книги из ГПНТБ / Эксплуатационные свойства и применение горючего, смазочных материалов и специальных жидкостей учебное пособие

(МК.-8 и МС-8) приводит к резкому возрастанию их вязкости и по­

также имеют хорошие вязкостно-температурные свойства. Харак­ тер зависимости вязкости масел для ТРД различного состава от температуры показан на графике (рис. 85).

Масла узкого фракционного состава обладают хорошими пусковыми свойствами и обес­ печивают пуск двигателей при очень низких температурах.

Пуск двигателя на маслах

Вязкость масел, при кото­ рой обеспечивается надежный пуск большей части ТВД,. обычно не превышает 40 ст. Такая величина вязкости для смесей масел, применяемых в настоящее время для ТВД, как следует из данных рис. 86. бу­ дет при минус 10 и минус 25° С. При пуске двигателя в усло­ виях более низких температур масло подогревают горячим воздухом.

шать износ подшипников и других узлов трения с целью увеличе­ ния срока службы двигателя. Высокие противоизносные свойства особенно важны для масел, применяемых в ТВД, имеющих общую систему смазки с редуктором.

Улучшение противоизносных свойств нефтяных масел для ТВД обеспечивается повышением их вязкости, достигаемым за счет

290

смешения маловязких масел с высоковязкими авиационными мас­ лами, имеющими значительно лучшие противоизносные свойства.

Синтетические масла для ВРД в 1,2—1,4 раза превосходят по противоизносным свойствам нефтяные масла. Это объясняется вы­ соким содержанием в них поверхностно-активных веществ.

Термоокислительная стабильность. Смазочные масла в ВРД дли­ тельное время контактируют с деталями, имеющими температуру 140—160° С в двигателях самолетов, и до 250° С — в двигателях са­ молетов со сверхзвуковой скоростью полета. Это предъявляет вы­ сокие требования к термоокислительной стабильности масел.

По термоокислительной стабильности масла селективной очист­ ки МС-6 и МС-8 несколько уступают маслам кислотно-контактной очистки МК-6 и МК-8 из бакинских нефтей (табл. 37).

Основными способами улучшения термоокислительной стабиль­ ности масел для ТРД являются подбор оптимального углеводород­ ного состава и добавление антиокислительной присадки ионола в количестве 0,2—0,6%. Масла, стабилизированные этой присадкой, можно применять в двигателях при температуре масла 100—140° С. При повышении температуры ускоряется процесс окисления масла, увеличивается количество продуктов окисления и сокращается срок службы масла.

Смеси нефтяных масел, применяющиеся для ТВД, по термо­ окислительной стабильности несколько превосходят дистиллятные масла для ТРД без присадок. Однако и они не могут длительно работать при' температуре выше 100°С.

Синтетические масла на базе сложных органических эфиров, особенно полученных при использовании многоатомных спиртов, обладают более высокой термоокислительной стабильностью. Мас­ ла на основе диэфиров работоспособны при температуре до 175° С, а на базе пентоэритритовых эфиров — до 200° С.

Масла на базе полиалкиленгликолей при высоких температурах (200° С) не окисляются и не образуют продуктов уплотнения, а разлагаются с образованием летучих веществ.

Коррозионность и защитные свойства. Нефтяные масла, при­ меняемые для ТРД, по коррозионности различаются между собой.

Дистиллятные масла МК-6 и МК-8 обладают повышенной корро­ зионной активностью по отношению к свинцу и его сплавам, а МС-6 и МС-8 коррозируют эти сплавы значительно в меньшей сте­ пени. Обусловливается это наличием в их составе природных сер­ нистых соединений, способных образовывать на металлах защитную пленку, хотя и недостаточно прочную. Смеси масел, применяемых для ТВД, имеют еще меньшую коррозионность.

Синтетические масла на базе сложных органических эфиров и полигликолей при окислении образуют коррозионно-агрессив­ ные вещества и вызывают коррозию деталей двигателя. Способ­ ность полигликолей поглощать влагу из воздуха приводит к повы­ шению их коррозионности. Добавление антиокислительных приса­ док к маслам позволяет снизить их окисляемость и коррозионность.

