книги из ГПНТБ / Дерябин А.А. Смазка и износ дизелей

Д36 УДК 621.89 : 621.436

Д е р я б и н А. А. Смазка и износ дизелей. Л., «Машинострое­ ние», (Ленингр. отд-ние), 1974, 184 с.

В книге рассматривается влияние отдельных функциональ­ ных свойств смазочных масел на износ, нагарообразование и на­ дежность работы дизеля. Излагаются результаты испытании но­ вых и перспективных смазочных масел на форсированных дизе­ лях и лабораторных установках. Приводятся описания методов моторной оценки эффективности смазки дизелей.

Книга предназначена для инженерно-технических работни­ ков, занимающихся проектированием, испытанием, эксплуата­ цией дизелей во всех сферах народного хозяйства, а также раз­ работкой и изготовлением моторных масел.

Табл. 58. Ил. 11. Список ЛИТ. 17 назв.

Ре ц е н з е н т д-р техн. наук В. А. Сомов

Ре д а к т о р канд. наук В- С. Демченко

334—139 Д 038 (01)—74 139—74

© Издательство «Машиностроение», 1974 г.

от воздействия серной и сернистой кислот, образующихся при сго­ рании сернистого дизельного топлива, обладать свойствами, пре­ пятствующими «высаживанию» из масла и отложению углероди­ стых частиц (продуктов неполного сгорания топлива) на деталях дизеля и в маслосистеме.

Стремление улучшить моющие свойства масла и снизить лаконагарообразование на сильно нагретых деталях форсированных дизелей путем введения в масло металлсодержащих присадок в ряде случаев имеет отрицательную оборотную сторону. В резуль­ тате роста зольности масла с присадками повышается образова­ ние зольных отложений в камере сгорания двигателей и наблю­ дается проникновение золы в масло, что резко снижает его противоизносные и айтизадирные свойства, нарушает нормальную ра­ боту высоконагруженных деталей цилиндро-поршневой группы. Необходимость применения смазочных масел с хорошими вязкост­ ными свойствами, обеспечивающими нормальный запуск двига­ телей без подогрева масла, способствовало распространению загу­ щенных масел, что приводило к ухудшению моющих свойств, снижению стабильности масла, повышенному образованию угле­ родистых отложений, а использование синтетических масел не­ редко сопровождалось повышенным коррозионным износом деталей.

Применение некоторых присадок и их композиций для улучше­ ния качества моторных масел недостаточно обоснованно. Так, добавление присадки ДФ-1 к маслу МС-20, содержащему 3% присадки ЦИАТИМ-339, как показали испытания на лабора­ торных установках «Питтер AV-1» и на дизеле типа М-50, ухудшает моющие и антикоррозионные свойства этого масла, однако в те­ чение многих лет масло М-20Б (МС-20 с 3% присадки ЦИАТИМ-339 и 2% ДФ-1) применяется в высокофорсированных дизелях типа М-503. Присадка ЦИАТИМ-339, добавляемая в количестве 3—5% к минеральным маслам из сернистых нефтей, незначительно улуч­ шает их моющие свойства.

Вместе с тем, до сих пор вырабатывается несколько десятков тысяч тонн в год присадки ЦИАТИМ-339, разработанной еще в со­ роковых годах. Положительный эффект при ее добавлении наблю­ дался тогда, когда нефтеперерабатывающая промышленность производила масла в основном из малосернистых нефтей, и данная присадка добавлялась прежде всего для улучшения антикорро­ зионных свойств. К тому же форсирование двигателей, на которых в то время производились испытания, было значительно ниже, чем современных.

Появление в последнее время новых диспергирующих и анти­ окислительных беззольных присадок типа сукцинимида и бисфенольного антиокислителя, а также моющих алкилсалицилатных присадок на базе различных щелочно-земельных металлов позволяет значительно улучшить эксплуатационные качества мо­ торных масел для форсированных дизелей. Однако эффект приме-

4

нения новых присадок в значительной степени зависит от пра­ вильно выбранных композиций их с другими присадками, что, в свою очередь, требует достаточно глубоких знаний в области влияния различных присадок на функциональные свойства масел, как, например, на моющие, антикоррозионные, противоизносные, на склонность к образованию зольных отложений в камере сго­ рания дизелей и пр.

В 1963 г. в журнале «Химия и технология топлив и масел» № 2 была опубликована предложенная в 1961 г. специалистами ВНИИНП классификация моторных масел. По этой классификации все моторные масла было предложено разделить на семь групп по величине вязкости при 100° С и на шесть групп в зависимости от моющих свойств масел.

Для полного удовлетворения нужд народного хозяйства эта классификация предусматривала применение в перспективе 31 сорта моторных масел вместо значительно большего количества выпускавшихся в то время марок моторных масел и не обеспечи­ вавших полностью потребности быстро развивающегося моторо­ строения.

По мере создания новых двигателей, новых присадок и их композиций к существующим маркам масел добавлялись новые. Например, масла группы В выпускались со следующими компо­ зициями присадок:

ВНИИНП-360 и ПМС-200А (М-12В и М-14В); ВНИИНП-370, ПМС, Л3-23к и ПМС-200А (М12В); БФК, СБ-3, Л3-23к и ПМС-200А (М-12В); ЦИАТИМ-339, ПМС, ДФ-11 и ПМС-200А (М-8В);

ЦИАТИМ-339, ПМС, ВНИИНП-354 и ПМС-200А (М-8В); ВНИИНП-360, ПМС, ДФ-11 и ПМС-200А (М-8В);

5

образования и сгорания, приводит к неполному сгоранию топлива, повышает дымность выхлопа, снижает коэффициент наполнения и мощность двигателя.

