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油液分析技術(shù)---粘度
潤滑油重要的物理性質(zhì)是粘度。 粘度是潤滑油內(nèi)摩擦阻力的程度,亦即內(nèi)摩擦力的量度。粘度決定了油液的承載能力以及油液的流動(dòng)性,是各種潤滑油分類、分級(jí)、質(zhì)量評(píng)定與選用及代用的主要指標(biāo)。通常將粘度分為動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、相對(duì)粘度三種。
1、動(dòng)力粘度:動(dòng)力粘度是液體在一定切應(yīng)力下流動(dòng)時(shí),其內(nèi)摩擦力的量度。
2、相對(duì)粘度:采用不同的特點(diǎn)粘度計(jì)所測得的條件單位表示的粘度,一般有恩氏粘度、賽氏粘度和雷氏粘度三種表示方法。
3、運(yùn)動(dòng)粘度:運(yùn)動(dòng)粘度即流體的動(dòng)力粘度與同溫度下該流體密度ρ之比,單位為 (m^2)/s。
下面我們來具體了解一下運(yùn)動(dòng)粘度。
一、運(yùn)動(dòng)粘度的表示:
在溫度t℃時(shí),運(yùn)動(dòng)粘度用符號(hào)ν表示,在單位制中,運(yùn)動(dòng)粘度單位為斯,即每秒平方米(m2/s),實(shí)際測定中常用厘斯,(cst)表示厘斯的單位為每秒平方毫米(即 1cst=1mm2/s)。運(yùn)動(dòng)粘度廣泛用于測定噴氣燃料油、柴油、潤滑油等液體石油產(chǎn)品。深色石油產(chǎn)品、使用后的潤滑油、原油等的粘度,運(yùn)動(dòng)粘度的測定采用逆流法。
二、運(yùn)動(dòng)粘度對(duì)潤滑油組成的意義
1、潤滑油由基礎(chǔ)油和添加劑經(jīng)調(diào)和、攪拌后形成了成品油。不同的運(yùn)動(dòng)粘度調(diào)和出來的油品就是不同等級(jí)的潤滑油。所以,運(yùn)動(dòng)粘度對(duì)潤滑油的等級(jí)分類起了決定性因素。
2、潤滑油等級(jí)主要由質(zhì)量等級(jí)和粘度等級(jí)決定。如汽機(jī)油而言,API(美國石油協(xié)會(huì)) 采用的是機(jī)油品質(zhì)等級(jí)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),將潤滑油分成汽油機(jī)用(S)和柴油機(jī)用(C)兩大類。汽油機(jī)油用代號(hào)“S”表示,后面緊跟另一位英文字母(如SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG、SH、SJ、SL、SM、SN),字母排序越后,潤滑油的品質(zhì)越高。柴油機(jī)油用潤滑油--用代號(hào)“C”表示,后面緊跟另一位英文字母(如CA、CB、CD、CE、CF、CG、CH、CI、CJ)字母排序越后,潤滑油的品質(zhì)越高。SAE(美國汽車工程師協(xié)會(huì))采用的是粘度等級(jí)分類法。將潤滑油分成夏季用的高溫型、冬季用的低溫型和冬夏通用的全天候型。具體含義如下:
(1)高溫型5個(gè)(如SAE20、30、40、50、60)---其標(biāo)明的數(shù)字表示100℃時(shí)的粘度,數(shù)字越大粘度越高。
(2)低溫型6個(gè)(如SAE0W、5W、10W、15W、20W、25W):W是Winter(冬天)的縮寫,表示僅用于冬天,數(shù)字越小粘度越低,低溫流動(dòng)性越好。
(3)全天候型(如SAE15W/40):表示低溫時(shí)的粘度等級(jí)符合SAE15W的要求、高溫時(shí)的粘度等級(jí)符SAE40的要求,屬于冬夏通用型。
