Вязкость — одна из важнейших характеристик смазочных масел. От нее зависит не только создание жидкостного трения в различных узлах, но также их охлаждение, уплотнение, легкость запуска и др. Именно поэтому значение кинематической вязкости указывают в марках многих масел. В зависимости от условий работы масел их вязкость нормируют при разной температуре: например, для трансформаторных при 20°С, для индустриальных при 50° С, а для моторных при 100° С.
Кинематическую вязкость определяют следующим образом. В вискозиметре при заданной температуре отмечают продолжительность истечения испытуемой жидкости в объеме шаровой емкости, через капилляр. Вискозиметр, заполненный маслом в объеме двух шаровых емкостей, устанавливают в ванну, в которой поддерживают заданную температуру. Длительность истечения определяют по секундомеру. Умножив постоянную вискозиметра, которая указана в его паспорте, на время истечения в секундах, получают значение кинематической вязкости в сантистоксах. Чем гуще продукт и ниже температура, при которой нужно определить вязкость, тем с большим капилляром выбирают вискозиметр.
Вязкость масел оказывает существенное влияние на работу механизмов. В каждом конкретнее случае нужно правильно подобрать ее оптимальное значение. Если механизм изношен, зазоры увеличены, лучше взять более густое масло. Масла с повышенной вязкостью также нужны, если автомобиль работают в условиях значительной запыленности, при высокой температуре окружающего воздуха, с резко переменными нагрузками.
При подборе масел необходимо учитывать, что их вязкость зависит от температуры. Для всех масел характер зависимости один: чем ниже температура, тем больше вязкость. Однако степень изменений различна и определяется химическим составом масла. Поскольку в масла входят многие тысячи различных углеводородов, то предугадать их поведение при изменении температуры невозможно. Поэтому в стандартах на моторные масла приводят значение вязкости не только при 100° С, но и при 0°С (иногда при —18°С), а также, индекс вязкости (безразмерная величина, показывающая степень изменения вязкости в зависимости от температуры по сравнению с эталонными маслами). Определить этот показатель можно по графикам или таблицам, которые приведены в технических требованиях на нефтепродукты, для чего необходимо знать значение вязкости при 50 и 100° С.
Чем больше меняется вязкость с изменением температуры, тем хуже вязкостные свойства и ниже индекс вязкости. Масла с высоким индексом обеспечивают достаточную вязкость при высокой рабочей температуре, а при низкой — зимой — не густеют настолько, чтобы затруднить пуск двигателя.
Минеральные масла обычно имеют недостаточно хорошие вязкостно-температурные свойства: если обеспечивается жидкостное трение при рабочей температуре, то трудно запустить двигатель зимой, и наоборот. Для того чтобы повысить индекс вязкости, добавляют вязкостные присадки, масла с ними называют загущенными. В качестве загущающих присадок используют полимерные соединения цепочного строения с большой молекулярной массой. Сравнительно небольшое (3—4%) количество полимера в маловязком масле почти не меняет его вязкость при низкой температуре, так как молекулы присадок свернуты в тугие спирали малого объема. При высокой рабочей температуре спирали расправляются, занимая большой объем, вязкость повышается.
Оценивая пусковые свойства, необходимо принимать во внимание и температуру застывания. Этот показатель тесно связан с вязкостью: температура застывания значительно ниже у легкоподвижных масел (трансформаторные, приборные около — 50—60° С). Летние моторные масла застывают при —10—15°С, что удается достичь удалением парафиновых углеводородов при очистке. Получать зимние масла с температурой застывания —25—30°С глубоким удалением парафина экономически невыгодно. В этом случае целесообразно использовать присадки, снижающие температуру застывания — депрессоры.
При охлаждении из масла выделяются кристаллы парафина, которые соединяются между собой, образуя как бы соты. Внутри ячеек находится жидкость, но пластины мешают ее движению, масло теряет подвижность. Депрессоры, вводимые в количестве до 1%, на поверхности кристаллов парафина создают защитные пленки, не позволяющие образовывать каркас. Поэтому масло сохраняет текучесть до более низкой температуры. При правильном подборе сырья и присадок можно снизить температуру застывания зимних масел на 20—25° С.
В производственных условиях для облегчения запуска двигателей зимой иногда прибегают к разбавлению масел бензином, дизельным топливом, индустриальными маслами. При этом действительно удается облегчить пуск. Но при рабочей температуре вязкость становится недостаточной, ухудшаются и другие эксплуатационные свойства. С этой точки зрения лучше разбавлять масло неэтилированным бензином (до 10%), который примерно через 25—30 мин работы двигателя испаряется, и вязкость масла восстановится. Однако пользоваться этим методом следует только в самых крайних случаях.