Образование продуктов окисления, конденсации и углероди­ стых частиц приводит к увеличению в масле механических приме­ сей, смол и кислых продуктов. Углеродистые частицы, как правило, полностью не задерживаются фильтрами и не отделяются специ­ ально установленными центрифугами, а, циркулируя вместе с ма­ слом по масляной системе двигателя, откладываются в клапанной коробке, в картере, в полых быстровращающихся деталях (ко­ ленчатый вал, муфты, ротор нагнетателя) забивают пути прохода масла и нарушают нормальную работу масляной спстемы. Не­ редко основной причиной заклинивания, задира и выплавления коренных и шатунных подшипников дизелей является закупорка углеродистыми отложениями, выделившимися из масла, масляных каналов и отверстий для прохода масла на смазку подшипников.

Кислые продукты, образующиеся в масле, увеличивают его коррозионную агрессивность, вызывают коррозионное разруше­ ние подшипников из цветных металлов и коррозионный износ стальных деталей двигателя, в результате часто снижается его долговечность. Все это справедливо как для бензиновых двигате­ лей, так и для дизелей. Но при работе масла в дизелях углероди­ стые частицы, откладывающиеся на деталях дизеля и загрязняю­ щие масло, образуются в неизмеримо большем количестве и прежде всего за счет продуктов неполного сгорания дизельного топлива.

В дизеле главным источником загрязнения масла и нагарообразования, по нашему мнению, являются продукты неполного сгорания топлива (сажа), тогда как в бензиновых карбюраторных двигателях загрязнение масла и нагарообразование на деталях идет в основном за счет окисления, термоокисилительной полиме­ ризации, конденсации и коксования углеводородов и соединений, содержащих серу, кислород и азот, имеющихся в масле.

Однако более распространена иная точка зрения по этому вопросу, которая сводится к утверждению, что в любом двигателе внутреннего сгорания основное загрязнение масла и отложение нагара на деталях цилиндро-поршневой группы происходят за счет окисления, неполного сгорания, термоокислительной полимери­ зации, конденсации и коксования углеводородов и соединений со­ держащих серу, кислород и азот, имеющихся в масле, а топливу отводится второстепенная -роль. Сторонники этой точки зрения утверждают, что количество образующихся углеродистых приме­ сей в масле при его работе в дизеле больше, чем в бензиновом двигателе с зажиганием от искры вследствие более высокой тер­ мической напряженности дизеля, что главный источник образова­ ния этих примесей — масло. Хотя эта точка зрения не отвергает влияния химического и фракционного состава дизельного топлива, а также содержащейся в нем серы на нагарообразование в ди­ зеле, она может послужить источником неправильной оценки

8

эксплуатационных свойств масел. С целью подтверждения техни­ чески правильного взгляда на механизм нагарообразования и за­ грязнения масла углеродистыми частицами в дизеле и бензиновом карбюраторном двигателе был проведен следующий эксперимент.

Первоначально было установлено, что синтетическое масло СМ-8, изготовленное на основе эфира пентаэритрита монокарбо- новых-синтетических жирных кислот (С5 —С9 ) и адипиновой ки­ слоты, при работе в бензиновом карбюраторном двигателе прак­ тически не дает отложений нагара и лака на деталях цилиндропоршневой группы (лишь на днище поршня образуется тонкая пленка светло-коричневого цвета). При этом смазочное масло незначительно изменяет свой цвет от соломенно-желтого до светлокоричневого. В аналогичных условиях при работе на минераль­ ных маслах образуется большое количество нагара и поршни покрываются темно-коричневым лаком. Наоборот, при работе даже нефорсированного дизеля на синтетическом масле СМ-8 образуется большое количество нагара на днище поршня, в канавках поршне­ вых колец, на юбке поршня, в камере сгорания и в клапанной коробке. Масло при этом становится черным и содержит большое количество механических примесей.

Замеры температур выхлопных газов дизеля и карбюраторного двигателя, на которых производился эксперимент, показали, что они практически одинаковы (у выхлопных газов бензинового дви­ гателя температура оказалась даже несколько выше). Следова­ тельно, основное влияние.на образование нагара и загрязнение масла углеродистыми частицами в дизеле оказал процесс сгорания топлива. В дизеле вследствие неполного сгорания топлива, идет интенсивное^нагарообразование и загрязнение масла углероди­ стыми частицами. В бензиновом карбюраторном двигателе с за­ жиганием от искры этого практически не происходит.

В табл. 1 приведены данные, полученные в процессе указанных испытаний, экспериментально подтверждающие различие меха­ низма нагарообразования и загрязнения масла в карбюраторном бензиновом двигателе и в дизеле.

Другим подтверждением точки зрения коренного различия процессов загрязнения масла в дизеле и в бензиновом карбюра­ торном двигателе является изменение цвета отработанного в ди­ зеле масла от черного до светло-коричневого после простой филь­ трации через бумагу. Цвет отработанного масла из карбюратор­ ного бензинового двигателя таким путем изменить не удается, так как изменение цвета в этом случае произошло не за счет про­ дуктов неполного сгорания топлива, а вызвано продуктами окис­

Наконец, подтверждением того, что в дизеле основное загряз­ нение происходит за счет продуктов неполного сгорания топлива (сажи) являются данные эксперимента, проведенного на двух

9