигателей и с температурным диапазоном, скажем, от -30 * C до 0 * C, масло 5 мас. Будет перекачиваться при очень низких температурах и в целом более низких рабочих температурах двигателя. Однако в жарком климате, где температура колеблется от 30 * C до 45 * C, потребуется масло массой 50, чтобы оно оставалось достаточно толстым, чтобы удерживать масляную пленку между движущимися горячими частями.

Таким образом, возникла проблема всесезонных масел, где при переменных температурах, скажем, минус -10 * C в холодные ночи и 20 * C в течение дня, масло весом 5 было бы хорошо, поскольку масло можно было бы перекачивать в холодный двигатель, и когда двигатель прогреется до рабочей температуры, и день станет теплым, характеристики масла 30 вес. будут идеальными. Таким образом, были введены масла 5W-30W или 5-30W, а не фиксированные и ограничивающие температуру сорта, где жидкие масла становились слишком жидкими в горячем состоянии, а более густые масла становились слишком густыми в холодном состоянии.

Это влияние температуры на масло одной вязкости можно продемонстрировать, наливая небольшое количество растительного масла в кастрюлю или сковороду, а затем либо охлаждая его в морозильной камере, либо нагревая на кухонной плите. Когда масло достаточно остынет в морозильной камере, оно затвердеет в блок «парафинового» масла, который нельзя перекачивать в систему смазки двигателя. Однако, когда ложку очень холодного масла помещают в сковороду на плите, и она медленно нагревается и вращается, масло постепенно нагревается, и существует определенный температурный диапазон, при котором масло будет теплым и очень "маслянистым" или довольно смазывающий. Однако по мере того, как масло нагревается дальше, масло становится все тоньше и тоньше, пока не станет почти дымящимся и станет почти таким же жидким, как вода - и, таким образом, у него почти нет способности удерживать движущиеся части отдельно, что приводит к контакту металла с металлом и повреждению компоненты, которые предполагается разделить тонкой пленкой масла.

Таким образом, всесезонные масла рекомендуются к использованию в зависимости от диапазона температур окружающей среды в зависимости от сезона или окружающей среды.

Кроме того, существуют проблемы поддержания температуры масла, такие как нагреватели масла или двигателя, которые обеспечивают легкий запуск и более короткий период прогрева в очень холодном климате, и масляные радиаторы для отвода достаточного количества тепла от масла и, следовательно, двигателя, коробки передач или контур гидравлического масла, чтобы поддерживать верхнюю температуру масла в пределах указанного верхнего рабочего предела.

Целесообразно следовать рекомендациям производителя относительно того, какие сорта масла или типы смазочных материалов следует использовать в или на любом оборудовании в зависимости от сезонных температурных диапазонов окружающей среды, в которой используется оборудование.

Несмотря на всю литературу рекламной индустрии, порождающую неврозы, довольно простая диаграмма вязкости и температуры масла действительно удовлетворяет образовательные потребности пользователя и оборудования, причем последнее является типичным для всех руководств по эксплуатации и производителей двигателей внутреннего сгорания. Как было указано ранее, всегда следуйте спецификациям производителя вашего оборудования.

Классификация

Шкала VI была установлена Общество Автомобильных Инженеров (SAE). Для справки произвольно выбраны температуры: 100 и 210 ° F (38 и 99 ° C). Первоначально шкала была интерполирована между 0 для нафтеновый Сырая нефть из Техасского залива и 100 за парафиновый Нефть Пенсильвании. С момента создания шкалы также производились более качественные масла, приводящие к индексам вязкости более 100 (см. Ниже).^[3]

VI улучшение добавки и базовые масла более высокого качества широко используются в настоящее время, что увеличивает достижимый индекс вязкости выше 100. Индекс вязкости синтетические масла колеблется от 80 до более 400.^{[нужна цитата ]}

Индекс вязкости	Классификация
До 35 лет	Низкий
От 35 до 80	Середина
От 80 до 110	Высоко
Более 110	Очень высоко

Расчет

В индекс вязкости можно рассчитать по следующей формуле для масел с индексом вязкости менее 100:^[4]

${\displaystyle \mathrm {VI} =100{\frac {L-U}{L-H}}}$

куда U - кинематическая вязкость масла при 40 ° C (104 ° F), и L и ЧАС представляют собой значения вязкости при 40 ° C для масел с VI 0 и 100 соответственно, имеющих ту же вязкость при 100 ° C, что и масло, вязкость которого мы пытаемся определить. Эти L и ЧАС значения можно найти в таблицах в ASTM D2270.^[5]

Для масел с индексом вязкости более 100 (т.е. U < ЧАС) используется другая формула:^[4]

${\displaystyle \mathrm {VI} =100+((antilog((logH-logU)/logY)-1)/0.00715)}$

куда Y - кинематическая вязкость масла при 100 ° C (212 ° F).

Рекомендации

https://xenum.com/en/engine-oil-visacity-index/

https://www.lubricants.total.com/what-motor-oil-vi

1. «Таблицы индекса вязкости» (PDF). США: ASTM. Получено 26 марта 2020.
2. «Не игнорируйте индекс вязкости при выборе смазки». США: Нория. Получено 26 марта 2020.
3. «Индекс вязкости». Великобритания: Антон Паар. Получено 29 августа 2018.
4. «ASTM D2270-10 (2016)». ASTM. Получено 2020-11-29.
5. Stachowiak, Gwidon W .; Бэтчелор, Эндрю В. (2001). Инженерная трибология (2-е изд.). Бостон: Баттерворт-Хайнеманн.