Испаряемость и вспенивание. При полете самолета на больших высотах в силу пониженного атмосферного давления создаются условия для потерь масла из системы смазки за счет испарения. Интенсивное испарение легких фракций из масла происходит так­ же вследствие повышения его температуры, распыления форсун­ ками и перемешивания с воздухом.

Испарение легких фракций из масла приводит к повышению его расхода и ухудшению низкотемпературных свойств.

Наименьшей испаряемостью в рабочих условиях обладают син­ тетические масла, так как они не содержат легких фракций и име­ ют однородный состав. Нефтяные масла в тех же условиях испа­ ряются весьма значительно.

Смазочные масла в процессе работы ВРД вспениваются и об­ разуют воздушно-масляную эмульсию. Это приводит к ухудшению условий смазки и затрудняет работу откачивающих масляных на­ сосов.

Вспенивание масел зависит от их вязкости и поверхностного натяжения. Маловязкие нефтяные масла вспениваются сильнее, чем высоковязкие. Масла, содержащие большое количество арома­ тических углеводородов и, следовательно, имеющие большее по­ верхностное натяжение, образуют более устойчивую пену. Синте­ тические смазочные масла, особенно на базе полисилоксанов, вспе­ ниваются незначительно.

При повышении интенсивности циркуляции в системе вспени­ вание масла увеличивается, а температура понижается. Для умень­ шения вспенивания масла для ВРД подвергают глубокой очистке

и добавляют к ним антипенные присадки. Наибольшее применение

вкачестве присадок такого типа получили полисилоксановые жидкости (например, ПМС-200А).

Благодаря высокому качеству и строгому соблюдению правил эксплуатации самолетов, а также хранения и транспортирования масел срок службы их в двигателях сравнительно большой. Неф­ тяные масла заменяют через 200—300 часов работы, а синтетиче­ ские не заменяют в течение всего ресурса двигателя.

292

Т У Р Б И Н Н Ы Е М А С Л А

Масла для газовых турбин. Система смазки газотурбинных дви­ гателей, установленных на различных машинах и кораблях ВМФ, по конструкции мало отличается от системы смазки ТВД.

Число оборотов вала газовой турбины в минуту достигает 5000—10 000. Это позволяет применять для газовых турбин масла малой вязкости, обеспечивающие легкий пуск и снижение затрат энергии на трение в узлах. При большом числе оборотов турбины интенсивно выделяется тепло. Кроме того, масло нагревается от горячих частей турбины, особенно в момент остановки. В результа­ те температура масла достигает 100— 120°С и выше. Эго приводит к испарению легких фракций из масла, окислению, повышению его вязкости, образованию продуктов уплотнения и кислот. Процесс окисления усиливается при интенсивной циркуляции масла, спо­ собствующей насыщению его кислородом воздуха.

Продукты окисления образуют отложения на смазываемых де­ талях и вызывают их коррозию.

В новых газотурбинных установках (ГТУ) редуктор смазыва­ ется тем же маслом, что и двигатель.

Требования к качеству масел для газотурбинных двигателей определяются в основном условиями их применения. Эти требова­ ния сводятся к следующему. Масла должны обладать небольшим уровнем вязкости, иметь хорошие вязкостно-температурные и аротивоизносные свойства, быть стабильными против окисления и не коррозировать детали турбины.

На первых ГТУ, установленных на кораблях, турбина смазы­ валась маловязким трансформаторным маслом, а редуктор высо­

ставляющее собой трансформаторное масло с добавкой противоизносной присадки совол (0,8—1,2%) и антиокислительной — нонол (0,5—0,8%).

Эксплуатационные свойства масел. Вязкость масел для газо­ вых турбин обычно лежит в пределах 7— 10 сст при 50°С. Это обеспечивает легкий пуск ГТУ, небольшие потери энергии на тре­ ние в узлах и интенсивный отвод тепла от них.

Трансформаторное масло без присадки обладает недостаточны­ ми противоизносными свойствами и не обеспечивает защиту от из­ носа шестерен редуктора. При добавлении к маслу присадки со­ вол в количестве 1 % противоизносные свойства улучшаются в 1.5 раза, что оказывается достаточным для обеспечения нормаль­ ной работы редуктора.

