Плотность минерального масла кг м3

Плотность моторного масла. От каких параметров она зависит?

Физическое отношение массы к объёму жидкости определяет плотность моторного масла. Наряду с вязкостью параметр имеет прямую зависимость от температуры, влияет на работу двигателей и обеспечивает заявленную мощность при гидропередаче. Некачественное моторное масло содержит вредные присадки, а отработанное — примеси, которые повышают плотностные параметры. Расскажем, как влияют высокие и низкие показатели плотности синтетических масел на работу поршневых или роторных двигателей авто.

Высокоплотные смазочные материалы

Плотность автомобильных масел варьируется на уровне 0,68–0,95 кг/л. Смазочные жидкости с показателем выше 0,95 кг/л относят к высокоплотным. Такие масла снижают механическую нагрузку при гидравлической передаче без потери производительности. Однако в силу повышенной густоты смазка не проникает в труднодоступные участки поршневых цилиндров. Как результат: увеличивается нагрузка на кривошипно-шатунный механизм (коленвал). Также растёт расход смазочного материала и чаще образуются коксовые отложения.

Через 1,5–2 года смазочная жидкость уплотняется на 4–7% от первоначального значения, что сигнализирует о необходимости замены смазочного материала.

Низкоплотные моторные масла

Снижение массо-объёмного параметра ниже 0,68 кг/л обусловлено введением низкоплотных примесей, например, легковесных парафинов. Некачественные смазки в подобном случае приводят к быстрому износу гидромеханических элементов двигателя, а именно:

• Жидкость не успевает смазать поверхность движущихся механизмов и стекает в картер.
• Повышенное выгорание и коксоотложение на металлических деталях ДВС.
• Перегрев силовых механизмов вследствие увеличения силы трения.
• Повышенный расход смазочного материала.
• Загрязнение масляных фильтров.

Таким образом, для правильной работы связки «цилиндр-поршень» необходимо моторное масло оптимальной плотности. Значение определяется для конкретного типа двигателя и рекомендуется согласно классификациям SAE и API.

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.

Плотность моторного масла: что за параметр, и на что влияет?

Любая техническая жидкость (моторное масло – не исключение) имеет химические и физические свойства. Эти характеристики закладываются производителем, и влияют на качество работы расходного материала.

Например, от плотности моторного масла зависят гидравлические параметры: насколько эффективно будет нагнетаться давление, а соответственно поступление смазки к рабочим точкам по маслопроводам.

Кроме того, от этой величины зависит теплообмен. Как известно, с помощью моторной смазки отводится тепло от деталей трения, поскольку система охлаждения двигателя не задействована в этом процессе.

Производитель делает масла определенной плотности для обеспечения заданных значений кинематической вязкости. Собственно, это значение получают из величин динамической вязкости и плотности жидкости.

Что такое плотность масла?

Для покупателя привычно видеть на упаковке такие параметры, как вязкость по SAE, классификации качества по API или ACEA. Удельная плотность моторного не относится к основным характеристикам, ее значение можно узнать из расширенной классификации или по результатам тестов.

С точки зрения физики, эта величина определяется отношением массы вещества к его объему. То есть, чем больше единиц массы умещается в определенный объем – тем выше значение.

Чтобы понять, как работает система измерения, обратимся к эталону:

Величину 1 кг/л имеет дистиллированная вода при температуре 4°C.

Поскольку в смазочных материалах содержатся различные вещества, многие из которых легче воды – плотность масла ниже.

Плотность отработанного моторного масла будет отличаться от свежего, скорее всего в сторону увеличения. Это связано с тем, что часть легких жидкостей улетучивается, а тяжелые примеси добавляются. Это шлаки, взвесь твердых частиц, сажа, и пр.

Таким образом, понятно, что базовое значение зависит от основы масла, и состава его присадок.

Зная правильное значение этого параметра, вы легко сможете проверить приобретаемый продукт «на подлинность».

