Стандарт SAE J300
Содержание
Важность SAE J300
Классификация вязкости смазки формально определяется стандартом SAE J300. Стандарт устанавливается и поддерживается рабочей группой по вязкости моторного масла, в состав которой входят несколько важных заинтересованных сторон отрасли, включая представителей OEM-производителей, маркетологов нефти, производителей приборов и компаний- производителей присадок.
Стандарт J300 помогает инженерам-конструкторам и OEM-производителям выбирать и идентифицировать подходящую вязкость для соответствующего использования в каждом конкретном случае. Он отличает масла на основе различных классов вязкости, которые устанавливаются только в лабораторных условиях.
Самое главное, SAE J300 предлагает важнейшую глобальную структуру для того, как все участники рынка идентифицируют вязкость. SAE позволяет маркетологам нефти легитимизировать свой продукт посредством стандартизации, формулируя масло, которое полностью удовлетворяет жестким, согласованным классификациям вязкости. SAE предлагает OEM-производителям и конечным пользователям уверенность в том, что смазка в сервисах соответствует их рекомендуемым критериям. Другие требования к производительности, включая (например) контроль окисления, чистоту и долговечность двигателя, определяются другими организациями отраслевых стандартов, такими как API и ACEA, а также отдельными OEM-производителями.
По этим причинам сохранение стандарта J300 в качестве общего критерия для определения классов вязкости по всему миру имеет первостепенное значение. Задача целевой группы состоит в том, чтобы гарантировать, что стандарт J300 отражает текущие и будущие потребности разработчиков двигателей и основан на надежных, хорошо установленных методах измерения вязкости.
Последнее обновление стандарта появилось в январе 2015 года, в котором были установлены два новых класса с более низкой вязкостью: SAE 12 и SAE 8.
Классификация SAE J300
Ниже приведена таблица со значениями вязкости моторных масел и их характеристиками, взятыми из стандарта SAE J300.
Стремление к эффективности
Множество компаний были глубоко вовлечены в сохранение и применение стандарта J300 в течение многих лет. Процесс обеспечения постоянной адаптации и универсальной применимости стандарта J300 является строгим, и целевая группа EOVC должна продолжать проявлять бдительность по мере развития потребностей в смазочной массе двигателя.
Каждый производитель моторных масел признает важность поддержания стандарта J300. В дополнение к усилиям по пропаганде промышленности, включая участие в SAE J300, производители масел играют важную роль в разработке и тестировании эффективных и сбалансированных составов смазочных материалов для использования в смазочных материалах с низкой вязкостью.
Классификация моторных масел по SAE J300
Одними из основных свойств моторного масла являются его вязкость и ее зависимость от температуры в широком диапазоне (от температуры окружающего воздуха в момент холодного пуска зимой до максимальной температуры масла в двигателе при максимальной нагрузке летом). Наиболее полное описание соответствия вязкостно-температурных свойств масел требованиям двигателей содержится в общепринятой на международном уровне классификации SAE J300.
Эта классификация подразделяет моторные масла 12 классов от 0W до 60: 6 зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) и 6 летних (10, 20, 30, 40, 50, 60) классов вязкости.
Буква W перед цифрой означает, что масло приспособлено к работе при низкой температуре (Winter — зима). Для этих масел кроме минимальной вязкости при 100°C дополнительно дается температурный предел прокачиваемости масла в холодных условиях. Предельная температура прокачиваемости означает минимальную температуру, при которой насос двигателя в состоянии подавать масло в систему смазки. Это значение температуры можно рассматривать как минимальную температуру, при которой возможен безопасный пуск двигателя.
Всесезонные масла обозначаются сдвоенным номером, первый из которых указывает максимальные значения динамической вязкости масла при отрицательных температурах и гарантирует пусковые свойства, а второй — определяет характерный для соответствующего класса вязкости летнего масла диапазон кинематической вязкости при 100°С и динамической вязкости при 150°С.
Методы испытаний, заложенные в оценку свойств масел по SAE J300, дают потребителю информацию о предельной температуре масла, при которой возможно проворачивание двигателя стартером и масляный насос прокачивает масло под давлением в процессе холодного пуска в режиме, недопускающем сухого трения в узлах трения.
Аббревиатура HTHS расшифровывается как High Temperature High Shear Rate, т.е. «высокая температура — высокая прочность на сдвиг». С помощью данного испытания измеряется стабильность вязкостной характеристики масла в экстремальных условиях, при очень высокой температуре.
