Valitse oikea öljy: yksinkertainen opas voiteluaineen viskositeetin ymmärtämiseen

Voitelussa on olennaista ymmärtää voiteluaineen viskositeetti, joka muodostaa kriittisen perustan oikeiden voiteluaineiden valinnalle tarkasta laitteesta tai raskaasta kalustosta riippumatta. On erittäin tärkeää varmistaa, että koneesi toimii sujuvasti pidempään ja toimii tehokkaasti.

 

 

Mikä on öljyn viskositeetti?

 

Viskositeetti on nesteen virtausvastus. Yksinkertaisesti sanottuna voiteluaineen viskositeetti kertoo öljyn paksuuden. Korkeamman viskositeetin öljy on paksumpaa ja virtaa hitaammin, kun taas alhaisemman viskositeetin omaava öljy on ohuempaa ja virtaa helpommin.

e.g.,veden viskositeetti @ 20 astetta on noin 1 cSt, mutta hunajan viskositeetti on noin 12000 @ 20 astetta.

Seuraava taulukko näyttää tavallisten nesteiden viskositeetin.

Yleisten nesteiden viskositeetti
Nestemäinen	Noin Viskositeetti @ 20 astetta (cSt)	Noin Viskositeetti @ 40 astetta (cSt)
Bensiini	0.7	0.5
Vesi	1	0.66
Maito	2.5	1.5
Oliiviöljy	80	40
Canola öljy	75	42
Hydrauliöljy (ISO VG 46)	128	46
Moottoriöljy (10W-30)	300	70
Shampoo	5000	1500
Hunaja	12000	2000

 

Voiteluaineiden viskositeetti on erittäin{0}}tärkeä parametri. On niin tärkeää, että nimeämme öljyn usein sen mukaan. Hyvä esimerkki on hydrauliöljy "ISO VG 46" – se "46" tulee suoraan sen viskositeetista mitattuna 40 asteessa.

 

Miten moottoriöljyn viskositeettiluokka määritellään?

 

SAE J300 -standardi määrittelee moottoriöljyjen viskositeettiluokan. Esimerkkinä "5W-40":

 

W:Se tarkoittaa Kestää talvea, mikä edustaa öljyn suorituskykyä kylmällä säällä.

Numero ennen "W" (5W):Matala{0}}lämpötilojen suorituskykyluokka. Pienempi luku tarkoittaa, että öljy on ohuempaa kylmällä säällä, mikä tekee kylmäkäynnistyksestä vähemmän vaikeaa.

Numero W:n (40) jälkeen:Korkean{0}}lämpötilan suorituskykyluokka. Suurempi luku tarkoittaa, että öljy on tahmeampaa korkeissa lämpötiloissa, mikä antaa vahvemman öljykalvon.

 

SAE J300 -standardi

SAE-viskositeettiluokka	Matala-Lämpökäynnistysviskositeetti (cP) Max	Matala-lämpötilan pumppausviskositeetti (cP) Max (ilman myötörajaa)	Kinemaattinen viskositeetti (cSt) 100 asteessa Min	Kinemaattinen viskositeetti (cSt) 100 asteessa Max	Korkea leikkausviskositeetti (cP) 150 asteessa Min
0W	6200@ -35	60000@ -40	3.8	-	-
5W	6600@ -30	60000@ -35	3.8	-	-
10W	7000@ -25	60000@ -30	4.1	-	-
15W	7000@ -20	60000@ -25	5.6	-	-
20W	9500@ -15	60000@ -20	5.6	-	-
25W	13000@ -10	60000@ -15	9.3	-	-
16	-	-	6.1	<8.2	2.3
20	-	-	6.9	<9.3	2.6
30	-	-	9.3	<12.5	2.9
40	-	-	12.5	<16.3	3.5* / 3.7**
50	-	-	16.3	<21.9	3.7
60	-	-	21.9	<26.1	3.7
* 0W-40, 5W-40 ja 10W-40 luokkiin ** 15W-40, 20W-40, 25W-40 ja 40 luokkiin

 

Viskositeettimuutokset (ΔV) ovat myös tärkeä indikaattori öljynvaihdon tarpeellisuudesta.