Есть еще одна зависимость величины: от температуры

Казалось бы, в чем тут связь? Но ведь эталонное значение (см. выше: плотность дистиллированной воды) получают при определенной температуре: 4°C. Для тестирования нефтепродукта, за эталонную температуру принимается 20°C.

Это легко объяснимо с точки зрения физики:

1. Вода относительно стабильна, величина практически не меняется в зависимости от температуры. Однако при около нулевом значении, начинается процесс кристаллизации льда. Поэтому эталонная температура выше.
2. Масло – это сложный состав. Густота автомобильной смазки определяется различными компонентами, у которых различная температура замерзания и кипения. Поэтому, в качестве эталонной температуры установлено промежуточное значение для средней полосы климата.

Зависимость от внешних градусов следующая: от минуса до эталонного значения – цифры растут. Затем, по мере увеличения температуры, значение плотности снижается. Мы знаем, что вязкость зависит от плотности напрямую. При этом по мере снижения температуры масло густеет.

Это не связано с плотностью: зависимость этих величин требуется только для измерения (возвращаемся к эталонной температуре).

Разумеется, при измерении параметров невозможно обеспечить идеальные условия. Эталонные замеры производятся только в лабораториях. Поэтому для поправки на изменение внешней температуры, разработана таблица плотности масел.

Зависимость нелинейная, если построить график – получится парабола. Поэтому поправка на 1°C рассчитывается в каждом диапазоне. Чем плотнее жидкость, тем меньше зависимость от внешних условий.

Это хорошо заметно на примере простой воды. При идеальных показателях 1 кг/литр, плотность изменится лишь тогда, когда жидкость будет на грани закипания или замерзания.

Как и в чем измеряется плотность масла?

Согласно формуле (отношение массы к объему), величина фиксируется в килограммах на кубометр (кг/м³).

Для справки: плотность моторных масел лежит в пределах 750 — 995 кг/м³ (при 20°C).

Для измерения нам необходимо знать паспортные характеристики проверяемого продукта. На этикетках это значение не указано, поэтому необходимо получить эту информацию дополнительно.

Рассмотрим пример вычислений значения:

1. Допустим, что согласно паспортным данным, диапазон тестируемого машинного масла лежит в пределах 990-999 кг/м³. Соответственно, поправка на каждый градус: 0,515 (см. таблицу выше).
2. Выполняем измерение, фиксируя текущую температуру. Удобнее проводить процедуру с помощью комбинированного прибора.
   Он сразу показывает две величины: температуру и плотность масла, в реальном времени. Хотя можно воспользоваться ареометром и термометром, особенно в бытовых условиях: покупка прибора – дорогое удовольствие.
   
3. Получаем следующие значения: 997,8 кг/м³ при температуре 24,2°C.
4. Разница 4,2°C перемножается с величиной поправки 0,515. Получаем значение 2,16.
5. Поскольку температура выше эталонной, отнимаем полученную поправку от измеренного значения 997,8 кг/м³.
6. Полученное значение 995,6 кг/м³ и есть реальный показатель плотности масла.

Сравнив эти данные с информацией в паспорте продукта, вы легко сможете определить, насколько покупаемый расходник соответствует заявленным характеристикам.

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.

Лабораторный эксперимент показывающий плотность масла — виде

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.

Влияние плотности моторного масла на его показатели при использовании в ДВС

Моторные масла при разных температурных условиях могут демонстрировать разные свойства. Основное назначение – это предотвращать возможность «сухого» трения, которое может возникнуть в случае выдавливания смазки зоны контакта. Есть крайне нагруженные зоны, куда с помощью масляного насоса смазывающая жидкость подается под давлением.

Завод-изготовитель автомобиля в сервисной книжке указывает предпочтительные виды масел для разных узлов транспортного средства. Однако реклама, звучащая из всех видом средств массовой информации (СМИ), призывает покупать именно определенный сорт и тип расходного материала. Рекламное воздействие поддерживают и на станциях технического обслуживания, где приходится проходить регулярные ТО. Поэтому менеджеры, заинтересованные в реализации определенного товара часто навязывают пользователю определенные типы смазочных средств.

