Индекс вязкости

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Неподтвержденные материалы могут быть оспорены и удалены. Найти источники:  «Индекс вязкости» – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( май 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Индекс вязкости ( VI ) — это произвольная, безразмерная мера изменения вязкости жидкости относительно изменения температуры. В основном он используется для характеристики вязкостно-температурного поведения смазочных масел . Чем ниже VI, тем больше вязкость зависит от изменений температуры. Чем выше 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 смазках привели к разработке масел с гораздо более высокими VI. ^[1]

Вязкость смазки тесно связана с ее способностью уменьшать трение в контактах твердых тел. Как правило, желательна наименее вязкая смазка, которая все еще разъединяет две движущиеся поверхности для достижения условий « жидкого подшипника ». Если смазка слишком вязкая, для ее перемещения потребуется большое количество энергии (как в меде ); если она слишком жидкая, поверхности будут соприкасаться, и трение увеличится. ^[2]

Многие смазочные материалы требуют, чтобы смазочный материал работал в широком диапазоне условий, например, автомобильные смазочные материалы должны снижать трение между компонентами двигателя при запуске двигателя с холода (относительно рабочих температур двигателя ) до 200 °C (392 °F) во время работы. Лучшие масла с самым высоким индексом вязкости будут оставаться стабильными и не будут сильно меняться по вязкости в диапазоне температур. Это обеспечивает постоянную работу двигателя в нормальных рабочих условиях. Исторически сложилось так, что для использования в различных погодных условиях рекомендовалось два разных типа масла. Например, с зимними маслами и холодным запуском двигателей, а также при диапазоне температур, скажем, от −30 °C до 0 °C, масло с вязкостью 5 будет прокачиваться при очень низких температурах и, как правило, более низких рабочих температурах двигателя. Однако в жарком климате, где температура колеблется от 30 °C до 45 °C, потребуется масло с вязкостью 50, поэтому оно будет оставаться достаточно густым, чтобы удерживать масляную пленку между движущимися горячими деталями.

Таким образом, возникла проблема всесезонных масел, где при переменных температурах, скажем, −10 °C в холодные ночи и 20 °C в течение дня, масло 5-й вязкости было бы хорошим, поскольку масло можно было бы прокачивать в холодном двигателе, а когда двигатель достигал рабочей температуры, а день становился теплее, характеристики масла 30-й вязкости были бы идеальными. Таким образом, были введены масла 5W-30 вместо фиксированных и температурно-ограничительных классов, где жидкие масла становились слишком жидкими при нагревании, а более густые масла становились слишком густыми при охлаждении.

Влияние температуры на масло с одинарной вязкостью можно продемонстрировать, налив небольшое количество растительного масла в кастрюлю или сковороду, а затем либо охладив его в морозильнике, либо нагрев на плите. Когда масла достаточно остынут в морозильнике, они затвердеют в блок «воскового» масла, который невозможно перекачивать внутри системы смазки двигателя. Однако, когда ложку очень холодного масла кладут в кастрюлю на плите и 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 почти не начнет дымиться и станет почти таким же жидким, как вода, — и, таким образом, у него почти нет возможности удерживать движущиеся части разделенными, что приводит к контакту металла с металлом и повреждению компонентов, которые должны быть разделены тонкой пленкой масла.

Таким образом, всесезонные масла рекомендуется использовать с учетом температурных диапазонов окружающей среды в зависимости от сезона 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 охладители, которые отводят достаточно тепла от масла и, следовательно, от двигателя, коробки передач или гидравлического масляного контура, чтобы поддерживать верхнюю температуру масла в пределах заданного верхнего рабочего предела.

Шкала VI была создана Обществом инженеров-автомобилестроителей (SAE). Температуры, выбранные произвольно для справки, составляют 100 и 210 °F (38 и 99 °C). Шкала изначально была интерполирована между 0 для нафтеновой нефти Texas Gulf и 100 для парафиновой нефти Pennsylvania. С момента создания шкалы также были получены лучшие масла, что привело к значениям VI, превышающим 100 (см. ниже). ^[3]

В настоящее время широко используются присадки , улучшающие индекс вязкости , и высококачественные базовые масла, которые повышают достижимые индексы вязкости сверх значения 100. Индекс вязкости синтетических масел колеблется от 80 до более 400. ^{[ необходима цитата ]}

Индекс вязкости	Классификация
Меньше 35	Низкий
35-80	Середина
80-110	Высокий
Выше 110	Очень высокий

Индекс вязкости можно рассчитать по следующей формуле: ^[4]

${\displaystyle {\text{VI}}={\begin{cases}100{\dfrac {LU}{LH}}&{\text{if VI}}\leq 100,\\100+{\dfrac {\exp \left({\frac {\log H-\log U}{\log Y}}-1\right)}{0,00715}}&{\text{if VI}}>100,\end{cases}}}$

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 с индексом вязкости 0 и 100 соответственно, имеющих ту же вязкость при 100 °C, что и масло, индекс вязкости которого мы пытаемся определить. То есть, два масла с вязкостью Y при 100 °C и индексом вязкости 0 и 100 будут иметь при 40 °C вязкости L и H соответственно. Эти значения L и H можно найти в таблицах ASTM D2270 ^[4] и они включены в онлайн-калькуляторы. ^[5]

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

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