книги из ГПНТБ / Эксплуатация корабельных двигателей внутреннего сгорания лекции

дизель. Оптимальные значения этих показателей определя­ ются при испытаниях дизеля на заводе-изготовителе и запи­

сываются в формуляр. Пределы изменения давления и темпе­

ратуры масла указываются в эксплуатационных инструкциях. Отклонения этих показателей выше или ниже допустимых

норм могут привести к аварийным ситуациям ( подплавлению

подшипников, задиру поршней и втулок цилиндров и т. д.). Ниже приводятся предельные значения показателей, характе­

ризующих режим смазки некоторых корабельных дизелей.

§ 2. Условия работы масла в дизелях

Масло в дизеле работает в сложных условиях: оно

подвергается воздействию высоких температур и давлений;

имеет непосредственный контакт с горячими продуктами

сгорания, содержащими агрессивные примеси; соприкасается

сметаллами и сплавами, нагретыми до высоких температур

ииграющими роль катализаторов в процессе окисления.

При работе двигателя в масле постепенно накапливается влага вследствие того, что пары воды, содержащиеся в

268

воздухе и горячих газах, при прорыве в картер конденсиру

ются и влага смешивается с маслом, находящимся в картере

Увлажнение масла возрастает при длительной работе на малых числах оборотов и нагрузках, низких темпетурах ох­

лаждающей воды и слабой эффективности системы вентиляции

картера. После остановки двигателя влага, содержащаяся в масле, может вызвать коррозию шеек коленчатого вала и

подшипников. Для удаления воды масло должно подвергаться

отстою или сепарации.

Вследствие неплотностей топливной системы в масло мо жет попадать топливо. При этом происходит разжижение

масла, снижение его вязкости и понижение температуры вспышки, что может привести к взрыву в картере.

Кроме того, масляная пленка в двигателе работает в

условиях высоких удельных давлений. Так например, мак­ симальные удельные давления в подшипниках коленчатого

вала достигают 250-350 кгс/см2.

Таким образом, масло в дизеле работает в тяжелых ус­

ловиях. Тонкая масляная пленка подвергается воздейст­

вию:

- пламени, высоких температур (1600-1800°С) и дав­ лений газов CI30-I50 нгс/емг) в зоне камеры сгорания;

-высоких температур (200-400°С) и удельных давле­

ний (250-350 кгс/смг) в сочленениях деталей;

-кислорода воздуха при высоких температурах и давлениях;

-агрессивных продуктов сгорания (V405 ,S0j. 50, ,

Н2.50ц , NOgi и Др)',

-продуктов износа и т. д.

Все эти факторы действуют на масляную пленку одно­

временно и ускоряют процесс "старения" масла.

269

§ 3. Смазочные масла, применяемые в корабельных дизелях

Исходя из назначения и условий работы в дизелях,

масло должно удовлетворять следующим основным требованиям:

-иметь оптимальную для данного типа дизеля вяз­ кость и пологую вязкостно-температурную характеристику;

-обладать хорошей смазывающей способностьj (мас­

лянистостью или липкостью);

-не оказывать коррозионного воздействия на материал

трущихся деталей;

-иметь минимальную склонность к образованию нагара,

лаковых пленок и осадков;

-не содержать воду и механические примеси;

-иметь высокие температуры вспышки и парообразова­

ния;

-не вспениваться и иметь низкую температуру засты­

вания;

- сохранять свои эксплуатационные качества длитель­

ное время как при непосредственном использовании в дизе­

ле, так и при хранении.

Для смазки дизелей применяются масла минерального происхождения. Они вырабатываются из высококачественных нефтей и подвергаются тщательной очистке. В корабельных дизелях должны использоваться только те марки масел, которые предусмотрены приказом ГКВМФ. Наименования этих

марок указываются в формулярах дизелей. Использование

других сортов масла может привести к ускоренному износу и даже выходу дизеля из строя.

По существующей в настоящее время классификации

марки масел расшифровываются следующим образом:

М- масло авиационное для быстроходных дизелей;

Д- масло дизельное;

П- масло должно применяться с присадками;

К- масло кислотно-контактной очистки;

270

Я

СО

меньше потери на трение и лучше условия охлаждения трущих­ ся деталей; легче осуществляется пуск двигателя; выше

надежность работы двигателя при низкой температуре масла;

меньше интенсивность износа трущихся деталей.

С увеличением вязкости возрастает несущая способность масляного клина, повышается компрессия, но затрудняется пуск холодного дизеля. Чем выше удельные давления и тем­ пература основных деталей двигателя, тем при большей вяз­

кости масла обеспечивается жидкостный режим трения. Для

обеспечения надежной смазки большинства дизелей средней напряженности, работающих при средней скорости поршня до 7-8 м/с, применяют масла вязкостью 10-12 сст при

100°С; для более напряженных дизелей, работающих при

средней скорости поршня 8-10 м/с, применяют масла вязко-

прочностью масляной пленки, которая образуется на поверх­

ности смазываемых деталей. Чем лучше маслянистость (липкость), тем прочнее поверхностная масляная пленка и

тем дольше будет поддерживаться режим жидкостного, полужидкостного или граничного трения при увеличении нагрузки

274

и температуры двигателя. Маслянистость зависит от хими­

ческой структуры масла. Она тем выше, чем больше в масле

поверхностно-активных веществ (парафиновых и жирных кис­ лот, смолисто-асфальтовых веществ), способных создавать

на поверхностях смазываемых деталей прочный граничный

слой. Маслянистость возрастает с увеличением вязкости.

