Что такое SAE?
SAE – это сообщество автомобильных инженеров (англ. Society of Automobile Engineers , SAE) — источник технической информации и опыта, используемого в разработке, производстве, обслуживании и управлении транспортных средств для использования на земле или море, в воздухе или космосе.
SAE классификация масел по вязкости, разработанная Американской ассоциацией автомобильных инженеров (SAE), подразделяет масла на классы по текучести, т.е. способности масла течь и одновременно "прилипать" к поверхности металла. Она действует в Европе, США, Японии и других странах.
Для справки.
Вязкость жидкости — это выражение внутреннего трения ее молекул друг с другом. Считается, что вязкость — это сопротивление, которое препятствует передвижению одной частицы масла.
Кинематическая вязкость моторных масел измеряется при двух температурах (40°С и 100°С) в сантистоксах (сокращенно cST или сСт). Она и измеряется, например, в капилляр-визкозиметрах, как время вытекания определенного количества масла из очень узкого сосуда при воздействии силы тяжести в мм 2 /с.
Динамическая вязкость измеряется в миллипаскаль-секундах при температуре 150°С (сокращенно: mPas или мПа·с).
Прокачиваемость — способность масляного насоса прокачать масло при минимальной температуре.
Проворачиваемостъ — способность стартера проворачивать двигатель при минимальной температуре.
Класс SAE сообщает потребителю диапазон температуры окружающей среды, в котором масло обеспечит проворачивание двигателя стартером (первая слева колонка), прокачивание масла масляным насосом по смазочной системе двигателя под давлением при холодном пуске в режиме, не допускающем сухого трения в узлах трения (вторая слева колонка), и надежное смазывание летом при длительной работе в максимальном скоростном и нагрузочном режиме.
Классификация SAE J 300 APR 97
Класс пo SAE
Низкотемпературная вязкость
Высокотемпературная вязкость
Проворачивание*
Прокачиваемосгь**
Вязкость***,
мм 2 /с, при 100° С
Вязкость****,
мПа с, при 150 °С и скорости сдвига 106с -1 , нe менее
Максимальная вязкость, мПа с, при t,°С
Максимальная вязкость, мПа с, при t,°С
Как вы уже знаете, моторные масла в первую очередь теряют свои свойства под воздействием высоких температур. Изменяется вязкость масла, и, как следствие, масляная пленка между трущимися деталями становится тоньше. Какое из масел лучше сохранит свою вязкость при температуре 100’С – это мы сегодня и узнаем.
Для того, чтобы провести исследование, нам понадобится специальный прибор реометр. Суть его работы проста: проба масла помещается на неподвижную пластину, затем при температуре 100’С сверху на масло опускается подвижная металлическая пластина, и прибор замеряет вязкость масла исходя из сопротивления.
Но нам мало узнать вязкость свежего масла при 100’С: все-таки любое свежее масло показывает себя с хорошей стороны. Поэтому в тесте участвуют как свежие образцы масла, так и состаренные в печи при 250’C в течение 15 мин, 2 часов, 4 часов, 8 часов.
Чего таить, мы получили следующие результаты:
Mobil сегодня настоящий аутсайдер – показал самое большое изменение вязкости. Чего не скажешь о MOTUL – вязкость этого масла почти не изменяла в ходе эксперимента.
На машине трения проводились итоговые испытания моторных масел, о которых мы расскажем уже в следующий раз.
P.S. Смотрите начало в предыдущих постах: тест на щелочное число, на испаряемость.
Подписывайся на нашу страницу, чтобы быть в гуще событий!
Подавляющее большинство автовладельцев, занимающихся самостоятельным подбором смазочных материалов для своего авто, как минимум имеют общее представление о таком понятии, как классификация по SAE.
Таблица вязкости моторного масла, предусмотренная стандартом SAE J300, подразделяет все смазочные материалы для двигателей и трансмиссий автомобилей в зависимости от степени текучести при определенной температуре. Причем это разделение так же определяет температурные рамки использования того или иного масла.
Сегодня мы подробно рассмотрим, что собой представляет классификация смазочных материалов по таблице из стандарта SAE J300, а также разберем, какую смысловую нагрузку несут в себе указанные в ней значения.
Что собой представляет таблица вязкости
Для рядовых автомобилистов, не занимающихся детальным изучением параметров моторных масел, таблица вязкости масла по SAE означает диапазон температур, при которых разрешена его заливка в силовой агрегат.
В общем смысле это правильное утверждение. Однако при более внимательном рассмотрении становится понятно, что данные в таблице не совсем соответствуют общепринятому мнению.
