GRUNDLAGEN DER SCHMIERSTOFFE

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Heinrich Schulz
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1 Grundl d Schmierstoffe

2 Praktische Einheiten/Umrechnungen 1 dyn s cm 2 = 1 Poise (P) = 100 cp 1 1 N m 2 = 1 Pascal (Pa) N s m 2 = 1 Pa s 1 cp = 1 mpa s Definition der Viskosität Grundl d Schmierstoffe

3 Kinematische Viskosität Definition ν = η η = Viskosität d d = Dichte (ν: kinematische Viskosität) Dimensionen Praktische Einheiten/Umrechnung Physikalisches Maßsystem cm 2 cm 2 1 s s = 1 Stoke (St) = 100 cst Technisches Maßsystem Internationales Maßsystem m 2 m 2 1 cst = 10-6 s s mm 2 mm 2 1 cst = 1 s s Definition der Viskosität Grundl d Schmierstoffe

4 Kinematische Viskosität als Funktion der Temperatur für Gase und Mineralöle Definition der Viskosität Grundl d Schmierstoffe

5 Medien (bei 50 0 C) Schmieröl Wasser Luft dyn. Viskosität [x 10 - ³ Pa s] 14,5 0,6 0,02 Dichte [g /cm³] 0,85 0,98 0,00113 kinem. Viskosität [mm²/s] 17 0,61 17,9 Reynoldszahl [x 10 5 ] 0,2 5,449 0,19 Vergleich physikalischer Kenndaten Definition der Viskosität Grundl d Schmierstoffe

6 Die Viskosität hängt ab von: Temperatur Druck Schergefälle newtonsche Substanzen nicht newtonsche Substanzen Abhängigkeiten der Viskosität Grundl d Schmierstoffe

7 Temperaturabhängigkeit Zahlenmäßige Darstellung des VT-Verhaltens: Viskositätsindex VI, VI E = Kennzahl zwischen 0 und 100 VI Kennzahl zwischen 0 und > 100 VI E Bezugsöle: Texasöle mit schlech- Pennsylvanische Öle tem VT-Verhalten mit gutem VT-Verhalten VI = 0 VI = 100 Je größer der Zahlenwert des VI ist, desto geringer ist die Viskositätsabhängigkeit von der Temperatur. Ermittlung des VI nach ISO Paraffinische Öle weisen eine geringere VT-Abhängigkeit auf als naphthenische und aromatische Öle. Abhängigkeiten der Viskosität Grundl d Schmierstoffe

8 Druckabhängigkeit Mit steigendem Druck nimmt die Viskosität zu. Bei 25 0 C und zwischen 0 und bar um einen Faktor zwischen 20 und Bei aromatischen Ölen ist die Druckabhängigkkeit der Viskosität ausgeprägter als bei paraffinischen und naphtenischen Ölen. Abhängigkeiten der Viskosität Grundl d Schmierstoffe

9 Schergefälleabhängigkeit Nichtnewtonsche Substanzen η τ = und η = f (D) D Scheinbare Viskosität η = Fließkurve η = f (D) für verschiedene Temperaturen muß gemessen werden. Verschiedene Formen nichtnewtonschen Fließverhaltens η = f (D) Strukturviskosität, Dilatanz η = f (t) D Thixotropie, Rheopexie τ D örtl. Abhängigkeiten der Viskosität Grundl d Schmierstoffe

10 Schergefälleabhängigkeit Strukturviskosität Viskosität Newtonsches Öl (Öl A) Viskosität Nicht newtonsches Öl (Öl B) Anstieg Schergefälle Fließverhalten newtonscher und nicht-newtonscher Flüssigkeiten Abhängigkeiten der Viskosität Grundl d Schmierstoffe

11 Kapillarviskosimeter ohne mit Fremddruckbeaufschlagung Mit langer Kapillare Mit kurzer Kapillare Fremddruckbeaufschlagung Pneumatisch Mechanisch Fallkörperviskosimeter Rotationsviskosimeter Platte/Kegel-Systeme Konzentrische Zylinder Messung und Viskosität Grundl d Schmierstoffe

