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

ПМС-200А)

из свинца С-1 или С-2, помещенные в специальную стеклянную пробирку или колбу, в течение 50 и 25 ч соответственно подвер­ гают периодическому воздействию нагретого до 140°-С испытуе­ мого масла и воздуха. По окончании испытания пластинки про­ мывают бензином, высушивают и взвешивают. Оценка коррозион­ ной агрессивности производится по изменению веса пластинок.

В 1971—73 гг. при оценке коррозионной агрессивности опыт­ ных масел с сукцинимидиымн присадками, разрабатываемых для авиационных поршневых двигателей, на заводе им. Шаумяна был применен простейший метод оценки коррозионной агрессивности масел по отношению к меди, оловянистой бронзе ir алюминию. Метод заключался в выдерживании в термостате в течение 50 ч при 200° С погруженных в испытуемое масло пластинок из меди (М-2), оловянистой бронзы (Бр.ОСН-10—23) и алюминиевого сплава (АК-4) с последующим их промыванием и взвешиванием на микровесах с точностью до одной-, двух сотых миллиграмма! Этот метод позволил подобрать новые соединения, препятствую­ щие коррозионному воздействию присадок сукциннмидного типа на медь, оловянистую бронзу и алюминий (табл. 20). К таким соединениям относятся алкилнрованный полпизобутиленом фентиазин, технический тринонплфенилфосфит (соединение типа им­ портного полнгарда), параокспдифениламин и бисфенольные со­ единения.

Заслуживает внимания новый англо-американский стандарт­ ный метод оценки коррозионной агрессивности масел к меди ASTM D130—68 IP 154/69. По этому методу оценка коррозионной агрес­ сивности масла производится по изменению цвета медных пласти­ нок путем сравнения пластинки, подвергавшейся воздействию испытуемого масла в специальном автоклаве (бомбе), с эталон­ ными пластинками.

3. МОТОРНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ

АНТИКОРРОЗИОННЫХ СВОЙСТВ МАСЕЛ

В связи с отсутствием подходящих одноцилиндровых дизелей, предназначенных для испытания масел, имеющих подшипники нижней головки шатуна из свинцовистой бронзы, т. е. из сплава, наиболее распространенного при изготовлении вкладышей под­ шипников современных форсированных дизелей, для моторной оценки коррозионной агрессивности дизельных масел была вы­ брана установка «Питтер W-l» с бензиновым карбюраторным дви­ гателем. Эта установка имеет вкладыши подшипника нижней головки шатуна из свинцовистой бронзы и методика оценки кор­ розионной агрессивности масел на ней хорошо отработана.

Важным обстоятельством в пользу выбора установки «Питтер W-l» является возможность исследовать коррозионный износ свинцовистой бронзы в условиях трения при сравнительно высоких удельных нагрузках на единицу поверхности (около 200 кгс/см2 ).

G6

При работе смазочного масла в двигателе установки «Питтер W-l» условия для интенсивного изменения коррозионной агрес­ сивности масла весьма благоприятны; как выше отмечалось, ко­

циальная пластина для подогрева масла до более высоких темпе­ ратур. Поэтому в процессе работы двигателя масло подвергается весьма интенсивному окислению, и в нем образуется большое количество кислых продуктов. Интересно отметить, что в течение 36 ч работы масла в двигателе установки «Питтер W-l» оно меняет коррозионную агрессивность больше, чем в двигателе установки «Питтер AV-1» за 120 ч работы. Вкладыши подшипников двигателя установки «Питтер W-l» легко снимаются для осмотра и взвеши­ вания. Подобных отечественных серийных двигателей, обеспечи­ вающих выполнение перечисленных условий, пока не имеется.

Существенным недостатком. установки «Питтер W-l» как ин­ струмента моторной оценки коррозионной агрессивности смазоч­ ных масел является невозможность проведения испытаний на дизельном сернистом топливе для изучения способности масла нейтрализовать кислые продукты сгорания сернистых соедине­ ний, содержащихся в топливе.

Методика оценки коррозионной агрессивности масла на уста­ новке «Питтер W-l» в основном соответствовала методике, при­ нятой английским стандартом IP 176'64. Оценка коррозионной агрессивности масел на установке «Питтер W-l» производилась на тех же режимах, на которых оценивались моющие свойствамасел. В течение первого часа работы двигателя после его сборки производилась приработка (обкатка) двигателя при нагрузке (мощности), составляющей 45—50% от принятой во время испы­ тания. После часовой приработки все масло тщательно сливалось из двигателя и заливалась новая порция испытуемого масла в ко­ личестве 1 кг.

4. КОРРОЗИОННАЯ АГРЕССИВНОСТЬ МОТОРНЫХ МАСЕЛ [1]

«

Втабл. 21—24 приведено изменение (уменьшение) веса нижнего

иверхнего вкладышей за 36 ч работы двигателя на постоянном режиме при 1500 об/мин и после одного часа приработки при 1000 об/мин (суммарное). Перед взвешиванием вкладыши, как новые так и работавшие, промывали бензином Б-70, протирали

замшей и высушивали (рис. 9).

