Вязкость масла

Вязкость масла

ВЯЗКОСТЬ МАСЕЛ, внутреннее трение, является основным свойством для смазочных масел. Смазочные масла нормируются по своей вязкости, и по величине вязкости выбирают их для смазки той или другой части машины, но, конечно, одна вязкость не дает еще полной характеристики смазочного масла и не решает всего сложного вопроса о смазочной способности его. Вязкость связана с внутренними, молекулярными свойствами жидкости. Вязкость масел изменяется с температурой и эта изменяемость настолько характерна для данной жидкости, что температурные кривые изменяемости внутреннего трения с изменением температуры для смазочных масел принято называть характеристическими. Обычно вязкость смазочных масел уменьшается с нагреванием и значительно повышается с понижением температуры; при понижении температуры сильно повышается вязкость минеральных масел, в особенности при содержании в них парафина; растительные масла имеют более медленную изменяемость вязкости с изменением температуры. Наиболее надежными смазочными маслами являются масла с более пологой температурной кривой вязкости.

Следует отметить, что характеристическая кривая для смазочных масел имеет вообще вид гиперболы; если же построить логарифмическую анаморфозу, то получается или прямая или близкая к прямой кривая. Отношение Δη/Δt или lg η/lg t может дать характеристику изменяемости вязкости с температурой и служить для сравнения и для выбора масел. Вязкость масел, как и их плотность, изменяется с повышением давления, а именно повышается, сначала медленно, а при давлении, большем 200—300 кг/см2, это повышение вязкости растет все сильнее и сильнее, в особенности для минеральных масел; для растительных - оно происходит значительно медленнее. Вязкость жидкостей оказывается вообще возрастающей с возрастанием их удельного веса. Профессор Е. Пистолькорс в своих работах подметил интересную зависимость, справедливую именно для нефтяных продуктов, начиная от бензина и до тяжелого мазута, имеющего вязкость в 10000 раз большую:

Vjazk masla 1

например, для бензина с D = 0,709 при 20° формула дает η = 0,0065, а опыт дал η = 0,0056; для тяжелого мазута с D = 0,924 при 20° формула дает η = 63,0, а опыт дал η = 63,4.

Как эталонная жидкость для сравнения вязкостей обыкновенно берется вода, для смазочных масел (именно для машинных масел) - сурепное масло, для моторных масел (для двигателей внутреннего сгорания) - касторовое масло, так как растительные масла обладают более постоянными и определенными свойствами.

О методах измерения вязкости см. Вязкость. Наиболее употребителен метод Пуазейля; метод Стокса пригоден для очень вязких жидкостей, а также для быстрых приближенных испытаний вязкости обыкновенных смазочных масел; способы Кулона и торсионный пригодны для изучения вязкости эмульсий и неоднородных жидкостей.

Условные технические величины вязкости смазочных масел. Число градусов вязкости по Энглеру (°Е) представляет отношение времени истечения 200 см3 масла при температуре t ко времени истечения 200 см3 воды при 20°, при испытании истечения в вискозиметре Энглера, имеющем нормированные размеры. Для смазочных масел обычно принято определять вязкость при температурах: 20, 50 и 100°. Для машинных смазочных масел обычно определяется вязкость при 50°, а для цилиндровых при 100°; температура 20° берется только для очень легких масел, а в специальных случаях берут и иные температуры, близкие к предельной рабочей температуре, например, для турбинных масел в 70 или 80°. В Германии и СССР принят вискозиметр Энглера с нормированными размерами. Проверка его показаний производится по времени истечения 200 см3 воды при 20°. Обычно его водяное число близко к 50—53 сек., и точная величина его дается в свидетельстве для каждого вискозиметра. В виду длительности испытания истечения для вязких масел или же для обыкновенных смазочных масел при пониженных температурах возможно производить опыты, измеряя время истечения не всего установленного объема (200 см3), а части его, именно 100 или 50 см3. Это впервые ввел профессор Гольде, который дал величину переводного множителя, равного 5 при истечении 50 см3 масла, при приведении показания вязкости к истечению нормальных 200 см3. Л. Блох и А. Добрянский обстоятельно проверили этот ускоренный метод и дали формулу для пересчета на время истечения 200 см3, т. е. для вычисления градусов вязкости Энглера из времени Т сек. истечения объема Q см3:

Vjazk masla 2

где Е означает вязкость в градусах Энглера, Q см3 - вытекший объем масла за время Т сек., a W - водяное число вискозиметра в сек. Эта формула при Q = 200 см3, действительно, дает Е = T/W. Предпочтительнее производить взвешивание количества вытекшего масла (в случае появления пены невозможно точно отсчитать вытекший объем), и тогда формула для пересчета вязкости в градусы Энглера примет следующий вид:

Vjazk masla 3

где Р - вес вытекшего масла (в г) за время Т (в сек.), d - плотность масла, а Т (сек) - водяное число вискозиметра. Упомянутые авторы дали номограммы для ускорения и упрощения означенного пересчета.

Вискозиметр Уббелоде для жидкостей с малой вязкостью рекомендуется при определении числа градусов вязкости легких жидкостей, например, керосина, и при определении вязкости смазочных масел при высоких температурах: 100, 200, 300° и выше, например, для моторных масел, т. е. для цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Следует отметить, что все технические приборы для измерения вязкости дают лишь «свои числа» вязкости, т. к. в них условия истечения отступают от закона Пуазейля, например, в вискозиметре Энглера: слишком коротка и широка трубка истечения, давление истечения - переменное и зависит от плотности жидкости, температура не точно удерживается и определяется не точно, не учитывается потеря кинетической энергии, уносимой струей, и т. д. Эти неточности особенно сильно отзываются на числах вязкости для легких масел, а также при высоких температурах, когда течение явно турбулентное (вихревое), а не ламинарное (послойное). Формулы для приближенного перевода градусов вязкости Энглера в абсолютную вязкость, как и переводные таблицы для прямого и обратного перевода, разработаны разными авторами; так, из формул Уббелоде получается:

Vjazk masla 4

где Е - вязкость в градусах Энглера, d - плотность в г/см3.

Числа вязкости для смазочных масел и вискозиметры в других промышленных странах применяются иные: в Америке - секунды и соответственно вискозиметры Сейболт-Универсаль и Сейболт-Фурол; в Англии - секунды, соответственно Редвуд-Торговый и Редвуд-Адмиралтейский; во Франции - градусы и вискозиметр Барбье. Для грубых пересчетов можно принять, что  5°Е = 166" Сейболт-Универсаль = 140" Редвуд-Торговый = 15,8" Редвуд-Адмиралтейский = 20,6" Сейболт-Фурол = 137° Барбье. Таблицы вязкости смазочных масел (в градусах Энглера), согласно техническим нормам нефтепродуктов Нефтесиндиката для изготовляемых в настоящее время в СССР смазочных масел, приводятся здесь целиком, как имеющие большой практический интерес и значение.

Вязкость машинных масел

Вязкость масле для двигателей внутреннего сгорания

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.