Формула расчета плотности или удельного веса известна еще со школьной программы по физике. Определение плотности можно представить в виде массы какого-либо вещества, находящейся в единице объема. Поэтому измеряется плотность в килограммах на кубический метр (кг/м3). По этой формуле можно рассчитать плотность любого вещества: твердого, жидкого, газообразного. Нас же интересует плотность машинного масла, которая так же представлена во всех таблицах с измерением кг на кубометр.
Плотность, как в моторном, так и в трансмиссионном машинном масле такой же важный параметр, как и вязкость. Чем плотнее структура масла, тем лучше оно образует защитную пленку на деталях. Чем выше его текучесть, тем пленка будет тоньше, но быстрее закроются все микротрещинки в механизмах силовых агрегатов и трансмиссии.
Идеальная формула текучести и плотности нефтепродуктов достигается исключительно с помощью присадок, так как в итоге надо чтобы масло быстро пролилось во все уголки двигателя и коробки передач, а затем надежно покрыло механизмы, защищая их от трения и износа (все те же противозадирные присадки).
Плотность масла не одинакова, она зависит напрямую от класса смазочных продуктов: минеральное, полусинтетическое, синтетическое и т.п. Помимо этого, на плотность влияют процессы получения продукта, новые технологии способны создать уникальную текучесть синтетических моторных и трансмиссионных масел в купе с надежным защитным покрытием. Минеральные и полусинтетические масла имеют более высокую плотность, так как относятся к природным или частично природным продуктам нефтепереработки. Соответственно качество нефти и ее состав напрямую влияет на конечный продукт, такой как машинное масло.
Не последнюю роль в плотности машинных масел так же играет степень очистки их базового продукта и присадочные пакеты, добавляемые при производстве смазочных материалов. Стандартная плотность машинного масла равна 910 кг/м3, что можно увидеть в любой таблице измерения плотностей большинства веществ.
Для машинных масел можно вывести формулу, чем чище масло, тем меньше оно содержит фракций, соответственно его плотность будет ниже и выкипать они будут при более низких температурах с небольшим временным интервалом. И наоборот, чем больше содержит машинное масло фракций, которые имеют высокую плотность, тем выше будут температуры закипания.
Зачем это нужно знать, — затем что бы прочитать на канистре при какой температуре машинное масло может дать вспышку, а так же какое из масел необходимо применить, что бы надежно защищало автомобиль при высоких температурах под нагрузкой.
Для измерения всех масел используют приборы, называемые ареометрами. Они представляют собой стеклянную запаянную трубку со шкалой делений, которая погружается в исследуемую жидкость.
В чем то ареометры похожи на спиртометры и термометры для воды, принцип измерения примерно тот же. В промышленности ареометры используют редко, возможно потому, что они сделаны из стекла и часто бьются, а возможно и потому что уже давно изобрели электронные плотномеры, которые точнее и быстрее предоставляют необходимые данные и достаточно безопасны в использовании.
В любом случае, чем бы не измерялась плотность машинного масла, она будет относительная. Измерение проводится при температуре 20 градусов по Цельсию. Температурный режим измерения других нефтепродуктов отличается от машинного масла, с эталонами можно ознакомится в таблице эталонных измерений. К примеру, масло для авиационной техники имеет плотность от 880 до 905 кг/м3, для дизельных двигателей от 890 до 920 кг/м3, а для моторов на бензине порог изменяется в рамках 910 — 930.
Всем уже известно, что вязкость машинного масла — это основной параметр, определяющий его использование. Не смотря на то, что плотность не менее важна, классификации ее как таковой нет, в отличии обиходного SAE. Тем не менее практика и многочисленные тесты позволили увязать значение по SAE и плотность.
Пример! Определяем по марке машинного масла плотность и вязкость. Зимнее моторное масло 10W имеет плотность 857 кг/м3 или 0,857 кг/л при вязкости равной 32 сантистокса. Измерения проводились опытным путем при температуре в 40 градусов по Цельсию и занесены в табличные данные основных характеристик машинных масел. Естественно это не эталон и за счет присадок такое масло может иметь более жидкое состояние с меньшей плотностью. Смотрим далее, зимнее моторное масло 20W имеет уже совершенно другие показатели, вязкость его равна 68 сантистоксов, а плотность 865 кг/м3. Закономерность прослеживается, шаг вязкости увеличил плотность продукта. Летние машинные масла имеют еще большую плотность, чем зимние. Интервал таких марок, как 20 — 50, в соответствии даст плотность масла 861 — 875, при интервале вязкости от 46 до 220 снт.
