NB/SH/T 0983-2019《传动系统润滑油低温动力黏度的测定恒剪切应力黏度计法》标准解读

张大华 刘红 何晓兰 张遂心 孙雪娇

中国石油天然气股份有限公司昆仑润滑检测评定中心

标准制定的背景和意义

近年来，降低碳排放和提高燃油经济性一直是推动润滑油产品不断升级换代的动力。对于传动系统而言，提高传动效率、降低摩擦磨损一直是传动系统润滑技术发展的主要方向。传动系统是车辆重要组成部件，随着各种新的变速器技术发展，对传动系润滑油提出了更为严苛的要求。其中低温黏度是传动系润滑油（如车辆齿轮油、自动变速器油等）的一个重要指标：对于车辆齿轮油而言，通过低温黏度可以了解其在低温下的流动性能[1]；对于自动变速器油，低温黏度不仅影响自动变速器的低温启动性能和泵送能力，而且还影响到摩擦部件工作状况。因此，传动系润滑油产品质量标准中均根据油品使用工况要求测定其在特定温度下的低温黏度。

国内外相关标准

目前国内测定传动系统润滑油低温黏度的标准为GB/T 11145—2014《车用流体润滑剂低温黏度测定法（勃罗克费尔特黏度计法）》，该标准修改采用了ASTM D 2983-03，可以在-40 ℃～-5 ℃温度范围内测定油品的低温黏度。由于GB/T 11145—2014 标准使用勃罗克费尔特黏度计，因此使用单位需要采购相应的低温冷浴以及勃罗克费尔特黏度计才能开展相关检测工作。

国外测定传动系统润滑油低温黏度的标准主要有ISO 2555、DIN 51398、ASTM D 2983、CEC L-18-A-80 等。以上标准在技术条款和要求上，基本与GB/T 11145相同，但是由于属于不同地区的标准，标准格式以及精密度的计算方式上要求不同，因此在表述方式、精密度要求方面存在一定的差异，但试验条件、技术要求基本一致。

MRV（小型旋转黏度计）也是一种测定润滑剂动力黏度的设备，主要用于测定内燃机油表观黏度和屈服应力，在测定原理方面与勃罗克费尔特黏度计相似，同时由于MRV 自带低温冷却装置，且温控精度方面要求高于GB/T 11145—2002，因此ASTM 组织的工作组在MRV 上开发了低温动力黏度的测定方法，进一步扩展了MRV 设备的用途，发布了利用MRV 设备来测定传动系统用油低温动力黏度的标准试验方法ASTM D6821[2]。这一标准的发布，不但拓展了MRV 设备的使用范围，同时也为润滑油低温黏度的测定提供了新的选择，可以为用户节约设备购置费用。NB/SH/T 0983—2019《传动系统润滑油低温动力黏度的测定 恒剪切应力黏度计法》即为修改采用ASTM D6821-18 制定的我国石油化工行业标准。目前ASTM D6821 最新版本为20a版，与18 版相比，20a 版在技术方面没有任何变化，仅对6.4.1 条中数字式温度计的技术要求，通过引用ASTM D8278 来描述，而删除了具体的技术要求。

低温流动性是指润滑油在低温下维持正常流动的能力，润滑油的低温流动性差会造成机械设备在低温下启动困难，因此严寒地区应当注意选用低温流动性较好的润滑油来保证机械设备的启动。传动系统用润滑油的低温流动性通常用低温动力黏度来表征，目前主要用布氏黏度计来测定润滑油的低温动力黏度。2019 年，中国石油兰州润滑油研究开发中心制定了利用小型旋转黏度计（MRV）测定传动系统用润滑油低温动力黏度的方法NB/SH/T 0983—2019《传动系统润滑油低温动力黏度的测定 恒剪切应力黏度计法》，标准已于2019 年10 月1 日正式实施。本文对该标准的制定背景、技术内容进行了解读。

另外，与GB/T 11145 相比，NB/SH/T 0983—2019 采用了程序降温的方法，因此样品降温过程中形成的胶体较为稳定，从而数据的稳定性也较好；同时这一方法不需要根据不同的黏度范围对黏度计转速进行调节，降低了操作的难度，测量过程也属于原位测量，不会对样品造成扰动或温度的变化（GB/T 11145 的气体浴需要将样品移出低温浴，并连接黏度测量装置进行测量），因此在操作方面也具有一定的优势。