Сначала рассмотрим, что же включает в себя таблица вязкости масел по SAE. В ней имеется разделение в двух плоскостях: вертикальной и горизонтальной. 
Классическая версия таблицы разделена горизонталью на зимние и летние смазки (в верхней части таблицы находятся зимние, в нижней – летние и всесезонные). По вертикали идет разделение на ограничения при использовании смазок при температурах выше и ниже нуля (сама черта проходит через отметку 0 °C).
В интернете, и некоторых печатных источниках, часто встречаются две различные версии этой таблицы. Например, для масла вязкостью 5W-30 в одной из версий графического исполнения стандарта SAE J300, оно способно работать при температурах от –35 до +35 °C.
Другие же источники ограничивают область применения масла стандарта 5W-30 диапазоном от –30 до +40 °C.
Почему так происходит?
Следуя голосу логики, таблица вязкости моторных масел по температуре, которая предусмотрена единым стандартом, не должна иметь разных версий.
Напрашивается вполне закономерный вывод: в одном из источников ошибка. Но если углубиться в изучение темы можно прийти к неожиданному выводу: обе таблицы верные, давайте разбираться.
Детальное рассмотрение параметров, указанных в таблице
Дело в том, что когда проектировались таблицы и рассматривался алгоритм создания зависимости вязкости масла от температуры, учитывались имеющиеся на тот момент технологии автомобилестроения.
То есть в конце XX века все двигатели строились по приблизительно одной и той же технологии. Температура, контактная нагрузка, создаваемое масляным насосом давление, схема и исполнение магистралей находились примерно на одном и том же технологическом уровне.
Именно под технологии того времени создавались первые таблицы, увязывающие вязкость масла и температуру, при которой оно может эксплуатироваться. Хотя на самом деле стандарт по SAE в чистом виде не привязывается к температуре окружающей среды, а лишь оговаривает вязкостные показатели масла при определенной температуре.
Значение букв и цифр на канистре
Классификация по SAE включает в себя два значения: цифра и буква «W» – зимний коэффициент вязкости, следующая за буквой «W» цифра – летний. И каждый из этих показателей комплексный, то есть включает в себя не один параметр, а несколько.
В зимний коэффициент (с буквой «W») входят следующие параметры:
- вязкость при прокачивании смазочного материала по магистралям масляным насосом;
- вязкость при проворачивании коленчатого вала (для современных двигателей этот показатель учитывается в коренных и шатунных шейках, а также в шейках распределительного вала).
О чем говорят цифры на канистре — видео
В летний коэффициент (идущий через дефис после буквы «W») включаются два основных параметра, один второстепенный, и один производный, рассчитываемый из предыдущих параметров:
- кинематическая вязкость при 100 °C (то есть при средней рабочей температуре в нагретом ДВС);
- динамическая вязкость при 150 °C (определяется для представления о вязкости масла в паре трения кольцо/цилиндр – одном из ключевых узлов в работе двигателя);
- кинематическая вязкость при температуре 40 °C (показывает, как поведет себя масло в момент летнего пуска двигателя, а также используется для изучения скорости самопроизвольного стекания масляной пленки в поддон под действием времени);
- индекс вязкости – указывает на свойство смазочного материала оставаться стабильным при изменении рабочей температуры.
Зачастую для зимнего ограничения по температуре предусматривается несколько значений. Например, для взятого в качестве примера масла 5W-30, допустимая температура окружающего воздуха при гарантированном прокачивании смазки по системе должна быть не ниже –35 °C. А для гарантированного проворачивания коленчатого вала стартером – не ниже –30 °C.
| Класс по SAE | Вязкость низкотемпературная | Вязкость высокотемпературная | |||
| Проворачивание | Прокачиваемость | Вязкость, мм2/с при t=100°С | Min вязкость HTHS, мПа*с при t=150°С и скорости сдвига 10**6 с**-1 | ||
| Мах вязкость, мПа*с, при температуре, °С | Min | Мах | |||
| 0W | 6200 при -35 °С | 60000 при -40 °С | 3,8 | — | — |
| 5W | 6600 при -30 °С | 60000 при -35 °С | 3,8 | — | — |
| 10W | 7000 при -25 °С | 60000 при -30 °С | 4,1 | — | — |
| 15W | 7000 при -20 °С | 60000 при -25 °С | 5,6 | — | — |
| 20 W | 9500 при -15 °С | 60000 при -20 °С | 5,6 | — | — |
| 25 W | 13000 при -10 °С | 60000 при -15 °С | 9,2 | — | — |
| 20 | — | — | 5,6 | Методики определения и вкладываемый физический смысл | |
Сегодня для автомобильных масел разработано несколько методик определения всех предусмотренных стандартом показателей вязкости. Все измерения проводятся на специальных приборах – вискозиметрах.
