Индекс вязкости ( VI ) — это произвольная безразмерная мера изменения вязкости жидкости относительно изменения температуры. В основном он используется для характеристики зависимости вязкости от температуры смазочных масел . Чем ниже индекс VI, тем больше на вязкость влияют изменения температуры. Чем выше индекс VI, тем более стабильной остается вязкость в некотором диапазоне температур. Первоначально VI измерялся по шкале от 0 до 100; однако достижения в области науки о смазочных материалах привели к разработке масел с гораздо более высокими индексами вязкости. [1]
Вязкость смазки тесно связана с ее способностью уменьшать трение при контакте с твердыми телами. Обычно желательна наименее вязкая смазка, которая все же раздвигает две движущиеся поверхности для достижения условий « жидкостного подшипника ». Если смазка слишком вязкая, для ее перемещения потребуется большое количество энергии (как в меде ); если он слишком тонкий, поверхности будут соприкасаться, и трение увеличится. [2]
Многие области применения смазочных материалов требуют, чтобы смазочный материал работал в широком диапазоне условий, например, автомобильные смазочные материалы необходимы для снижения трения между компонентами двигателя при запуске двигателя от холодного (относительно рабочей температуры двигателя ) до 200 °C (392 °F) во время работы. Лучшие масла с самым высоким индексом вязкости останутся стабильными и не будут сильно различаться по вязкости в диапазоне температур. Это обеспечивает стабильную работу двигателя в нормальных рабочих условиях. Исторически сложилось так, что для использования в разных погодных условиях рекомендовалось два разных типа масла. Например, с зимними маслами и холодным запуском двигателей, а также с температурным диапазоном, скажем, от -30 °C до 0 °C, масло с вязкостью 5 можно перекачивать при очень низких температурах и, как правило, при более низких рабочих температурах двигателя. Однако в жарком климате, где температура колеблется от 30 °C до 45 °C, потребуется масло с плотностью 50, чтобы оно оставалось достаточно густым, чтобы удерживать масляную пленку между движущимися горячими частями.
Таким образом, возникла проблема всесезонных масел, где при переменных температурах, скажем, -10 °C в холодные ночи и 20 °C в течение дня, масло с вязкостью 5 будет подходящим, поскольку его можно будет перекачивать в холодную погоду. двигатель, и когда двигатель достиг рабочей температуры и в течение дня прогрелся, характеристики масла с вязкостью 30 были бы идеальными. Таким образом, были введены масла 5W-30, а не масла с фиксированной вязкостью и с ограничением температуры, в которых жидкие масла становились слишком жидкими в горячем состоянии, а более густые масла становились слишком густыми в холодном состоянии.
Влияние температуры на масло одной вязкости можно продемонстрировать, налив небольшое количество растительного масла в кастрюлю или сковороду, а затем либо охладив его в морозильной камере, либо нагрев на кухонной плите. Когда масла достаточно остынут в глубокой морозильной камере, они затвердеют, превратившись в блок масла, похожего на воск, который невозможно перекачивать внутри системы смазки двигателя. Однако, когда ложку очень холодного масла кладут в кастрюлю на плите, медленно нагревают и вращают, масло постепенно нагревается, и существует определенный температурный диапазон, в котором масло теплое и традиционно «маслянистое». Однако по мере дальнейшего нагревания масло становится все тоньше и тоньше, пока оно не начинает почти дымиться и не становится почти таким же жидким, как вода – и, таким образом, оно почти не имеет способности удерживать движущиеся части отдельно, что приводит к контакту металлов с металлами и повреждение компонентов, которые должны быть изолированы тонкой пленкой масла.
Таким образом, всесезонные масла рекомендуются к использованию в зависимости от диапазона температур окружающей среды в зависимости от времени года или окружающей среды.
Кроме того, существуют проблемы поддержания температуры масла, например, подогреватели масла или двигателя, которые обеспечивают легкий запуск и более короткий период прогрева в очень холодном климате, а также 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.
Шкала VI была создана Обществом инженеров автомобильной промышленности (SAE). Температуры, выбранные произвольно для справки, составляют 100 и 210 °F (38 и 99 °C). Первоначально шкала была интерполирована между 0 для нафтеновой нефти из Техасского залива и 100 для парафиновой нефти из Пенсильвании. С момента появления шкалы стали производиться и более качественные масла, в результате чего индекс индекса превысил 100 (см. ниже). [3]
В настоящее время широко используются присадки , улучшающие индекс вязкости, и более качественные базовые масла, которые повышают достижимый индекс вязкости выше 100. Индекс вязкости синтетических масел колеблется от 80 до более 400. [ нужна ссылка ]
Индекс вязкости можно рассчитать по следующей формуле: [4]
где U — кинематическая вязкость масла при 40 °C (104 °F), Y — кинематическая вязкость масла при 100 °C (212 °F), а L и H — вязкости при 40 °C для двух гипотетических масел класса VI. 0 и 100 соответственно, имеющее ту же вязкость при 100 °C, что и масло, VI которого мы пытаемся определить. То есть два масла с вязкостью Y при 100 °C и индексом VI, равным 0 и 100, при 40 °C будут иметь вязкости L и H соответственно. Эти значения L и H можно найти в таблицах ASTM D2270 [4] и включить в онлайн-калькуляторы. [5]
https://xenum.com/en/engine-oil-viscocity-index/
https://www.lubricants.total.com/what-motor-oil-vi
