Какие свойства смазочных масел обеспечивают надежную работу механизмов
Перейти к содержимому

Какие свойства смазочных масел обеспечивают надежную работу механизмов

  • автор:

Смазочные материалы

Смазочные материалы сегодня имеют широкий спектр применения в автомобильной технике, судостроительной, домашнем хозяйстве и других аспектах жизни. Бывают они различных видов и форм: минеральные, органические, синтетические. Смазочные материалы применяют для уменьшения трения в деталях, что способствует их большей износостойкости. Во всем множестве ГСМ, их применении и видах разберемся далее.

Смазочные материалы

Свойства смазок

Масла и смазки имеют ряд своих особенностей и свойств. В зависимости от температуры окружающей среды они могут изменять свое агрегатное состояние, менять свойства, условия эксплуатации.

Итак, свойства смазочных материалов:

  • Консистентность или твёрдость материала. Определяется специальным прибором – пенетрометром с конусом. Чем выше степень погружения в жидкость, тем она соответственно мягче.
  • Прокачиваемость также определяется опытным путем. Такое свойство важно в холодное время года. Когда необходимо быстро смазать всю систему изнутри.
  • Температура каплепадения — важный фактор при выборе смазочного материала. Чем выше данный показатель, тем при более горячих температурах будет доступно использование ГСМ.
  • Противоизносность – показатель для определения способности уменьшать трение. Чем он выше, тем гуще масло и, соответственно, повышается долговечность детали.
  • Не маловажным является антикоррозионное свойство. Выявить его можно с помощью технических тестов. При наличии в смазке органических примесей можно сказать, что она будет защищать деталь от ржавчины.
  • Водоотталкивающее свойство также определяется техническими тестами. Чем больше смазки осталось, тем она водоустойчивее.

Высокотемпературная смазка

Стоит упомянуть о следующих фактах, характеризующих ГСМ:

  • Вязкость. Чем она выше, тем хуже для техники.
  • Возможность образовывать маслянистую пленку.
  • Температура вспышки материала.
  • Взаимодействие ГСМ с кислородом.
  • Коэффициент маслянистости. При более высоких его показателях трение уменьшается. Но чрезмерная маслянистость привлекает много пыли, грязи, твердых частиц, что способствует ухудшению работы механизма.

Классификация смазочных материалов

Видов смазочных материалов на рынке представлено множество: пластинчатые, жидкие, твердые и даже газообразные. Каждый из этих видов делится на свои подвиды и имеет классификации. Но основные характеристики одинаковы.

Наиболее распространенными являются пластинчатые виды смазок. Они имеют густую пастообразную консистенцию и применяются для смазывания подшипников, рычажных механизмов. Менее распространёнными, но пользующимися спросом, называют твердые смазки, до затвердевания они представляют собой порошок или суспензию, для которых нужен загуститель.

Пластичная смазка

Классифицируют смазки и масла по следующим признакам:

  • по составу;
  • по консистенции;
  • по области применения.

По консистенции

Смазки различаются по консистенции на пластинчатые, полужидкие и твердые. Каждая из них в своем составе имеют процентную долю масла, загустителя различных примесей и присадок для улучшения их физико-химических свойств.

Пластинчатые применяются в основном в автомобильной технике. Твердые применяют для плотного и качественного уплотнения и защиты техники. К жидким относят моторные масла. Используются для смазывания всех деталей и из бесперебойной работы.

Полужидкая смазка для зубчатых редукторов

Общая массовая доля присадок в смазке не более 5%. Они задают определенную химическую формулу и состав. Основными добавками являются – дисульфид молибдена и графит.

По назначению

Конечно, применять один и тот же ГСМ в автомобильных двигателях и судоходном строительстве не стоит. Поэтому есть определенное разделение, которое помогает сделать правильный выбор. Кроме того, существуют таблицы применения автомобильных смазок. Разберемся во всем подробнее:

  • Антифрикционные предназначены для уменьшения трения деталей и увеличения их износостойкости. К ним относятся различные виды солидола и графитина. Конечно, данные виды ГСМ не так популярны, как раньше. На смену им приходят усовершенствованные пастообразные и твердеющие смеси. По цене они дороже обычного солидола.
  • Смазки узкоспециализированные разработаны были для каждой из отраслей в отдельности, то есть применять их нужно строго в своих отраслях.
  • Консервационные применяются для долговременной защиты и покрытия деталей. Таким образом, защита от коррозии достигает 70%.
  • Уплотнительные предназначены для улучшения герметизации зазоров, резьбовых соединений, упрощения сборки и демонтажа арматурных изделий.

Консервационная смазка

Особое внимание стоит уделить ГСМ антифрикционным. Они в отличие от всех остальных имеют свою классификацию:

  • Термостойкие хорошо себя проявляют при высоких температурах.
  • Морозостойкие предоставляют возможность беспрепятственного использования смазок в холодное время года и обеспечения полного смазывания и прогона масла по необходимым местам.
  • Химически стойкие не позволяют детали взаимодействовать с кислородом, тем самым предотвращают коррозию.
  • Общего назначения – солидол, литол.
  • Смазки для приборов.