 

Yleisesti ottaen, jos moottoriöljyn kinemaattinen viskositeetti 100 asteessa muuttuu enemmän kuin ±25 % (25 %:n lisäys tai lasku viskositeetissa), se tarkoittaa, että on aika vaihtaa moottoriöljy.

 

 

Kun voiteluaine lähestyy käyttöikänsä loppua, sen viskositeetti ensin laskee huomattavasti ja sitten nousee nopeasti. Moottorin kulumisen välttämiseksi voitelun rikkoutumisesta on tärkeää, että öljy vaihdetaan nopeasti ennen kuin viskositeetti laskee huomattavasti, jotta ajoneuvon suorituskyky voidaan varmistaa.

 

Moottoriöljy osoittautuu normaalia paksummaksi.

Sakeutuminen (viskositeetin nousu yli +25 %) johtuu usein öljyn hapetuksesta, mikä johtaa suureen määrään lietettä, mikä johtaa-käynnistyksen kulumiseen ja polttoaineen kulutuksen lisääntymiseen.

Moottoriöljy osoittautuu normaalia ohuemmaksi.

Oheneminen (viskositeetin lasku yli -25 %) johtuu usein polttoaineen laimenemisesta tai lisäaineiden tehottomuudesta, mikä johtaa riittämättömään voiteluun ja kovaan kulumiseen.

 

Miten teollisuusöljyjen viskositeettiluokat määritellään?

 

Standardin ISO 3448 viskositeettiluokka on yleisin ja laajimmin käytetty teollisuuden voiteluaineiden viskositeetin luokitusstandardi, jota käytetään yleisesti hydrauliöljyille, vaihteistoöljyille ja muille teollisuusöljyille.

ISO VG (viskositeettiluokka), esimerkiksi ISO VG 32, ISO VG 68, ISO VG 220.

Ytimen määritelmä: Kunkin lajin numero edustaa öljytuotteen kinemaattisen viskositeetin keskipistettä 40 asteessa. Sen sallittu vaihteluväli on ±10 %.

Esimerkki: ISO VG 46:n viskositeettialue on 41.4 - 50.6 cSt (koska 46 ± 10 %=41.4 ~ 50,6).

 

Teollisuuden voitelualalla viskositeetin muutokset ovat tärkeä menetelmä laitteiden huollossa. Jos voiteluaineen viskositeetti nousee tai laskee huomattavasti käyttöjakson jälkeen, huoltoinsinöörien tulee kiinnittää huomiota välittömästi, sillä se voi tarkoittaa voiteluaineen vikaa, joka voi aiheuttaa vakavia laitevaurioita.

 

Öljyn viskositeetin lisäys:

Öljyn viskositeetin nousu-korkeaksi tarkoittaa aina öljyn voimakasta hapettumista, lietteen kerääntymistä tai yhteensopimattomien korkeamman-viskositeetin öljyjen saastumista.

Esimerkiksi hydraulijärjestelmissä, jotka toimivat jatkuvasti korkeissa lämpötiloissa, neste hapettuu erittäin nopeasti, mikä johtaa viskositeetin nousuun. Kuljettajien tulee vaihtaa uudet öljyt viipymättä.

Jos ei, vanha öljy ei ainoastaan ​​lisää järjestelmän energiankulutusta ja hidasta vastetta, vaan voi myös aiheuttaa vakavia vikoja, kuten suodattimen tukkeutumisen.