Любые проводимые опыты и таблицы эталонов — это условность. Покупая машинное масло обязательно нужно внимательно читать этикетку, так как присадки и добавки в базовое масло способны кардинально изменить его параметры, не смотря на то, что буквы и классификация по SAE могут быть одинаковыми.
Как и любое другое химическое вещество, моторное масло обладает определенной плотностью. Для большинства современных масел показатель плотности составляет 0,7–0,93 кг на один литр. Однако существуют варианты моторного масла с большей или меньшей плотностью, а отработанное моторное масло всегда характеризуется избыточной плотностью из-за наличия в своем составе дополнительных веществ.
На сегодняшний день не существует определенной по физической плотности, однако их принято разделять по степени вязкости (SAE). Именно к этому показателю производители современных смазочных материалов привязывают и плотность, несмотря на то, что с физической точки зрения эти два показателя напрямую не связаны. Но перед тем как обозначить различия между маслами по вязкости и понять, для чего необходимо знать плотность отработанного и нормального масла, необходимо разобраться, что собой представляет моторное масло и от чего зависят его конечные показатели.
Моторное масло, помимо снижения коэффициента трения и антифрикционных свойств, выполняет целый ряд дополнительных функций, за которые отвечают специальные вещества, именуемые присадками, которые добавляются в нефтяную основу вещества. Присадки необходимы в первую очередь для того, чтобы максимально оптимизировать характеристики смазочной жидкости, расширить температурный диапазон, улучшить защитные свойства, уменьшить трение в системе двигателя и т. д.
В процессе работы ДВС и под воздействием высоких температур поршневая группа очень сильно нагревается, поэтому качественное моторное масло должно иметь показатели вязкости, при которых оно обеспечит надежную смазку узлов и создание масляного уплотнителя между стенками цилиндра и поршня. С помощью присадок производитель делает масла определенной плотности и вязкости, которые предназначены для бензиновых или дизельных двигателей, либо универсальные продукты, которые могут использоваться на любых типах моторов. Доля присадок в моторном масле составляет от 5 до 30 процентов, что также влияет на конечную плотность продукта.
Что в конечном итоге представляет собой вязкость моторного масла? Данный показатель позволяет определить степень текучести смеси, который изменяется прямо пропорционально изменениям температуры окружающей среды. По вязкости современные масла делятся на "зимние" и "летние". В первом случае масло имеет приставку "W", например, 5W или 10W и имеет более густой состав. Как правило, производители, включая Лукойл, Mobil, Elf, Liqui-Moly и др. дают гарантию на использование своей продукции только согласно рекомендациям. Так, масло 5W может быть использовано при температурах не ниже –30 градусов, тогда как 20 W выдерживает температуру до –9 градусов. Данные виды масел нельзя использовать в летнее время, для этого классификация предусматривает "летние" варианты более низкой вязкости, которые обозначаются просто цифрами. Кроме того, от вязкости моторного масла зависят и такие показатели, как:
Во время эксплуатации его свойства, и в частности вязкость, могут как увеличиваться, так и уменьшаться в зависимости от конкретных реакций, которые происходят во время работы мотора. При попадании в масло "посторонних" веществ, например, антифриза или частиц топлива, его вязкость резко увеличивается, что ухудшает смазочные свойства и характеристики. Поэтому в случае обнаружения увеличения или уменьшения вязкости более, чем на 20 процентов при средней температуре в сторону, противоположную первоначальному значению, необходимо в срочном порядке проводить замену масла в двигателе и диагностику системы на выявление неисправностей.
Как правило, показатели вязкости, плотность и другие характеристики смазочного материала определяются с помощью специального прибора, который называется маслотестер. Данный прибор позволяет определить изменение вязкости и сделать выводы об износе или выходе из строя некоторых узлов двигателя авто. Именно плотность может служить своего рода индикатором негерметичности различных соединений двигателя или износа цилиндро-поршневой группы.
