Öl/Viskosität: Unterschied zwischen den Versionen
AWo (Diskussion | Beiträge) |
AWo (Diskussion | Beiträge) K (→Viskositätsbestimmung) |
||
| (23 dazwischenliegende Versionen desselben Benutzers werden nicht angezeigt) | |||
| Zeile 1: | Zeile 1: | ||
| − | + | [[Kategorie:Begriffsklärung]][[Kategorie:Technik]] | |
| − | + | Wie bereits im [[Öl|Öl Artikel]] erklärt, gibt die Viskosität das innere Reibungsverhalten einer Flüssigkeit an. Anders Ausgedrückt, es ist der Widerstand, den eine Flüssigkeit einer auf sie wirkenden Kraft (Druck, Scherkraft) entgegensetzt. Die technische Definition der Viskosität ist das Verhältnis des Drucks (Schubkraft) und der daraus resultierenden Geschwindigkeit der Flüssigkeit (Schergeschwindigkeit). Es wird zwischen der kinematischen und dynamischen Viskosität unterschieden. | |
| − | Wie bereits im [[Öl|Öl | ||
== Kinematische Viskosität == | == Kinematische Viskosität == | ||
| − | + | Definiert ist sie als Fläche pro Zeit, also ''Quadratmeter/Sekunde''.<br> | |
Die SI Einheit ist ''m<sup>2</sup>·s<sup>-1</sup>''<br> | Die SI Einheit ist ''m<sup>2</sup>·s<sup>-1</sup>''<br> | ||
Das Formelzeichen für die kinematische Viskosität ist: ν | Das Formelzeichen für die kinematische Viskosität ist: ν | ||
| + | Die üblicherweise verwendete Maßeinheit ist das ''Stokes'', bzw. ''Centistokes'' (cSt). | ||
=== Viskositätsbestimmung === | === Viskositätsbestimmung === | ||
| − | Die kinematische Viskosität kann messtechnischt ermittelt werden. Dazu wird entweder eine Kugel mit bekannter Masse und bekanntem Umfang in die Flüssigkeit fallen gelassen und die Sinkgeschwindigkeit gemessen. Oder die Flüssigkeit läuft durch eine Öffnung mit bekannter Größe und die Zeit wird gemessen, in der eine bestimmte Menge durch diese Öffnung geflossen ist. | + | Die kinematische Viskosität kann messtechnischt ermittelt werden. Dazu wird entweder eine Kugel mit bekannter Masse und bekanntem Umfang in die Flüssigkeit fallen gelassen und die Sinkgeschwindigkeit gemessen. Oder die Flüssigkeit läuft durch eine Öffnung mit bekannter Größe und die Zeit wird gemessen, in der eine bestimmte Menge durch diese Öffnung geflossen ist. Die Angabe in Centistokes (cSt) berücksichtig über die Schwerkraft auch die Dichte der Flüssigkeit als Einflussfaktor. |
== Dynamische Viskosität == | == Dynamische Viskosität == | ||
| − | Sie ist definiert als Kraft mal Zeit pro Fläche, also ''Newton·Sekunde/Quadratmeter''. | + | Sie ist definiert als Kraft mal Zeit pro Fläche, also ''Newton·Sekunde/Quadratmeter''. Normalerweise ist die dynamische Viskosität gemeint, wenn von Viskosität gesprochen wird. Eine Flüssigkeit hat die Viskosität 1 Pas, wenn eine Kraft von 1 N benötigt wird, eine Platte von 1 m<sup>2</sup> über eine zweite Platte, mit 1 m Abstand dazwischen, mit 1 m/s zu verschieben. Das Formelzeichen für die dynamische Viskosität ist: η (oft auch μ).<br> |
| − | + | Als Formel ausgedrückt: 1 N = η·(m<sup>2</sup>·m/m·s). Stellt man dies nach der Viskosität η um, ergibt sich die SI Einheit η = N·s·m<sup>-2</sup>. Häufiger wird jedoch die Einheit Pascalsekunde (Pas) verwendet, also Pa·s (wobei 1 Pa = 1 N·m<sup>-2</sup>). | |
| − | Das Formelzeichen für die dynamische Viskosität ist: η (oft auch μ).<br> | ||
| − | Häufiger wird jedoch die Einheit Pascalsekunde (Pas) verwendet, also Pa·s | ||
Da eine Flüssigkeit mit 1 Pas sehr zähflüssig ist (Sirup hat ca. 20 Pas), werden für Motor- und Getriebeöle oft kleinere Einheiten genommen, meistens Millipascalsekunde (mPas) oder Centipoise (cP): 1 Pas = 1.000 cP. | Da eine Flüssigkeit mit 1 Pas sehr zähflüssig ist (Sirup hat ca. 20 Pas), werden für Motor- und Getriebeöle oft kleinere Einheiten genommen, meistens Millipascalsekunde (mPas) oder Centipoise (cP): 1 Pas = 1.000 cP. | ||