Öljyn viskositeetin lasku:

Voiteluaineen viskositeetin putoamiseen on kaksi syytä: 1, alhaisemman-viskositeettitason nesteiden, kuten veden tai liuottimen sisäänpääsy, aiheuttama kontaminaatio laitteiden riittämättömän tiivistyksen vuoksi; Kuviossa 2 viskositeetti-indeksiä parantavien aineiden molekyyliketjut katkaistiin suurella mekaanisella leikkausvoimalla.

Jotkut markkinoilla olevista edullisista{0}}vaihteistoöljyistä toimivat tyypillisenä tapauksena: valmistaja sekoitti alhaisen-viskositeettitason perusöljyjä halpojen polymeeristen sakeuttamisaineiden kanssa. Näyttää-hyvä alkuviskositeetti ei kestä voimakasta leikkausta hammaspyörän pyöriessä. Niiden viskositeetti laskee nopeasti lyhyessä ajassa, mikä johtaa riittämättömään öljykalvon lujuuteen ja voitelukyvyttömyyteen, mikä aiheuttaa laitteiden kulumista. Tämä "kustannussäästö"{6}lähestymistapa itse asiassa lisää merkittävästi laitteiden vikaantumisriskiä, ​​lisää ylläpitokustannuksia ja lyhentää sen käyttöikää.

 

Viskositeetti-, lämpötila- ja viskositeettiindeksin parantajat (VII).

 

Viskositeetti mitataan yleensä tietyssä lämpötilassa. Theviskositeettiindeksi (VI)mittaa kuinka paljon voiteluaineen viskositeetti muuttuu lämpötilan mukaan. Mitä suurempi arvo, sitä vähemmän viskositeetin arvo muuttuu lämpötilan mukaan.

e.g.:

Mineraaliöljyn (parafiini{0}}pohjaisen) VI on noin 96-110, kun taas polyalfaolefiinien (PAO) VI voi olla jopa 120-180. PAG-öljyn (polyalkyleeniglykoli) VI voi nousta yli 190:een.

 

Koska laitteiden ja ympäristön lämpötilat vaihtelevat jatkuvasti, useimmissa voitelukohteissa korkean VI-arvon omaavat voiteluaineet ovat suositeltavia laajan lämpötilan mukautuvuuden ja vakaamman voitelun suojauksen vuoksi. Esimerkiksi PAO-pohjaisilla korkealaatuisilla-autojen moottoriöljyillä on tyypillisesti korkeampi VI, mikä sopii paremmin kylmäkäynnistykseen-ja intensiiviseen ajoon kuumissa lämpötiloissa.

 

Miten perusöljyn VI-arvoa voidaan parantaa?

 

Itse perusöljyn optimoinnin (fyysinen jalostus ja kemiallinen muuntaminen) lisäksi voiteluaineita, joilla on korkeampi VI-arvo, voidaan saada myös lisäämällä viskositeetin parantajia. Nämä voiteluaineiden lisäaineet ovat tavallisesti pitkäketjuisia{1}}polymeerejä, jotka laajenevat lämmön vaikutuksesta ja estävät öljyn luonnollisen ohenemisen.

 

Viskositeetti-indeksin parantaja (VII)

​

Viskositeettiindeksin parantaja (VII) on lisäaine, jota käytetään moniasteisten polttomoottoriöljyjen ja muiden korkean VI:n teollisuusvoiteluaineiden formulointiin. Se lisää VI:tä ja vähentää viskositeetin muutosta lämpötilan mukaan voiteluainekoostumuksissa.

Yleisimmin käytetty viskositeetti-indeksin parantaja on olefiinikopolymeeri (OCP), joka viittaa yleisesti eteenipropeenikopolymeeriin (EPM). OCP on yksi maailman laajimmin käytetyistä ja valtavirran VII-öljyistä, erityisesti moottoriöljyissä. On myös muita VII, kuten PMA, HSD, napsauta tästä saadaksesi lisätietoja viskositeettiindeksin parantajista.