Есть смысл разобраться, а что конкретно нужно тому или иному типу авто. Желательно понимать, в чем превосходство определенного брендового масла перед остальными. Стоит ли покупать дороже, чем реально возможно.

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.

Плотность масел

Реальная плотность моторных масел находится в пределах от ρ = 0,68…0,89 г/см³ до ρ = 0,95…1,03 г/см³. Поэтому принято их разделять:

• на легкие (до ρ = 0,88 г/см³);
• средние, ρ = 0,89…0,93 г/см³;
• тяжелые, ρ = 0,95…1,03 г/см³.

Легкие обычно имеют низкий показатель вязкости µ = 5…7 сСт (характеристика кинематической вязкости). У тяжелых смазок значение может составлять µ = 12…17 сСт.

Низкая вязкость позволяет проникать в самые мелкие отверстия, но несущая способность подобных смазочных материалов невысокая. Она может выдавливаться, допуская сухое трение.

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.

Синтетические масла

В результате переработки пропана получают псевдоожиженные составляющие. Они являются основой для создания смазочных материалов. В зависимости от давления и температуры, создаваемых в процессе формирования длинных полимеров, образуются разные несущие жидкости. Они используются в качестве основы для моторных масел.

Большинство производителей использует в качестве основы одни и те же компоненты. Различия формируются только за счет используемых присадок. Отечественные и зарубежные производители разрабатывают свои типы присадок. У большинства из них применяют аналоги. Различия незначительные.

Создавая моторные смазки, каждый присваивает свой бренд. Однако, для большинства пользователей важны не наименования, а реальные возможности, которые определяются по системе SAE (предназначение масел по температурному режиму).

Для большинства современных автомобилей применяют универсальные масла. У них в маркировке указывается W (winter – зимний вариант использования), а также второе число, указывающее на работу в летний период.

Плотность моторного масла. Как и для чего нужно определять плотность моторного масла?

При выборе моторного масла автолюбители ориентируются на разные показатели. Для бензинового агрегата на упаковке указывается индекс S, для дизельного двигателя – C. Также ориентируются на другие показатели. Например, выбирают синтетическую, полусинтетическую или минеральную основу; масло разной вязкости в зависимости от теплого или холодного сезона. Но часто выбирают появившиеся в последние годы всесезонные смазочные жидкости. При этом руководствуются тем показателем вязкости, которая рекомендована заводом-производителем.

Есть еще один важный показатель – это плотность моторного масла. О ней и пойдет речь в статье.

Основные свойства масел

Среди главных характеристик, относящихся к смазочным жидкостям, выделяют следующие показатели:

• Плотность моторного масла и удельный вес. Первый термин означает отношение к объему массы. Плотность измеряется в килограммах на кубические метры. Здесь же стоит отметить удельный вес, означающий отношение массы вещества к массе воды. Оба свойства зависят от температуры.
• Вязкость — величина, через которую выражается текучесть. Она также зависит от температуры. Вязкость измеряется в нескольких единицах: в стоксах, сантистоксах и квадратных метрах или миллиметрах на секунду по системе измерений СИ.
• Температура вспышки и застывания. Первая означает такое увеличение температуры, при котором выделяются пары, вспыхивающие при поднесении открытого огня. Вторым показателем выступает низкая температура, при которой масло не до конца потеряло текучесть. Это может быть продемонстрировано при наклонении пробирки.
• Кислотное и щелочное число показывает количество продукта, необходимое для нейтрализации, из-за того, что кислые и щелочные продукты скапливаются в смазочной жидкости в процессе эксплуатации.

