 |
|
Степени вязкости SAE для моторных масел (SAE J300 APR97)
Классификации и спецификации
Классификация по вязкости
Степени вязкости SAE
Вязкость масла - это основной показатель качества, который является общим для всех масел. Для двигателя или любого другого механизма необходимо применять масла с оптимальной вязкостью, величина которой зависит от конструкции, режима работы и степени износа, температуры окружающей среды и других факторов.
В настоящее время единственной признанной в зарубежных странах системой классификации автомобильных моторных масел является спецификация SAE J300. SAE - это аббревиатура Общества Автомобильных Инженеров США (Society of Automotive Engineers). Вязкость масла по этой системе выражается в условных единицах - степенях вязкости SAE (SAE Viscosity Grade - SAE VG). Численные значения степеней являются условными символами комплекса вязкостных свойств (см. табл. 3.1).
В таблице указаны два ряда степеней вязкости: зимний - с буквой "W" (Winter), и летний - без буквенного обозначения. Сезонные (моновязкие) масла (single viscosity grade oils) зимнего ряда различаются по максимальным вязкостям низкотемпературной проворачиваемости и прокачиваемости, и по минимальной кинематической вязкости при 100°С. Степень вязкости сезонных масел летнего ряда определяется по минимальной и максимальной кинематическим вязкостям при 100°С, и по минимальной вязкости при 150°С и скорости сдвига 10^6 с^-1. Всесезонные масла (multiviscosity-grade oils) должны удовлетворять одновременно двум следующим критериям:
- Максимальным вязкостям низкотемпературной проворачиваемости и прокачиваемости со степенью зимнего ряда (W), и
- Максимальной и минимальной кинематическими вязкостями при 100°С и минимальной вязкости при 150°С и скорости сдвига 10^6 с^-1 в соответствии со степенью летнего ряда (без буквы W).
Классификация SAE J300 используется производителями двигателей для определения степеней вязкости моторных масел пригодных для использования в их двигателях и производителями масел при разработке новых составов, производстве и маркировке готовых продуктов.
Стандартные ряды вязкости:
- зимний ряд: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W;
- летний ряд: SAE 20, 30, 40, 50, 60;
Всесезонные (multigrade) масла, состоят из комбинации зимнего и летнего ряда разделенные знаком "тире" (например, SAE 10W-40), другие виды записи являются неверными, и использование аббревиатуры SAE для них недопустимо (например SAE 10W/40 или SAE 10W40).
Серия всесезонных масел: SAE 0W-20, 0W-30, 0W-40, 0W-50, 0W-60, 5W-20, 5W-30, 5W-40, 5W-50, 5W-60, 10W-30, 10W-40, 10W-50, 10W-60, 15W-30, 15W-40, 15W-50, 15W-60, 20W-30, 20W-40, 20W-50, 20W-60.
Таблица 3.1.
Степени вязкости SAE для моторных масел (SAE J300 APR97)
| Степень вязкости | Низкотемпературная вязкость | Высокотемпературная вязкость | |||
| Проворачиваемость | Прокачиваемость | Вязкость при 100° С, мм²/c | Вязкость при 150° C и скорости сдвига 10^6; с^-1; мПа с, не менее | ||
| Максимальная вязкость, мПа с | min | max | |||
| при темп. * | при темп. ** | ||||
| 0W | 3250 при -30°С | 60000 при - 40°С | 3,8 | ||
| 5W | 3500 при -25°С | 60000 при -35°С | 3,8 | ||
| 10W | 3500 при -20°С | 60000 при -30°С | 4,1 | ||
| 15W | 3500 при -15°С | 60000 при -25°С | 5,6 | ||
| 20W | 4500 при -10°С | 60000 при -20°С | 5,6 | ||
| 25W | 6000 при -5°С | 60000 при -15°С | 9,3 | ||
| 5,6 | <9,3 | 2,6 | |||
| 9,3 | <12,5 | 2,9 | |||
| 12,5 | <16,3 | 2,9*** | |||
| 12,5 | <16,3 | 3,7**** | |||
| 16,3 | <21,9 | 3,7 | |||
| 21,9 | <26,1 | 3,7 |
Примечания: 1 сСт = 1 мм²/с;
* При запуске холодного двигателя, вязкость проворачивания, измеряется на вискозиметре CCS;