 

Yleistä voiteluaineen viskositeettiindeksin parantajiin

 

2-puolinen viskositeetti: liian korkea tai liian matala

 

Voiteluaine tulee aina valita oikealla viskositeettiluokalla ohjekirjan ohjeiden mukaan.

 

Autojen moottoriöljy

 

• Viskositeetti liian alhainen

Liian alhainen viskositeetti johtaa pääasiassa riittämättömään voiteluun ja tiivisterenkaiden toimintakuntoon, mikä johtaa suoraan moottorin kulumiseen ja vuotamiseen.

• Viskositeetti liian korkea

Liian korkea viskositeetti tarkoittaa liiallista vastusta ja huonoa juoksevuutta, mikä voi johtaa moottorin käynnistysvaikeuksiin, korkeaan polttoaineenkulutukseen ja huonoon lämmönpoistoon.

 

Teollisuusöljyt

 

Tehdään esimerkki hydrauliöljystä; se voi aiheuttaa tarpeettomia ongelmia, jos hydraulinesteet ovat liian korkealla tai liian alhaisella standardin yläpuolella.

• Viskositeetti liian alhainen

Jos hydraulinesteet ovat liian paksuja, tämä voi lisätä pumpun vastusta, haitata virtausta ja mahdollisesti aiheuttaa pumpun kavitaatiota, joka vaurioittaa pumppua. Lisäksi liian korkea viskositeettinen hydrauliöljy lisää virtausvastusta hydraulijärjestelmässä, lisää tehonkulutusta, hidastaa toimilaitteiden vastetta ja vähentää tarkkuutta.

• Viskositeetti liian korkea

Jos hydraulinesteet ovat liian ohuita, öljykalvo ohenee, mikä johtaa riittämättömään voiteluun ja lisää kulumista. Matalaviskositeettinen öljy heikentää myös tiivistyskykyä, mikä lisää vuotoriskiä.

 

Mitä viskositeettia voiteluaineille testataan?

 

Moottoriöljyille

 

• 100 asteen kinemaattinen viskositeetti - normaaleissa moottorin käyttöolosuhteissa.

KV100 määrittää öljykalvon paksuuden ja lujuuden moottorin normaalin käytön aikana. Jokaiselle viskositeettiluokalle SAE J300 määrittelee vähimmäis- ja valinnaisen maksimaalisen kinemaattisen viskositeetin 100 asteessa.

 

• High Temperature High Shear (HTHS)viskositeetti - 150 asteessa - vaikeissa moottorin käyttöolosuhteissa.

SAE J300 määrittelee HTHS-minimiarvot eri viskositeettiluokille. HTHS-testi täydentää 100 asteen viskositeettitestiä, sillä se mittaa erityisesti öljykalvon lujuutta moottorin vaativimpien hetkien aikana, jolloin suojaa eniten tarvitaan.

Liian alhainen HTHS-viskositeetti voi johtaa riittämättömään voiteluun ja lisääntyneeseen kulumiseen.

 

• Cold Crank Simulator (CCS)viskositeetti - mittaa moottorin kylmäkäynnistystehoa alhaisissa lämpötiloissa.

CCS-viskositeetti on keskeinen parametri määriteltäessä "W" (talvi) laatua. Tämä simuloi öljyn virtauksen vastusta moottorin käynnistyksen aikana erittäin alhaisissa lämpötiloissa. Mitä pienempi arvo, sitä vähemmän akkua ja moottoria rasitetaan kylmäkäynnistyksen aikana, mikä johtaa tasaisempaan käynnistykseen.

 

• Mikropyörimisviskosimetri (MRV) / pumppausviskositeetti - Voidaanko öljyä pumpata matalissa lämpötiloissa?

MRV-viskositeetti on toinen keskeinen parametri määriteltäessä "W"-luokan moottoriöljyä.

Se simuloi, pystyykö öljy imemään öljyn ja kierrättämään sen tehokkaasti kaikkiin moottorin osiin matalissa lämpötiloissa. Jos MRV on liian korkea, pumppaus vaikeutuu, mikä voi johtaa öljyn nälkään ja moottorin vakavaan kulumiseen heti käynnistyksen jälkeen.