Для повышения антиокислительной стабильности в масло до­ бавляют присадку ионол в количестве 0,5%. Эго значительно сни­ жает осадкообразование и коррозию подшипников турбины. Срок службы масла в ГТУ составляет около 500 часов.

293

Масла для паровых турбин. Система смазки турбозубчатых аг­ регатов (ТЗА), устанавливаемых на кораблях ВМФ и судах, со­ стоит (рис. 87) из масляной цистерны, насосов, фильтров, холо­ дильников, водоотделителя (сепаратора), системы регулирования и смазываемых узлов (подшипники турбины и редуктора, шестерни редуктора).

Рис. 87. Схема системы смазки ТЗА:

20 000 кг/см2.

В ТЗА масло выполняет следующие основные функции: снижа­ ет трение и охлаждает трущиеся поверхности, защищает детали от коррозии и обеспечивает работу механизмов регулирования.

При большом числе оборотов и небольшой нагрузке на вклады­ ши подшипников можно применять масла относительно невысокой вязкости, но с хорошими противоизносными свойствами.

В процессе работы ТЗА масло нагревается до 50—65° С. Даже при этой температуре, но при контакте с кислородом воздуха и ме­ таллами масло окисляется с образованием коррозионных продук­ тов и осадков, что сокращает срок его службы.

Специфической особенностью условий применения масел в па­ ровых турбинах является попадание забортной воды или конден­ сата в систему смазки. При циркуляции масла образуется доволь­ но стойкая водо-масляная эмульсия, нарушающая режим смазки

294

турбины. Морская вода, кроме того, вызывает коррозию подшип­ ников и шеек вала гребного винта.

Турбинные масла должны удовлетворять следующим основным требованиям: иметь определенный для данных условий примене­ ния уровень вязкости и хорошие вязкостно-температурные свойст­ ва, обладать хорошими противоизносными свойствами, не окис­ ляться и не вызывать коррозии деталей турбины, защищать сма­ зываемые детали от коррозии в условиях контакта с морской водой.

Учитывая, что выпускают турбины с различными числами обо­ ротов и разной мощности, для их эксплуатации вырабатывают во­ семь марок турбинных масел: Т-22, Т-22п, Т-30, Т-46, Т-46п, ТС-46, ТС-46п, Т-57. Цифры, входящие в маркировку турбинных масел, обозначают среднюю величину их вязкости при 50° С в сст.

Масла Т-22, Т-30 и Т-46 являются дистиллятными продуктами. Их получают кислотно-щелочной очисткой из бакинских и эмбинских нефтей. Масло ТС-46 вырабатывают путем селективной очи­ стки дистиллята из сернистых нефтей. В масле Т-22п содержится 0.01% антиокислительной присадки параоксидифениламина, а в маслах Т-46 и ТС-46п — по 0,2% олеиновой кислоты. Т-57 пред­ ставляет собой смесь авиационного масла МС-20 с маслом Т-30.

Масла Т-22 и Т-22п предназначаются для паровых турбин ма­ лой, средней и большой мощности, работающих с п= 3000 об/мин, и гидротурбин с горизонтальным валом. Масло Т-30 применяют для паровых турбин малой и средней мощности, эксплуатирующихся при п —2000 об/мин, и гидротурбин с вертикальным валом.

В турбозубчатых установках кораблей ВМФ и транспортных судов применяют в основном масла Т-46, Т-46п, ТС-46, ТС-46п. Масло Т-57 на военных кораблях применяют только для смазки редукторов. Оно используется также на судах, имеющих общую систему смазки турбины и редуктора.

Эксплуатационные свойства масел. Вязкость турбинных масел в зависимости от марки и предназначения колеблется в пределах от 20 до 59 сст при 50° С. Все дистиллятные масла обладают удов­ летворительными вязкостно-температурными свойствами и только масло Т-57 значительно уступает остальным в этом отношении.

Подвижность турбинных масел не имеет большого значения поскольку турбозубчатые агрегаты обычно эксплуатируются в за­ крытых помещениях. Однако она оказывает большое влияние на перекачку масла на складах и заполнение масляных бакоЕ.

