Плотность моторного масла: таблица, расшифровка

Основные характеристики моторных масел

Рассматривая смазочную жидкость для собственного автомобиля, владелец обращает внимание на ряд основных характеристик. Современный автовладелец заметно отличается от тех, что встречались лет 30…40 назад. В те годы авто приобреталось один-два раза в течение жизни.

Часто оно служило нескольким поколениям, поэтому к режимам эксплуатации относились иначе. Чем заправить картер силовой установки особенно не задумывались. Знали, что желательно производить замену моторного масла через каждые 5 или 10 тысяч км пробега. В автомагазинах, а также на СТО предлагались две марки автола, различающиеся по вязкости:

• жидкое масло приобретали для зимней эксплуатации. При запуске на морозе оно оказывало меньшее сопротивление;
• густое масло старались заливать с наступлением теплых дней. В горячем моторе оно сохраняло свои свойства даже в самую жару. Для многих автолюбителей поездки в отпуск на юг были естественным способом оказаться на берегу моря. Дневной пробег составлял 1000-1500 км.

К основным показателям, характеризующим свойства смазочных жидкостей, относят:

• вязкость. При этом специалисты вносят несколько основных понятий к этому критерию, выделяя относительные характеристики, связанные с плотностью масла (кинематическую и динамическую вязкости). Так как несущая основа в зависимости от температуры ведет себя весьма неоднозначно, то вводится еще одна характеристика — индекс вязкости, который указывает, как изменяются вязкопластические свойства в зависимости от температуры;
• испаряемость. Любая жидкость, имеющая свободную поверхность (поверхность раздела между жидкой фракцией и окружающим воздухом), образует пар. Интенсивность парообразования зависит от длины и массы молекул несущей основы. Чем меньше молекулярная масса или короче сами молекулы, тем проще происходит отделение от жидкой составляющей и выход в виде пара. При увеличении температуры интенсивность парообразования возрастает.
  В замкнутом пространстве часто возникает эффект динамического равновесия, когда количество испаряющегося вещества соответствует тому, которое конденсируется обратно в жидкость;
• коксуемость — это характеристика жидкого тела превращаться в твердые фракции под действием разнообразных факторов. Часто при исключительно высоком нагреве меняется структура молекулы. Она окисляется кислородом воздуха, образуется совершенно новое вещество, свойства которого кардинально отличаются от исходной жидкости;
• сульфатная зольность (СЗ) — критерий, указывающий, как много потерялось присадок в процессе эксплуатации. Образующиеся зольные отложения улавливаются фильтрами. Но наступает момент, когда фильтрующие элементы уже не справляются со своей задачей. Начинается отложение зольных соединений в самых разных местах двигателя;
• щелочное число (ЩЧ) — этот показатель характеризует способность противостоять окислительным процессам, которые могут происходить с металлами внутри замкнутого пространства ДВС. Чем выше ЩЧ, тем дольше смазочная жидкость предотвращает образование окислов железа, алюминия и других материалов, использованных при изготовлении силовой установки;
• плотность оказывается одной из важнейших характеристик, определяющих массу вещества в определенном объеме (г/см³). ГОСТы устанавливают условие определения этого показателя при температуре +20 ⁰С. Но в реальных условиях диапазон рабочих температур изменяется в довольно широком интервале;
• температура вспышки (ТВ) указывает на пожароопасность используемой смазочной жидкости. Зависит от наличия в составе коротких углеводородов, способных поддержать горение. Часто отмечается высокая корреляция между испаряемостью и ТВ.

Что такое плотность

Густота и вязкость смазки в картере является плотностью. Ее значение показывает сколько молекул вещества находится в определенном объеме, и увеличивается при повышении давления. При высоком коэффициенте появляется возможность снижения гидропередачи без изменения мощности.

Однако если плотность высокая, то смазка хуже проникает в зазоры двигателя, усложняя вращение коленвала. Такое явление можно наблюдать при запуске мотора в морозное утро. Кроме того, по той же причине увеличивается расход топливных ресурсов. Густое масло вызывает налипание нагара и повышенный расход моторной жидкости.