В производстве используются следующие смазочные масла: автотракторное, авиационные и индустриальные.

По составу

Смазки по составу бывают нефтяные и синтетические. Каждая из них имеет свои свойства, цену и область применения. Очень важно подобрать подходящий ГСМ.

  • Для небольших мощностей с высокими скоростями выбирают минеральные, синтетические применимы для высоких нагрузок с низкими скоростями.
  • Следующими будут мыльные смазки. Они производятся с различными загустителями. В качестве них используют соли мыльных кислот. Такие ГСМ устойчивы к температурам. Однако, имеют особые условия хранения.
  • Натриевые смазки узкоспециализированы. Имеют ряд недостатков: легко смываются водой, к тому же температура плавления низкая.
  • Бариевые смазки. широко применимы. Имеют отличные показатели. А в цене ничуть не дороже обычного солидола.
  • Неорганические смазки применяют в качестве загустителя термически устойчивые присадки.
  • Органические – одни из самых термоустойчивых ГСМ. Температура плавления составляет порядка 220 градусов Цельсия.
  • Углеводородные смазки применяются для защиты деталей и их консервации. Однако, помните, применять их рекомендуется лишь во внутренних частях техники. Ибо они имеют свойство притягивать и собирать на себе пыль с грязью и твердыми частицами.

Литиевая смазка от коррозии

Каждая из описанных смазок обладает особыми свойствами. Подбирать ГСМ стоит в соответствии с ними. Кроме этого, есть условия хранения и применения любых смазочных материалов:

  • Наносить ГСМ можно пальцами, кисточкой, тряпочкой, губкой.
  • Хранить ГСМ необходимо в темном месте. Срок годности 5 лет. Но и после она является рабочей, в случае соблюдения всех эксплуатационных правил.
  • При попадании смазки в глаза, срочно промыть их проточной водой. Если боль и резь в глазах не проходят, обратиться в ближайшее медицинское учреждение.
  • Обязательно нужно уточнять совместимость разных ГСМ. В противном случае может произойти порча или поломка детали.

Минеральные смазочные материалы более популярны среди производителей, которые их используют. Это связано с их технико-физическими свойствами. Они лучше, чем у синтетики.

Применение смазок

Для правильной и отлаженной работы механизмов и деталей стоит правильно подбирать смазку. Так, ГСМ применяют в:

  • Подшипниках качения. Принято использовать пластичные смазки. Они подходят благодаря своей консистенции и физико-химическим свойствам.
  • Шаровые шарниры могут изнашиваться или не работать связке со смазкой, в том случае, если сама деталь установлена или подобрана неправильно. В этом случае, любая смазка не подходит.
  • В карданных шарнирах раньше использовали масло. Его приходилось относительно часто менять. С течением времени перешли на ГСМ. Так стало проще, долговечность деталей увеличилась, а работа стала слаженней.
  • Широко наблюдается применение литейных смазок в таких отраслях, как текстильное производство, промышленность, автомобильное производство.
  • Различные масла применяют в домашнем хозяйстве. Для смазывания ручек дверей, дверных петель.
  • Для смазывания спиц колес, узлов в приборах.
  • Направляющих элементы автомобилей.
  • Замки, защёлки также смазываются маслом.

Однако, применение смазок не всегда и не везде уместно. Порой они делают только хуже. Перед их применением стоит четко ознакомиться с инструкцией и применением. Возможными последствиями и подбором правильного ГСМ.

Таким образом, сегодня производство масел и смазок поставлено на поток, рынок пестрит изобилием ГСМ. Они бывают из нефтяного сырья и синтетического. Их классификация многогранна. Бывают смазки — аналоги зарубежных. Они в разы дешевле. Бывает и наоборот. Главное, знать, в чем стоит отличие и не переплачивать. Представить жизнь обычного человека, автомобилиста и производственника без смазки сегодня практически невозможно. Она стала незаменимым элементом, продлевающим срок службы деталям и упрощая жизнь человеку.

СМАЗОЧНЫЕ МАСЛА

Прежде, чем перейти к изучению смазочных масел, необходимо напомнить, что существуют трение покоя и трение движения. Последнее подразделяется на трение скольжения и трение качения. Каждый вид трения может осуществляться без смазки ( сухое трение) и со смазкой. В зависимости от толщины слоя смазки различают граничное трение и жидкостное или гидродинамическое. Наиболее неблагоприятным является граничный режим трения. Вид жидкостного трения зависит от скорости перемещения контактируемых деталей, толщины зазора или слоя смазочного материала и нагрузки.

Любое смазочное масло представляет собой масляную основу – базовое масло, в которую вводят присадки разного функционального назначения. Существуют два признака классификации смазочных масел:

1) по происхождению (способу получения) масляной основы:

нефтяные или минеральные;

смешанные (в составе в разных соотношениях имеются нефтяные и синтетические компоненты);

2) по назначению (способу применения) товарного масла:

Моторные масла предназначены для поршневых двигателей внутреннего сгорания, газотурбинные – для двигателей внешнего сгорания, трансмиссионные – для цилиндрических, конических, спирально-конических, гипоидных передач, зубчатых редукторов и других трущихся соединений (шарниры и т.д.). Трансмиссионные в свою очередь подразделяют на механические, гидромеханические, гидростатические. Индустриальные масла используют для станков, направляющих скольжения, промышленных редукторов и т.д. Масла другого назначения – это специальные масла, например, компрессорные, холодильные и т.д.