Большинство присутствующих сегодня на рынке моторных масел являются всесезонными, т. е. удовлетворяют требованиям по вязкости как при низких, так и при высоких температурах.
Степени вязкости моторных масел SAE J300 DEC99
Необходимо обратить внимание на то, что для двигателей различной конструкции температурные диапазоны работоспособности масла данного класса по SAE существенно отличаются. Они зависят от мощности стартера, минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала, требуемой для пуска двигателя, от производительности масляного насоса, от гидравлического сопротивления маслоприемного тракта и многих других конструкционных, технологических и эксплуатационных факторов (техническое состояние автомобиля, качество бензина или дизтоплива, квалификации водителя и др.).
Предварительные рекомендации по подбору масел по вязкости:
— при пробеге автомобиля менее 25% от планового ресурса двигателя (или новый двигатель) необходимо применять масла классов SAE 5W-30 или 10W-30 всесезонно;
— при пробеге автомобиля 25-75% от планового ресурса двигателя (технически исправный двигатель) целесообразно применять летом масла классов SAE 10W-40, 15W-40, а зимой — SAE 5W-30 и 10W-30, всесезонно — SAE 5W-40;
Редакция SAE J-300APR97 от 1 августа 2001 г. включает в себя 6 зимних и 5 летних классов моторных масел.
Зимние содержат в обозначении букву «W» (от англ. «Winter» — зима): OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W.
Летние обозначаются — 20, 30, 40, 50, 60 (чем больше число, тем выше вязкость масла).
Всесезонные масла имеют двойное обозначение, например SAE 15W-40.
Ориентировочные диапазоны температур окружающего воздуха, при которых обеспечивается холодный пуск и надежное смазывание двигателя моторными маслами некоторых классов вязкости по SAE. Для разных моделей двигателей температурные диапазоны могут несколько отличаться.
КЛАССЫ ВЯЗКОСТИ
Соотношение температурных шкал цельсия / фаренгейта
tc = температура по шкале Цельсия
tf = температура по шкале Фаренгейта
Пример 1:
210° по Фаренгейту перевести в градусы Цельсия:
tc = 0,555 х (210-32) = 98,79°C
Пример 2:
37° по Цельсию перевести в градусы Фаренгейта
tf = 1,8 x 37 + 32 = 98,6°F
Значения вязкости в различных единицах
мм 2 /с = кинематическая вязкость (сантистокс, сСт)
°Е = градусы Энглера (Engler)
SUS = Единицы Сейболда (Saybold Universal second)
R.I. — секунды Редвуда (Redwood)
| мм 2 /С (сСт) | °Е | SUS | R.I. |
| 2 | 1,12 | 32,6 | 30,4 |
| 4 | 1,31 | 39,2 | 35,3 |
| 6 | 1,48 | 45,6 | 40,6 |
| 8 | 1,65 | 52,1 | 46,1 |
| 10 | 1,83 | 58,9 | 51,9 |
| 12 | 2,02 | 66,0 | 58,0 |
| 14 | 2,22 | 73,6 | 64,5 |
| 16 | 2,34 | 81,3 | 71,2 |
| 18 | 2,65 | 89,4 | 78,1 |
| 20 | 2,88 | 97,8 | 85,2 |
| 24 | 3,3 | 115 | 100 |
| 28 | 3,8 | 133 | 116 |
| 32 | 4,3 | 150 | 131 |
| 36 | 4,8 | 168 | 147 |
| 40 | 5,4 | 186 | 164 |
| 44 | 5,9 | 204 | 180 |
| 48 | 6,4 | 223 | 196 |
| 52 | 6,9 | 241 | 212 |
| 56 | 7,4 | 260 | 228 |
| 60 | 8,0 | 278 | 244 |
| 65 | 8,6 | 301 | 265 |
| 70 | 9,3 | 324 | 285 |
| 75 | 9,9 | 348 | 305 |
| 80 | 10,6 | 371 | 325 |
| 85 | 11,2 | 394 | 345 |
| 90 | 11,9 | 417 | 366 |
| 95 | 12,6 | 440 | 386 |
| 100 | 13,2 | 464 | 406 |
| 110 | 14,5 | 510 | 447 |
| 120 | 15,8 | 556 | 487 |
| 130 | 17,2 | 603 | 528 |
| 140 | 18,5 | 649 | 568 |
| 150 | 19,8 | 695 | 609 |
| 160 | 21,1 | 742 | 650 |
| 170 | 22,4 | 788 | 690 |
| 180 | 23,8 | 834 | 731 |
| 190 | 25,1 | 881 | 771 |
| 200 | 26,4 | 927 | 812 |
| 220 | 29,0 | 1020 | 893 |
| 240 | 31,7 | 1112 | 974 |
| 260 | 34,3 | 1205 | 1056 |
| 280 | 37,0 | 1298 | 1137 |
| 300 | 39,6 | 1390 | 1218 |
| 340 | 44,9 | 1576 | 1380 |
| 380 | 50,2 | 1761 | 1543 |
| 420 | 55,4 | 1947 | 1705 |
| 460 | 60,7 | 2132 | 1868 |
| 500 | 66,0 | 2317 | 2030 |
| 540 | 71,3 | 2503 | 2192 |
| 580 | 76,6 | 2688 | 2355 |
| 620 | 81,8 | 2874 | 2517 |
| 660 | 87,1 | 3059 | 2680 |
| 700 | 92,4 | 3245 | 2842 |
| 750 | 99,0 | 3476 | 3045 |
| 800 | 105,6 | 3708 | 3248 |
| 850 | 112,2 | 3940 | 3451 |
| 900 | 118,8 | 4172 | 3654 |
| 950 | 125,4 | 4403 | 3857 |
| 1000 | 132,0 | 4635 | 4060 |
Примечание. Вязкость можно сравнивать только при одинаковых значениях температуры.