Но низкий показатель плотности так же имеет свои недостатки. При сниженной вязкости возникают такие проблемы:

• жидкость быстро стекает в картер, не успев смазать все зазоры;
• если в ДВС значительные зазоры между стенками цилиндра и поршнем, такая смазка не эффективна;
• загрязнение силового агрегата отработанными продуктами вследствие чрезмерного выгорания моторной жидкости;
• активная циркуляция приводит к быстрому загрязнению масляных фильтров;
• как результат плохой смазки — повышенный износ деталей и механизмов.

Правильно выбранный продукт с соответствующей маркировкой не причинит вреда сердцу вашего автомобиля, поможет увеличить рабочий ресурс. Для качественного обслуживания необходимо выбирать только проверенные торговые марки.

Как измерить

Для того чтобы измерить плотность любого моторного масла, применяют оборудование, именуемое ареометрами. Это обычная запаянная трубка со шкалой делений выполненная из стекла, которая окунается в вещество, предназначенное для изучения. Ареометры очень схожи с другими подобными приборами (например, с термометром для воды), принцип работы почти такой же.

В промышленном производстве ареометры применяют очень редко, может быть, потому, что они изготовлены из стекла и частенько бьются, а, может быть, и потому, что уже до этого придумали цифровые плотномеры, которые правильнее и быстрее выдают нужные сведения и довольно безвредны в применении.

В результате плотность моторного масла всегда оказывается условной, чем бы её ни измеряли. Измерение выполняется при температуре 20 градусов. Термический режим замера прочих нефтяных продуктов отличается от машинной смазки, о стандартах можно узнать в таблице эталонных измерений. Например, смазка для авиационной техники содержит плотность, начиная от 880 вплоть до 905 кг/м³, для дизельных моторов — от 890 до 920 кг/м³, а для двигателей на бензине граница изменяется в пределах от 910 до 930 кг/м³.

Зависимость плотности от состава масла

Величина плотности масла в большой степени зависит от его состава и качества. Любая смазочная жидкость содержит парафины, нафтены и ароматические углеводороды, заметно отличающиеся друг от друга по названному показателю.

Высокая плотность указывает на большее содержание ароматических углеводородов, низкая — на большее количество нафтенов.

Соотношение плотности и вязкости

Выбирая масло для своего автотранспортного средства водитель ориентируется на классификацию SAE, характеризующую жидкость по показателю вязкости. Отдельной классификации по плотности не существует. В условиях нашего климата актуальны всесезонные продукты.

Так, буква W в маркировке означает зимнюю смазку. Зимние масла имеют диапазон от 5W до 25W. При значении 5W продукт не теряет своих рабочих качеств до показателя -30C, а при 20W смазка эффективна лишь при небольших морозах. Летние смазочные продукты обладают низкой вязкостью. Их маркировка — от 10 до 60.

Плотность отработанного моторного масла

По истечении 1–2 лет использования ухудшаются физические свойства технических смазок. Окраска продукта меняется от светло-жёлтой до бурой. Причина — образование продуктов распада и появление загрязняющих примесей. Асфальтены, производные карбена, а также несгораемая сажа — главные компоненты, ведущие к уплотнению технических смазок. К примеру, жидкость класса 5w40 с номинальным показателем 0,867 кг/л спустя 2 года имеет значение 0,907 кг/л. Устранить деградационные химические процессы, ведущие к изменению плотности моторного масла, невозможно.

Чем измеряется плотность бензина?

Любой бензин представляет собой жидкую смесь углеводородов, полученную в результате фракционной перегонки нефти. Эти углеводороды могут быть классифицированы на ароматические соединения, которые имеют кольца атомов углерода, и алифатические соединения, которые состоят только из прямых углеродных цепей. Следовательно, бензин — это класс соединений, а не конкретная смесь, поэтому его состав может варьироваться в широких пределах.