В табл. 21 приведены данные о коррозионной агрессивности базовых масел без присадок. Как видно из таблицы, наименьшей коррозионной агрессивностью по отношению к свинцу и свинцо­ вистой бронзе обладают масла из сернистых нефтей; наиболее агрессивно по отношению к свинцу синтетическое масло, к свин­ цовистой бронзе — МС-20 грозненское. . .

ными и антикоррозионными присадками. Коррозионная агрессив­ ность масел этой группы по отношению к меди, оловянистой бронзе и алюминию, погруженных в масло при 200° С за 50 ч менее 50 мг/м2 (табл. 20).

I I I группа — масла групп А и Б. Коррозионная агрессивность таких масел по отношению к свинцу, определенная по ГОСТ 13517—68 за 25 ч может быть более 50 г/м2 ;. изменение веса вкла­ дышей из свинцовистой бронзы за 36 ч на установке «Питтер W-l» на маслах этой группы обычно более 50 мг (табл. 22).

IV группа — масла групп В, Г, Д и Е. Изменение веса вклады­ шей'из свинцовистой бронзы на установке «Питтер W-l» за 36 ч у масел групп В, Г, Д и Е как правило не более 25 мг, т. е. не пре­ вышает нормы, регламентируемой англо-американскими специ­ фикациями на моторные масла, а коррозионная агрессивность по отношению к свинцу, определенная по ГОСТ 13517—68, за 25 ч обычно не превышает 5 г/м2 (табл. 23).

Как-показано в гл. I и I I алкилсалицилат магния позволяет получать масла с высокими моющими свойствами при низкой зольности масла. Масла с алкилсалицилатом магния при золь­ ности 0,1—0,2% по моющим свойствам равноценны маслам, имею­ щим зольность 0,5—2,0% с кальциевыми и бариевыми .присад­ ками. Однако попытки применить такие масла на двигателях (кроме специальных двигателей, не имеющих деталей из цветных металлов и с небольшим моторесурсом), не имели успеха вследствие

69

плохих противоизносных и антикоррозионных свойств таких ма­ сел. При работе на маслах.с алкилсалицилатом магния коррозион­ ному износу подвержены как детали из цветных металлов (вкла­ дыши подшипников, направляющие клапанов и др.), так и осталь­ ные детали (поршневые кольца, гильзы цилиндров и др.).

Коррозионная агрессивность масел с 4% алкилсалицилата магния_ высокая. Дитиофосфаты цинка позволяют несколько сни­ зить коррозионную агрессивность таких масел, но и с ними она достаточно высока. Резко снижает коррозионную агрессивность

70

масел с алкилсалицилатом магния (в ряде случаев практически до нуля) добавление небольших количеств высокощелочных каль­ циевых и бариевых присадок. При этом несколько увеличивается зольность масел, но все же при одинаковых моющих свойствах

В табл. 24 представлены данные о коррозионной агрессивности масел с магнийсодержащими присадками (АСМ, АФМ) с добавле­ нием и без добавления дитиосросфатов цинка (ЛАНИ-317) и высоко­ щелочной присадки (БФК-30). Из таблицы видно также, что кор­ розионная агрессивность масла с большим процентным содержа­ нием алкилсалицилата магния (10%) значительно ниже, чем с меньшим (4%).

5. СРАБАТЫВАЕМОСТЬ МАСЕЛ ПО АНТИКОРРОЗИОННЫМ СВОЙСТВАМ

Для оценки срабатываемости масел по антикоррозионным свой­ ствам производились испытания свежего и отработанного масел на установке «Питтер W-l» и оценивалась коррозия свинца при окислении в приборе ДК-3 в течение 25 ч при температуре 140° С. В качестве отработанного масла испытывалось и оценивалось масло, проработавшее 120 ч без смены на установке «Питтер AV-1».

71

Подсчет срабатываемости масла по антикоррозионным свой­ ствам производится по формуле

где С/С — срабатываемость масла по антикоррозионным свой­ ствам; Ki — коррозия подшипников из свинцовистой бронзы на установке «Питтер W-l» при работе на отработанном масле (после 120 ч работы на установке «Питтер AV-1»), мг; /(„ — коррозия подшипников из свинцовистой бронзы на установке «Питтер W-l»

72

при работе на свежем масле, мг; Дг — коррозия свинца в приборе ДК-3 отработанным маслом (после 120 ч работы на установке «Шцгтер AV-1»), г/м2 ; Д 2 — коррозия свинца в приборе ДК-3 от­ работанным маслом после 36 ч работы на установке «Питтер W-l», г/м2 ; Д0 — коррозия свинца в приборе ДК-3 свежим маслом г/м2 .