Отсутствие легких фракций в турбинных маслах, которые мо­ гут загрязнять атмосферу или создавать пожарную опасность в закрытых помещениях, нормируется температурой вспышки, ко­ торая должна быть не ниже 180° С.

При окислении масел в ТЗА образуются нерастворимые в мас­ ле продукты, загрязняющие систему смазки, забивающие масляные фильтры, снижающие эффективность действия маслоохладителей и системы регулирования. Некоторые продукты окисления вызы­ вают коррозию металлов, особенно цветные сплавы вкладышей

295

Гл а в а 19. ТРАНСМИССИОННЫЕ МАСЛА

ИМАСЛА ДЛЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ И СОРТА ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ

Условия применения масел. Для смазки агрегатов трансмиссии автомобилей, тракторов, бронетранспортеров, танков, самолетов, вертолетов и других машин применяют трансмиссионные масла.

Агрегаты трансмиссии являются различными зубчатыми пере­ дачами: цилиндрическими, коническими, гипоидными, червячны­ ми и др.

Условия применения масел в агрегатах трансмиссии характери­ зуются высокими контактными нагрузками на зубья, большими скоростями скольжения поверхностей зацепления и высокими мест­ ными температурами. В обычных трансмиссиях удельные нагруз­ ки на зубья в местах контакта находятся в пределах 5—20 тыс. кг/см2, а в гипоидных передачах достигают 40—50 тыс. кг/см2. Поэтому трущиеся детали агрегатов трансмиссии, как правило, ра­ ботают на режиме полужидкостной и граничной смазки.

Местная температура масла в зоне контакта зубьев достигает 350—400° С. Рабочая температура масла в агрегатах трансмиссии может колебаться в широких пределах.

Различают минимальную, среднюю и максимальную темпера­ туры масла в картере трансмиссий машин. Минимальная равна температуре окружающего воздуха при неработающем агрегате (— 60 -е + 10° С ), средняя — обычная эксплуатационная темпера­ тура (20 н -50°С), а максимальная наблюдается при наиболее ин­ тенсивной работе агрегатов трансмиссии в летний период (70 -н 100°С). Наиболее высокие температуры масла будут при эксплуа­

трансмиссионным маслам предъявляются следующие основные требования: высокие противоизносные свойства, достаточная антиокислительная стабильность и хорошие низкотемпературные свой­ ства.

Правильный выбор трансмиссионных масел во многом опреде­

используемые для различных машин. Автотракторное трансмисси­ онное масло (нигрол) представляет собой вязкий остаточный про­ дукт, получаемый при прямой перегонке нефти. Выпускают две марки нигрола: летний и зимний, различающиеся по вязкости. Мас­ ла ТАп-10 и ТАп-15 получают разбавлением летнего нигоола ма­ ловязким дистиллятом и введением противоизносных присадок ЭЗ-5 или ЛЗ-6/9. ТАп-15В изготавливают путем разбавления экс­

297

тракта селективной очистки масел маловязким компонентом и до­ бавления 6% присадки ОТП (осерненный тетрамер пропилена), улучшающей противоизносные свойства.

Масло ТС-14,5 представляет собой смесь экстракта, получае­ мого при селективной очистке масел из сернистых нефтей с маловязким маслом. ТСп-14 получают путем добавления к маслу ТС-14,5 противоизносных присадок (ОТП, Л3-23к и др.). ТС-10 изготавли­ вают путем смешения вапорного деасфильтизата и велосита и до­ бавления 6% присадки ОТП. ТС-14-ГИП является смесью оста­ точного и дистиллятного компонентов масел селективной очистки из сернистых нефтей, в которую введены присадки: противоизносная хлорэф-40, депрессорная — АзНИИ-ЦИАТИМ-1 и антипенная — ПМС-200А.

Вязкость трансмиссионных масел в стандартах нормируется при 100° С в сст. Масла с вязкостью 10 сст применяют для агрега­ тов трансмиссий автомобилей, тракторов и других машин, кроме гипоидных передач, в северной зоне в зимний период. Масла с вяз­ костью 15 сст применяют для тех же машин в Средней и Южной зонах в течение круглого года.