Самый простой способ определения плотности в домашних условиях следующий:

• Выбирается любая градуированная ёмкость, которая взвешивается.
• Результат записывается.
• Ёмкость заполняется 100 мл бензина и также взвешивается.
• Масса пустой ёмкости вычитается из массы заполненной.
• Результат делится на объём бензина, который находился в ёмкости. Это и будет плотность горючего.

При наличии ареометра можно выполнить измерение альтернативным способом. Ареометр — устройство, которое реализует принцип Архимеда для измерения удельного веса. Этот принцип гласит, что объект, плавающий в жидкости, вытеснит количество воды, равное весу объекта. По показаниям шкалы ареометра устанавливают искомый параметр.

Последовательность измерений такова:

• Заполнить прозрачную ёмкость и аккуратно поместите ареометр в бензин.
• Вращать ареометр, чтобы вытеснить все пузырьки воздуха и позволить стабилизировать положение прибора на поверхности бензина. Важно удалить пузырьки воздуха, потому что они увеличат плавучесть ареометра.
• Установить ареометр так, чтобы поверхность бензина была на уровне глаз.
• Записать значение шкалы, соответствующей уровню поверхности бензина. Одновременно записывают и температуру, при которой происходило измерение.

Обычно бензин имеет плотность в пределах 700… 780 кг/м3, в зависимости от его точного состава. Ароматические соединения менее плотные, чем алифатические, поэтому измеренный показатель может указывать на относительную долю этих соединений в бензине.

Значительно реже для определения плотности бензинов используют пикнометры (см. ГОСТ 3900-85), поскольку данные приборы для летучих и маловязких жидкостей не отличаются стабильностью своих показаний.

АИ-92

Стандарт устанавливает, что плотность бензина марки АИ-92 неэтилированного должна находиться в пределах 760±10 кг/м3. Замеры должны быть произведены при температуре 15ºС.

АИ-95

Стандартное значение плотности бензина марки АИ-95, которая была измерена при температуре 15ºС, равно 750±5 кг/м3.

АИ-100

Торговая марка этого бензина — Лукойл Экто 100 — устанавливает нормативный показатель плотности, кг/м3, в пределах 725…750 (также при 15ºС).

Таблица плотности зимних моторных масел

Смазки, обозначаемые индексом 5w40–25w40, относят к зимним типам (W — Winter). Плотность подобных продуктов варьируется в диапазоне 0,85–0,9 кг/л. Цифра перед «W» указывает на температуру, при которой обеспечивается проворачивание и прокручивание поршневых цилиндров. Вторая цифра — индекс вязкости нагретой жидкости. Плотностный показатель смазки класса 5W40 минимальный среди зимних типов — 0,85 кг/л при 5 °C. У аналогичного продукта класса 10W40 значение на уровне 0,856 кг/л, а для 15w40 параметр равен 0,89–0,91 кг/л.

Из таблицы видно, что показатель зимних минеральных смазок колеблется на уровне 0,867 кг/л. При эксплуатации смазочных жидкостей важно следить за отклонениями плотностных параметров. Измерить значение поможет обычный ареометр.

Зачем измерять плотность бензина?

Такая характеристика как плотность бензина в ряде случаев помогает определять химический состав вещества, а также идентифицировать его. К примеру, если измеренная плотность вещества больше, или меньше требуемой в соответствии с ГОСТом, то можно с уверенностью сказать, что этот не бензин без проведения более детального химического анализа.

Также определение плотности бензина помогает на практике вычислить приблизительную массу вещества в резервуаре, когда невозможно его взвесить напрямую. Требование к данной методике измерения содержатся в Государственном стандарте Р 8.595-2004.

Плотность синтетики и полусинтетики

По сути, показатель данного параметра синтетических и полусинтетических жидкостей идентичен. Отличие имеются только в способности менять состояние. Полусинтетика, имея минеральную составляющую, блокирует поршневую систему при низких температурах. Такие продукты подвержены термическому влиянию.