Как и вязкость, плотность смазочного материала также зависит от изменения температурных показателей окружающей среды, однако влияние температуры на плотность нельзя назвать столь явным. Плотность зависит от попадания в вещество частиц хладагента или отработанного топлива на молекулярном уровне. В среднем плотность современных масел составляет 830–930 кг/м 3 в зависимости от их состава (минеральное, синтетическое или полусинтетическое) и температуры. Зная плотность бензина и дизельного топлива, воды и антифриза, можно определить степень изменения с помощью ареометра или маслотестера.
Отработанное масло характеризуется повышенной плотностью как раз из-за присутствия в составе различных механических примесей, воды и т. д. При этом отработанное масло любой плотности, в составе которого присутствует много воды, грязи и других неперерабатываемых остатков, не подлежит . Хранить отработанное масло необходимо с соблюдением всех условий, в определенных резервуарах и при постоянной температуре в помещении для хранения.
Плотностью называют массу вещества, находящуюся в единице объема. Единица плотности — килограмм на кубический метр (кг/м3). Плотность топлива (масла) зависит от группового химического состава. Наименьшей плотностью обладают парафиновые углеводороды, наибольшей — нафтеновые и ароматические углеводороды.
На значение плотности влияет фракционный состав нефтепродукта. Чем выше температурные пределы выкипания фракций топлива (масла), тем больше их плотность. На практике имеют дело с безразмерной величиной — относительной плотностью, представляющей собой отношение плотности топлива (масла) при данной температуре к плотности воды при температуре 4 °С, взятой в том же объеме. Плотность воды при 4 °С равна 1 000 кг/м3. Относительную плотность принято определять при 20 °С.
Отдельные виды нефтепродуктов имеют следующие примерные интервалы значений плотностей, кг/м3:
Бензин: авиационный........................................................................... 700…725
автомобильный....................................................................... 735…750
Дизельное топливо....................................................................... 800…850
Масло моторное:
для бензиновых двигателей.................................................. 910…930
авиационное............................................................................ 880…905
для дизелей.............................................................................. 890…920
Плотность зависит от температуры. С повышением температуры плотность нефтепродукта уменьшается. Зная плотность.t при температуре t, можно определить плотность при 20 °С, средняя температурная поправка, показывающая изменение плотности при изменении температуры на 1 °С (табл. 1.1).
Плотность масла определяют пикнометром. Пикнометрический метод основан на определении относительной плотности — отношения массы испытываемого нефтепродукта к массе воды, взятой в том же объеме и при той же температуре. Плотность нефтепродуктов по этому методу определяют с точностью до четвертого знака после запятой, используя для взвешивания аналитические весы с погрешностью не более 0,0002 г. Методика определения плотности нефтепродуктов пикнометрическим методом изложена в ГОСТ 3900—85.
Плотность топлива определяют с помощью нефтеденсиметра (ареометра) и гидростатическими весами.
Нефтеденсиметр (ареометр) 1 представляет собой полый стеклянный поплавок с балластом (и термометром) внизу и тонкой стеклянной трубкой сверху, в которой помещена шкала плотности 2 (рис. 1.1). В стеклянный цилиндр 5 вместимостью 250 мл осторожно наливают нефтепродукт. Чистый и сухой ареометр, держа за верхний конец, осторожно и медленно погружают в нефтепродукт так, чтобы он не касался стенок цилиндра.
После прекращения колебаний ареометра производят замер показаний плотности по верхнему краю мениска 3. При отсчете глаз должен находиться на уровне мениска. Одновременно определяют температуру жидкости (по шкале термометра 4 или дополнительным термометром). Если температура нефтепродукта отличается от 20 °С, то по формуле (1.1) определяют плотность при температуре 20 °С.
При определении плотности высоковязких нефтепродуктов (кинематической вязкости при 50 °С, .50 . 200 мм2/с) их смешивают с равным объемом керосина (или топливом Т-1, ТС-1), плотность которого известна, и определяют, как указывалось ранее, плотность смеси.
Контролируя плотность моторной жидкости, можно обеспечить надежную работу привода авто в пределах установленного эксплуатационного периода. Отклонение этого параметра от нормы указывает на нарушение работы смазочной системы. Установить в каких узлах авто возникают дефекты, приводящие к нарушению работы мотора, можно проведя анализ работающего масла (изучив его параметры).