Вязкость моторных масел по стандарту SAE J300
Для определения низкотемпературных вязкостных характеристик моторного масла используются два теста:
Температура потери текучести. Про данный параметр можно сказать ровно то же, что и про температуру застывания моторного масла. При одной и той же температуре окружающего воздуха моторное масло в трубке диаметром 5-6 мм и 20-30 мм потеряет текучесть за разное количество времени. Ну и безусловно можно повторить, что потребителю гораздо интереснее пределы, до которых масло гарантированно достигнет верхних пар трения, чем температура, при которой масло точно не сможет быть туда доставлено. Что и определяет использование в стандарте SAE J300 теста на прокачиваемость, в котором не рассматривается такой показатель как температура потери текучести.
Теперь перейдем к высокотемпературным вязкостным характеристикам моторного масла. Для их определения в стандарте SAE J300 также имеется два теста:
Ориентируясь на результаты описанных выше тестов стандарт SAE J300 описывает несколько классов вязкости, для каждого из которых указаны предельные значения параметров, определяемых в испытаниях. Классы вязкости сведены в приведенную таблицу. В ней присутствуют зимние классы вязкости, которые имеют в своем названии букву W и в таблице выделены синим цветом. Также имеются летние классы вязкости, которые отмечены в таблице красным цветом.
Вязкость для теста MRV указана одна для всех зимних классов вязкости, но температура проведения теста различается для каждого класса.
КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО SAE J300
Одними из основных свойств моторного масла являются его вязкость и ее зависимость от температуры в широком диапазоне (от температуры окружающего воздуха в момент холодного пуска зимой до максимальной температуры масла в двигателе при максимальной нагрузке летом). Наиболее полное описание соответствия вязкостно-температурных свойств масел требованиям двигателей содержится в общепринятой на международном уровне классификации SAE J300.
Эта классификация подразделяет моторные масла 12 классов от 0W до 60: 6 зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) и 6 летних (10, 20, 30, 40, 50, 60) классов вязкости.
Буква W перед цифрой означает, что масло приспособлено к работе при низкой температуре (Winter — зима). Для этих масел кроме минимальной вязкости при 100°C дополнительно дается температурный предел прокачиваемости масла в холодных условиях. Предельная температура прокачиваемости означает минимальную температуру, при которой насос двигателя в состоянии подавать масло в систему смазки. Это значение температуры можно рассматривать как минимальную температуру, при которой возможен безопасный пуск двигателя.
Всесезонные масла обозначаются сдвоенным номером, первый из которых указывает максимальные значения динамической вязкости масла при отрицательных температурах и гарантирует пусковые свойства, а второй — определяет характерный для соответствующего класса вязкости летнего масла диапазон кинематической вязкости при 100°С и динамической вязкости при 150°С.
Методы испытаний, заложенные в оценку свойств масел по SAE J300, дают потребителю информацию о предельной температуре масла, при которой возможно проворачивание двигателя стартером и масляный насос прокачивает масло под давлением в процессе холодного пуска в режиме, недопускающем сухого трения в узлах трения.
Аббревиатура HTHS расшифровывается как High Temperature High Shear Rate, т.е. «высокая температура — высокая прочность на сдвиг». С помощью данного испытания измеряется стабильность вязкостной характеристики масла в экстремальных условиях, при очень высокой температуре.