| − | + | == Bedeutung der Viskosität == | |
| − | Je zähflüssiger eine Flüssigkeit ist, desto höher ist deren Viskosität und desto höher ist der Widerstand. Die Viskosität ändert sich insbesondere mit der Temperatur der Flüssigkeit. Je wärmer der Stoff ist, desto geringer wird seine Viskosität. Dieser Effekt ist bei Ölen besonders | + | Je zähflüssiger eine Flüssigkeit ist, desto höher ist deren Viskosität und desto höher ist der Widerstand gegen die auf sie wirkende Kraft. Die Viskosität ändert sich insbesondere mit der Temperatur der Flüssigkeit. Je wärmer der Stoff ist, desto geringer wird seine Viskosität. Dieser Effekt ist bei Ölen besonders ausgeprägt. Ein Unterschied von 100° Celsius kann eine Änderung der Viskosität von über 90% ausmachen. Und diese Temperaturdifferenz ist in einem Motor nicht ungewöhnlich (siehe [[Öl#SAE Viskositätsklassen|SAE Tabelle]]).<br> |
| − | Flüssigkeiten mit hohen Viskositäten können besser Drücke aufnehmen. Dafür fliessen sie langsamer. | + | Flüssigkeiten mit hohen Viskositäten können besser Drücke aufnehmen. Dafür fliessen sie langsamer. Je nach Betriebszustand, Temperatur und Schmierstelle müsste es idealerweise jeweils ein Öl mit entsprechender Viskosität geben. Da dies jedoch nur schwer möglich ist, müssen dem Öl die entsprechenden Eingenschaften über Additive hinzugefügt werden. So wird es im kalten Zustand möglichst flüssig gehalten, um schnell zu den Schmierstellen gepumpt werden zu können. Bei normalen Fahrzeugmotoren setzt die Schmierstoffförderung ja erst mit dem Motorstart ein.<br> |
| + | Aber die zunehmende Verflüssigung durch die steigende Temperatur muss eingedämmt werden, da sich sonst Schmierfilme zu schnell zurück bilden und weniger Druck durch das Öl aufgenommen werden kann (was zu einer [[Öl/Schmierung|Teil oder Grenzschmierung]] führt). | ||
== SAE Viskositätsklassen == | == SAE Viskositätsklassen == | ||
| Zeile 54: | Zeile 53: | ||
|- | |- | ||
|} | |} | ||
| + | Der Werte für die Kalteigenschaften sind in cP angegeben, da hier die dynamische Viskosität getestet wird. Zum Ermitteln wird ein [http://www.cannoninstrument.com/ccs2100.htm Cold Cranking Simulator] verwendet. | ||
| + | |||
| + | == Weitere Landypedia Artikel == | ||
| + | * [[Öl]] | ||
| + | * [[Öl/Schmierung|Schmierung]] | ||
Aktuelle Version vom 25. November 2013, 10:05 Uhr
Wie bereits im Öl Artikel erklärt, gibt die Viskosität das innere Reibungsverhalten einer Flüssigkeit an. Anders Ausgedrückt, es ist der Widerstand, den eine Flüssigkeit einer auf sie wirkenden Kraft (Druck, Scherkraft) entgegensetzt. Die technische Definition der Viskosität ist das Verhältnis des Drucks (Schubkraft) und der daraus resultierenden Geschwindigkeit der Flüssigkeit (Schergeschwindigkeit). Es wird zwischen der kinematischen und dynamischen Viskosität unterschieden.
Inhaltsverzeichnis
Kinematische Viskosität
Definiert ist sie als Fläche pro Zeit, also Quadratmeter/Sekunde.
Die SI Einheit ist m2·s-1
Das Formelzeichen für die kinematische Viskosität ist: ν
Die üblicherweise verwendete Maßeinheit ist das Stokes, bzw. Centistokes (cSt).
Viskositätsbestimmung
Die kinematische Viskosität kann messtechnischt ermittelt werden. Dazu wird entweder eine Kugel mit bekannter Masse und bekanntem Umfang in die Flüssigkeit fallen gelassen und die Sinkgeschwindigkeit gemessen. Oder die Flüssigkeit läuft durch eine Öffnung mit bekannter Größe und die Zeit wird gemessen, in der eine bestimmte Menge durch diese Öffnung geflossen ist. Die Angabe in Centistokes (cSt) berücksichtig über die Schwerkraft auch die Dichte der Flüssigkeit als Einflussfaktor.
