Индекс вязкости

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.

Вязкость смазки тесно связана с ее способностью уменьшать трение при контакте с твердыми телами. наименее вязкая смазка, которая все же раздвигает две движущиеся поверхности для достижения условий « жидкостного подшипника Обычно желательна ». Если смазка слишком вязкая, для ее перемещения потребуется большое количество энергии (как в меде ); если он слишком тонкий, поверхности будут соприкасаться, и трение увеличится.

Актуальность

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 двигателя при запуске двигателя от холодного (относительно рабочей температуры ) 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 охладив его в морозильной камере или нагрев на кухонной плите. Когда масла достаточно остынут в глубокой морозильной камере, они затвердеют, превратившись в блок масла, похожего на воск, который невозможно прокачивать 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 не начнет дымиться и не станет 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.

Классификация

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 создания шкалы стали производиться и более качественные масла, в результате чего индекс индекса превысил 100 (см. ниже).

, улучшающие индекс вязкости В настоящее время широко используются присадки , и более качественные базовые масла, которые повышают достижимый индекс вязкости выше 100. Индекс вязкости синтетических масел колеблется от 80 до более 400.

Индекс вязкости	Классификация
до 35 лет	Низкий
от 35 до 80	Середина
от 80 до 110	Высокий
Выше 110	Очень высокий

Расчет

Индекс вязкости можно рассчитать по следующей формуле:

${\text{VI}}={\begin{cases}100{\dfrac {L-U}{L-H}}&{\text{if VI}}\leq 100,\\100+{\dfrac {\exp \left({\frac {\log H-\log U}{\log Y}}-1\right)}{0.00715}}&{\text{if VI}}>100,\end{cases}}$

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. и включены в онлайн-калькуляторы.

Ссылки

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

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