Wskaźnik lepkości
Wskaźnik lepkości ( VI ) jest arbitralną, bezjednostkową miarą zmiany lepkości płynu w stosunku do zmiany temperatury. Jest najczęściej używany do scharakteryzowania zachowania lepkości i temperatury olejów smarowych . Im niższy VI, tym większy wpływ na lepkość mają zmiany temperatury. Im wyższy VI, tym bardziej stabilna pozostaje lepkość przy wahaniach temperatury. VI był pierwotnie mierzony w skali od 0 do 100; jednak postęp w nauce o smarowaniu doprowadził do opracowania olejów o znacznie wyższych wskaźnikach lepkości.
Lepkość smaru jest ściśle związana z jego zdolnością do zmniejszania tarcia w kontakcie z ciałem stałym. Ogólnie, pożądany jest środek smarny o najmniejszej lepkości, który wciąż rozpycha dwie ruchome powierzchnie, aby uzyskać warunki „ płynnego łożyska ”. Jeśli lubrykant jest zbyt lepki, jego ruch będzie wymagał dużej ilości energii (jak w przypadku miodu ); jeśli jest zbyt cienki, powierzchnie będą się stykać, a tarcie wzrośnie.
Znaczenie
Wiele zastosowań środków smarnych wymaga, aby smar działał w szerokim zakresie warunków, na przykład smary samochodowe są wymagane do zmniejszenia tarcia między elementami silnika , gdy silnik jest uruchamiany od zimnego (w stosunku do temperatur roboczych silnika ) do 200 ° C lub 392 °F podczas pracy. Najlepsze oleje o najwyższym VI pozostaną stabilne i nie będą się znacznie różnić lepkością w zakresie temperatur. Pozwala to na stałą wydajność silnika w normalnych warunkach pracy. Historycznie istniały dwa różne rodzaje oleju zalecane do stosowania w różnych warunkach pogodowych. Na przykład, w przypadku olejów zimowych i rozruchu silnika na zimno oraz w zakresie temperatur, powiedzmy od -30°C do 0°C, olej o masie 5 byłby pompowalny w bardzo niskich temperaturach i generalnie niższych temperaturach pracy silnika. Jednak w gorącym klimacie, w którym temperatury wahają się od 30°C do 45°C, konieczny byłby olej o masie 50, aby pozostał wystarczająco gęsty, aby utrzymać film olejowy między ruchomymi gorącymi częściami.
Tak powstała kwestia olejów wielosezonowych, gdzie przy zmiennych temperaturach powiedzmy minus -10°C w chłodne noce i 20°C w ciągu dnia, dobry byłby olej o masie 5, który byłby pompowalny w zimnym silniku, gdy silnik osiągnął temperaturę roboczą, a dzień się nagrzał, właściwości oleju o masie 30 byłyby idealne. W ten sposób wprowadzono oleje 5W-30 zamiast stałych i ograniczających temperaturę gatunków — w których rzadkie oleje stają się zbyt rzadkie, gdy są gorące, a gęstsze oleje stają się zbyt gęste, gdy są zimne.
Wpływ temperatury na olej o pojedynczej lepkości można zademonstrować, wlewając niewielką ilość oleju roślinnego do garnka lub patelni, a następnie schładzając go w zamrażarce lub podgrzewając na kuchence. Gdy oleje wystarczająco ostygną w głębokiej zamrażarce, zestalą się w blok „wosku”, jak olej, którego nie można pompować w układzie smarowania silnika. Jednak gdy łyżka bardzo zimnego oleju zostanie umieszczona na patelni na kuchence i będzie powoli podgrzewana i obracana, olej stopniowo się rozgrzeje i istnieje określony zakres temperatur, w którym olej jest ciepły i tradycyjnie „oleisty”. Jednak w miarę dalszego podgrzewania oleju olej staje się coraz cieńszy, aż prawie dymi i jest prawie tak rzadki jak woda — a zatem prawie nie ma zdolności oddzielania ruchomych części — co powoduje kontakt metalu z metalem i uszkodzenie elementy, które mają być rozdzielone cienką warstwą oleju.
Dlatego oleje wielosezonowe są zalecane do stosowania w zależności od zakresu temperatur otoczenia w danym sezonie lub środowisku.
Do tego dochodzą kwestie utrzymania temperatury oleju, takie jak podgrzewacze oleju lub silnika, które umożliwiają łatwy rozruch i krótszy czas nagrzewania w bardzo zimnym klimacie oraz chłodnice oleju, które odprowadzają wystarczającą ilość ciepła z oleju, a tym samym silnika, skrzyni biegów czy obiegu oleju hydraulicznego, tak aby górna temperatura oleju mieściła się w określonym górnym zakresie roboczym.
Klasyfikacja
Skala VI została utworzona przez Towarzystwo Inżynierów Motoryzacyjnych (SAE). Temperatury wybrane arbitralnie jako odniesienie to 100 i 210 ° F (38 i 99 ° C). Skala była pierwotnie interpolowana między 0 dla naftenowej ropy naftowej z Zatoki Teksasu a 100 dla ropy parafinowej z Pensylwanii. Od początku istnienia skali produkowano również lepsze oleje, co prowadziło do wartości VI większych niż 100 (patrz poniżej).
dodatki poprawiające wskaźnik lepkości i oleje bazowe wyższej jakości, które podwyższają osiągalny współczynnik lepkości powyżej wartości 100. Wskaźnik lepkości olejów syntetycznych waha się od 80 do ponad 400. [ potrzebne źródło ]
Wskaźnik lepkości Klasyfikacja Poniżej 35 Niski 35 do 80 Średni 80 do 110 Wysoki Powyżej 110 Bardzo wysoko
Obliczenie
Wskaźnik lepkości można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
gdzie U to lepkość kinematyczna oleju w temperaturze 40 ° C (104 ° F), Y to lepkość kinematyczna oleju w temperaturze 100 ° C (212 ° F), a L i H to lepkości w temperaturze 40 ° C dla dwóch hipotetycznych olejów VI odpowiednio 0 i 100, mające taką samą lepkość w temperaturze 100°C jak olej, którego VI próbujemy wyznaczyć. Oznacza to, że dwa oleje o lepkości Y w 100°C i VI 0 i 100 miałyby odpowiednio lepkość L i H w 40°C. Te L i H wartości można znaleźć w tabelach w ASTM D2270 i są one włączone do kalkulatorów online.
https://xenum.com/en/indeks-lepkości-oleju-silnikowego/
https://www.lubricants.total.com/what-motor-oil-vi