Dynamische Viskosität
Sie ist definiert als Kraft mal Zeit pro Fläche, also Newton·Sekunde/Quadratmeter. Normalerweise ist die dynamische Viskosität gemeint, wenn von Viskosität gesprochen wird. Eine Flüssigkeit hat die Viskosität 1 Pas, wenn eine Kraft von 1 N benötigt wird, eine Platte von 1 m2 über eine zweite Platte, mit 1 m Abstand dazwischen, mit 1 m/s zu verschieben. Das Formelzeichen für die dynamische Viskosität ist: η (oft auch μ).
Als Formel ausgedrückt: 1 N = η·(m2·m/m·s). Stellt man dies nach der Viskosität η um, ergibt sich die SI Einheit η = N·s·m-2. Häufiger wird jedoch die Einheit Pascalsekunde (Pas) verwendet, also Pa·s (wobei 1 Pa = 1 N·m-2).
Da eine Flüssigkeit mit 1 Pas sehr zähflüssig ist (Sirup hat ca. 20 Pas), werden für Motor- und Getriebeöle oft kleinere Einheiten genommen, meistens Millipascalsekunde (mPas) oder Centipoise (cP): 1 Pas = 1.000 cP.
Bedeutung der Viskosität
Je zähflüssiger eine Flüssigkeit ist, desto höher ist deren Viskosität und desto höher ist der Widerstand gegen die auf sie wirkende Kraft. Die Viskosität ändert sich insbesondere mit der Temperatur der Flüssigkeit. Je wärmer der Stoff ist, desto geringer wird seine Viskosität. Dieser Effekt ist bei Ölen besonders ausgeprägt. Ein Unterschied von 100° Celsius kann eine Änderung der Viskosität von über 90% ausmachen. Und diese Temperaturdifferenz ist in einem Motor nicht ungewöhnlich (siehe SAE Tabelle).
Flüssigkeiten mit hohen Viskositäten können besser Drücke aufnehmen. Dafür fliessen sie langsamer. Je nach Betriebszustand, Temperatur und Schmierstelle müsste es idealerweise jeweils ein Öl mit entsprechender Viskosität geben. Da dies jedoch nur schwer möglich ist, müssen dem Öl die entsprechenden Eingenschaften über Additive hinzugefügt werden. So wird es im kalten Zustand möglichst flüssig gehalten, um schnell zu den Schmierstellen gepumpt werden zu können. Bei normalen Fahrzeugmotoren setzt die Schmierstoffförderung ja erst mit dem Motorstart ein.
Aber die zunehmende Verflüssigung durch die steigende Temperatur muss eingedämmt werden, da sich sonst Schmierfilme zu schnell zurück bilden und weniger Druck durch das Öl aufgenommen werden kann (was zu einer Teil oder Grenzschmierung führt).
SAE Viskositätsklassen
Die SAE Werte (= DIN 51511) in Viskositätswerte übersetzt:
| SAE Viskosität | Kaltstart (cP bei °C) | Pumpfähigkeit (cP bei °C) | Min. Viskosität (cSt) bei 100°C | Max. Viskosität (cSt) bei 100°C | Min. Viskosität (cP) bei 150°C |
|---|---|---|---|---|---|
| 0W | 6.200 bei -35 | 60.000 bei -40 | 3,8 | ||
| 5W | 6.600 bei -30 | 60.000 bei -35 | 3,8 | ||
| 10W | 7.000 bei -25 | 60.000 bei -30 | 4,1 | ||
| 15W | 7.000 bei -20 | 60.000 bei -25 | 5,6 | ||
| 20W | 9.500 bei -15 | 60.000 bei -20 | 5,6 | ||
| 25W | 13.000 bei -10 | 60.000 bei -15 | 9,3 | ||
| 20 | 5,6 | < 9,3 | 2,6 | ||
| 30 | 9,3 | < 12,5 | 2,9 | ||
| 40 | 12,5 | < 16,3 | 2,9 | ||
| 40 | 12,5 | < 16,3 | 3,7 | ||
| 50 | 16,3 | < 21,9 | 3,7 | ||
| 60 | 21,9 | < 26,1 | 3,7 |
Der Werte für die Kalteigenschaften sind in cP angegeben, da hier die dynamische Viskosität getestet wird. Zum Ermitteln wird ein Cold Cranking Simulator verwendet.