Несмотря на то, что синтетика менее подвержена зависимости от температур, не всегда показатель плотности может быть оптимален. Зависит это от нескольких моментов:

• количество и качество пакета присадок. В некоторых случаях масса присадочных компонентов может быть вредна для двигателя;
• на синтетические смеси негативно влияют максимальные температуры и длительная непрерывная эксплуатация;
• в условиях максимальных температурных показателей возникает риск отказа системы охлаждения, и защита мотора становится неэффективной;
• при высокой стоимости таких продуктов цикл их работы невысок. Срок годности — 12 месяцев, после чего жидкость становится бесполезной;
• большое количество контрафактных продуктов в торговых точках.

Но даже при всех этих минусах синтетические машинные масла обеспечивают достойный уровень защиты двигателя в линейке аналогичных продуктов.

Минеральные масла

В результате крекинг-процесса производится разделение фракций нефти по плотности. После отделения топливных фракций, используемых для сжигания в цилиндрах мобильной техники, остаются тяжелые составляющие. Их используют для производства смазочных материалов.

Для придания определенных свойств моторных масел в них добавляют присадки:

• противопенные присадки снижают возможность образования тонких пленок. Наличие подобных компонентов не дает возможность транспортировать по системе смазки смесь жидкости и газа. Поэтому при выжигании этих компонентов ухудшаются характеристики масла. Теряя противопенные составляющие, масляная основа увеличивает плотность;
• противопригарные присадки работают дольше всех. В их составе используют соли редкоземельных металлов. Эти же присадки понижают адгезионные свойства. Несущая основа меньше прилипают к поверхности металла (чугуна, стали и алюминия). По мере срабатывания компонентов несколько снижается плотность масла;
• моющие присадки содержат соли натрия и калия. Их наличие в составе смесей помогает вымывать пригоревшие остатки из небольших щелей и отверстий. Самое важное — это удаление остатков масла и замена новой порцией на коренных и шатунных шейках. По мере выгорания моющих составляющих наблюдается рост плотности.

Для этих типов моторных смазок важно то, что они имеют наибольшую плотность. При нагрузке на сопрягаемые детали КШМ при невысокой частоте вращения коленчатого вала (до 4000-5000 об/мин) несущая способность масляной пленки удовлетворительная.

Отличается ли плотность синтетики и минерального масла?

Разумеется, есть связь между базовой основой и плотностью продукта. Тип и количество присадок играют второстепенную роль. У минеральных масел это значение выше. Естественный продукт несколько тяжелее. Обычно производитель устанавливает диапазон 875 — 856 кг/м³.

Синтетические смазки легче, можно считать, что легкость связана с сырьем — их в основном синтезируют из природного газа. На самом деле, связи с газом нет. Тем не менее, значение ниже, чем у минералки: 840 — 860 кг/м³ (за редким исключением).

Кстати, малый вес синтезированных смазочных материалов позиционируется в качестве конкурентного преимущества. На самом деле важно не то, какая плотность установлена производителем.

Для двигателя главное — сохранение этого значения при смене рабочих температур. Мы знаем, что от величины плотности зависит одна их главных характеристик: кинематическая вязкость моторного масла по SAE.

Вывод: Сила не в абсолютных значениях, а в стабильности этого параметра.

Выбор смазочной жидкости

Выбор смазки должен быть ориентирован согласно допускам, указанным производителем силового агрегата. Учитывать необходимо и сезонность, что важно для климатических условий региона. В маркировке продукта плотность масел указывается цифрой вначале, например, из двух продуктов — 5W40 и 10W40 последнее будет наиболее плотным.

При выборе смазочного состава необходимо учитывать такие моменты:

• максимальная идентичность с продуктами, рекомендованными допусками моторных масел;
• фирменная тара. Следует избегать приобретения на розлив из бочки;
• оригинальный продукт. Внимательно изучайте товар на предмет подделки;
• свежесть и срок годности.

На показания плотности оказывают влияние посторонние вещества, которые могут проникать в масла при износе или разгерметизации соединений. Определить такое явление можно с помощью масляного щупа (посторонние пятна) и контроля расходования смазки. Поможет в этом прибор под названием ареометр.