Независимо от области применения все масла выполняют следующие основные функции:

1) уменьшают трение между сопряжёнными деталями;

2) снижают их износ и предотвращают задир;

3) отводят от них тепло;

4) защищают трущиеся детали и другие неизолированные детали от коррозионного воздействия внешней среды.

Требования к эксплуатационным свойствам смазочных масел

С учётом выполняемых функций требования к маслу определяется его назначением, особенностями его применения и условиями работы машины и механизма. Масло должно обладать:

1. Оптимальными вязкостно-температурными свойствами для облегчения запуска механизма при низких температурах, для снижения износа деталей и уменьшения потерь на трение.

2. Хорошими смазывающими свойствами для обеспечения надёжной смазки на всех режимах работы.

3. Достаточной антиокислительной стойкостью, препятствующей изменению химического состава масла в процессе работы.

4. Хорошими моющими свойствами с целью снижения склонности к образованию отложений.

5. Высокими противокоррозионными свойствами по отношению к конструкционным материалам.

6. Удовлетворительными защитными свойствами для предохранения металлов от атмосферной коррозии.

Кроме того, масло должно: обладать низкой испаряемостью, малой пенообразующей способностью; не оказывать отрицательное воздействие на уплотнительные материалы; быть нетоксичным; не подвергаться биоповреждениям; не изменять своих свойств при хранении и транспортировке; легко транспортироваться и перекачиваться.

Из перечисленных свойств общими для всех групп масел являются смазочные, вязкостно-температурные, антиокислительные. В то же время другие, например, моющие, противопенные, характерны для масел определённого назначения. Ряд свойств являются основными только в определённых условиях применения, например, биостойкость важна при использовании масел во влажной атмосфере тропического климата.

Состав смазочных масел

Нефтяные или минеральные масла заменили в своё время масла растительного и животного происхождения, благодаря работам Петрова Н.П. Синтетические масла используют в специфических, экстремальных условиях эксплуатации, где одновременно существуют повышенные требования к низко и высокотемпературным свойствам. Синтетические масла обладают хорошей способностью сохранять подвижность (без потери текучести) при низких отрицательных температурах (-35. -40 0 С и ниже) и выдерживать без заметного разложения и испарения высокие температуры. В качестве синтетических базовых масел используют поли- олефины, диэфиры, полиолы и диалкил бензолы.

Кроме того, как вы уже знаете, применяют полусинтетические или точнее смешанные масла, представляющие собой смесь нефтяного и синтетического компонентов.

Для придания маслу требуемого уровня качества в них вводят присадки разного функционального назначения. В качестве присадок используют органические соединения с разными функциональными группами. Присадки делят на беззольные, не содержащие в своём составе металла, и зольные, в состав которых входит металл. Как правило, смазочное масло содержит две и более присадок разных типов. Многие присадки являются многофункциональными, т.е. обладают одновременно несколькими свойствами. Отечественные товарные присадки можно условно объединить в группы по преимущественному назначению:

— антифрикционные;

— противоизносные и противозадирные;

— вязкостные,

— противокоррозионные и защитные;

— антиокислительные;

— моющедиспергирующие;

— депрессорные;

— антипенные.

В качестве антифрикционных, противоизносных и противозадирных присадок к смазочным маслам используют в основном соединения, в состав которых входят такие активные элементы как сера, хлор и фосфор. Среди серосодержащих присадок широкое распространение получили сульфиды, дисульфиды и их производные. К числу таких присадок относятся присадки ОТП (осернённые тетрамеры пропилена), АБС-2 (алкилбензил дисульфид).

Наиболее распространённой фосфорсодержащей присадкой является ТКФ (трикрезилфосфат).

К числу хлорсодержащих присадок относится совол – смесь пента- и тетрахлориддифенила.

Вместе с тем используют противоизносные и противозадирные присадки, в состав которых входят несколько активных элементов: ЛЗ-309/2, Хлорэф-40 и др.

В качестве загущающих (вязкостных) присадок применяют полиизобутилен, полиметакрилат, винипол.

Самой распространённой противокоррозионной присадкой является бензотриазол. К числу ингибиторов коррозии анодного действия относятся присадки КСК, сулин и др., катодного — БМП-А, СИМ и др., экранирующего — КАП-25, эфиры и др.

К беззольным антиокислительным присадкам относятся соединения фенольного и аминного типов: фенольные — НГ-2246, аминные — дифениламин.

В качестве зольных антиокислительных присадок используют дитиофосфаты различных металлов: ДФ-11, ВНИИ НП-354, МНИ ИП-22к, ИНХП-21 и др.

Моющедиспергирующие присадки можно условно разделить на моющие и диспергирующие. К моющим относят сульфонаты, феноляты, салицилаты различных металлов, например, сульфонаты кальция ПМС.

Присадки алкилфенольного типа — это ЦИАТИМ-339 — дисульфидалкилфенолят бария, БФКу и ВНИИ НП-360.