Масло ТС-14-ГИП применяют для гипоидных передач новых грузовых автомобилей. В перспективе трансмиссионные масла бу­ дут получать на базе очищенных дистиллятов и остатков с добав­ кой присадок, улучшающих эксплуатационные свойства, в том числе полимеров (например, масло ТСЗ-9).

По новой классификации предусмотрен выпуск трансмиссион­ ных масел следующих марок: Т-10, Т-20, Т-30 без присадок и Тп-10, Т п-15, Тп-20 с присадками; а для гипоидных передач — ТГ-10 и ТГ-15, где вязкость указана в сст при 100° С.

Эксплуатационные свойства трансмиссионных масел. Одним из важнейших эксплуатационных свойств этих масел являются про­ тивоизносные.

Для получения масел с высокими противоизносными свойства­ ми их вырабатывают на базе высоковязких продуктов, содержа­ щих большое количество полярных и поверхностно-активных ве­ ществ. При большей вязкости трансмиссионные масла выдержи­ вают более высокую нагрузку и защищают детали от износа. По­ лярные вещества проявляют расклинивающее, а поверхностно-ак­ тивные — полирующее действие. Все это способствует уменьшению износа деталей агрегатов трансмиссии.

Трансмиссионные масла без присадок хотя и содержат природ­ ные полярные и поверхностно-активные вещества, все же не могут обеспечить надежную и длительную работу агрегатов трансмис­ сий, имеющих повышенные нагрузки и температуры. Поэтому к большинству трансмиссионных масел добавляют противоизносные присадки: ЭЗ-5, ЛЗ-6/9, ОТП, ЭФО, хлорэф-40 и др.

Противоизносные свойства трансмиссионных масел оценивают­ ся на машинах трения.

298

Для трансмиссионных масел важное значение имеют и антифракционные свойства. Затраты энергии на трение в агрегате свя­ заны с величиной вязкости смазочного масла, которая в свою оче­ редь зависит от температуры.

Существует предельное значение вязкости, при котором пуск в работу агрегатов трансмиссии невозможен. Для автомобильных трансмиссий максимальная величина вязкости масла при пуске не должна превышать 4500 пз.

При высокой вязкости масла наблюдаются большие потери мощности на трение в агрегатах трансмиссии. Поэтому величина вязкости автотракторных трансмиссионных масел при средней экс­ плуатационной температуре должна быть не более 10— 15 пз.

Минимально допустимая величина вязкости при максимальной температуре связана с износом деталей и возможностью сальнико­ вых уплотнений предотвращать утечку масла из агрегатов транс­ миссии. Нижний предел вязкости масел для механических транс­ миссий обычно составляет 10—15 сст.

При работе в трансмиссии масла нагревают до сравнительно высоких температур (летом до 70—100°С). При этих температурах трансмиссионные масла окисляются с образованием продуктов уплотнения и осадков. Причиной недостаточной антиокислительной стабильности масел является наличие в них смолисто-асфаль­ товых веществ, которые специально оставляют в маслах для улуч­ шения противоизносных свойств.

Трансмиссионные масла практически не вызывают коррозии де­ талей даже при температурах порядка 100°С. Они способны защи­ щать смазываемые детали трансмиссии от коррозии под действием внешней среды.

В агрегатах трансмиссий качество масел ухудшается не так быстро, как в двигателях, так как они работают при более низких температурах. Поэтому сроки службы масел значительно выше. Так, срок работы трансмиссионных масел без присадок составляет ■5—6 тыс. км пробега машин, масел ТАп-10 и ТАп-15— 12— 15 тыс. км, ТАп-15В и ТС-14гип — 25—30 тыс. км.

МАСЛА ДЛЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ

В гидромеханических трансмиссиях смазочное масло обеспечи­ вает смазку зубчатых передач и выполняет функции рабочей жид­ кости в гидротрансформаторах, гидромуфтах и гидроусилителях.

Температура масла в гидротрансформаторах в зависимости ог их конструкции поднимается до 130° С, а иногда достигает 175° С.

Постоянный контакт масла с воздухом и перемешивание его в условиях высоких температур вызывает окисление масла с обра­ зованием кислых продуктов и осадков. Образование осадков мо­ жет привести к засорению масляных трубок и каналов и наруше­ нию работы агрегата, а кислые продукты коррозируют детали.

299