В табл. 25 приведены данные об антикоррозионных свойствах некоторых свежих и отработанных масел и количественная оценка срабатываемости масла по антикоррозионным свойствам, подсчи­ танная по формуле (5).

Из таблицы видно, что наименьшая срабатываемость по анти­ коррозионным свойствам, так же как и по моющим, имеет место у масел с большим содержанием присадок и высокой щелочностью. Синтетическое масло с присадками быстро срабатывается в про­ цессе работы в двигателе и его коррозионная агрессивность резко возрастает.

6. ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ СВОЙСТВА МАСЕЛ И ИЗНОС ДИЗЕЛЕЙ

Кроме коррозионного износа, которому особенно подвержены двигатели, работающие на сернистых топливах или на маслах, имеющих в своем составе и образующих в процессе работы коррозионноактивные соединения, детали двигателя подвержены и другим видам износа.

При замере износа деталей методом микрометрического обмера, взвешиванием, методом искусственных баз (вырезанных лунок), количественным, химическим и эмиссионным спектральным ана­ лизами металлов в отработанном масле и радиоизотопными мето­ дами устанавливается суммарный износ. Суммарный износ вклю­ чает износ за счет химического воздействия на металл дизеля кор- розионно-активных сред (коррозионный износ); износ, вызывае­ мый абразивными частицами, содержащимися в масле или обра­ зующимися в нем в процессе работы (абразивный износ); износ вследствие наличия сухого и полусухого трения между трущимися деталями в местах разрыва масляной пленки при недостаточной вязкости и смазывающей способности масла, недостаточном ко­ личестве масла или при высокой температуре поверхности деталей (эрозия). /

К сожалению, не существует ни лабораторных, ни моторных методов оценки отдельных видов износа, так как все они обычно основаны на измерении величин потерь массы (или размеров) тру­ щихся деталей двигателей вследствие суммарного износа.

Лабораторные немоторные методы оценки суммарного износа позволяют получить лишь ориентировочное суждение о противоизносных свойствах масла, так как не учитывают многообразия факторов, влияющих на износ деталей при работе двигателя. При оценке противоизносных свойств масла на различных машинах трения не учитывается влияние продуктов сгорания топлива и масла, вызывающих коррозионный и абразивный износы. Как правило, в машинах трения и в других немоторных установках

73

проводятся испытания свежих (неработавших) масел, тогда как противоизносные свойства свежих масел и масел, на которых ра­ ботает двигатель, отличаются весьма значительно.

Удельные нагрузки на поверхностях трущихся деталей в дви­ гателях разных типов резко отличаются. Различные детали одного двигателя также работают в неодинаковых условиях нагрузок на трущиеся поверхности. Поэтому трудно создать лабораторные машины трения и установки, воспроизводящие многообразные условия работы и нагрузки на трущиеся детали двигателей.

Весьма трудно также создать в лабораторных установках и машинах трения температурные условия работы важнейших дета­ лей двигателей тем более, что температурные условия работы раз­ личных деталей одного и того же двигателя, и особенно в двига­ телях различных типов, резко отличаются.

Практически невозможно создать безмоторные установки или машины трения, учитывающие все многообразие материалов, из которых изготовлены различные детали двигателей; в то лее время от материала деталей зависит их износоустойчивость.

Отличия различных деталей двигателей по геометрии, тепло­ проводности, отличия условий их работы по скоростям скольже­ ния, влияние на износ и состояние масляной пленки параметров газовой среды, в которых работает деталь, не позволяет воспроиз­ вести на машинах трения и немоторных установках условия, пол­ ностью идентичные тем, которые наблюдаются в двигателях.

Вследствие указанных причин наиболее надежным способом оценки противоизносных свойств масел следует считать измерение износа при непосредственном испытании масел на двигателях, для которых они предназначены, или хотя бы на специальных лабо­ раторных двигателях. Но и в этом случае вследствие влияния на износ трущихся деталей чрезвычайно большого числа факторов, постоянство которых поддерживать во многих случаях довольно трудно, воспроизводимость результатов измерений износа не всегда достаточно удовлетворительна.

Для-иллюстрации резкой зависимости износа от условий, в ко­ торых работает деталь, в табл. 26 приведены данные об износе первых и вторых компрессионных колец за 120 ч работы на раз­ личных маслах дизелей установок «Питтер AV-1» и У-526 (с ци­ линдром двигателя М-503).

Как на установке «Питтер AV-1», так и на установке У-526 износ первых поршневых колец при работе на одном и том же масле в несколько раз превышает износ вторых поршневых колец, не­ смотря на то, что материал, конструкция и размеры первых и вто­ рых колец для данной установки одинаковы. Объясняется это прежде всего тем, что первые компрессионные поршневые кольца по сравнению со вторыми в тронковых дизелях любого типа рабо­ тают в условиях более ограниченной смазки, более высоких тем­ ператур, соприкасаются с большим количеством абразивных про­ дуктов, проникающих из камеры сгорания.

74