Из алкилсалицилатных присадок распространёнными являются АСК (алкилсалицилат кальция), АСБ (алкилсалицилат бария) и МАСК (многозольный алкилсалицилат кальция.

К диспергирующим присадкам относят суциимиды: С-5А (амидопроизводные янтарной кислоты).

Наиболее распространёнными депрессорными присадками, снижающими температуру застывания масел, являются АЗНИИ-ЦИАТИМ-1 и ПМА «Д», а противопенной ПМС-200А.

Отнесение отдельных присадок к той или иной группе по функциональным свойствам, как уже отмечалось, условно из-за их полифункциональности. Например, присадка ДФ-11 обладает не только антиокислительным действием, но и проявляет противоизносные и противозадирные свойства. Присадка МНИ ИП-22к, кроме указанных свойств (антиокислительная), обладает моющими свойствами.

В настоящее время создают композиции присадок сочетающих оптимальные соотношения функций. Например, комбинированные ингибиторы коррозии ИНГА-2, НГ-107М.

Эффективность действия присадок зависит так же от химического состава базового масла. Одни и те же присадки в одних базовых маслах проявляют большую эффективность, чем в других.

Моторное масло

Система смазки

К числу наиболее важных смазываемых узлов и деталей двигателей относятся КШМ, ГРМ, цилиндропоршневая группа.

Основными элементами системы смазки ДВС являются: ёмкость для хранения масла (поддон картера), масляная магистраль, масляный насос, масляные фильтры. В современных ДВС автомобилей и тракторов системы смазки комбинированные: детали смазываются принудительно (под давлением), разбрызгиванием и самотёком.

Масло под давлением подаётся к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, подшипникам кулачкового вала ГРМ, а разбрызгиванием смазываются зеркала цилиндров, поршни и т.д.

Требования к качеству масел

Требования, предъявляемые к качеству масел, определяются спецификой рабочего процесса и конструкцией двигателя. Считается, что условия работы в поршневых двигателях наиболее тяжёлые по сравнению с другими двигателями. Это объясняется температурным режимом работы масла в ДВС. Например, в камере сгорания температура достигает 2500 0 С. Температура газов, прорывающихся в картер на такте сжатия в бензиновом двигателе 150…450 0 С, в дизеле – 500…700 0 С.

Для современных двигателей температура первой поршневой канавки достигает 270…280 0 С, а при наддуве – 300…350 0 С, рабочая температура масла в картере находится пределах 50…100 0 С.

Дополнительные требования к качеству масел объясняются тем, что двигатели эксплуатируются в широких пределах изменения температуры окружающего воздуха, например, в нашей климатической зоне от + 30…35 и даже 40 0 С летом до – 30 …35 и даже 40 0 С. На Севере этот разброс температур ещё шире. Исходя из этого, рабочий диапазон моторного масла по температуре очень широк – от температуры окружающего воздуха до рабочей температуры масла.

Кроме общих требований к моторным маслам предъявляются и дополнительные. Например, уплотнять зазор в сопряжённых деталях и прежде всего в цилиндропоршневой группе, обладать нейтрализующими свойствами.

Многие функции и требования, предъявляемые к моторным маслам, взаимосвязаны. Например, отвод тепла от деталей и уплотнение зазоров в их сопряжении. При плохом уплотнении газы прорываются в картер, нарушая сплошность масляной плёнки, что приводит к перегреву деталей цилиндропоршневой группы.

Исходя из вышесказанного, можно сформулировать следующие требования к моторному маслу, оно должно:

1. иметь вязкость, обеспечивающую надёжную смазку двигателя при всех рабочих температурах с наименьшими потерями на трение;

2. обладать низкотемпературными свойствами для облегчения пуска двигателя в зимнее время;

3. иметь хорошие моющие и диспергирующие свойства для необходимой чистоты цилиндро-поршневой группы и других деталей;

4. обладать высокими противоокислительными свойствами для торможения процессов окисления масла в двигателе и уменьшения накопления продуктов окисления в масле, составляющих основу для нагара и отложений;

5. защищать от коррозии подшипники из цветных металлов и от ржавления остальные детали;

6. уменьшать износ деталей;

7. препятствовать прорыву газов из камеры сгорания в картер путём заполнения зазоров между поршневыми кольцами и зеркалом цилиндра. При пуске это улучшает компрессию, при работе уменьшает попадание продуктов сгорания;

8. не содержать токсичных компонентов.

Эксплуатационные свойства

Смазочные и противокоррозионные. В процессе работы ДВС происходит изменение размеров и формы трущихся деталей: цилиндр-поршень, вал-подшипник, кулачок-толкатель и др. Для цилиндро-поршневой группы характерны, например, адгезионный и абразивный износы. При этом последний может возникать из-за твёрдых частичек нагары, попадающих между гильзой и поршнем из камеры сгорания. Для пары вал-подшипник характерны коррозионный и адгезионный виды износа. Для пары кулачок-толкатель – питтинг, возникающий из-за высоких ударных нагрузок.

