3.1.2.3. Термоокислительная стабильность масел

С развитием авиационного двигателестроения повышаются теп­ловые напряжения и нагрузки на трущиеся детали двигателей. Масло в двигателе подвергается воздействию высоких темпера­тур, каталитическому влиянию различных металлов, большим давлениям, окислительному действию кислорода воздуха. Кислород воздуха вступает в реакцию с молекулами компонентов масла, что приводит к образованию совершенно новых продуктов — органи­ческих кислот, смол, асфальтенов, карбенов, карбоидов и пр.

Накапливание продуктов окисления в масле влечет за собой изменение и внешнего вида масла и его физико-химических свойств: масло темнеет, в нем появляются нерастворимые осадки, увеличивается его вязкость, возрастает кислотность и соответст­венно коррозионная агрессивность.

Способность масла противостоять окислению при повышенных температурах называется его термоокислительной стабильностью. Применение масел с низкой термоокислительной стабильностью может вызвать серьезные затруднения в эксплуатации, техничес­ком обслуживании и ремонте двигателей.

Окисление масла является главной причиной, вызывающей за­грязнение деталей двигателя и системы смазки различного рода углеродистыми отложениями. Так, например, в поршневом двига­теле на боковых поверхностях поршня, цилиндра, в поршневых канавках и внутренних поверхностях стенок поршня, шатунах, шестернях откладывается прочно скрепленная с поверхностью ме­талла лакообразная пленка толщиной от нескольких десятков до 200...300 мкм. Из-за сходства с лаковыми покрытиями такие плен­ки называют лаковыми отложениями или лаками. Лаковые отло­жения способствуют перегреву двигателя и накоплению нагара, скрепляя его с металлической поверхностью. В лаках собираются интенсифицирующие износ поверхностей трения частицы нагара, пыли, износа и др. Накапливаясь в канавках поршневых колец, эта масса приводит к потере кольцом подвижности — его «пригоранию», в. связи с чем нарушается герметичность между цилинд­ром и поршнем.

На стенках картера, фильтрах, в маслопроводах откладывают­ся черные мазеобразные осадки, могущие нарушить подачу масла к узлам трения.

В газотурбинных двигателях наиболее часто встречаются сле­дующие случаи загрязнения двигателя, вызванные окислением масла:

— появление лаковой пленки вдоль беговой дорожки подшип­ников;

— забивка элементов масляных фильтров откачивающих ма­гистралей;

— отложение осадка на подшипниках турбины в виде «ба­хромы»;

— появление отложений в трубопроводах, канавках и жикле­рах маслоподающих форсунок.

Поэтому одним из важнейших требований к смазочным маслам является их высокая термоокислительная стабильность.

Исходя из термоокислительной стабильности данного масла устанавливают предельную температуру его работоспособности и бремя стабильной работы. Чтобы удлинить срок службы двигате­ля и срок работы масла в двигателе, нужно прежде всего замед­лить окисление масла.

Способность смазочных масел окисляться и осмоляться зависит от многих факторов, важнейшие из которых следующие: химичес­кий состав масла; температурные условия; длительность окисле­ния; каталитическое действие металлов и продуктов окисления;

присутствие воды и механических примесей.

Различные типы углеводородов, входящие в масло, дают раз­ные по химическому составу и физическим свойствам конечные продукты окисления. Парафиновые и нафтеновые углеводороды при окислении образуют растворимые в масле соединения (кисло­ты, смолы, оксикислоты), ароматические—нерастворимые в мас­ле асфальтосмолистые вещества (асфальтены, карбены, карбоиды). Поэтому хорошо очищенные от ароматических веществ масла склонны к повышению вязкости и кислотности, но даже в тяжелых условиях работы двигателя дают малое количество отложений. Наибольшей стойкостью к окислению обладают малоразветвлен­ные углеводороды, не имеющие боковых цепей. Более того, про­дукты окисления этих углеводородов — фенольные соединения — обладают свойством обрывать цепи окислительных реакций, т. е. предохранять от окисления остальные углеводороды. На этом свойстве основан метод усиления антиокислительных свойств мас­ла — искусственного введения в него веществ фенольного харак­тера (например, ионола).

Образующиеся в процессе окисления масла промежуточные продукты могут как ускорять, так и замедлять дальнейшие окис­лительные и полимеризационные процессы. Некоторые из углево­дородных компонентов масел являются естественными антиокис­лителями. Перекисные соединения действуют в качестве катали­заторов, ускоряющих окисление углеводородов масла и способ­ствующих более глубокому окислению начальных продуктов.

Одним из важнейших способов улучшения термоокислительнои стабильности масел является применение различных антиокисли­тельных и моющих присадок к маслам.