NB/SH/T 0983—2019 与NB/SH/T 0562 使用仪器的差异

NB/SH/T 0983—2019 标准所使用的仪器与NB/SH/T 0562《低温下发动机油屈服应力和表观黏度测定法》使用仪器的主体相同[3]，但是NB/SH/T 0983—2019 标准所用的转子与其他MRV 方法所使用的转子大小是不一样的。NB/SH/T 0983—2019 的转子在轴上部一般有一个白色环作为标记，切记不能使用GB/T 9171《发动机油边界泵送温度测定器(MRV)》、NB/SH/T 0562 以及NB/SH/T 0862《用过发动机油低温下屈服应力和表观黏度测定法》标准中的转子。对于这两种转子均有使用的实验室，需要保证这两种转子在视觉上有明显的区分性，以最大程度地降低转子被误用的可能性。另外，在测定低温黏度和屈服应力时所使用的砝码也有所不同，NB/SH/T 0562 使用了10 g 以及150 g 的砝码，而NB/SH/T 0983—2019 标准使用2.5 g 以及20 g 的砝码。基于以上不同，不同标准的黏度以及屈服应力的计算公式也有所不同。NB/SH/T 0983—2019 与NB/SH/T 0562 使用仪器的差异见表1。

表1 NB/SH/T 0983—2019与NB/SH/T 0562使用仪器的差异

NB/SH/T 0983—2019 与GB/T11145 测定低温黏度结果相关性的验证

NB/SH/T 0983—2019 标准作为布氏黏度的代用方法，其测试结果必须与GB/T 11145 有直接的相关性。根据ASTM D6821 中的描述，以及我国GB/T 11145、NB/SH/T 0983—2019 标准的采标情况可以看出，NB/SH/T 0983—2019 标准与GB/T 11145 测定结果之间有非常好的相关性，相互之间存在如下关系，且该方程强制通过零点，其变异系数（R2）为0.994 8。

式中：

V—NB/SH/T 0983—2019 的测定结果；

V11145—GB/T 11145 的测定结果。

为验证二者测试结果的相关性，选取14 个不同的工业用油样品，分别在不同的温度条件下用NB/SH/T 0983—2019 以及GB/T11145 测定其低温动力黏度。NB/SH/T 0983—2019 测定结果、GB/T 11145 测定结果、由NB/SH/T 0983—2019 测定结果换算得到的低温黏度结果（NB/SH/T 0983—2019 测定结果/0.941）见表2。

表2 NB/SH/T 0983—2019与GB/T11145测定的低温黏度结果

将每个样品的“NB/SH/T 0983—2019 测定结果/0.941”与由GB/T 11145 得到的测定结果分别作为X 坐标和Y 坐标，建立散点图，见图1。

图1 NB/SH/T 0983—2019测定结果换算值与GB/T 11145测定结果的散点图

利用excel 软件的回归分析功能，对上述数据进行回归分析，结果见表3.

表3 数据回归分析结果

从表3 的回归分析结果可以看出，两组结果的变异系数（R2）为0.998 1，优于ASTM D6821 规定的0.994 8，说明NB/SH/T 0983—2019 测定结果与GB/T 11145 测定结果之间的相关性良好，同时结果表明NB/SH/T 0983—2019 的验证结果完全满足标准要求。

结束语

NB/SH/T 0983—2019 虽然采用了与GB/T 11145 完全不同的仪器，但是NB/SH/T 0983—2019 与GB/T 11145 的测定结果之间存在良好的相关性，两种方法的测定结果之间可以互相进行换算。NB/SH/T 0983—2019 方法的开发拓展了小型旋转黏度计的应用范围，使企业可以减少相应的设备购置支出。作为可选项，NB/SH/T 0983—2019 方法也可以测定油品在特定温度下的屈服应力来评价油品的低温流动性能，但是由于目前传动系统用油产品标准并不要求测定屈服应力，因此试验中屈服应力测定精密度尚未确定。