Увеличение износа более вероятно при переходе от гидродинамического к граничному трению. Такой переход возможен в результате повышения температуры, удельных нагрузок и скорости скольжения в зоне трения контактируемых деталей. Удельное давление в зоне компрессионных колец составляет 0,15…0,30 МПа, маслосъёмных колец – 0,5…1,3 МПа, в подшипниках коленчатого вала – 20…30 МПа при скорости скольжения до 15 м/с. Наибольшие нагрузки (ударные) испытывает пара кулачок-толкатель, где давление достигает 500…700 МПа, а в отдельных случаях 2100 МПа.

Уменьшение скорости скольжение трения также способствует реализации граничного режима. Например, гидродинамический режим смазки возможен в паре кольцо-гильза в средней части поршня. Вблизи мёртвых точек, когда движение поршня замедлено также появляется граничный режим трения. Как правило, максимальный износ гильзы цилиндра наблюдается в месте остановки 1 ого компрессионного кольца.

Подшипники коленчатого вала работают преимущественно в режиме гидродинамической смазки. Граничный режим возникает лишь в момент пуска или при перегрузках.

На интенсивность изнашивания кроме конструктивных особенностей влияет эксплуатация, в частности сорт применяемого масла и топлива. Например, повышенное содержание серы в топливе ускоряет износ цилиндро-поршневой группы. Резко увеличивается износ деталей двигателя при использовании спиртовых альтернативных топлив и особенно метанола, как в чистом виде, так и в смеси с бензином.

На пусковые износы большое влияние оказывает температура: чем она выше, тем меньше износ, так как создаются благоприятные возможности для лучшего поступления масла к трущимся деталям.

Износ увеличивается и за счёт повышения химической активности масла, что видно на паре вал-подшипник. Вкладыш изготавливается из сплавов цветных металлов менее стойких к химической повреждаемости, чем вал. Отсюда потери массы вкладышей из-за химического и коррозионно-химического износа.

Для подавления коррозионных процессов в двигателе используют следующие пути:

нейтрализацию кислых продуктов в работавшем масле;

замедление процессов окисления масла;

создание на металле защитной плёнки.

По первому пути применяют высокощелочные присадки, нейтрализующие кислые продукты. При этом в отработавшем полностью срок службы масле ещё остаётся некоторый запас щелочных свойств.

По второму пути применяют в маслах присадки, замедляющие окисление масла, разрушающие гидроперекиси и превращающие активные радикалы в неактивное состояние.

По третьему пути в масло вводят присадки, образующие прочные защитные плёнки на поверхности подшипников. При этом необходимо учитывать, что чрезмерный запас моющих свойств у масла при повышенных температурах может привести к разрушению противокоррозионных плёнок на металле и вызвать повышенную коррозию подшипников.

Уменьшение износа и повышение надёжности работы двигателя достигается конструктивными мерами. Например, хромирование или покрытие молибденом поршневых колец, изменение числа колец и их формы, использование вставок в гильзе из жаропрочного твёрдого материала, изменение конструкции поршня и т.д.

Однако изменением состава масла можно так же добиться уменьшение износа сопряжённых деталей. Для этого к маслу добавляют противоизносные противозадирные присадки. Действие противоизносных присадок заключается в следующем:

  • в адсорбции присадок на поверхности металла и создании граничных плёнок;
  • в химическом взаимодействии присадок с металлом в зонах контакта и создании прочных сульфидных и фосфидных плёнок;
  • в сглаживании и полировке микровыступов трущихся поверхностей, приводящем к снижению удельных нагрузок и уменьшению износов.

Тип присадки и её концентрация подбирается с учётом максимального эффекта без нежелательных последствий: снижение антиокислительных, моющих и др. свойств.

Например, снижение износа, вызываемого продуктами неполного сгорания топлива, возможно за счёт увеличения щёлочности масла и повышения таким образом его нейтрализующей активности.

Однако излишняя щёлочность может быть причиной повышения химической активности системы. Кроме того, высокая щёлочность повышает зольность масла, активизирующей абразивный износ.

Большое внимание уделяется антифрикционным свойствам масел. Улучшение антифрикционных свойств позволяет снизить потери мощности на трение и в результате уменьшить расход топлива.

Снижение трения достигается как конструктивными мерами, так и улучшение антифрикционных свойств масла. При этом либо регулируют вязкость масла (уменьшение внутреннего трения), либо используют антифрикционные присадки (уменьшение внешнего трения). Используют и комбинированный способ.

За счёт регулирования вязкостных свойств, при замене нефтяных масел на загущенные и синтетические можно в среднем снизить расход топлива на 8…10 %, а при применении модификаторов трения – на 3…5 %.

Вязкостно-температурные свойства. Вязкость (внутреннее трение) – свойство жидкости оказывать сопротивление относительному перемещению слоёв.

Величина вязкости выражается в единицах кинематической вязкости сСт (мм 2 /с) или динамической вязкости сПз (Па*с). Перевод одних единиц в другие осуществляется по формуле:

где n – кинематическая вязкость;

h – динамическая вязкость;

d – плотность масла.

С повышение давления между трущимися деталями вязкость масла возрастает. С понижением температуры вязкость масла возрастает вплоть до потери текучести.

Для характеристики вязкостных свойств масла иногда используют индекс вязкости (ИВ), характеризующий степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры.