Под плотностью моторного масла подразумевается соотношение массы вещества к занимаемому ею объему. Измеряется этот параметр в кг/м 3 . Он зависит от структуры кристаллической решетки моторной смеси и от фракционного строения самого нефтепродукта. Если возникают неполадки смазочной системы или системы охлаждения, то к моторной жидкости поступают посторонние вещества (частички топлива или охлаждающей смеси). Они попадают к моторной смеси из-за негерметичности прокладок или если происходит истирание поршневой группы.
Очевидно, что измерив показатель плотности автомасла и определив его несоответствие норме, можно судить о неполадках системы охлаждения или вентиляции картера.
За эталон измерений берут плотность жидкости при температуре 20 0 С:
Ареометр - это прибор для определения плотности моторного масла. Он по внешнему виду напоминает стеклянный поплавок с расположенным в нижней его части термометром. В верхней части прибора находится тоненькая стеклянная трубка с нанесенной шкалой плотностей. Заполнив стеклянную тару автомаслом и аккуратно погрузив в нее ареометр, так, чтоб он не прикасался к стенкам тары, дожидаются, пока ареометр достигнет статичного положения, затем определяют плотность по шкале на верхней трубке. Выполняя замеры, следят чтоб термометр, расположенный в нижней части прибора, показывал температуру масла, равную 20 0 С.
Зная, что показатель плотности моторной синтетической жидкости составляет 845-855 кг/м 3 , минеральной 880-900, можно судить о свежести масла и наличию примесей.
Более подробно узнать, как проверить качество моторной жидкости вы можете, посмотрев видео:
Показатель плотности моторной жидкости может изменяться в зависимости от температурного режима за бортом машины, плюс попадания к смеси молекул воды, отработанного топлива, механических частичек. Изменение этого параметра указывает на неисправности смазочной системы или мотора, поэтому обнаружив его отклонение от нормы, необходимо провести качественную диагностику авто и устранить дефекты.
Синтетика и полусинтетика не отличаются по показателю плотности. Основное их различие заключается в том, что полусинтетика более подвержена температурному влиянию, поэтому быстрее замерзает зимой и разжижается летом, чем синтетика. Минералка из-за применения натуральных присадок работает в ограниченном диапазоне температур. Синтетика не всегда является наилучшим выбором, нужно учитывать количество и качество используемых в ней присадок, чтоб они агрессивно не влияли на детали мотора.
Купить масло нужной плотности, можно учитывая следующие нюансы:
Если вы стремитесь самостоятельно диагностировать плотность моторной смеси, то можете воспользоваться ареометром, он достаточно прост в использовании, нет необходимости обладать специальными знаниями, чтоб выполнить замеры.
Двигатели, установленные в современных автомобилях, очень чувствительны к расходным материалам. В частности, смазочным. Поэтому производители требуют использовать только те составы, которые они указывают в сервисной книжке. Если этого не происходит, они снимают авто с гарантии.
Очень важным параметром считается плотность моторного масла. От этой величины зависят его физические свойства. Она показывает отношение общей массы продукта к его объему и напрямую зависит от вязкости масла и коэффициента сжимаемости.
Если плотностной показатель будет иметь высокое значение, произойдет уменьшение гидропередачи, причем мощность ДВС останется неизменной. Увеличение плотности происходит при повышении давления.
Когда говорят о плотностных характеристиках, подразумевают вязкость смазки и ее густоту. Если плотность масла очень высока, коленвал испытывает повышенную нагрузку при вращении. Другими словами, мотор недостаточно смазывается, вращение деталей начинает происходить при высокой нагрузке. В результате увеличится расход топлива, мотор может выйти из строя.
Еще по теме: Масло 20W40: расшифровка
Конечно, вред силовому агрегату может нанести и слишком жидкая смазка. К основным негативным факторам относятся:
Все вышеописанные факторы являются последствиями использования неподходящей смазки.
Автомобилисты всегда отдают предпочтение синтетическим или полусинтетическим продуктам. Однако если дело касается плотности, то никаких различий в этих двух видах смазочных составов не существует.
Единственным отличием считается способность смазки изменять свое состояние. На полусинтетику сильно влияет температурный режим. В зимнее время всегда сложно завести двигатель из-за блокировки поршневой группы густой смазкой.
Надо сказать, что и синтетическое масло не всегда сохраняет нужные плотностные параметры. Конечно, синтетика намного лучше переносит колебания температуры, однако и у нее есть несколько недостатков:
