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

П р о д о л ж е н и е т а б л . 4

22

)

П р о д о л ж е н и е т а б л . 4

а остальное приходится на веретенное масло (50%) и непрореагировавшие алкилфенолы (25%).

В присадках АСМ, АСБ, АСК содержится около 50% алкилсалицилатов магния, бария, кальция, остальное — масло-раз­ бавитель. Примерно 50% масла содержится в присадках Дипол, ДФ-1, ДФ-11, БФК, ЛАНИ-317. Но есть присадки, почти на 100%

(за исключением антипенной присадки ПМС-200А, которая добав­ ляется в концентрациях 0,001—0,005%).

В этой же таблице приведены данные о сульфатной зольности и щелочности присадок, характеризующие важнейшие эксплуата­ ционные свойства присадок. Зольность и щелочность косвенно могут характеризовать и моющие свойства присадок в том

23

случае, если они обусловлены щелочностью и зольностью активного вещества моющей присадки, а не содержащимися в ней углекис­ лыми солями металлов (BaC03 , CaC03 , MgC03 ).

Главное значение величина щелочности имеет при характе­ ристике стабильности моющих свойств, т. е. способности масла продолжительное время при работе в двигателе противодейство­ вать вредному воздействию кислых продуктов сгорания топлива и продуктов, образующихся при окислении масла..Запас щелоч­ ности особенно важен при работе дизеля на топливах, содержащих много сернистых соединений, и при работе масла в форсированных дизелях, где процессы окисления масла идут интенсивно и обра­ зуется большое количество кислых соединений. В этих условиях присадки с низкой щелочностью быстро срабатываются и теряют моющие свойства.

Оценка моющих свойств масел для форсированных дизелей на установке ПЗВ с добавлением к маслу сажи (метод ПЗВ-ФД)

В соответствии с изложенной точкой зрения на механизм загрязнения масла и лаконагарообразования в дизелях возникла необходимость разработать метод оценки моющей способности масла на безмоторной установке, характеризующей поведение его в форсированных дизелях.

Таблица 5

Результаты оценки моющих свойств масел различных групп на установке ПЗВ при повышенных температурах

по методам ПЗВ-ВТ и ПЗВ-ФД

24

Результаты оценки моющих свойств масел по методу ПЗВ-ВТ

в работающих маслах этих двигателей углеродистых частиц — продуктов неполного сгорания топлива) и отличаются от резуль­ татов испытания масел в дизелях, в работавшем масле которых содержится большое количество (до 5%) углеродистых частиц типа сажи.

С целью получения на установке ПЗВ результатов, коррес­ пондирующихся с поведением масла в форсированном дизеле в испытуемое масло перед испытанием предлагается добавить 2% мелкодисперсной сажи и тщательно перемешать ее с маслом для получения масляно-сажевой суспензии.

Испытание следует вести при температурах, принятых для метода ПЗВ-ВТ (головка цилиндра 315° С, стенка цилиндра 250°С),

аоценку моющей способности производить по 100-балльной шкале.

Втабл. 5 представлены результаты оценки моющих свойств масел на установке ПЗВ по методу ПЗВ-ФД с добавлением к маслу

2% сажи и без нее по методу ПЗВ-ВТ.

КЛАКОНАГАРООБРАЗОВАНИЮ

Метод оценки моющих свойств масел путем коксования на плите. Данный метод применяется в основном для оценки моющих свойств масел групп Д и Е, предназначенных для лубрикаторной смазки цилиндров мощных судовых малооборотных дизелей.

Аппаратура для оценки моющих свойств масла представляет

• собой наклонную плиту-крышку из алюминия размером 37x88 мм, толщиной 6 мм, подогреваемую сверху электронагревателем до

не превышает 0,05 г. Эта методика была принята французкой фирмой «Сигма» для предварительной оценки масел для свободнопоршневых генераторов газа и двухтактных дизелей, имеющих масляное охлаждение поршней.

Интересно отметить, что при разработке этого метода были определены температуры плиты, при которых начиналось и отме­ чалось наибольшее коксование масла. При испытании одного из масел эти температуры были соответственно равны 215 и 395° С. Ниже 215° С углеродистые отложения не образовывались, а выше 395° С вес их уменьшался. При испытании других масел эти тем­ пературы несколько отличались.

Рассматриваемый метод не получил широкого распространения и может быть вполне заменен методом оценки моющих свойств

25

масла на установке ПЗВ при.повышенных температурах по 100балльной шкале, позволяющей получать лучшую воспроизводи­ мость результатов для масел всех групп. Накоплен достаточно большой опыт использования метода оценки моющих свойств масел на установке ПЗВ при повышенных температурах.

Методы оценки моющих свойств масел путем определения их стабильности в закрытых сосудах под влиянием высоких темпе­ ратур. Эти методы также были разработаны фирмой «Сигма» для оценки масел, предназначенных для свободно-поршневых гене­ раторов газа. Сущность первого метода заключается в том, что испытуемое масло нагревается в течение 30 мин в стальной трех­ метровой трубке с внутренним диаметром 3 мм при температурах 200, 230 и 260° С, после чего определяется изменение вязкости и содержание веществ, нерастворимых в бензине. Сущность вто­ рого метода заключается в том, что испытуемое масло подвергается воздействию температур 300, 350 и 400° С в течение 5 мин в за­ паянном сосуде. После этого определяется содержание осадка с целью оценки устойчивости масла к разложению. Оба метода по существу дублируют изменение физико-химических свойств масла в процессе испытания на установке ПЗВ и едва ли могут

боре ДК-3 для определения потенциальной коррозионности по НАМИ (ГОСТ 13517—68) одновременно определяют изменение вязкости, предполагая, что это характеризует стабильность и косвенно дает представление о моющих свойствах масел. Однако с последним согласиться нельзя. В табл. 6 представлены некото­ рые результаты определения изменения вязкости масел различ­ ных групп при окислении в приборе ДК-3 в течение 25 ч при 140° С. Из таблицы видно, что какой-либо закономерности менаду мою­ щими свойствами масел разных групп и изменением их вязкости при окислении в приборе ДК-3 установить не удалось.

Методы определения склонности масел к образованию лака и термоокислительной стабильности (ГОСТы 5737—53, 4953—49, 9352—60). Эти методы разработаны под руководством К. К- Папок и заключаются в оценке склонности испытуемого масла при нагре­ вании его в тонком слое к образованию лаковой пленки (плотных продуктов окисления). Методы различаются способами определе­ ния и измерения заданной величины лакообразования. Эти методы получили широкое распространение. Оценка масел этими методами регламентируется ГОСТами и ТУ на моторные масла. Резуль­ таты оценки позволяют косвенно судить о. моющих свойствах масла. Чем выше термоокислительная стабильность масла и меньше количество образующегося из него лака, тем выше, как правило, моющие свойства масла.

Метод определения моющего потенциала (ГОСТ 10734—64).

Этот метод также разработан под руководством К. К. Папок и

26

М-16Г-6 1,25

заключается в окислении испытуемого масла в толстом слое при температуре 250° С в присутствии диспергирующей эталонной присадки и определении образовавшегося осадка.

Моющий потенциал дает количественную оценку способности моющей присадки обеспечивать высокую дисперсность частиц, появившихся в масле в результате его окисления, разложения, коксования или загрязнения продуктами неполного сгорания топ­ лива и показывает, какое количество дисперсной фазы смазочное масло способно удержать во взвешенном состоянии, препятствуя

еекоагуляции.

Моющий потенциал масел, проработавших хотя бы непродол­ жительное время в дизеле, почти всегда равен нулю, так как про­ дукты неполного сгорания топлива в дизеле (сажа) резко его сни­ жают. Вследствие этого моющий потенциал не всегда правильно характеризует действительные моющие свойства масел. Так, отра­ ботанные масла групп Г и Д с эффективными присадками, имею­ щие моющий потенциал равный нулю, в действительности, при оценке его в двигателе, в большинстве случаев, имеют лучшие моющие свойства, чем неработавшне масла группы Б, имеющие моющий потенциал выше 50 единиц.

Таким образом, все физико-химические лабораторные методы оценки моющих свойств масла, хотя и дают некоторые представ­ ления о моющих свойствах, но не всегда позволяют получить результаты, коррелирующиеся с действительными моющими" свойствами масла, проявляющимися при работе его в двигателе.

Немоторные лабораторные методы оценки моющих свойств масел не учитывают воздействия всего разнообразия условий и режимов работы двигателя, особенно влияния на моющие свой­ ства масел продуктов неполного сгорания топлива в дизелях;

Невозможность оценить действительные моющие свойства масла путем определения его физико-химических свойств (золь­ ности, щелочности, термоокислительной стабильности, моющего потенциала и др.) без проведения испытаний на двигателе можно проиллюстрировать следующим примером.

Разработка масла М-8ГФЗ (ДС-8 с 3,5% MACK; 2% ПМС; 1,2% ДФ - И; 0,5% ПМА-Д и 0,003% ПМС-200А) имела целью создать масло группы Г для применения в зимнее время года на автобусах «Икарус». Действительные моющие свойства этого масла,

соответствующая техническим условиям № 38-1-164—68 на масло М-8ГФЗ, но вместо присадки MACK взята импортная высоко­ щелочная присадка Сантолюб 621.

В табл. 7 приводятся физико-химические и моющие свойства, определенные на дизеле установки «Питтер AV-1», масла М-8ГФЗ

28

Таблица 7

Физико-химические свойства

с присадкой MACK и масла, в котором присадка MACK заменена присадкой Сантолюб 621.

" Как видно по показателям технических условий, косвенно характеризующим моющие свойства (щелочность, термоокисли­ тельная стабильность, зольность), масло М-8ГФЗ, в котором при­ садка MACK заменена присадкой Сантолюб 621, полностью соот­ ветствовало маслу М-8ГФЗ, но действительные моющие свойства его, определенные путем испытания на дизеле, оказались значи­ тельно ниже требуемого уровня. По моющим свойствам оно не только не соответствует маслам группы Г, но и значительно хуже масел групп Б и В. Объясняется это, по-видимому, тем, что при­ садка Сантолюб 621, добавленная к маслу в концентрации, необ­ ходимой для получения зольности и щелочности требуемого уровня, вследствие иного химического состава обладает худшими дей­ ствительными моющими свойствами по сравнению с присадкой MACK. Несмотря на то, что партия масла М-8ГФЗ, в котором присадка MACK была заменена присадкой Сантолюб 621, пол­ ностью соответствовала техническим условиям по всем показа­ телям, ее пришлось забраковать.

Из сказанногоясно, что без контроля моющих свойств масел путем испытания на двигателе нельзя гарантировать необхо­ димое их качество и принадлежность к соответствующей группе по принятой классификации.

Наиболее близко приближается к действительным моющим свойствам, проявляющимся при работе в двигателе, оценка масел на установке ПЗВ по методам ПЗВ-ВТ и ПЗВ-ФД. Показатели, получаемые по этим методам, следует включить в требования ГОСТа и технических условий,

29

Наиболее надежным способом оценки моющих свойств и склон­ ности смазочного масла к лаконагарообразованию является испы­ тание его на том двигателе, на котором предполагается его при­ менение с соблюдением режимов, распространенных в эксплуата­ ции. Если это осуществимо в какой-то мере для автотракторных двигателей и дизелей небольшой мощности, то для форсирован­ ных дизелей большой мощности это практически невыполнимо из-за высокой трудоемкости и значительной стоимости (в стен­ довых условиях) таких испытаний. К тому же имеется боль­ шое количество опытных моторных масел с различными компози­ циями присадок. Не меньше число типов двигателей, которые нуждаются в выборе для них более эффективных масел. Испытать каждый опытный образец масла на двигателях всех типов не представляется возможным.

В Советском Союзе, США, Англии, Франции, ГДР, Чехосло­ вакии, Болгарии, Венгрии, Польше, Румынии и других странах

группы предложили специальные установки на базе различных малоразмерных двигателей внутреннего сгорания. В настоящее время только в США и Англии существует около пятидесяти типов моторных установок, специально разработанных для оценки эксплуатационных свойств масел и примерно такое же количество различных моторных методов для определения моющих свойств масел непосредственно в двигателе. Наибольшее распространение в США получили одноцилиндровые установки на базе трактор­ ного двигателя «Катерпиллер». Имеется несколько типов одно­ цилиндровых установок, построенных на базе этого двигателя. Соответственно имеется и несколько методов испытания масел. Методы испытания масел на установках «Катерпиллер» подробно описаны в зарубежной и советской литературе [8]. В Советском Союзе и в странах СЭВ указанные установки распространения не получили. В Англии широко применяются установки' фирмы «Хинан—Фруд» с дизелем и карбюраторным двигателем фирмы «Питтер». Установки «Питтер AV-1» (дизель) и «Питтер W-l» (карбюраторный двигатель) широко распространены в странах Европы; они имеются и на некоторых предприятиях Советского Союза.

На Международном совещании по моторным испытаниям ма­ сел в 1966 г. в г. Люцкендорфе (ГДР) установки «Питтер AV-1» и «Питтер W-l», а также методы испытания масел на них были приняты как основные моторные методы испытаний, при помощи которых должна производиться оценка эксплуатационных свойств смазочных масел во всех социалистических странах.

30

В СССР разработаны методы моторной оценки моющих свойств

двигателя Д-75 (ГОСТ 11637—65) и на установке с наддувом УИМ-6Н-НАТИ с цилиндром того же двигателя (ГОСТ 12658—67);

10)на установке с наддувом с цилиндром специального дви­

гателя;

11)на дизель-компрессоре ДК-2 с лубрикаторной смазкой (метод ВНИИНП);

12)на установке с двухтактным двигателем СД-12 (методы ВНИИмотопрома, ВНИИНП/ ЛОНМЗ им. Шаумяна);

13)на одно- и двухцилиндровых дизелях Ч 8,5/11 и Ч 10,5/13 (методы ЦНИДИ и ЛИВТа);

14)на установках с наддувом с цилиндрами двигателей АШ-82ФН и АШ-62ИР (методы ГосНИИГА)-

Эти установки выпущены в ограниченных количествах (от одной до нескольких штук каждого типа) и имеются далеко не во всех организациях, которые в них нуждаются. Каждая из этих уста­ новок имеет свои "отличительные особенности по конструкции, режимам работы и материалам, из которых изготовлены под­ шипники, детали цилиндро-поршневой группы и масляной системы. Различаются также методы испытаний, способы подсчета моющих свойств масел, род топлива, используемого для испытаний.

Безусловно нет необходимости каждый опытный образец масла испытывать на всех типах установок. Выбор установки должен производиться исходя из назначения и предполагаемого приме­ нения исследуемого масла. Так, масла для тракторных двигателей целесообразно испытывать на установке УИМ-6Н-НАТИ, масла для стационарных и судовых дизелей —: на установке ИМ, масла

для карбюраторных двигателей — на установке НАМИ-1, масла

1 Авт. свид. № 272658.

31