Для определения ИВ необходимо знать вязкость масла при 50 0 С и 100 0 С.

Требования к вязкостно-температурным свойствам моторных масел противоречивы. С одной стороны, для обеспечения надёжного запуска двигателя при низких температурах масло должно иметь невысокую вязкость, т.е. обладать высокой подвижностью. Это позволяет добиться хороших пусковых свойств и прокачиваемости, обеспечить надёжную смазку трущихся деталей в момент пуска. С другой стороны, при высоких рабочих температурах масла, характерных для установившихся режимов работы двигателя, необходима высокая вязкость масла для предотвращения перехода к граничному режиму смазки и повышению износа.

Для осуществления надёжности пуска требования к вязкостно-температурным свойствам масел регламентированы стандартом, в соответствии с которым вязкость масел для бензиновых двигателей должна быть при 100 0 С не менее 6 мм 2 /с (кинематическая), а при – 40 0 С не более 170 Па*с (динамическая). Масла для дизелей при этих же условиях должно иметь вязкость не менее 8 мм 2 /с и не более 220 Па*с соответственно. Чем меньше вязкость при отрицательной температуре, тем при более низкой температуре можно достичь требуемого минимального числа оборотов коленчатого вала и при более низкой температуре запустить двигатель.

Всесезонные масла получают путём загущения маловязкой минеральной основы полимерной присадкой. Масла, полученные с использованием синтетических продуктов, превосходят по вязкостно-температурным свойствам загущенные масла:

При одной и той же вязкости при положительных температурах они обладают меньшей вязкостью при отрицательных температурах.

Использование масел, имеющих высокую вязкость при рабочих температурах, необходимо для снижения износа деталей двигателя. С другой стороны с увеличением вязкости масла повышаются потери мощности на трение, следовательно, и увеличивается расход топлива. Таким образом, выбор вязкости масла должен учитывать условия применения и особенности конструкции двигателя.

Защитные свойства. Качество моторного масла и надёжность работы двигателя резко снижаются при наличии в масле воды, которая может попадать в масло при хранении и в период эксплуатации. Присутствие в масле 1…2 % воды в 5 раз повышает износ цилиндро-поршневой группы и в 1,4…1,6 раз износ вкладышей. Кроме того, попадание воды в масло усиливает пенообразование, снижает щелочное число, приводит к выпадению из масла присадок.

Особую опасность представляет собой попадание водяных паров и конденсация влаги в двигателе, находящемся на длительном хранении. В этот период интенсивно развиваются процессы электрохимической коррозии, при которой протекают два сопряжённых процесса: анодный – переход металла в раствор в виде ионов с оставлением эквивалентного количества электронов в металле и катодный – ассимиляция появившихся в металле избыточных электронов каким-либо деполяризатором (кислородом, продуктами окисления масла). При последующей эксплуатации таких двигателей увеличивается износ их деталей. Так, износ на 1000 км пробега для автомобилей длительного хранения во влажной атмосфере по сравнению с автомобилями непрерывной эксплуатации оказывается больше по цилиндрам в 1,5…2 раза, по поршням в 1,5 раза и по шейкам коленчатого вала на 10…15 %.

Для защиты двигателей от «ржавления» в процессе хранения в моторные масла вводят ингибиторы коррозии. В зависимости от типа используемого ингибитора и его концентрации получают консервационные, консервационно-рабочие и рабоче-консервационные масла. Введение в моторное масло ингибиторов коррозии не только снижает «ржавление», но и в ряде случаев позволяет уменьшить износ деталей в процессе работы.

Антиокислительные и моющие свойства. Для облегчения нормальной и безотказной работы двигателей необходимо, чтобы моторное масло обладало высокими антиокислительными и моющими свойствами. Иначе в процессе эксплуатации двигателя происходит образование повышенного количества углеродистых отложений, отрицательно сказывающихся на технических характеристиках двигателя.

Углеродистые отложения, образующиеся в двигателе, подразделяют на нагары (высокотемпературные отложения), лаки (среднетемпературные отложения) и осадки (низкотемпературные отложения).

Нагары получаются вследствие термического разложения масла, окисления и полимеризации продуктов его разложения, а также за счёт несгоревшего топлива. Нагары откладываются преимущественно на стенках камеры сгорания, днище поршня, верхнем пояске боковой поверхности поршня.

Лаковые отложения, как правило, образуются в канавках поршневых колец, на гильзах цилиндров и на боковой поверхности поршня.

Осадки откладываются в картере и клапанной коробке, в маслосистеме и на фильтрах. Их образование обусловлено прорывом газов из камеры сгорания, попаданием воды в масло и др. причинами. Осадки представляют собой большую опасность, так как они могу забивать маслопроводы и фильтры. Это приводит к нарушению нормальной подачи масла к узлам трения и приводит к выходу их из строя.

Несмотря на общие черты, характер образования отложений различен в зависимости от условий работы двигателя и особенностей его конструкции. Например, в дизеле большую долю составляют высокотемпературные, а в бензиновом двигателе — низкотемпературные отложения.

Для снижения склонности моторных масел к образованию отложений повышают уровень их качества за счёт улучшения антиокислительных и моющих свойств.

