Förstå oljans viskositet i industriella applikationer

Viskositet är helt enkelt ett sätt att beskriva hur lätt en olja flyter. 

Vissa oljor flyter lätt, som vatten. Andra rör sig långsamt och känns tjocka, som honung. Den skillnaden är viskositet. En olja med hög viskositet flyter långsamt. En olja med låg viskositet flyter lätt.

Inom smörjteknik är viskositet en av oljans allra viktigaste egenskaper. Det är ofta det första som nämns i maskin manualer, på olje etiketter och i smörjscheman - och det av goda skäl. Viskositeten avgör till stor del om oljan kan utföra sin uppgift inne i en maskin.

Varför viskositet är så viktigt

Smörjning beskrivs ofta som att “minska friktion”, men det är bara en del av sanningen.

I praktiken handlar smörjning om att kontrollera friktion, inte att eliminera den helt.

I högvarviga applikationer, såsom turbiner eller höghastighetslager, måste friktionen hållas så låg som möjligt för att minska värmeutveckling och energiförluster. I hårt belastade applikationer, som växellådor eller långsamt roterande lager, behövs däremot en viss friktion för att upprätthålla en stabil smörjfilm och förhindra metall-mot-metall-kontakt.

Här spelar viskositeten en avgörande roll i balansen.

Om oljan är för tunn kan den inte bygga upp eller bibehålla en skyddande smörjfilm. Ytor kommer i kontakt, slitaget ökar och komponenter havererar i förtid.

Om oljan är för tjock kan den ha svårt att flöda, särskilt vid kallstart. Det leder till bristfällig smörjning, ökad värme och högre energiförbrukning.

Målet är alltså inte nödvändigtvis minimal friktion, utan kontrollerad friktion – och det uppnås genom att använda rätt viskositet.

Vad påverkar viskositeten?

Viskositet behandlas ofta som ett fast värde – något som står på etiketten och aldrig förändras. I verkligheten är viskositet dynamisk. Den förändras kontinuerligt när oljan cirkulerar i systemet och när driftförhållanden ändras.

Viskositeten som anges på ett oljefat mäts under kontrollerade laboratorieförhållanden. Inne i maskinen utsätts oljan för värme, tryck och rörelse, vilket alla påverkar hur den beter sig. Därför kan samma olja prestera mycket olika i två till synes liknande applikationer.

Att förstå vad som påverkar viskositeten förklarar varför oljeval inte bara handlar om att välja en klassning, utan om att anpassa oljan till de verkliga driftförhållanden.

Temperatur

Temperatur har den största påverkan på viskositeten.

När oljan värms upp blir den tunnare och flyter lättare. När den kyls ned blir den tjockare och trögflytande. Därför är kallstarter ofta det mest kritiska tillfället ur smörjsynpunkt.

ISO-viskositetsklasser mäts vid en referenstemperatur på 40 °C, men maskiner arbetar sällan exakt vid temperaturen. Det är den faktiska driftstemperaturen som avgör hur oljan beter sig i praktiken.

Tryck

Tryck påverkar också viskositeten, särskilt i hårt belastade kontaktytor.

Vid högt tryck kan oljan bli effektivt tjockare, vilket hjälper den att upprätthålla en skyddande film mellan ytor. Denna effekt är särskilt viktig i kugghjul och rullningslager, där kontakttrycken är mycket höga även om oljan verkar tunn i övriga delar av systemet.

Även om tryckeffekter sällan är synliga spelar de en viktig roll för hur oljan skyddar komponenter under belastning.

Skjuvning och rörelse

De flesta industriella smörjoljor beter sig stabilt under rörelse – deras viskositet förändras inte nämnvärt med hastighet. Fetter och vissa specialsmörjmedel fungerar dock annorlunda.

Fett, till exempel, börjar först flyta när en viss kraft appliceras. Vid kontinuerlig rörelse kan vissa smörjmedel tillfälligt eller permanent förlora viskositet på grund av mekanisk skjuvning. Detta är en av anledningarna till att oljans tillstånd förändras över tid i drift.

Oljetyp och tillsatser

Basoljan och tillsats paketen i ett smörjmedel påverkar också hur viskositeten beter sig.

Olika basoljor reagerar olika på temperaturförändringar, och tillsatser som viskositetsindexförbättrare används för att hjälpa oljor att behålla en mer stabil viskositet över ett brett temperaturområde.

Detta är anledningen till att två oljor med samma viskositetsklass ändå kan uppträda mycket olika i praktisk drift.

Hur mäts viskositet?

Viskositet mäts huvudsakligen på två sätt, men i de flesta industriella tillämpningar används bara den ena regelbundet.

Kinematisk viskositet mäter hur snabbt en olja flyter under gravitation. Den anges i centistokes (cSt) och ligger till grund för ISO-viskositetsklasser. Det är detta värde som oftast anges i datablad och maskin tillverkares rekommendationer.

Dynamisk (eller absolut) viskositet mäter oljans motstånd mot rörelse under applicerad kraft. Den används främst i tekniska beräkningar för lager och kugghjul och förekommer mer sällan i det dagliga underhållsarbetet.

Det finns även andra enheter, men inom industriell smörjning är centistokes vid en angiven temperatur standard.

Viskositets System för industriella smörjoljor (ISO VG)

För att göra viskositetstal enkelt och konsekvent klassificeras industriella oljor enligt ISO Viscosity Grade-systemet (ISO VG).

Varje ISO VG-klass representerar ett viskositets intervall uppmätt vid 40 °C. Själva siffran är mittpunkten i intervallet – inte ett exakt värde. Till exempel har en ISO VG 68-olja inte exakt 68 cSt, utan ligger inom ett definierat spann runt detta värde.

Systemet gör det möjligt att enkelt jämföra oljor från olika tillverkare och säkerställer att rätt viskositet väljs för en viss applikation.

När en OEM anger en ISO VG-klass definierar de det viskositetsfönster inom vilket maskinen kan arbeta säkert och effektivt.

Slutsats

Viskositet är grunden för all smörjning. Den avgör hur väl oljan flödar, hur effektivt den separerar ytor och hur friktionen kontrolleras inne i maskinen.

Smörjning handlar inte om att eliminera friktion, utan om att hantera den. Rätt viskositet gör denna balans möjlig. Fel val – även med en högkvalitativ olja – kan leda till ökat slitage, värmeproblem och onödiga haverier.

Att förstå viskositet kräver ingen avancerad teori – bara en förståelse för hur olja beter sig under verkliga driftsförhållanden.