Показатели плотности горюче-смазочных продуктов:

• бензин ~ 760 кг/м3;
• диз. топливо ~ 840 кг/м3;
• антифриз — 1035-1085 кг/м3;
• вода — 1000 кг/м3;
• моторное масло — 880-930 кг/м3.

Учитывая эти показатели, просто определить наличие посторонних примесей, используя ареометр. При разгерметизации систем охлаждения значение увеличивается, а уменьшается при неисправности поршневой.

Чтобы быть уверенным в качестве смазочных материалов автолюбители могут воспользоваться маслотестером. Этот прибор позволяет узнать не только плотность с точностью до единиц, но и тип масел (синтетика, минералка, полусинтетика).

Правильный выбор смазочных материалов увеличит ресурс службы двигателя и избавит от дополнительных трат на ремонт и обслуживание.

Для чего необходимо знать значение плотности моторного смазочного состава

Знать точную плотность смазочного масла нужно, когда возникает необходимость перевода его объема в массу и наоборот. Данный параметр составов зависит от их температуры. Чем она ниже, тем выше показатели плотности.

Плотность помогает сравнивать свойства нескольких видов смазок. Однако она не является прямым показателем их качественности.

Моторные масла по своему составу делятся на синтетические, полусинтетические и минеральные. Последние производятся из сырой нефти путем ее перегонки и последующего рафинирования. Есть ароматические, парафиновые и нафтеновые минеральные смазки. Лучшими из них являются парафиновые аналоги, имеющие наименьшие плотностные характеристики.

При определении свойств смазки следует учитывать ее прозрачность и цвет. Они зависят от присутствия в продукте смолистых веществ. Чем более темная и менее прозрачная смесь, тем она хуже очищена.

Как рассчитать плотность нефтепродуктов

Когда нет специального приспособления, тогда следует производить расчеты исходя из информации в паспорте продукта и показателей в таблице средних температурных поправок. Чтобы получить необходимые данные, достаточно выполнить следующие элементарные вычисления:

1. В документации находим его показатель плотности при +20 по Цельсию.
2. Производим замеры температуры продукта.
3. Высчитываем разницу между полученным результатом и +20 по Цельсию.
4. Округляем полученное значение до целого числа.
5. В таблице находим поправку на отклонения в соответствии с паспортным значением при +20 по Цельсию.
6. Высчитываем произведение поправки на разницу температур.
7. Итог слаживаем с паспортным значением плотности при +20 или отнимаем, если температура выше.

Ничего сложного нет. Все математические операции — школьная программа, прибегать к лабораторным исследованиям не нужно.

Вязкость моторного масла

Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении ее слоев под действием внешней силы. Это свойство является следствием трения, возникающего между молекулами жидкости. От вязкости масла зависит его способность обеспечивать гидродинамическое трение в подшипниках. Вязкость масла влияет на изнашивание шеек коленчатого вала и вкладышей подшипников. От вязкости масла зависит количество отводимой от узла трения теплоты. Чем меньше вязкость, тем лучше охлаждается подшипник, так как через него прокачивается больше масла, а следовательно, и больше теплоты отводится вместе с ним из зоны трения.

Кинематическая вязкость

Кинематическая вязкость показывает текучесть моторного масла при нормальной (40°C) и высокой (100°C) температуре. Для замера используют стеклянный вискозиметр: засекают время, за которое масло стекает по капиляру при заданной температуре. Единица измерения — мм2 / с.

Индекс вязкости

Индекс вязкости (ИВ, Viscosity Index, VI) — это показатель, характеризующий изменение вязкости моторного масла в зависимости от температуры. Индекс вычисляется с помощью значений кинематической вязкости при 40 и 100 градусах Цельсия. Чем выше этот показатель, тем меньше масло теряет вязкость при изменении температуры и тем большим диапазоном рабочих температур оно обладает.

Динамическая вязкость

Динамическая вязкость — это уровень сопротивления на разном расстоянии при движении жидкости на определенной скорости. Измерения данного уровня вязкости происходит на специальных машинах, которые имитируют процесс работы масла в реальных условиях.