В прошлом выпуске, посвящённом выбору «правильного» масла в вилку, был допущен ряд ошибок, на которые мне справедливо указал @4tres, за что ему огромное спасибо.
Спасибо также хочу сказать всем комментаторам, писавшими несусветную чушь, и тем самым спровоцировавшим знающих людей возражать аргументированно, обосновано и с указанием ссылок на полезные материалы. Кто бы мог подумать, что и от таких комментариев будет польза!

В этой статье, надеюсь, удастся до конца добить тему вязкости вилочных масел. Итак, кому интересно про демпфирование, статическую и динамическую вязкость, качественные масла и жидкости, айда разбираться вместе.

Вязкость влияет на параметры демпфирования — ошибка?

Вот тут я сделал допущение, что раз производители масел указывают в паспортах вязкость, то она напрямую влияет на параметры демпфирования.
Вторым допущением было то, что раз в моих источниках сравнивались масла именно по этому параметру, и не принималась во внимание плотность масла, то она ни на что не влияет.
Что касается первого — да, но нет. А вот со вторым получилось фиаско…
Вязкость бывает двух видов. Кинематическая, характеризующая скорость стекания жидкости под действием силы тяжести, и динамическая, которая как раз и определяет силы вязкого трения, возникающие в амортизаторе.
Кинематическая(v) и динамическая(n) вязкости связаны формулой
.

За каким производители масла все поголовно указывают кинематическую вязкость вместо влияющей напрямую на работу подвески динамической — для меня загадка. Возможно, потому, что вискозиметры определяют именно её, и так тупо проще: не нужно пересчитывать, не нужно учитывать плотность жидкости.

Ну плотность то указывается, возьми да умножь!

Снова да, но нет.
Плотность жидкостей, как известно, зависит от температуры. Плотность масла, при этом, зависит от температуры весьма существенно. У нефтяников для этого даже, как оказалось, есть специальные таблицы пересчёта.
Эти таблицы говорят нам о том, что:
1) степень зависимости плотности от температуры линейна;
2) при возрастании температуры плотность нефтепродуктов падает;
3) чем выше плотность масла, тем меньше температурная поправка.
Первые два пункта в контексте вилочных масел означают, что фактически динамическая вязкость будет иметь ещё более выраженную температурную зависимость, чем кинематическая.
Третий пункт означает, что более плотное масло при равной динамической вязкости в определённой точке будет меньше менять влияние на режим работы вилки при изменении температуры, чем менее плотное. Но вот в том диапазоне, в котором лежит плотность вилочных масел, изменения, выраженные в процентах от изначальной плотности, составляют считанные проценты.
Короче, учитывать плотность всё-таки нужно, а вот на температуру можно забить… было бы, если бы все были нормальными людьми и указывали плотность при одной и той же температуре, но нет, половина пишет плотность при 20С, вторая половина — при 15, чтоб их. Ну да ладно, формулы уже заведены, так что переживём.

Собирался дополнить данными по плотности таблицу, даже начал это делать. Но потом решил проверить, а так ли сильно влияет? Взял злополучное масло хонда, для которого почти ничего не указано, и сделал три примера кривых для динамической, а не кинематической вязкости: при максимальной плотности среди масел (зелёным), при минимальной(красным) и при средней, но без учёта температурного коэффициента изменения плотности(оранжевым) и вот что получилось:

Получается, что влияние плотности на значение динамической вязкости составит максимум 8%. С одной стороны, это, конечно, ерунда, с другой — может оказаться, что динамическая вязкость масла благодаря этому будет выше чем у оригинала не в 2 раза, а в 2.2, и это будет поводом отказаться от того, что отличается сильнее. Ну и потом, формулы-то уже завёл, чё б нет то?
Так или иначе, но поиск и чтение даташитов меня порядочно утомило, поэтому в определённый момент я просто взял и проставил среднюю плотность по всем маслам, которые мне найти не удалось или не захотелось. Такие ячейки выделил красным. Для таких масел, получается, динамическая вязкость будет посчитана не точно, а с допуском процентов 5. Кому надо точнее — можно занести самостоятельно для интересующих масел.

Вилка со временем выходит на рабочую температуру и в ней и остаётся? В теории — нет.

Аргумент был бы нормальным, если бы там был термостат и система охлаждения, но ничего такого в известных мне подвесках нет.
Что же там есть, такого, что определяет установившийся температурный режим?

Всё довольно просто:
1) Узел, в котором выделяется тепло. Собственно, это те части вилки, где происходит вязкое трение и трение скольжения — мощность тепловыделения.
2) Путь, которое проходит тепло до той поверхности, с которой оно рассеется в атмосферу — тепловое сопротивление.
3) Поверхность, с которой оно, собственно рассеивается — по сути, радиатор.