3、運(yùn)動(dòng)粘度的計(jì)算意義。首先用來確定潤滑油的牌號(hào)。潤滑油的牌號(hào)絕大部分是以某一溫度下運(yùn)動(dòng)粘度的平均值或近似值來決定的,同時(shí)粘度也是選用潤滑油的主要依據(jù)。其次粘度也是輕質(zhì)燃料油,如噴氣燃料和柴油的質(zhì)量指標(biāo)之一。還有生產(chǎn)上從粘度變化來判斷潤滑油的精致程度。而且粘度對(duì)于油料的輸送有重要意義。測定不同溫度下的粘度可以表示潤滑油的粘溫特性。粘溫特性指潤滑油粘度隨溫度變化的特性,常用粘度比、粘度系數(shù)和粘度指數(shù)來表示。
4、運(yùn)動(dòng)粘度高的潤滑油會(huì)形成比較厚的油膜,對(duì)機(jī)械的摩擦?xí)鸬奖Wo(hù)的作用。為了防止發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)零件間的接觸面磨損,潤滑油必須有足夠的黏度,以便在各種運(yùn)轉(zhuǎn)溫度下都能在運(yùn)動(dòng)零件間形成油膜,從而使得汽車發(fā)動(dòng)機(jī)順暢運(yùn)轉(zhuǎn);但是,過猶不及,潤滑油黏度過大會(huì)事倍功半,甚至?xí)斐梢韵聨追矫娴牟涣加绊懀喊l(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)困難、啟動(dòng)過程零件磨損加劇、功率損失大、清洗作用差和冷卻作用差等。
三、影響潤滑油粘度的因素:
1、溫度變化:
油液的粘溫指數(shù)(VI)是指油的粘度隨溫度變化而發(fā)生變化的規(guī)律。更高的VI值表示油由于溫度波動(dòng)而粘度幾乎不怎么變化,而低VI表示 油液隨溫度變化會(huì)表現(xiàn)出相對(duì)大的粘度變化。 在40℃和100℃之間粘度變化不顯著的油比具有更大粘度變化的油有著更高的VI。粘度指數(shù)試驗(yàn)(ASTMD2270)基于在40℃(1040°F)和 100℃(2120°F)的油的運(yùn)動(dòng)粘度,高于95的粘度指數(shù)值被認(rèn)為是高的。具有高VI的油在寬范圍溫度下對(duì)關(guān)鍵組分提供更多的保護(hù)。
2、添加劑:
添加劑是潤滑油配方的一部分。例如,多級(jí)礦物基發(fā)動(dòng)機(jī)油(除了天然高VI的基礎(chǔ)油)用彈性添加劑配制,所述彈性添加劑在低溫下緊湊并且在高溫下膨脹以降低油液的流動(dòng)性。
3、煙炱
常見于柴油發(fā)動(dòng)機(jī),煙炱是一種在油品中形成膠體懸浮的顆粒。潤滑油中的分散劑添加劑是用來防止煙炱顆粒聚集和生長,避免膠體懸浮液形成的添加劑。
4、水污染
水污染: 油和自由水不混合,不是化學(xué)反應(yīng),但在某些情況下,它們將結(jié)合形成乳狀液,看起來像加奶油的咖啡,這實(shí)際上會(huì)增加油的運(yùn)動(dòng)粘度。
5、熱和氧化、老化副產(chǎn)物
這些副產(chǎn)物是不溶的,但是被油以穩(wěn)定的懸浮液的形式攜帶。
運(yùn)動(dòng)粘度v描述了物質(zhì)在地球重力影響下的流動(dòng)行為?,F(xiàn)在運(yùn)動(dòng)粘度的概念已經(jīng)被人們廣泛地接納:因?yàn)橹亓ψ鳛橐环N無處不在的驅(qū)動(dòng)力已經(jīng)被人們所熟知,與其相關(guān)的滴落現(xiàn)象和運(yùn)動(dòng)粘度概念自然也得到了人們的廣泛理解。
對(duì)于任何潤滑油的選用,必須在加大承載能力的高粘度和易于循環(huán)的低粘度之間的取得正確的平衡。 除了潤滑之外,油液在所有條件下都能流動(dòng)是至關(guān)重要的。因此,粘度測量是機(jī)械系統(tǒng)中油液重要的測試之一。