** В отсутствии напряжения сдвига, измеряется на вискозиметре MRV;
*** Для масел SAE 0W-40, 5W-40 и 10W-40;
**** Для масел SAE 40, 15W-40, 20W-40 и 25W-40.
Рис. 3.1. Зависимость вязкости моторного масла от температуры
(сезонных SAE 10W и SAE 40 и всесезонного SAE 10W-40)
По спецификации SAE J300, вязкости масел определяются при условиях, близких к реальным. Летнее масло имеет достаточную вязкость, чтобы обеспечить надежное смазывание при высокой температуре, но оно слишком вязкое при низкой температуре, в результате чего при низкой температуре воздуха затрудняется пуск двигателя. Маловязкое зимнее масло облегчает холодный пуск двигателя при низкой температуре, но не обеспечивает его смазывание летом, когда температура масла в двигателе превышает 100°С. Именно по этим причинам наибольшее распространение сегодня получили всесезонные сорта масел, имеющие меньшую зависимость вязкости от температуры.
Таким образом степень вязкости SAE помогает определить диапазон температуры окружающей среды, при котором масло обеспечит нормальную работу двигателя - его проворачивание стартером, прокачивание масла насосом по смазочной системе при холодном пуске и надежное смазывание летом при длительной работе в режиме максимальных скоростей и нагрузок.
Показатели низкотемпературной вязкости:
- максимальная допустимая вязкость масла при запуске холодного двигателя, обеспечивающая проворачиваемость коленчатого вала со скоростью, необходимой для успешного запуска двигателя, а также температура, соответствующая такой вязкости;
- прокачиваемость масла определяется как наименьшая температура, при которой вязкость не превышает определенной величины (60 000 мПа с), обеспечивающей прокачивание по масляной системе.
Методы тестирования
Максимальная низкотемпературная вязкость проворачиваемости определяется на имитаторе запуска холодного двигателя (CCS) по стандарту ASTM D 5293 и измеряется в сантипуазах (мПа с). Установлено, что от этой вязкости зависит число оборотов коленвала двигателя во время "зимнего пуска".
Вязкость прокачиваемости определяется по стандарту ASTM D 4684 и характеризует возможность притока масла в масляный насос и создания нужного давления в системе смазки при запуске двигателя. Определение вязкости прокачиваемости было введено после того, как было замечено, что некоторые масла (SAE 10W-30 и SAE 10W-40) после пребывания определенного времени (более 24 часов) при низкой температуре, теряют текучесть и становятся желеобразными.
Производители масел часто приводят сравнение легкости запуска двигателя и скорости достижения маслом удаленных точек смазывания при разных степенях вязкости применяемых масел. Подобные аргументы позволяют убедить потребителей в необходимости применения новых высококачественных продуктов с улучшенными низкотемпературными свойствами (рис. 3.2).
Рисунок 3.2 наглядно показывает, что масла зимнего ряда с более низкой степенью низкотемпературной вязкости (SAE 5W....., SAE 10W...) выгодно применять для облегчения запуска двигателя и существенного снижения его износа, поскольку в первые секунды работы двигателя, при недостаточном поступлении масла к удаленным точкам смазывания, проявляется наиболее сильное изнашивание.
В качестве дополнительной информации о низкотемпературной вязкости при создании нового масла или при изменении рецептуры, SAE рекомендует определять некоторые новые характеристики: температуру прокачиваемости по методу ASTM D 3829, вязкость при низкой температуре и низкой скорости сдвига (тенденцию к желеобразованию или индекс желатинизации) на сканирующем вискозиметре Брукфильда по методу ASTM D 5133, 5133, а также фильтруемость моторных масел при низкой температуре, которая показывает тенденцию образования твердых парафинов или других неоднородностей, способных к закупориванию масляного фильтра.
Рис. 3.2. Сравнение вязкости при 0°С масел с разной степенью вязкости по SAE
Показатели высокотемпературной вязкости моторных масел оцениваются на основе следующих значений:
- минимальной и максимальной вязкости масла (сСт) при температуре 100°С (по стандарту ASTM D 445);
- минимальной вязкости при температуре 150°С и высокой скорости сдвига (10^6 с^-1) (метод ASTM D 4683 или, в Европе, метод СЕС L-36-А-90).
При эксплуатации двигателя особенно важна высокотемпературная вязкость при большой скорости сдвига, которая показывает поведение масла в узких узлах трения двигателя - в подшипниках коленчатого и распределительного валов, кривошипно-шатунного механизма и т.д.