Повышение антиокислительных свойств добиваются подбором масляной основы, в меньшей степени склонной к окислению или введением антиокислительных присадок. Одновременно с этим к маслу добавляют моющие присадки. Они, с одной стороны, могут повлиять на процесс окисления, а с другой стороны, препятствуют отложению углеродистых образований на детали двигателя. В масло для бензиновых двигателей помимо зольных моющих присадок вводят и беззольные диспергирующие присадки для борьбы с образование низкотемпературных отложений.

Противопенные свойства. При работе масла в двигателе создаются благоприятные условия для образования пены. Этому способствует перемешивание масла с воздухом вследствие вращающихся деталей КШМ, наличие в масле следов воды и ряда стабилизирующих пену веществ: продуктов окисления масла.

Обильное пенообразование нарушает нормальные условия режима смазки.

Для устранения пенообразования в масло вводят противопенные присадки.

Действие противопенных присадок заключается в том, что, являясь соединениями относительно плохо растворяющимися в маслах, они находятся в основном на поверхностях раздела фазы воздух-масло. В результате этого скорость разрушения пены становится больше, чем скорость её образования.

Образование на границе воздух-масло барьера из молекул присадки создаёт определённые трудности для прохождения кислорода вглубь масла. Предполагают, что это свойство противопенных присадок повышает стойкость масла к окислению.

Пенообразование уменьшается с повышением температуры масла, так как при этом вязкость масла снижается и стойкость пены падает.

Попадание воды в масло приводит к увеличению пенообразования: из масла капельки воды начинают испаряться, приводя к зарождению отдельных газовых пузырьков, а затем и пены.

Замечено, что наиболее часто пенообразование наблюдается в двигателях с «сухим» картером, чем в двигателях с «мокрым» картером.

Классификация моторных масел

Классификация до 1974 года

Назначение:

А – карбюраторные двигатели.

Д – автотракторные и судовые дизели.

МТ – транспортные дизели.

М – поршневые авиационные двигатели.

Особенности технологии:

К – кислотная очистка.

С – селективная очистка.

П – масло с присадками.

З – загущенное масло.

Цифры — значение вязкости в мм 2 /с при 100 0 С.

Например, АС-8; АСЗп-6; МС-20 и т.д.

В соответствии с ГОСТ 17479.1-85 «Обозначение нефтепродуктов. Масла моторные» моторные масла подразделяют на классы по вязкости и группы по области применения.

Схема маркировки моторных масел представлена на рисунке .

Рисунок – Схема маркировки моторных масел по ГОСТ 17479.1–85

Пояснение к рисунку :
1 – назначение (М – моторное);
2 – класс вязкости (средняя кинематическая вязкость в сантистоксах (сСт) при 100°С); у всесезонных масел присутствует дробная черта, слева от которой указывается цифра, характеризующая низкотемпературные свойства (при -18°С), аналогичные указанному зимнему маслу, а справа – класс вязкости (средняя кинематическая вязкость в сантистоксах (сСт) при 100°С);
3 – наличие вязкостной присадки (з – загущающая присадка)
4 – эксплуатационная группа (А – нефорсированные двигатели; Б – малофорсированные двигатели; В – среднефорсированные двигатели, Г – высокофорсированные двигатели; Д – высокофорсированные двигатели, работающие в условиях более тяжелых, чем масла группы Г; Е – малооборотные тяжелонагруженные двигатели, работающие на топливе с высоким содержанием серы; ТП – предназначено для топливно-масляной смеси двухтактных двигателей);
5 – тип двигателя, для которого предназначено масло (1 – бензиновые двигатели, 2 – дизельные двигатели, нет данного индекса – масло универсальное);
6 – дополнительные индексы, указывающие на особые свойства, присадки, и т.п. (рк – рабочее-консервационные, цл – для циркуляционных и лубрикаторных смазочных систем, 20 или 30 – значение щелочного числа в мг КОН/г, к – для автомобилей КамАЗ, т – может быть использовано, как трансмиссионное, м – малозольное, и – импортный пакет присадок).
Пример маркировки: М-10-Г 2 к – М – моторное масло, 10 – класс вязкости (средняя кинематическая вязкость при 100°С), масло летнее, Г – предназначено для высокофорсированных двигателей, 2 – для дизельных двигателей, к – для автомобилей КамАЗ; М-5з-Г 1 – М – моторное масло, 5 – класс вязкости (средняя кинематическая вязкость при 100°С), масло зимнее, вязкость при -18°С не выше 6000 сСт, з – содержит загущающую присадку, Г – предназначено для высокофорсированных двигателей, 2 – для бензиновых двигателей; М-4з/8-Д 2 т – М – моторное масло, 4 – класс вязкости при -18°С (кинематическая вязкость не выше 2600 сСт, 8 – класс вязкости (средняя кинематическая вязкость при 100°С), «/»– масло всесезонное, вязкость, з – содержит загущающую присадку, Д 2 – предназначено для высокофорсированных двигателей с наддувом, т – может быть использовано, как трансмиссионное.

В таблице 9 представлены классы кинематической вязкости моторных масел. Дробные классы указывают, что по вязкости при температуре –18 0 С масло соответствует классу, указанному в числителе, по вязкости при 100 0 С – классу, указанному в знаменателе.

