3.1.2.2. Вязкостные свойства масел

Вязкость смазочного масла является одним из важных его экс­плуатационных свойств. От нее зависят надежность работы дви­гателя, износ его деталей, потери мощности на трение, легкость запуска двигателя и прокачиваемость масла по системе смазки.

Общим для всех смазочных масел является уменьшение вязко­сти при повышении температуры и возрастание вязкости при пони­жении. Желательно применять масла с пологой вязкостно-темпе­ратурной зависимостью. Чем меньше масло меняет свою вязкость в зависимости от температуры, тем более высокими эксплуатаци­онными качествами оно обладает, так как масло при высоких тем­пературах сохранит свою вязкость на уровне, необходимом для смазки горячих и нагруженных деталей двигателя, а при низких— не будет загустевать настолько, чтобы ухудшились прокачивае­мость масла и запуск двигателя (рис. 7).

Рис 7. Требования к вязкостно-температурным свойствам масел

Наиболее пологая вязкостно-температурная кривая у легких Дистиллятных масел, состоящих из низкомолекулярных углеводо­родов. Чем больше молекулярная масса углеводородов, входящих в состав масла, тем круче его вязкостно-температурная кривая.

Вязкостно-температурные свойства моторных масел в сущест­вующих стандартах регламентируются различными способами:

- ограничением вязкости по нижнему пределу при высокой температуре и по верхнему пределу при низкой температуре (на­пример, для синтетического масла вязкость при 100 °С не менее 3,2 мм²/с, при минус 40 °С не более 2000 мм²/с);

— отношением вязкости при различных температурах (напри­мер, для масла М.К-6 отношение ν-₂₀/ν₁₀₀ не более 46,5; для масла МС-20 отношение ν₅₀/ν₁₀₀ не более 7,85);

• температурным коэффициентом вязкости (ТКВ)

• (например для маловязких масел ТКВ = (ν₀- ν₁₀₀)/ ν₅₀;)

— индексом вязкости (ИВ), который выражает пологость вяз­костно-температурной характеристики (ВТХ), путем сравнения с кривыми эталонных масел. Лучшее из эталонных масел обладает пологой ВТХ и имеет ИВ, равный 100; худшее — крутой ВТХ и имеет ИВ, равный 0. Чем выше ИВ, тем более пологую ВТХ имеет масло и тем лучше его вязкостно-температурные свойства. Индекс вязкости определяют с помощью таблиц и номограмм.

Вязкостно-температурную характеристику масла можно значи­тельно улучшить применением специальных вязкостных присадок, которыми загущают маловязкие масла, имеющие очень пологую ВТХ, но недостаточную вязкость при рабочей температуре (рис. 8).

Рис. 8. Влияние вязкостной присадки на вязкость масла при различных температурах:

1 — маловязкое масло; 2 — ма­ловязкое масло с вязкостной присадкой (загущенное мас­ло) ; 3 — дистиллятное масло, равновязкое при 100°С загу­щенному маслу

В качестве вязкостных присадок используют высокомолекулярные полимерные соединения (полиизо-бутилены, полиметакрилаты, вини-полы, полиалкилстиролы и др.). Механизм действия вязкостных присадок объясняется изменением формы молекул присадки — при повышенной температуре молекула имеет вид длинной разветвленной цепи и присоединяет ко всей своей поверхности за счет сил адгезии окружающие ее углеводородные мо­лекулы, что повышает вязкость рас­твора. При снижении температуры молекула присадки «свертывается» ее поверхность уменьшается, соот­ветственно снижаются силы меж­молекулярного взаимодействия, а следовательно, и вязкость масла.

Загущенные масла обладают пологой ВТХ, свойственной низкомо­лекулярным маловязким базовым маслам, и достаточно высокой вязкостью при рабочей температуре двигателя. Основной недоста­ток загущенных масел — постепенная механическая деструкция («размол») загустителя, а также их термическая деструкция при высокой температуре, приводящие к снижению вязкости масел.

Характерной особенностью масел является их застывание при понижении температуры, когда происходит потеря подвижности масла. Застывание может быть вызвано двумя различными про­цессами: постепенным повышением вязкости вплоть до превраще­ния масла в аморфную стекловидную массу с неупорядоченным расположением молекул или же образованием кристаллического каркаса из высокоплавких парафиновых углеводородов.

При производстве масел для обеспечения низкой температуры застывания из них стремятся удалить высокоплавкие парафины. В некоторые сорта масла вводят специальные присадки — депрессаторы, препятствующие росту и сращиванию кристаллов парафинов. Депрессатор может снизить температуру застывания масел на 20 ... 30 °. При отсутствии или незначительном содержании па­рафиновых углеводородов депрессатором нельзя задержать засты­вание масла, обусловленное повышением вязкости. В этом случае понизить температуру застывания масла можно только путем раз­жижения его топливом.

Минимальная температура масла, до которой возможен запуск двигателя, определяется двумя факторами, связанными с увеличе­нием вязкости масла при понижении температуры: ростом сопро­тивления раскрутке двигателя от стартера и уменьшением или прекращением подачи масла к узлам трения. Максимальной вяз­костью масла, до которой возможен запуск от стартера, в зависи­мости от типа двигателя обычно считается 2000 ... 5000 мм²/с, пре­кращение же циркуляции масла в системе происходит при вяз­кости порядка 20 000 мм²/c. Заметное уменьшение подачи масла к ответственным узлам трения авиадвигателей, а также существен­ное ухудшение разбрызгивания и распределения масла внутри узлов трения обычно происходит при достижении вязкости поряд­ка 5000 мм² /с — не намного большей, чем предельная вязкость раскрутки ротора.