В зависимости от исследуемой величины, могут использоваться вискозиметры различных конструкций. Рассмотрим несколько методик определения вязкости и практический смысл, который закладывается в эти величины.
Вязкость при проворачивании коленчатого вала
Смазка в шейках коленчатого и распределительного валов, а также в шарнирном соединении поршня и шатуна при понижении температуры сильно густеет. Густое масло обладает большим внутренним сопротивлением на смещение слоев относительно друг друга.
Для имитации условий проворота коленвала используется роторный вискозиметр типа CCS. Получаемое при измерении в нем значение вязкости для каждого параметра из таблицы SAE ограничено и на практике означает, насколько масло способно обеспечить холодный проворот коленчатого вала при той или иной температуре окружающего воздуха.
Вязкость при прокачивании
Измеряется в ротационном вискозиметре типа MRV. Масляный насос способен начать закачивать смазку в систему до определенного порога загустения. После этого порога эффективное прокачивание смазочного материала и его проталкивание по каналам затрудняется или вовсе парализуется.
Здесь общепринятым максимальным значением вязкости считается 60000 мПа•с. При этом показателе гарантируется свободная прокачка смазки по системе и доставка ее по каналам до всех трущихся узлов.
Кинематическая вязкость
При температуре 100 °C определяет свойства масла во многих узлах, так как эта температура актуальна для большинства пар трения при стабильной работе двигателя.
Например, кинематическая вязкость при 100 °C влияет на формирование масляного клина, на смазывающие и защитные свойства в парах трения палец / подшипник шатуна, шейка коленвала / вкладыш, распределительный вал / постели и крышки и т. д.
Именно этому параметру кинематической вязкости при 100 °C уделяется наибольшее внимание. Сегодня его измеряют в основном автоматизированными вискозиметрами различной конструкции и с применением различных методик.
Кинематическая вязкость при 40 °C. Определяет густоту масла при 40 °C (то есть приблизительно в момент летнего пуска) и его способность надежно защищать детали двигателя. Измеряется аналогичным с предыдущим пунктом образом.
Динамическая вязкость при 150 °C
Основное назначение этого параметра – понять, как ведет себя масло в паре трения кольцо/цилиндр. В этом узле в нормальных условиях при полностью исправном двигателе держится приблизительно такая температура. Измеряется на капиллярных вискозиметрах различной конструкции.
То есть из всего вышесказанного становится очевидным, что параметры в таблице вязкости масел по SAE комплексные, и однозначной их интерпретации (в том числе касательно температурных границ использования) не существует. Границы, обозначенные в таблицах, имеют условный характер и зависят от множества факторов.
Индекс вязкости
Немаловажным параметром, указывающим на рабочие качества масла и определяющим его эксплуатационные свойства, является индекс вязкости. Для определения этого параметра используется таблица индекса вязкости масла и формула.
Индекс вязкости показывает, с какой динамикой будет густеть или разжижаться масло при изменении температуры. Чем выше этот коэффициент, тем менее подвержена рассматриваемая смазки тепловым изменениям.
То есть простыми словами: масло более стабильно во всех интервалах температур. Считается, что чем выше этот индекс, тем лучше и качественнее смазочный материал.
Все значения, представленные в таблице для расчета индекса вязкости, получены эмпирическим путем. Не углубляясь в технические подробности, можно сказать так: было два эталонных масла, вязкость которых определялась в особых условиях при 40 и 100 °C.
На основании этих данных были получены коэффициенты, которые сами по себе не несут смысловой нагрузки, а используются лишь для расчета индекса вязкости исследуемого масла.
Заключение
В заключении можно сказать, что таблица вязкости масла по SAE и ее увязка на допустимые температуры эксплуатации в настоящее время играет весьма условную роль.
Будет относительно правильным шагом применять взятые из нее данные для подбора масла в автомобили не младше 10 лет. Для новых авто этой таблицей лучше не пользоваться.
Сегодня, например, в новые японские авто льется масло 0W-20 и даже 0W-16. Если исходить из таблицы, то использование этих смазок допустимо в летний период лишь до +25 °C (по другим источникам, подвергшимся локальной коррекции – до +35 °C).
То есть по логике получается, что автомобили японского производства с большой натяжкой могут ездить в самой Японии, где летом температура может достигать +40 °C. Это, само собой, не так.
Ведь только он точно знает, какие зазоры в сопряжениях деталей мотора выбраны, какой конструкции и мощности установлен масляный насос и какой пропускной способности созданы масляные магистрали.