Kapillarviskosimeter ohne Fremddruckbeaufschlagung Viskosimeter mit langerer Kapillare UBBELOHDE- Viskosimeter nach DIN 51562 1 Belüftungsrohr 2 Kapillarrohr 3 Einfüllrohr 4

12 Kapillarviskosimeter ohne Fremddruckbeaufschlagung Viskosimeter mit langerer Kapillare UBBELOHDE- Viskosimeter nach DIN Belüftungsrohr 2 Kapillarrohr 3 Einfüllrohr 4 Vorlaufkugel 5 Meßgefäß 6 Kapillare 7 Kugelkalotte 8 Niveaugefäß 9 Ausgleichsrohr 10 Vorratsgefäß M 1, M 2 Ringmeßmarken M F Füllmarken Messung und Viskosität Grundl d Schmierstoffe

13 Rotationsviskosimeter a Mit zylindrischem Meßsystem nach DIN 53018/53019 a. Rotor b. Stator, temperiert c. Substanz b c Messung und Viskosität Grundl d Schmierstoffe

Rotationsviskosimeter Cold Cranking Simulator nach DIN 51377 1 Stator 2 Rotor 8

14 Rotationsviskosimeter Cold Cranking Simulator nach DIN Stator 2 Rotor 8 Probeneinlass 9 Zentrierfläche Ölprobe Messung und Viskosität Grundl d Schmierstoffe

15 Rotationsviskosimeter Mini-Rotary-Viskosimeter für Kfz-Motorenöle (MRV) nach ASTM D 3829 Rotor Prüföl Stator Messung und Viskosität Grundl d Schmierstoffe

16 ISO-Viskositätsklassen nach DIN ISO- Viskositätsklasse Mittelpunktsviskosität bei 40,0 C mm 2 /s Grenzen der kinematischen Viskosität bei 40,0 C mm 2 /s mindestens höchstens ISO VG 2 2,2 1,98 2,42 ISO VG 3 3,2 2,88 3,52 ISO VG 5 4,6 4,14 5,06 ISO VG 7 6,8 6,12 7,48 ISO VG ,00 11,0 ISO VG ,5 16,5 ISO VG ,8 24,2 ISO VG ,8 35,2 ISO VG ,4 50,6 ISO VG ,2 74,8 ISO VG ,0 110 ISO VG ISO VG ISO VG ISO VG ISO VG ISO VG ISO VG Viskositätsklassifizierung Grundl d Schmierstoffe

17 SAE-Viskositätsklassen für Motorenöle (SAE J 300, Dez. 99) SAE Viskositätsklasse 0W 5W 10W 15W 20W 25W Tief-Temperatur-Viskositäten a. CCS-Viskosität (mpa s) max. bei C 6200 bei bei bei bei bei bei 10 b. Grenzpumptemperatur Kinematische Viskosität (mm 2 /s) bei 100 C (mpa s) bei C min. max bei bei bei bei bei bei 15 3,8 3,8 4,1 5,6 5,6 9,3 5,6 9,3 12,5 12,5 16,3 21,9 Hoch-Temperatur-Viskositäten < 9,3 < 12,5 < 16,3 < 16,3 < 21,9 < 26,1 Hochschergefälle Viskosität (mpa s) bei 150 C bei und 10 6 s -1 min. 2,6 2,9 2,9 (0W, 5W, 10W) 3,7 (15W, 20W, 25W, Einbereich) 3,7 3,7 Viskositätsklassifizierung Grundl d Schmierstoffe

18 SAE Viskositätsklassen für Getriebeöle nach SAE J 306 JUL 98 SAE Viskositätsklasse Höchsttemperatur für eine Viskosität von mpas 75W -40,0 C 4,2 80W -26,2 C 7,0 85W -12,3 C 11,0 Viskosität bei 210 F mm 2 /s Minimum Maximum 90 14, , ,0 Viskositätsklassifizierung Grundl d Schmierstoffe

19 Vergleich verschiedener Viskositätsklassifikationen mm 2 /s bei 40 C W 80 W 75 W W 5 W 150 Brt. 650 N 500 N 300 N 200 N 100 N mm 2 /s bei 100 C ISO VG Grad SAE Gear Viskositätsgrad SAE Viskositätsgrad Allgemeine Grundöl-Bezeichnung Viskositätsklassifizierung Grundl d Schmierstoffe

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