Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Мера вязкости жидкости
Measure of a fluid's viscosity
Индекс вязкости (VI) – это относительная, безразмерная величина, характеризующая изменение вязкости жидкости при изменении температуры. Он в основном используется для оценки температурной зависимости вязкости смазочных масел. Чем ниже значение VI, тем сильнее вязкость изменяется с температурой. Чем выше значение VI, тем стабильнее вязкость остается в определенном диапазоне температур. Изначально VI измерялся по шкале от 0 до 100, однако достижения в науке о смазочных материалах позволили разработать масла с гораздо более высокими значениями VI. Вязкость смазочного материала тесно связана с его способностью снижать трение в точках контакта твердых тел. Как правило, требуется смазочный материал с наименьшей вязкостью, который при этом способен разделить движущиеся поверхности и создать условия "жидкостной смазки". Если смазочный материал слишком вязкий, для его перемещения потребуется значительное количество энергии (как, например, с медом); если он слишком жидкий, поверхности соприкоснутся, и трение возрастет.
The viscosity index (VI) is an arbitrary, unit less measure of a fluid's change in viscosity relative to temperature change. It is mostly used to characterize the viscosity temperature behavior of lubricating oils. The lower the VI, the more the viscosity is affected by changes in temperature. The higher the VI, the more stable the viscosity remains over some temperature range. The VI was originally measured on a scale from 0 to 100; however, advancements in lubrication science have led to the development of oils with much higher VIs. The viscosity of a lubricant is closely related to its ability to reduce friction in solid body contacts. Generally, the least viscous lubricant which still forces the two moving surfaces apart to achieve "fluid bearing" conditions is desired. If the lubricant is too viscous, it will require a large amount of energy to move (as in honey); if it is too thin, the surfaces will come in contact and friction will increase.
Актуальность
Многие области применения смазочных материалов требуют, чтобы смазочная жидкость сохраняла свои свойства в широком диапазоне условий. Например, моторные масла должны снижать трение между деталями двигателя как при холодном пуске (по сравнению с рабочей температурой двигателя), так и во время работы. Лучшие масла с самым высоким индексом вязкости (VI) остаются стабильными и мало изменяют вязкость в заданном температурном диапазоне, обеспечивая стабильную работу двигателя в нормальных условиях. Ранее для использования в различных погодных условиях рекомендовалось использовать два разных типа масла. Например, для зимних масел и холодного запуска двигателей, при температурах от -30 °C до 0 °C, масло с вязкостью 5 было бы перекачиваемым даже при очень низких температурах и при обычно более низких рабочих температурах двигателя. Однако в жарком климате, где температура колеблется от 30 °C до 45 °C, требовалось масло с вязкостью 50, чтобы оно оставалось достаточно густым для поддержания масляной пленки между горячими движущимися частями. Так возникла идея многосортных масел: при переменных температурах, например, -10 °C ночью и 20 °C днем, масло с вязкостью 5 было бы подходящим, поскольку оно перекачивалось бы в холодном двигателе, а при достижении рабочей температуры и потеплении дня характеристики масла с вязкостью 30 были бы оптимальными. Так появились масла 5W-30, в отличие от масел с фиксированной вязкостью, которые становились слишком жидкими при высокой температуре и слишком густыми при низкой. Влияние температуры на масло с одной вязкостью можно продемонстрировать, налив небольшое количество растительного масла в кастрюлю или сковороду и затем охладив его в морозильной камере или нагрев на плите. При достаточном охлаждении в морозильной камере масло затвердевает в твердый, воскообразный блок, который невозможно прокачать по системе смазки двигателя. Однако, если ложку очень холодного масла поместить на сковороду и медленно нагревать, масло постепенно нагреется, и будет определенный температурный диапазон, в котором масло будет теплым и традиционно "маслянистым". Но при дальнейшем нагреве масло становится все более жидким, пока не начнет дымить и не станет почти таким же жидким, как вода, теряя способность разделять движущиеся части, что приводит к металлическому контакту и повреждению деталей, которые должны быть разделены тонкой масляной пленкой. Поэтому многосортные масла рекомендуются к применению в зависимости от температурных диапазонов окружающей среды в определенное время года или в конкретной среде. Кроме того, существуют вопросы поддержания температуры масла, такие как масляные или двигательные подогреватели, облегчающие запуск и сокращающие время прогрева в очень холодном климате, а также масляные охладители для отвода тепла от масла, и, следовательно, от двигателя, коробки передач или гидравлической системы, чтобы поддерживать верхнюю температуру масла в пределах допустимого рабочего предела.
Many lubricant applications require the lubricant to perform across a wide range of conditions, for example, automotive lubricants are required to reduce friction between engine components when the engine is started from cold (relative to the engine's operating temperatures) up to when it is running. The best oils with the highest VI will remain stable and not vary much in viscosity over the temperature range. This provides consistent engine performance within the normal working conditions. Historically, there were two different oil types recommended for usage in different weather conditions. As an example, with winter oils and cold starting the engines, and with temperature ranges from, say, −30 °C to 0 °C, a 5 weight oil would be pumpable at the very low temperatures and the generally cooler engine operating temperatures. However, in hot climates, where temperatures range from 30 °C to 45 °C, a 50 weight oil would be necessary, so it would remain thick enough to hold up an oil film between the moving hot parts. Thus the issue of multigrade oils came into being, where with variable temperatures of, say, −10 °C during the cold nights and 20 °C during the days, a 5 weight oil would be good as the oil would be pumpable in a cold engine and as the engine came up to running temperature, and the day warmed up, the characteristics of a 30 weight oil would be ideal. Thus the 5W 30 oils were introduced, rather than the fixed and temperature limiting grades where the thin oils became too thin when hot and the thicker oils became too thick when cold. The effects of temperature on a single viscosity oil can be demonstrated by pouring a small amount of vegetable oil into a pot or pan and then either cooling it in a freezer or heating it on a cooking stove. When oils get cold enough in a deep freezer, they will solidify into a block of "wax" like oil that cannot be pumped around inside an engine's lubrication system. However when a spoonful of very cold oil is put into a pan on a stove and it is slowly heated and swirled around, the oil will gradually warm up, and there is a definite temperature range where the oil is warm and traditionally "oily". However as the oil is heated further, the oil becomes thinner and thinner, until it is nearly smoking and is almost as thin as water and thus it has almost no capacity to keep moving parts separated, resulting in metal to metal contact and damage of the components that are supposed to be kept apart with a thin film of oil. Thus the multigrade oils are recommended for use based on the ambient temperature ranges of the season or environment. Additionally, there are the issues of oil temperature maintenance, such as oil or engine heaters that enable easy starting and shorter warm up period in very cold climates, and oil coolers to dump enough heat from the oil, and thus the engine, gearbox, or hydraulic oil circuit, so as to keep the oil's upper temperature to within a specified upper working limit.