Особенно большое значение имеет маслянистость при работе двигателя на переходных и неустановившихся режимах, когда

возникают условия граничного трения. В этих условиях мас­

ло с высокой маслянистостью обеспечивает лучшую смазку,

меньшее трение и износ.

2. Антиокислительные свойства характеризуют способ­

ность масла противостоять окислению при высоких темпера­ турах.

При окислении в масле образуются перекиси и кислоты,

которые повышают коррозионную агрессивность масла, а также смолистые вещества, лаки, нагар и осадки, которые

ухудшают режим смазки, повышают тепловую напряженность

и износ двигателя. Наиболее интенсивно процесс окисления

масла происходит в случае применения сернистого топлива.

Значительное накопление продуктов окисления требует

применения фильтрации и периодической замены отработав­ шего масла свежим.

Интенсивность и характер окисления, а также свойства конечных продуктов окисления зависят от температурной зоны, в которой работает масло.

В высокотемпературной зоне (камера сгорания), где тем­ пература поршня и втулки достигает 200-400°С, масло ча­ стично сгорает, образуя нагар и прочные лаковые пленки.

Нагар и лак ухудшают теплоотвод, увеличивают абразивный

износ цилиндрово-поршневой группы и нарушают герметич­ ность выпускных клапанов. Расход масла на угар должен компенсироваться путем доливки свежего масла в циркуля­ ционную цистерну или масляный бак. Склонность масла к

нагарообразованию определяют по весу нагарного остатка

275

при полном испарении навески масла при температуре

350-500°С.Моторные масла, полученные переработкой восточ­

ных сернистых нефтей, имеют большую склонность к нагарообразованию по сравнению с бакинскими маслами. Поэтому

эти масла'должны применяться только в сочетании с эффек­ тивными моющими присадками.

*В среднетемпературной зоне (боковая поверхность порш­

ня, поршневые кольца и их канавки, внутренняя поверхность

донышка поршня, охлаждаемого маслом), где температур» ко­

леблется в пределах от 100 до 300°С, масло окисляется, образуя лаковые пленки различной толщины, которые, благо­ даря большой липкости, накапливают в себе продукты износа

инагарюобрзс^ования. Лаки откладываются в канавках порхпневых колец, что приводит к потере подвижности (пригоранию)

иперегреву колец. При этом снижается компрессия, умень­

шается механическая прочность и увеличивается износ ко­ лец. Склонность масла к лакообразоваяию определяют по

времени, в течение которого масло, окисляясь в условиях

испытания, теряет работоспособность и превращается в

лаковую пленку, что фиксируется по резкому возрастанию коэффициента трепля между трущимися поверхностями. На интенсивность лакообр»зования влияют температура и про­ должительность нагрева масла, толщина масляного слоя, термоокислительная стабильность и моющие свойства масла.

Скорость, с которюй тонкая масляная пленка при дан­

ной температуре превращается в лаковую пленку, характе­ ризует термоокислительную стабильность масла. Она оце­ нивается по методу Папок по времени, в течение которого

ратур» составляет около 100°С, масло, под воздействием прерывающихся в картер воздуха и газов, образует осадки.

276

Пары воды, содержащиеся в воздухе и горячих газах, при

прорыве в картер конденсируются, и влага смешивается

с маслом, находящимся в картере. При наличии вода в

масле образуются мыла, которые выпадают, образуя шлам в виде студнеобразной массы. Она содержит воду, масло,

железные мыла, продукты износа, сажу, нагар и лак. Оседая

во внутренних полостях двигателя,' в фильтрах, на прием­ ных сетках насосов и в трубопроводах, осадки и отложения

ухудшают работу масляной системы и могут привести к срыву

подачи масла. Склонность масла к осадкообразованию опре-

•*

деляют по количеству нерастворимых в изооктане осадков

(в % по объему), появлявшихся в масле при его окислении в специальной установке. Осадкообразованию способствует работа дизеля на малых числах оборотов и нагрузках, на

холостом ходу,а также частые пуски и остановки, длитель­

ные режимы прогрева и другие низкотемпературные режимы, при которых увеличивается прорыв воздуха и газов в картер,

атакже конденсация водяных паров в картере.

3.Коррозионная агрессивность масла обусловлена

наличием и появлением в нем перекисей и кислот, которые взаимодействуют с металлами. В наибольшей степени корро­ зии подвергаются подшипники коленчатого вала, залитые

свинцовистой бронзой. Коррозионная агрессивность масла

сильно возрастает при использовании сернистого топлива,

атакже в присутствии даже незначительных количеств воды

(рис. 9.3).

Присутствие в масле органических кислот определяется

величиной кислотного числа, которое для свежего масла

должно находиться в пределах 0,15-0,20мг КОН на I г

масла.

Коррозионная агрессивность масла оценивается по мето­ ду Пинкевича или по методу, разработанному НАМИ, сущность

которых заключается в определении величины потери веса металлических пластин, помещенных в испытуемое масло.

Величина потери веса составляет:для масла марки МС-20

277