3.2. Склад і умови роботи моторних масел

Властивості товарного моторного масла визначаються складом і технологією переробки базового масла, а також функ­ціональними властивостями присадок.

Суміш базового масла з присадкою не є цільним розчином. В маслі поряд з окремими молекулами присадки можуть бути присутніми більш великі скупчення її молекул - мицели. Коливання температури і наявність води збільшує кіль­кість молекул, зв'язаних у мицели; і їх розміри. При досягненні визначених розмірів мицели можуть випадати в осад і затриму­ватися системами очищення масел.

В залежності від вихідної сировини, використаної для одержання базового масла, моторні масла поділяють на нафтові (одержані перегонкою нафти) і синтетичні, до яких прийнято відносити базові моторні масла, одержані хімічними методами.

Для виготовлення практично всіх сучасних моторних ма­сел використовують базові нафтові масла. Ці масла являють со­бою важкі, в’язкі нафтові фракції з температурою кипіння понад 620°С, щільністю 820-950 кг/м³, практично нерозчинні у воді.

Нафтові масла складаються з вуглеводних молекул, що містять 20-70 атомів вуглецю які володіють молярною масою від 250 до 1000 і більше.

Базові нафтові масла за способом виготовлення поділяють на три види: дистилятні - одержані шляхом очищення окремих дистилятів, відокремлюваних при перегонці мазуту; залишкові - одержані шляхом очищення залишків, що виходять при переробці гудрону, і змішані (компаундовані), що складаються із суміші дистилятних масел із залишковими.

Вибір базового масла визначається заданою величиною в'язкості: для малов’язких моторних масел використовують дистилятні, для середньов’язких - змішані і для високов'язких - залишкові базові масла. Дистилятні масла мають в'язкість при 373°С менше 11 мм²/с, залишкові — у діапазоні 15-22 мм²/с.

Ряд найважливіших властивостей нафтових масел залежить від їх групового складу, що визначається походженням (родовищем) нафти і технологією переробки нафтопродуктів. Наприклад, масла із сірчистої нафти східних районів Росії в порівнянні з маслами з бакинської нафти мають більш високі протизносні властивості, але поряд з цим мають велику схильність до утворення відкладень. Тому нафтові масла однакової в'язкості, але різного походження мають неоднакові властивості і для їх вирівнювання необхідне введення різних кількостей і типів присадок.

Змащувальні властивості масла, у першу чергу визнача­ються тим, що в його склад входять полярні молекули поверх­нево-активних речовин, які володіють здатністю адсорбуватися на твердих поверхнях і одночасно поєднуватися один з одним. Об'єднання може відбуватися як у напрямку, перпендикуляр­ному осі молекул, тоді утворюються конгломерати молекул у вигляді пластин, так і уздовж осі з утворенням ланцюгових структур, що складаються з довгих гнучких конгломератів молекул. Такі конгломерати молекул мають анізотропію меха­нічних властивостей - малий опір ковзанню (зрушенню) парале­льно шарам і великий опір - у напрямку, перпендикулярному шарам.

Ефективність використання моторного масла визначається можливістю оптимізації його властивостей відповідно до умов протікання робочих процесів і особливостями конструкції двигуна. При роботі в двигуні моторне масло піддається впливу високих температур і тисків у присутності кисню повітря, води і сторонніх домішок. У цих несприятливих умовах масло повинне зберігати протягом максимально можливого періоду часу свої корисні властивості. Вимоги забезпечення запуску двигуна при низьких температурах навколишнього середовища і мінімаль­ного негативного впливу масла на матеріали конструкції дви­гуна розширюють і поглиблюють обсяг вимог, які ставляться до цих масел.

Стосовно до конкретних умов роботи масла в двигуні по­діл тертя на гідродинамічне, граничне, напівсухе і сухе має умовний характер. На тих самих поверхнях в залежності від конкретно сформованих обставин можуть одночасно або послідовно існувати всі ці три види тертя. Найбільший вплив на працездатність масла здійснює температура. Для аналізу впливу температури в двигуні прийнято виділяти три температурні зони: високотемпературну, яка включає поверхню, що обмежує камеру згоряння (температура металевих поверхонь до 1100°С); середнєтемпературну - поршень, верхня частина шатуна, стінки циліндра (температура металевих поверхонь до 700°С); низькотемпературну - область картера, колінчатий вал (най­більша температура до 500°С на шатунних і корінних під­шипниках). Кожна з цих зон характеризується визначеними, відмінними від інших, режимами роботи масла, впливом на нього механічних і термохімічних впливів, а отже, і вимогами, які застосовуються до властивостей моторних масел.