Большинство присутствующих сегодня на рынке моторных масел являются всесезонными, т. е. удовлетворяют требованиям по вязкости как при низких, так и при высоких температурах.
Степени вязкости моторных масел SAE J300 DEC99
Класс вязкости по SAE
Низкотемпературная вязкость
Высокотемпературная вязкость
Проворачиваемость1), МПа·с, mах, при темп.,°С
Прокачиваемость2), МПа·с, max, при темп.,°С
Кинематическая вязкость3), мм2/при 100·С
min max
При высокой скорости сдвига4), МПа·с, при 150°С и 10^6 c-1, min
Колонка тех.эксперта
Международная классификация моторных масел по SAE J300
По второму определяют предельную температуру прокачиваемости — минимальную температуру, при которой масляный насос под давлением будет прокачивать масло по масляным магистралям при холодном пуске. Предельная температура прокачиваемости ниже предельной температуры проворачиваемости на 10 0 С, причем динамическая вязкость в этом интервале между указанными температурами изменяется более чем в 10 раз.
Таким образом, каждый зимний класс характеризует две температуры масла: температуру, при которой возможен надежный пуск исправного двигателя от стартера, и температуру, при которой еще возможен пуск исправного двигателя без губительных последствий для высоконагруженных трущихся элементов, смазываемых под давлением от масляного насоса.
Уголок ступеньки соответствует предельной температуре проворачиваемости.
Для каждого летнего класса установлены диапазоны кинематической вязкости при 100°С и минимальное необходимое значение динамической вязкости при температуре 150°С. По мере численного возрастания летнего класса возрастает соответствующая ему вязкость, что отражено в таблице 1:
Таблица 1
| Летний класс по SAE | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
|---|---|---|---|---|---|
| Кинематическая вязкость при 100 ° С мм 2 /с (сСт) | 5,6…9,3 | 9,3…12,5 | 12,5…16,3 | 16,3…21,9 | 21,9…26,1 |
Таким образом, летний класс характеризует пригодность масла для работы при высоких температурах, имеющих место в двигателе. Поскольку повышение температуры окружающего воздуха повышает теплонапряженное состояние деталей двигателя, то каждому летнему классу соответствует условный верхний температурный предел его применения.
В различных рекламных источниках могут встретиться различные температурные диапазоны работоспособности всесезонных и сезонных моторных масел. Что касается пределов использования по низким температурам, то по ним не должно быть расхождений, т.к. для каждого зимнего класса стандарт SAE однозначно предусматривает предельную температуру проворачиваемости и температуру прокачиваемости. В то же время не следует воспринимать эти значения буквально, т.к. все двигатели конструктивно отличаются по мощности стартера, пусковой частоте вращения, производительности масляного насоса, гидравлическому сопротивлению маслоприемника и главной масляной магистрали.
Расхождения в рекламных изданиях по верхнему температурному пределу определяются тем, что каждому летнему классу в стандарте SAE соответствует не одно единственное значение кинематической вязкости, а диапазон величин (см. таблицу 2.1). Следует подчеркнуть, что действительные верхние температурные пределы применения одного и того же масла в двигателях с различным уровнем форсирования могут существенно отличаться.
Для данных обстоятельств, следует подчеркнуть, что для каждого класса указываются типичные (т.е. обобщенные) температурные диапазоны работоспособности масел. Поэтому следует придерживаться следующего правила: при выборе моторного масла точкой отсчета должны быть классы SAE, рекомендованные заводом-изготовителем для эксплуатации в данных климатических условиях. Следует помнить, что применение для данных условий эксплуатации масел с более высоким летним классом по отношению к рекомендованному вызывает увеличение гидродинамических потерь, что негативно отражается на расходе топлива.
Переход на более вязкое по летнему классу масло (относительно рекомендованного) резонен лишь при выработке заметной доли ресурса двигателя (примерно 50%), переводе эксплуатации автомобиля в более жаркую климатическую зону, при форсировании двигателя или в случае каких-либо обстоятельств, снизивших давление в системе смазки.
Несоблюдение этих условий приводит к интенсивному изнашиванию двигателя, в первом случае — из-за недостаточной вязкости зимних масел при высоких температурах, что вызывает снижение несущей способности масляной пленки, во втором — из-за высокой вязкости летних масел при низких температурах, что определяет плохую прокачиваемость масла и, соответственно, недостаточную смазку трущихся пар.
