Физико-химические свойства смазочных материалов: вязкость, зольность, пенетрация и другие показатели
Автор материала: Олег Тимошенко
Качество смазочных материалов описывают физико-химические показатели: для масел - вязкость и индекс вязкости, температура застывания, противоизносные, моюще-диспергирующие, антиокислительные свойства, коррозионная активность, щелочность, зольность, содержание примесей и воды, коксуемость, стабильность к сдвигу; для пластичных смазок - температура каплепадения, пенетрация, водостойкость и предел прочности. Ниже - что означает каждый показатель.
Показатели смазочных масел
- Вязкость - одна из важнейших характеристик смазочных масел, определяющая сопротивление масляной пленки разрыву. Чем прочнее пленка на поверхности трения, тем лучше уплотнение колец в цилиндрах и, для моторных масел, меньше расход на угар. Вязкостно-температурные свойства моторных масел оценивают индексом вязкости.
- Динамическая вязкость - сила сопротивления двух слоев смазочного материала площадью 1 см², расположенных на расстоянии 1 см друг от друга и движущихся друг относительно друга со скоростью 1 см/с.
- Кинематическая вязкость - отношение динамической вязкости к плотности жидкости.
- Вязкость прокачивания - мера способности масла течь и создавать нужное давление в системе смазки при холодном пуске двигателя.
- Индекс вязкости - относительная величина, показывающая степень изменения вязкости в зависимости от температуры. Его рассчитывают по кинематической вязкости при 40 и 100 °C или находят по таблицам. Вязкостно-температурные свойства оценивают также по кинематической вязкости при низких температурах (0 и -18 °C).
- Температура застывания - предельная температура, при которой масло теряет подвижность. По данным источника, масла с температурой застывания -15 °C и выше относят к летним, а с температурой -20 °C и ниже - к зимним. Температура застывания в какой-то мере характеризует предельную температуру холодного пуска, но возможность пуска на морозе зависит прежде всего от вязкости масла при данной температуре.
- Противоизносные свойства - способность масла уменьшать интенсивность изнашивания деталей и затраты энергии на преодоление трения. Зависят от вязкости и вязкостно-температурной характеристики, смазывающей способности и чистоты масла.
- Моюще-диспергирующие свойства - моющие свойства - способность масла поддерживать чистоту деталей, противостоять лакообразованию на горячих поверхностях и прилипанию углеродистых соединений; диспергирующие - способность препятствовать слипанию углеродистых частиц, удерживать их в устойчивой суспензии и разрушать крупные частицы продуктов окисления.
- Противоокислительные свойства - определяют стабильность масла, от которой зависит срок его работы в двигателе, то есть способность сохранять первоначальные свойства. Стойкость к окислению повышают антиокислительные присадки.
- Коррозионная активность - зависит прежде всего от содержания сернистых соединений, органических и неорганических кислот и других продуктов окисления. По данным источника, в лаборатории антикоррозионные свойства моторных масел оценивают по потере массы свинцовых пластин (на 1 м² поверхности) во время испытания при 140 °C. Коррозионный износ зависит также от исходной щелочности масла и скорости ее снижения: чем дольше работает масло, тем ниже его щелочность, поэтому щелочное число входит в показатели качества.
- Зольность - позволяет судить о количестве несгораемых примесей в маслах без присадок, а в маслах с присадками - о количестве зольных присадок. Ее определяют в лаборатории как отношение массы золы к массе пробы, в процентах. По данным источника, зольность масел без присадок не превышает 0,02-0,025 %, масел с присадками - не менее 0,4 %, а высококачественных масел того времени - 1,15-1,65 %. Современные малозольные масла (Low SAPS) для двигателей с сажевыми фильтрами, наоборот, имеют ограниченную сульфатную зольность.
- Механические примеси и вода - в маслах без присадок механических примесей быть не должно, в маслах с присадками - по данным источника, не более 0,015 % массы, и они не должны действовать абразивно. Воды в моторном масле быть не должно: даже небольшое ее количество разрушает присадки и вызывает шламообразование.
- Коксуемость - склонность масла при нагреве без доступа воздуха образовывать остаток вследствие термического разложения.
- Стабильность к сдвигу - способность масла сохранять вязкость под действием высоких деформаций сдвига в эксплуатации.
Показатели пластичных смазок
- Температура каплепадения - показатель температурной стойкости смазки: температура, при которой в специальном приборе падает первая капля смазки. Надежная смазка без вытекания обеспечивается, если рабочая температура узла на 15-20 °C ниже температуры каплепадения. По этому показателю смазки делят на тугоплавкие (на литиевом или натриево-кальциевом мыле, по данным источника, 120-185 °C), среднеплавкие (на кальциевом мыле, в частности солидолы и графитная смазка, 75-105 °C) и низкоплавкие (защитные смазки на немыльных загустителях, не выше 60 °C).
- Пенетрация - характеризует густоту смазки: это глубина погружения стандартного конуса массой 150 г в смазку под действием собственного веса за 5 с, выраженная в десятых долях миллиметра. Пенетрация 250 означает, что конус погрузился на 25 мм. Чем выше пенетрация, тем мягче смазка; смазки с большей пенетрацией применяют зимой, с меньшей - летом.
- Водостойкость - способность смазки противостоять растворению в воде. Антифрикционные смазки на литиевых и кальциевых мылах (в частности солидолы) в воде не растворяются и являются влагостойкими; защитные смазки на углеводородных загустителях совершенно нерастворимы в воде. Смазки на кальциево-натриевых мылах обладают недостаточной влагостойкостью, поэтому их применяют только в узлах, надежно защищенных от воды.
- Предел прочности - показывает способность смазки удерживаться на вращающихся деталях: чем выше предел прочности, тем надежнее смазка держится в подшипниках качения.
Что еще почитать на эту тему
- Классификация смазочных материалов: моторные и трансмиссионные масла, пластичные смазки, компрессорные и гидравлические масла
- Базовые масла и присадки: как производят смазочные материалы и что означают группы API I-V
- Категории автомобильных смазок NLGI: LA, LB, GA, GB и GC
- Глоссарий терминов моторных масел и смазочных материалов
- Как устроено моторное масло: функции, характеристики, базовые масла (группы API I-V) и присадки
- Смазочные материалы: история, функции, характеристики и классификации SAE и API