 

• 40 asteen kinemaattinen viskositeetti - käytetään viskositeettiindeksin laskemiseen

Vaikka 40 asteen kinemaattista viskositeettia ei käytetä suoraan SAE J300 -luokissa, se on edelleen erittäin tärkeä fyysinen ominaisuus. Se on ratkaisevan tärkeä öljyformulaatioiden kehittämisessä ja laadunvalvonnassa. 40 asteen kinemaattista viskositeettia käytetään ensisijaisesti viskositeettiindeksin laskemiseen.

 

Viskositeettimuutos ja viskositeettiindeksin parantajat - SSI

 

Voiteluöljyllä, joka sisältää viskositeettiindeksin parantajia (VIIs), viskositeetti on huomattavasti parempi ja viskositeettiindeksi on korkeampi. Tietyn moottorin käyttöajan jälkeen sen viskositeetti voi kuitenkin laskea huomattavasti. Miksi näin tapahtuu?

 

Viskositeettiindeksin parantajat ovat pääasiassa öljyliukoisia{0}}polymeerejä. Kun voiteluöljyyn kohdistuu voimakkaita leikkauksia-kuten nopeassa-vaihteissa ja öljypumpuissa-, nämä polymeeriketjut voidaan katkaista mekaanisesti. Tämä prosessi vähentää pysyvästi polymeerien molekyylipainoa, mikä johtaa merkittävästi moottoriöljyn viskositeetin laskuun. Tätä ilmiötä kutsutaan ammattimaisestiPysyvä leikkausvakauden menetys. Tämä johtaa öljykalvon ohenemiseen, riittämättömään voiteluun ja heikentyneeseen tiivistyskykyyn, mikä puolestaan ​​nopeuttaa komponenttien kulumista.

 

Laadukkaat voiteluaineet asettavat etusijalle polymeerit, joilla on poikkeuksellisen korkea leikkausstabiilisuusindeksi (SSI), jotta viskositeetti pysyy suunnitellulla alueella koko öljynvaihtovälin ajan, mikä tarjoaa moottorille tasaisen ja kestävän suojan.

 

Teollisuusöljyn viskositeettivaatimukset vaihtelevat suuresti eri sovelluksissa.

 

Hydrauliöljynä esimerkkinä,Kiinalaiset standardit määrittelevät vaatimukset L-HM (anti-kulumista), L-HV (Matala-lämpötila) ja L-HS (Ultra-low{6}}temperature) -luokille. Voimme nähdä, että vaikka niiden viskositeettivaatimukset 40 asteessa ovat samat, niiden vaatimukset matalan lämpötilan viskositeetille, jähmepisteelle ja viskositeettiindeksille ovat täysin erilaiset.

 

Omaisuus	L-HM (kulumisenesto-)	L-HV (matala lämpötila)	L-HS (Ultra-Matala lämpötila)
Kinemaattinen viskositeetti 40 asteessa (mm²/s)	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2	28.8 ~ 35.2
Alhaisen-lämpötilojen käynnistys (Lämpötila 1500 mm²/s viskositeetille)	Ei määritelty	Vähemmän tai yhtä suuri kuin -18 astetta	Vähemmän tai yhtä suuri kuin -24 astetta
Viskositeettiindeksi VI	Suurempi tai yhtä suuri kuin 95	Suurempi tai yhtä suuri kuin 140	Suurempi tai yhtä suuri kuin 150
Matala-lämpötila (Jätepiste)	Vähemmän tai yhtä suuri kuin -15 astetta	Vähemmän tai yhtä suuri kuin -33 astetta	Vähemmän tai yhtä suuri kuin -45 astetta
Suositeltu sovellus	Keskinkertainen/vakaa ympäristön lämpötila	Laaja lämpötila-alue, kylmät alueet	Kova kylmä, arktiset olosuhteet

 

Kulumisenesto-hydrauliikkaöljy - L-HM :Tämä peruslaatu asettaa etusijalle viskositeetin huoneenlämpötilassa (40 astetta) ja 0 astetta. Sillä on alhaisimmat vaatimukset viskositeettiindeksille ja alhaisen lämpötilan-suorituskyvylle.