Мощность тепловыделения (P) внутри однозначно говорит о том, как ведёт себя вилка при определённой скорости езды по определённой поверхности. Она будет прямо пропорциональна динамической вязкости, P=kN*n, где kN — сложный коэффициент, учитывающий в том числе условия движения.
Тепловое сопротивление — постоянная величина, которая будет определять разность температур при установившемся режиме работы, прямо пропорциональную мощности теплопередачи (T2-T1 = R*P).
Ну а мощность рассеяния тепла в установившемся режиме будет равна мощности тепловыделения, и прямо пропорциональна площади, форме и скорости потока воздуха (kT), а также разности температур поверхности вилки и окружающей среды T0, P=(T2-T0)*kT.

И вот, еду я по разбитой грунтовке 100 с хреном километров в час и единственное, что меня заботит, — какая у меня мощность тепловыделения-то? А она будет тем выше, тем выше динамическая вязкость масла. Прямо пропорциональна ей. В дальнейших расчётах на тепловое сопротивление мы полностью забьём, ибо расчёт не для определения температуры, а чтобы показать значительную разницу между на первый взгляд одинаковыми маслами.
Допустим, за окномвизором Т0=0C, масло начинает разогреваться, и температурный режим установится такой:
kN*n(T)=T*kT
n(T)/T = kT/kN

То есть при одних и тех же условиях, какие бы мы условия не выбрали, получится одно и то же отношение вязкости при определённой температуре к этой температуре. Теперь сравним, скажем, масло Honda Pro HP Fork Oil (10wt) и масло MOTUL Fork Oil Expert 10W, имеющие одну и ту же классификацию по SAE и даже практически одни и те же вязкости при 40С (35,20 и 35,90 соответственно), но различные температурные коэфициенты:

Да, само собой, конечно, можно было бы и поточнее посчитать, но честно говоря, лень. По мне так результат, даже с точностью до плюс минус 5 градусов, очень показательный: вилка будет вести себя по-другому, и разница в 20% будет ощутима.
Хотя, справедливости ради, надо признать, что менее температурно стабильное масло действительно выйдет на температурный режим быстрее, а дальше нагреваться будет медленнее. Вот только температурный режим у него будет свой собственный, а не тот, который хотелось бы нам, и притом сильно зависимый от температуры окружающей среды :)

Ну и простой эксперимент

Погода на днях была отличная, поэтому вооружившись детским инфракрасным термометром я начал наворачивать круги по округе, замеряя отличие температуры внешней части вилки от окружающей среды. Вот что получилось:
Асфальт, загородная езда — единицы градусов.
Грунтовка, длительная езда более 100 км/ч — до десяти градусов Цельсия, максимум 10.
Больше 10 нагреть не получилось. Исходя из этого, наконец-то, можно сделать выводы о том, как выбирать масло в вилку.
Что это значит? То, что при 0С разница в эффективности демпфирования между нашими маслами будет более 50%, при 10С — более 20, а вот при 20С действительно будет не ощутима, при условии достаточно агрессивной езды. При спокойной езде и ровном асфальте всё будет хуже, и разница 20% сохранится до 20С, а до 10С мы получим более 50% лишней энергии демпфирования с Мотюлем.

Итак, алгоритм выбора масла

1) Определяем, при какой температуре преимущественно используется мотоцикл. Например, если верить Википедии, среднемесячная температура с апреля по октябрь с учётом того, что ночью мы всё-таки ездим реже чем днём, будет около 15С (хотя кто как, и для кого-то эта цифра может быть существенно ниже).
2) Если в планах премимущественно загородные поездки, ничего с этой цифрой не делаем. Если частенько приходится дубасить по грунтовкам — прибавляем 10-15 градусов, при активной езде в городских условиях — 5-10. Ну а лучше всего измерить различия температурного режима на вашем мотоцикле и вашем масле.
3) Находим рекомендованное производителем масло, или какое там было залито у вас. Находим его вязкость при этой температуре.
4) Выбираем в фильтре масла, которые при данной температуре будут иметь примерно такую же вязкость, как наше масло при той, при которой оно нам больше нравилось (а если не понятно, при какой именно, лучше взять вязкость рекомендованного производителем масла при +30 для начала).
5) Смотрим на графики. Выбираем наиболее стабильное по температуре масло из подходящих.
6) Если подходящих нет, берём какие-нибудь два крутых масла одного производителя, одно из которых будет более вязким, чем требуемое, второе — менее вязким. Подбираем их пропорции так, чтобы получить нужную нам вязкозть при нужной нам температуре.

Обновлённая табличка

Источники

Методология испытаний вязкости
Понятие динамической и кинематической вязкости в википедии
О пересчёте плотности нефтепродуктов при различных температурах
О расчёте сил вязкого сопротивления