Плотность

Плотность моторного масла является очень важным показателем, выражающим отношение массы к объему. Она связана со сжимаемостью и вязкостью. Параметр значительно влияет на мощность, поступаемую при гидропередаче, и выражает энергетический запас при циркуляции. При высокой плотности получается сократить размеры гидропередачи, не меняя мощность. С повышением давления плотность также начинает увеличиваться.

Если изменяется плотность моторного масла при 20 градусах, можно говорить о неисправностях в моторе. Учитывая сравнение плотности бензина и дизельного топлива с плотностью масла, получится, что у последнего показатель будет выше. Таким образом, попадание топлива в смазочную жидкость уменьшит значение плотности. В то же время вода, имеющая почти 1000 кг/м3, наоборот, повысит его. Это будет иметь место потому, что у нее большее значение, чем плотность моторного масла кг/м3 (у него всего 880). Принимая во внимание эти особенности, можно вычислить, например, неисправности в вентиляции картера или системе охлаждения двигателя.

Связь плотности и вязкости

Классификации, обозначающей плотность моторного масла, не существует. Но есть другая, под названием SAE. Она определяет смазочную жидкость по параметру вязкости. Зимние масла идентифицируют по наличию буквы W. Их подразделяют от 5W до 25W. К примеру, масло с обозначением 5W способно работать при зимней температуре до тридцати градусов ниже нуля. А обозначение 10W означает возможность работы до минус двадцати градусов. А вот моторное масло, имеющее показатель 20W, будет исправно работать лишь при совсем малых морозах. Его не рекомендуется заправлять, если погода рискует быть слишком холодной.

Обозначение летних масел обычно колеблется от 10 до 60. При высокой температуре смазочная жидкость должна иметь низкие свойства вязкости.

Плотность некоторых всесезонок

Несмотря на то что плотность масла моторного отработанного не зависит от показателя вязкости, можно по маркировке выявить некоторые закономерности. Кроме того, производитель указывает этот показатель в технических характеристиках.

Например, известно, что 0,87—0,9 – это характерная плотность моторного масла 15W40 при пятнадцати градусах. Показатель 0,857 кг часто будет при зимней марке 10W. А порядка 0,85 будет плотность моторного масла 5W40.

Летний показатель при двадцати будет равен 0,861 кг/л, а при пятидесяти — 0,875 кг/л.

В последнее время наиболее широкое распространение получают смазочные жидкости, имеющие способность работать одинаково хорошо и в летнее, и в зимнее время, так называемые всесезонные масла. Их использование намного упростило жизнь автолюбителям, которым теперь не нужно бояться, что они забудут поменять жидкость при наступлении жаркого сезона или, наоборот, холодного.

Ареометр

Для измерения плотности используют прибор под названием ареометр. Это такой поплавок, изготовленный из стекла, с балластом внизу, термометром посередине и тонкой трубкой со шкалой наверху.

Прибор помещают в масло на период от трех до пяти минут и снимают показания на шкале. Плотность масла моторного (кг/л) указывают при температуре двести градусов. Если измерения проводились по другой температуре, результат доводят по соответствующей таблице в ГОСТ.

Измерение плотности

Для определения свойств смазочной жидкости применяют его относительную плотность, вычисляемую исходя из отношения плотности масла к плотности воды при температуре сорок градусов (при равных объемах).

Измерение плотности проводится следующим образом.

1. В стеклянную колбу наливают нефтепродукт при температуре двадцать градусов.
2. Осторожно опускают ареометр, чтобы он не касался стенок сосуда.
3. Через несколько минут, держа прибор на уровне глаз, делают замер, одновременно снимая показания температуры. Плотность определяется по специальной таблице.

Например, известно, что плотность моторного дизельного масла варьируется от 890 до 920 кг/м3, а автомобильного бензина — от 910 до 930 кг/м3.

Этот параметр помогает сравнить свойства разных смазочных жидкостей. Однако по нему одному нельзя судить о качестве масла в целом. Для этого принимается во внимание цвет, прозрачность продукта и другие показатели.