Таблица 9 – Класс вязкости моторных масел, мм 2 /с (сСт)

Свойства моторных масел

/>

Моторное масло играет в двигателе сразу несколько ролей: уменьшает износ, силу трения в парах деталей двигателя, предохраняет их от коррозии, омывает, собирает продукты сгорания топлива, делает более плотным зазор между поршнем, поршневыми кольцами и цилиндром.

Производят масло не абы как, а по известной заранее рецептуре. Чтобы получить все необходимые свойства – смешивают основу (базовое масло) и точно рассчитанный пакет присадок.

Вязкость моторного масла

Моторные масла, равно как многие смазочные материалы, меняют свою вязкость исходя из своей температуры. Падает температура – повышается вязкость и наоборот. Всесезонное масло рассчитано на эксплуатационный диапазон от -35 °С (холодный пуск) до +150 °С. +180 °С (работа двигателя летом «на полную») – нетрудно сделать вывод, что его вязкость многократно изменяется.

Чтобы успешно осуществить холодный запуск зимой – вязкость не должна быть очень велика. В летнюю жару, при высокой температуре моторное масло, напротив, не должна быть на очень низком уровне.

Почему? Чтобы создавалась прочная масляная пленка между парами трения и нужное давление в системе. Чтобы обеспечить заявленную вязкость масла в полном температурном диапазоне делается следующее: производство моторных масел осуществляется из основы с малой вязкостью, которая затем обогащается модификаторами вязкости (полимерные загущающие присадки.

Таким образом, основа обеспечивает требуемые низкотемпературные характеристики. А загущающие присадки позволяют сохранить достаточный уровень вязкости при высоких температурах.

Что все это значит на практике? А то, что способность регулировать вязкость исходя из скорости – сокращает потери на внутреннее трение в моторном масле и, стало быть, мощность двигателя остается на уровне.

Например, когда поршень начинает движение, то его скорость увеличивается и наступает момент, когда масло разделяет поверхности (гидродинамический режим смазки). Загущающая присадка уменьшает вязкость масла и снижает тем самым потерю мощности двигателя.

Противоизносные свойства моторного масла

Противоизносные качества моторного масла – это умение минимизировать механический износ деталей двигателя, а также ЦПГ и колец.

Особо опасен тут механический износ для трущихся между собой элементов. Допустим, скорость невелика, но нагрузки зашкаливают – что будет тогда?

Моторные масла, выбор моторного масла

Масло не сможет эффективно выполнять свою функцию, разделять детали, облегчая ход. Детали контактируют друг с другом (это называется граничным режимом смазки). В эти моменты микроповерхности касаются друг друга и разрушаются. Так формируются выступы и задиры.

Этого допускать никак нельзя и для предотвращения разрушения поверхностей в масло заливают противоизносные присадки. Они образуют на металлической поверхности тонкую пленку, обеспечивающую скольжение.

А что делают щелочные присадки? Ответ: нейтрализуют кислоты. Они предотвращают коррозионный износ ЦПГ из-за воздействия кислот, окисления масла и сгорания топлива.

Моющие и диспергирующие свойства моторного масла

Моющие свойства масла

Это, как видно из названия, свойство масла очищать внутренние элементы двигателя от лака, нагара и пр. Такие свойства обеспечиваются вводом моющих присадок, в составе которых есть поверхностно-активные вещества (ПАВ), смывающие отложения от деталей в масло.

Диспергирующие свойства

Оставляют нерастворимые в масле вещества (нагар, продукты сгорания топлива) в активном состоянии, не позволяя им выпасть в осадок. Похоже на чудо? нет, все проще – специальные присадки-дисперсанты, облепляют загрязнения, образуя оболочку. А уж эта оболочка, поверьте, точно не позволит загрязнениям прилипнуть к стенкам двигателя.

Антиокислительные свойства моторного масла

Отвечают за рабочий срок моторного масла

Дело в том, что когда масло начинает окисляться – его качества ухудшаются и оно стареет. Можно ли отсрочить этот процесс? Да, можно, с использованием антиокислительных присадок. Они защищают масляную основу от действия кислорода, и процесс окисления замедляется.

Но, масло работает в двигателе в сложных условиях, так что полностью избавиться от окисления нельзя. Потому что после ввода антиокислительных присадок вязкость масла увеличивается, также растет коррозионная активность, склонность к отложениям и пр.

Антикоррозионные свойства моторного масла

Само название раскрывает суть. Имеется в виду способность масла сопротивляться коррозии, особенно на элементах двигателя, изготовленных из цветных металлов. Антикоррозионные присадки формируют прочные защитные пленки, препятствующие непосредственному контакту с моторным маслом, которое при нагревании оказывается сильной агрессивной средой для цветмета.

Энергосберегающие свойства моторного масла

Загущающие присадки вместе с модификаторами трения – это ингредиенты для получения энергосберегающих масел с маловязкой основой. Такие масла экономят топливо.

В зависимости от класса масла и рабочего режима автомобиля экономия топлива может составлять от 1,5-2 до 5,5-6%.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *