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

трущихся деталей, прогорание выхлопных клапанов, уменьшает сечение продувочных окон, способствует интенсивному абразив­ ному износу. Важное значение при этом приобретают показатели, характеризующие механические свойства и температуру плав­ ления золы, масла и присадок. Однако эти показатели практи­ чески невозможно регулировать при производстве масел вслед­ ствие большого влияния на них незначительных количеств посто­ ронних примесей, имеющихся в масле. Поэтому при наличии воз­ можности повысить моющие свойства масел путем применения беззольных и малозольных присадок (типа сукцинимидов, бисфенольных антиокислителей и алкилсалицилата магния) следует ее использовать в первую очередь.

Особенно эффективным способом повышения моющих свойств масел групп Б и В со щелочностью более 2—3 мг КОН/r является дополнительное введение в состав масла 1—2% алкилсалицилата магния (АСМ). В этом случае зольность масла практически не увеличивается, а моющие свойства улучшаются значительно. Например, при введении в масло М-12В-7 (ДС-11 из сернистых нефтей с 6% ВНИИНП-371 и 1,2% ДФ-11) всего 1% АСМ моющие свойства масла, определенные по методу ПЗВ-ВТ, улучшаются с 32 до 15 баллов; антикоррозионные свойства при этом не ухуд­ шаются, так как масло М-12В-7 имеет достаточный запас щелоч­ ности (4—5 мг КОН/г) для подавления коррозионной агрессивности алкилсалицилата магния (табл. 54).

Совершенно недопустимым является использование масел с вы­ сокой зольностью в бензиновых карбюраторных двигателях (авиа­ ционных, автомобильных) и на дизелях, переоборудованных для работы на газе, т. е. на двигателях с зажиганием от искры. Отложения золы на электродах свечей нарушают нормальную работу системы зажигания, приводят к разжижению масла топли­ вом, смыванию масляной пленки с поверхности цилиндра, что вызывает износ поршневых колец, а накапливающиеся в масле абразивные частички золы еще более интенсифицируют износ деталей.

До сих пор уделялось недостаточное внимание вопросам изучения золообразования в камере сгорания двигателей, разра­ ботке методик оценки склонности масел к золообразованию в дви­ гателе. Разработка новых высокозольных масел с хорошими моющими, нейтрализующими и антикоррозионными свойствами ставит задачу всемерного развития работ в этом направлении. Поисковые работы по созданию методики оценки склонности масел к золообразованию в форсированном двигателе СД-12 с дози­ рованным расходом масла следует продолжить.

Одной из важнейших задач в области оценки эксплуатационных свойств масел следует считать разработку моторных методов оценки их антикоррозионных свойств, изучение влияния масел на коррозионный износ и разроботку способов борьбы с ним.

Отсутствие отечественных моторных методов оценки корро-

146

знойной агрессивности масел является главной причиной, не позволившей до сих пор классифицировать масла по антикорро­ зионным свойствам. При высокой коррозионной агрессивности смазочного масла наблюдается интенсивный износ как стальных и чугунных деталей (поршневых колец, гильз цилиндров, штоковклапанов, шатунных и коренных шеек коленчатого вала, порш­ невых пальцев), так и деталей из цветных металлов (шатунных и коренных вкладышей коленчатого вала, втулок бобышек порш­ ней, и верхней головки шатуна, направляющих клапанов и др.).

Методы лабораторной оценки коррозионной агрессивности масел по отношению к свинцу (метод НАМИ, метод Пинкевича.) не могут характеризовать действительных антикоррозионных свойств масел, так как воздействие агрессивной среды на металл происходит в статических условиях. Образующаяся на поверх­

пленка отличается по составу и свойствам от первоначальной. Коррозионный износ прогрессирует интенсивнее, чем можно было бы ожидать на основании лабораторных испытаний. Кроме того, отношение различных металлов и сплавов к коррозионному воздействию агрессивных сред неодинаково. Встречаются случаи, когда масла, имеющие высокую коррозионную агрессивность по отношению к свинцу и свинцовистой бронзе, оказывают незна­ чительное коррозионное действие на медь, оловянистую бронзу,

и наоборот.

Наиболее подходящей установкой для моторной оценки корро­ зионной агрессивности масел по отношению к свинцовистой

торный, но он может быть использован также для оценки корро­ зионной агрессивности дизельных масел. Шатунный подшипник данного двигателя с вкладышами из свинцовистой бронзы рабо­ тает при больших удельных нагрузках и высоких температурах. Масло в двигателе подвергается весьма интенсивному окислению, чему способствует возможность работы двигателя в течение 36 ч на небольшом количестве масла (1 кг). Вкладыши двигателя легко вынимаются для осмотра и взвешивания.

Недостаточно оценить антикоррозионные свойства свежегомасла. Необходимо знать, как меняется коррозионная агрессивность масла в процессе работы его в двигателе. Некоторые масла в про­ цессе работы в двигателе резко увеличивают свою коррозионную

практическое значение, так как с его помощью определяется устойчивость масла к изменению его коррозионной агрессивности при работе в двигателях.

Минеральные масла, содержащие алкилсалицилатные при­

салицилатом магния (в отдельных случаях пратически до нуля) высокощелочные бариевые и кальциевые присадки и даже сам алкилсалицилат магния, взятый в большой концентрации (см. табл. 24).

Кроме коррозионного износа детали двигателя подвержены и другим видам износа; абразивному, вызываемому абразивными час­ тицами, содержащимися в масле, или образующимися в процессе работы, и эрозионному, вследствие наличия сухого и полусухого трения между трущимися деталями при недостаточной вязкости и смазывающей способности масла, • недостаточном количестве масла или при высокой температуре поверхности детали.

При замере износа различными методами определяется сум­ марный износ, складывающийся из коррозионного и абразивного износов и эрозии.

Наиболее надежным способом оценки противоизносных свойств масел следует считать измерение износа при непосредственном испытании масел на двигателях, так как лабораторные немоторные методы оценки износа не учитывают многообразия факторов, влияющих на износ деталей при работе масла в двигателе.

Но и в двигателях воспроизводимость результатов измерений износа по тем же причинам не всегда достаточно удовлетвори­ тельна. Для оценки противоизносных свойств масел установка «Питтер AV-1» (без наддува) не может быть рекомендована из-за недостаточного ее форсирования. Для оценки противоизносных свойств масел, предназначенных для форсированных дизелей, следует выбрать двигатели с более высокой термической напря­ женностью по сравнению с дизелем установки «Питтер AV-1».

В связи с отсутствием надежных моторных методов оценки противоизносных свойств масел и невозможностью получить на лабораторных (немоторных) установках и машинах трения данные, достаточно близко согласующиеся с поведением масел в двига­ телях, точки зрения на противоизносные свойства масел весьма противоречивы. Тем не менее можно утверждать, что при работе на малосернистом топливе износ деталей тронковых дизелей на малозольных и беззольных маслах при прочих равных условиях будет меньше, чем на высокозольных. При работе на сернистых топливах наименьший износ отмечается на маслах с высокими нейтрализующими (щелочными) свойствами, значительно снижаю-

148

щими коррозионное действие на детали двигателя продуктов сгорания сернистых соединений, содержащихся в топливе.

Предлагаемый нами обобщающий комплексный показатель эксплуатационных свойств моторных масел — сортность масла, рассмотренный в гл. I I I , учитывает важнейшие моторные характе­ ристики масел; моющие, антикоррозионные, противоизносные, устойчивость к нагарообразоваиию и к образованию золы. Коэф­ фициенты и показатели этих важнейших функциональных свойств масел подобраны таким образом, чтобы они имели в комплексном показателе сортности примерно равноценные значения. Наиболее высокие значения сортности имеют масла групп Г, Д, и Е, масла с сукцинимидными и алкилсалицилатными магниевыми присад­ ками, иностранные масла фирмы «Шелл». Наиболее низкие — ми­ неральные и синтетические масла без присадок, масла М-20А и М-20Б с присадками ЦИАТИМ-339 и ДФ-1.

В народном хозяйстве эксплуатируется несколько десятков типов дизелей различной конструкции и разного назначения. Некоторые двигатели могут работать только на беззольных и малозольных маслах, другие — на маслах с высокими моющими и нейтрализующими свойствами, которые могут быть обеспечены лишь при помощи введения в них высокозольцых присадок в боль­ шой концентрации.

Малозольные и беззольные масла с высокими моющими, нейтрализующими, противоизносными и антикоррозионными свой­ ствами удовлетворяют требованиям к маслам для большинства дизелей, но современный уровень развития нефтепереработки и химмотологии не позволяет создать и рекомендовать для всех типов дизелей и разных условий их эксплуатации единый сорт такого масла. Более того, кроме чисто технических трудностей создания в настоящее время такого сорта масла для дизелей необходимо учитывать экономическую сторону вопроса и имею­ щиеся ресурсы химических реагентов для производства присадок. Применение единого сорта масла на дизелях всех типов эконо­ мически неоправдано, так как большинство дизелей может рабо­ тать на более дешевых и менее дефицитных сортах масел. Поэтому очень важно с технической и экономической точек зрения выбрать оптимальный для каждого двигателя сорт масла.

При подборе масла для двигателей технические требования к маслу определяются степенью форсирования и термической напряженности двигателя, его конструктивными особенностями, предполагаемыми режимами его эксплуатации и моторесурсом, необходимыми сроками смены масла, допустимым расходом масла на угар, емкостью масляной системы в расчете на единицу мощ­ ности, эффективностью средств очистки, т. е. факторами, от кото­ рых зависит необходимый уровень моющих, антикоррозионных, противоизносных свойств масла, устойчивость к лаконагарообразованию и образованию зольных отложений. Чем выше степень фор­ сирования, термическая напряженность и моторесурс дизеля,

149

реже сроки смены масла, меньше расход на угар и количествоциркулирующего в системе масла в расчете на единицу мощности, тем более высокие моющие, антикоррозионные и противоизносные свойства должно иметь масло.

Естественно, поэтому, что чем выше моющие, противоизносные и антикоррозионные свойства масла, выше его устойчивость к лаконагарообразованию и образованию зольных отложений, тем более высоких степеней форсирования, моторесурса, сроков смены масла и меньших расходов масла на угар может достигнуть кон­

ментные работы.

Высокофорсированные, высокооборотные дизели типа М-50, М-503 и другие с низким удельным весом и поршнями из алюми­ ниевых сплавов не могут нормально работать на высокозольных маслах вследствие абразивного износа деталей продуктами сраба­ тывания присадок. Однако для них необходимы масла с высокими моющими, противоизносными и антикоррозионными свойствами. Применяемые на этих дизелях масла М-20А, -М-20Б, М-20БП обладают недостаточно хорошими эксплуатационными свойствами и не удовлетворяют существующим требованиям. Необходимо провести испытания на этих дизелях беззольных и малозольных масел с присадками сукцинимидного типа, с бисфенольиыми антиокислителями, алкилсалнцилатом магния и выбрать для применения масла, более полно отвечающие необходимым требо­ ваниям. Это позволит конструкторам вести дальнейшие работы по увеличению моторесурса и повышению надежности дизелей.

Высокофорсированные судовые дизели типа 61 имеют высокий моторесурс и надежно работают на масле М-20Г, разработанном еще в 1964—1965 гг. Можно полагать, что использование без­ зольных и малозольных масел позволило бы добиться дальней­ шего снижения износов по сравнению с износами, наблюдаю­ щимися при применении масла М-20Г, поэтому желательны исследования в этом направлении. Наиболее важной задачей применительно к двигателям этого типа является создание высоко­ качественных масел для применения в двигателях типа 61, рабо­ тающих на тяжелом высокосернистом и газообразном топливах. В первом случае необходимо разработать масло типа М-20Г с еще более высокими нейтрализующими свойствами, во втором (для двигателей, работающих на газе) — масло с беззольными присад­ ками с высокими моющими, антикоррозионными и противоизнос­ ными свойствами.

Высокофорсированным судовым дизелям типа Д-42, работа­ ющим при высоких противодавлениях' на выхлопе, необходимы масла с высокими моющими, противоизносными и антикоррозион­ ными свойствами. Однако при работе на маслах, имеющих в своем составе присадки с недостаточно высокой температурой плавления золы, образуется хрупкая стекловидная пленка на фаске выхлоп-

150

ных клапанов, являющаяся в дальнейшем причиной прогара клапанов. Смазочное масло для двигателей этого типа должно обладать-высокими моющими свойствами во избежание засорения масляного холодильника углеродистыми и асфальто-смолистыми •отложениями, для предотвращения закоксовывания поршневых колец и пр.

Масло М-14ГБ, разработанное в 1965—1966 гг. для дизелей типа Д-42, удовлетворяет предъявляемым к нему требованиям, однако при его производстве возникают значительные трудности в получении кондиционных по температуре плавления золы партий масла и присадок. Кроме того, при транспортировке и применении масла М-14ГБ температура плавления его золы снижается вследствие попадания в масло незначительных коли­ честв посторонних примесей.

Необходимо продолжить работы по созданию для двигателей типа Д-42 беззольных или малозольных масел с высокой темпе­ ратурой плавления золы, для которых в условиях эксплуатации можно было бы гарантировать сохранение качества на надлежа­ щем уровне.

Свободно-поршневой генератор газа (СПГГ) предъявляет осо­ бенно высокие требования к моющим и противозадирным свой­ ствам смазочного масла. Оптимальным смазочным маслом, не уступающим по своим эксплуатационным свойствам маслу. Мобилгард 593, является масло М-16Е-20, разработанное Ленинград­ ским опытным нефтемаслозаводом им. Шаумяна совместно с Ворошнловградским заводом им. Октябрьской Революции. Это масло содержит в своем составе моющунЗ (АСБ), высокощелочную (БФК-30) и противозадирную (АБЭС) присадки и обеспечивает удовлетворительную работу СПГГ в течение установленного ресурса. Опыт подбора масел для СПГГ является полезным для выбора масел для дизель-компрессоров и двухтактных дизелей с лубрикаторной смазкой цилиндров.

Высокомощные малооборотные судовые двигатели крейцкопфного типа Брянского машиностроительного завода фирм «Бурмайстер и Вайн», «Валмет», «Зульцер», «Вяртсиля» и др., имеющие двойную систему смазки и работающие на высокосернистых топливах, так же предъявляют особенно высокие требования к мою­ щим и нейтрализующим свойствам масла, предназначенного для смазки цилиндров. Чем выше содержание серы в топливе, тем более высокие требования предъявляются к нейтрализующим и моющим свойствам цилиндрового масла.

Наилучшими цилиндровыми маслами, не уступающими по своим эксплуатационным свойствам маслам Мобилгард 570, Шелл Алексиа 40, Шелл Алексиа 50, Кастрол Марине RA1/DZX, BP Енерджол CLO-50M и др., предназначенным для применения при работе двигателей на высокосернистых топливах, являются отечественные масла М-16Е, М-16Е-60, М-16Е с 20% присадки КП,

151

разработанные ВНИИНП, и масло М-16Е-14, разработанное Ленинградским заводом им. Шаумяна.

Для работы на топливах с содержанием серы до 1,5% могут быть использованы и другие масла этой группы, а также масло М-16Д. В качестве циркуляционных масел для двигателей с водя­ ным охлаждением поршней могут быть использованы масла с не­ большим количеством антиокислительных присадок или масла из малосернистых нефтей без присадок.

В двигателях с охлаждением внутренней полости поршней циркуляционным маслом должны применяться масла групп В и Г с моющими присадками типа масел Шелл Мелина 30, Мобил­ гард 312, BP Енерджол ОЕ-175, Кастрол Марине Хевн DR, DR/MO. Эти масла могут быть также использованы для смазки вспомогательных дизелей разных типов, имеющихся на судне, и в качестве циркуляционных масел для основных крейцкопфных дизелей с водяным охлаждением поршней.

Эксплуатация большого количества автобусов «Икарус 556» поставила вопрос о необходимости разработки для них отече­ ственных моторных масел. В связи с дефицитностью присадок, содержащихся в маслах М-10ГФЛ (летнем) и М-8ГФЗ (зимнем), рекомендованных ВНИИНП для двигателей автобусов «Икарус» взамен масел S-2-60 и S-2-40 по венгерской спецификации: MF-110KGT Ленинградский завод им. Шаумяна совместно с авто­ предприятием Днепропетровска и 3-м Ленинградским авто­ парком провели длительные эксплуатационные испытания на автобусах «Икарус 556» масел:

М-12В (ДС-11 с 6% БФК и 0,5% ЛАНИ-317); М-12В-7 (ДС-11 с 6% ВНИИНП-371 и 0,5% ДФ-11);

М-10Г (ДС-11 с 6% ВНИИНП-360; 3,5% ПМС и 0,5% ДФ-11).

Результаты исследований показали, что испытывавшиеся масла можно применять на автобусах «Икарус 556» с двигателями РабаМан D2156 HM6V наряду с маслами М-10ГФЛ и М-8ГФЗ.

В соответствии с классификацией моторных масел, предло­ женной в 1961 г. [2, 5] вместо 70 сортов масел, предусмотренных ГОСТами и техническими условиями для двигателей внутреннего сгорания, можно, по нашему мнению, ограничиться 24 сортами масел, включающих 62 марки, показанных в табл. 51. Этот ас­ сортимент моторных масел может полностью обеспечить суще­ ствующие двигатели всех назначений и конструкций в разно­ образных условиях их применения.

Отечественные масла групп А, Б, В, Г, Д и Е для двигателей всех назначений могут быть изготовлены путем компаундиро­ вания остаточных и дистиллятных базовых масел различной вязкости, полученных из сернистых нефтей с отечественными присадками Ц групп;

алкилфенольными (ВНИИНП-370; ВНИИНП-371, БФК, АФБ и др);

152

алкилфенольными высокощелочными (ВНИИНП-603, ВБФК,

полисилоксановыми (ПМС-200А).

Алкилфенольные, сульфонатные, сукцинимидные, алкилсалицилатные присадки улучшают моющие свойства. С целью улучше­ ния нейтрализующих свойств при работе на высокосернистых топливах к маслам добавляют высокощелочные алкилфенольные, сульфонатные и алкилсалицилатные присадки. Для улучшения антиокислительных свойств к маслам добавляют фосфорсодер­ жащие (диалкилдитиофосфатные и др.) и бисфенольные присадки. Улучшение антикоррозионных и противозадирных свойств масел достигается с помощью высокощелочных и серусодержащих при­ садок. С целью улучшения индекса вязкости и получения вязких масел с низкой температурой застывания добавляют сополимерные присадки. Для снижения вспениваемое™ к маслам добавляют полисило'ксановые присадки.

Многие из перечисленных присадок являются многофункцио­ нальными, т. е.. одновременно улучшают ряд эксплуатационных свойств масел.

Введение в минеральные Масла различных композиций при­ садок из числа перечисленных обеспечивает-получение практи­ чески масел всех групп, всех назначений, для существующих поршневых двигателей любой конструкции. С помощью этих присадок из отечественных сернистых нефтей можно получить мас­ ла, не уступающие по качеству любому маслу иностранных фирм.

Сравнение эксплуатационных свойств отечественных мотор­ ных масел (изготовленных по существующим ГОСТам и техни­ ческим условиям) с маслами иностранных фирм соответствующих групп показало, что отечественные масла с однозначной величи­ ной зольности в ряде случаев превосходят масла иностранных фирм по моющим и антикоррозионным свойствам, в других — уступают им. Большинство испытывавшихся отечественных ма­ сел уступают маслам иностранных фирм по нейтрализующим свойствам (величине щелочности).

Опытные образцы высокощелочных, малозольных и беззоль­ ных масел, освоенных в полупромышленном производстве, по своим эксплуатационным свойствам находятся на уровне лучших сортов зарубежных моторных масел.