Matala-lämpöinen hydrauliöljy - L-HV:L-HM:ään perustuva tämä laatu parantaa merkittävästi viskositeettiindeksiä ja suorituskykyä alhaisessa-lämpötilassa, mikä tekee siitä sopivan kylmiin ilmastoihin.

Ultra-matalan lämpötilan-hydrauliikkaöljy - L-HS :tämä öljylaatu parantaa entisestään ultra-matalissa-lämpötiloissa käytettävyyttä ja viskositeettiindeksiä L-HV:n yli. Se on korkein laatu, suunniteltu äärimmäisen kylmiin ilmastoihin.

 

 

Mitkä voiteluainevalmisteiden komponentit vaikuttavat viskositeettiin?

 

Esimerkki CF-4 15W-40 voiteluöljyn formulaatiosta
Komponentti	Prosenttiosuus	Ensisijainen toiminta ja vaikutus viskositeettiin
Perusöljy-150SN	53.0	Tarjoaa formulaation perustan ja perusviskositeetin.
Perusöljy- 500SN	29.0	Raskaana perusöljykomponenttina se lisää perusöljyn viskositeettia.
Voiteluaineen lisäainepaketti	8.0	Tarjoaa pesua, hajauttavuutta, kulumista ehkäiseviä-ominaisuuksia jne. samalla kun se myös hieman paksuntaa.
Viskositeettiindeksin parantaja (OCP)	9.6	Nostaa dramaattisesti korkean-lämpötilan viskositeettia varmistaakseen, että luokka "40" täyttyy, ja parantaa viskositeettiindeksiä saavuttaakseen "15 W"{3}}suorituskyvyn matalissa lämpötiloissa.
Jännitepistettä alentava aine	0.4	Parantaa juoksevuutta matalassa-lämpötiloissa: Optimoi alhaisen-lämpötilan viskositeetin (esim. CCS), mutta vaikuttaa erittäin vähän korkean lämpötilan-viskositeettiin.
Vaahdonestoaine	10 ppm	Vaimentaa vaahtoa: Ei olennaisesti vaikuta öljyn yleisviskositeettiin.

 

Yllä olevassa koostumuksessa valmiin voiteluöljyn viskositeettiin vaikuttaa ensisijaisesti kolme avaintekijää.

Perusöljyt

Se on voiteluöljykoostumuksen pääkomponentti; sen viskositeetti määrittää suoraan valmiin tuotteen perusviskositeetin.

Voiteluaineen perusnesteeksi valitaan yksi tai kaksi perusöljyä. Esimerkiksi 20W-50 moottoriöljyn sekoittamiseen on yleinen tapa käyttää 150N ja 500N seosta tietyssä suhteessa.

Viskositeettiindeksin parantaja (VII)

VII sakeuttaa öljyä merkittävästi ja parantaa sen viskositeettiindeksiä. Se on avainkomponentti, joka mahdollistaa monilaatuisten öljyjen{1}}.

Muut lisäaineet

Lisäainepaketti (VII:t eivät sisälly pakkaukseen) edistää yleensä myös pientä sakeuttamisvaikutusta. Lisäksi lisäaineet, kuten jähmettymispistettä alentavat aineet (esim. PMA PPD), lisäävät myös hieman viskositeettia.

Korkealaatuisen-voiteluöljyn saamiseksi öljysekoittimen insinöörien tulee laskea tarkasti raaka-aineiden tietosivujen mukaan ja tasapainottaa näiden kolmen elementin välinen suhde.