книги из ГПНТБ / Пособие мотористу рыбопромыслового судна [практическое руководство] Е. М. Соловьев. 1960- 14 Мб

ГЛАВА V

СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

§ 24. НАЗНАЧЕНИЕ СМАЗКИ

Чтобы привести в движение любой механизм, надо затратить некоторое усилие. Это усилие частично вызывается сопротивле­ нием трения, возникающим в движущихся частях механизма. Величина сопротивления трения зависит от степени шероховато­ сти трущихся поверхностей, от давления, под которым находятся трущиеся тела, от качества материала, из которого они сделаны, и от скорости перемещения.

При скольжении одной поверхности по другой выделяется теплота, причем с увеличением сопротивления трения количе­ ство теплоты увеличивается и может наступить такой момент, когда температура трущихся тел настолько повысится, что они могут даже расплавиться.

Сопротивление трения возникает вследствие того, что тру­ щиеся поверхности механизма, как бы хорошо они ни были обра­ ботаны, имеют неровности. Если же ввести между этими поверх­ ностями слой смазки, которая покроет неровности трущихся поверхностей и будет предохранять их от непосредственного со­

прикосновения, трение уменьшится в несколько раз и будет

облегчено движение частей относительно друг друга. Поэтому необходимым условием исправной и длительной работы меха­

низма является смазка его трущихся частей. Хорошая смазка освобождает механизм от лишних усилий, необходимых для преодоления трения, и повышает коэффициент полезного дей­ ствия.

Если бы стенки цилиндра и поршня не отделялись друг от друга тонким слоем масла, то между ними возникло бы сильное

трение, опасное резким повышением температуры обеих частей и расширением их настолько, что мог бы заклиниться поршень. То же самое происходит и с подшипниками. При полном отсут­ ствии смазки антифрикционный сплав разогревается до плавле­ ния и двигатель выходит из строя.

69

Назначение смазки заключается в уменьшении трения и пред­

отвращении износа поверхностей трущихся деталей. Кроме того, масло в двигателях служит еще для уплотнения поршней в ци­ линдре, очищения трущихся поверхностей, охлаждения дви­ гателя.

§ 25. ОСНОВЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ СМАЗКИ; ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СМАЗОЧНЫМ МАСЛАМ

В этом случае большая часть тру­ щихся поверхностей разделена сло­ ем смазочного масла и лишь меньшая часть соприкасается друг

с другом. Износ трущихся деталей в этом случае умеренный. Та­ кой вид трения возникает, например, в подшипниках верхней го­ ловки шатуна.

Жидкостное трение. Поверхности полностью отделены друг от друга слоем смазочного масла. При жидкостном трении

происходит минимальный износ трущихся поверхностей. Незна­ чительный износ происходит из-за наличия в смазочном масле некоторого количества пыли, грязи, окалины и др. Только этот вид трения допустим в работающем двигателе.

Жидкостное трение возможно лишь при соблюдении прин­

ципа так называемой клиновой смазки, сущность которой пояс­ няет схема, изображенная на рис. 50.

В состоянии покоя шейка вала лежит на нижней части под­ шипника, поверхность ее отделена от подшипника очень незначи­ тельной пленкой прилипших частиц масла. При вращении вала масло вследствие его вязкости и прилипания к шейке увлекается

в суживающийся (клиновой) зазор, образующийся внизу справа

от шейки, и перекачивается в зазор слева. Создается поток мас­ ла по зазору, в результате чего шейка вала «всплывает» на мас­ ляной пленке. Чем больше скорость вращения, тем больше на­

70

гнетается масла в клиновой зазор и выше поднимается шейка вала.

Во всех тяжелонагруженных подшипниках (рамовых, моты­

левых, упорных) современных дизелей применяется клиновая

смазка.

Улучшить клиновую смазку во многих случаях можно про­ стым скруглением острых кромок трущихся поверхностей: на­

пример, кромок холодильников и канавок на вкладышах, кромок поршневых колец, ползунов.

Смазочные масла, применяемые в двигателях внутреннего сгорания, работают в условиях высоких температур и под воз­ действием кислорода воздуха. При этих условиях минеральные масла подвергаются окислению, осмолению и разлагаются, об­ разуя вредные примеси. В результате масло в двигателе, как говорят, стареет и теряет свои основные свойства. Поэтому к смазочным маслам для судовых д. в. с. предъявляют высокие

требования. Масло должно: обладать необходимой вязкостью, которая обеспечивает сохранение масляной пленки на трущихся деталях; быть однородным по составу — не иметь легкоиспаряющихся продуктов и при разложении и сгорании не давать большого нагара; противостоять окислительному воздействию кислорода воздуха и не вызывать коррозии и повышенных из-

носов деталей двигателя; обладать достаточно высокой темпера­ турой вспышки и незначительной испаряемостью; обеспечивать запуск холодного двигателя и не вытекать из зазора при высо­ ких температурах; не иметь воды и механических примесей; не менять своих свойств при длительном хранении.

§26. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ

ИИХ ВЛИЯНИЕ НА РАБОТУ Д. В. С.

Чтобы удовлетворить требования, предъявляемые к смазке двигателей, смазочные масла должны обладать определенными свойствами. Важнейшими из них являются следующие.

Вязкость. Величина вязкости масла является основным

показателем, определяющим возможность использования масел

в том или ином механизме. Надежная, устойчивая и экономич­ ная работа узлов трения зависит прежде всего от правильного выбора вязкости масла. Масло с пониженной вязкостью легко выдавливается из-под трущихся поверхностей, отчего ухудша­ ются условия смазки. При чрезмерной же вязкости масло само

отличается большим внутренним трением, что увеличивает за­

траты энергии на его преодоление.

Чтобы обеспечить постоянный режим в узлах трения, масло

для двигателей внутреннего сгорания должно сохранять свои смазочные свойства при высоких и низких температурах.

У смазочных масел различают три вида вязкости: динамиче­ скую, кинематическую и условную. Динамическую вязкость ха-

71

растеризует коэффициент внутреннего трения. Она выражается

в г!см • сек. Единицами динамической вязкости является пуаз и сантипуаз, равный вязкости воды при 20° С. За единицу измере­ ния кинематической вязкости принят стокс (см?1сек) или одна

сотая часть стокса — сантистокс (сст). Условная вязкость изме­ ряется в градусах Энглера (или градусах условной вязко­ сти — ВУ).

Липкость. Во избежание задиров и значительных износов в подшипниках при пусках и остановках двигателей смазочное

масло должно обладать хорошей липкостью (маслянистостью), т. е. хорошо смачивать трущиеся металлические поверхности. Это особенно важно, когда нагрузка, выдавливающая масло, оказывается большой, что бывает часто в подшипниках судовых двигателей. При плохой липкости масла качество смазки ухуд­ шается.

Температура вспышки масла не характеризует его смазывающую способность, а является показателем степени его однородности; кроме того, она характеризует огнеопасность и степень разжижения масла. При этой температуре пары нагре­ того масла (но не само масло) вспыхивают при поднесении пла­ мени. Чем выше температура вспышки, тем дольше масло будет сохранять первоначальные свойства при нагревании и тем луч­ ше будет противостоять нагарообразованию и испаряемости. Температура вспышки масла для судовых двигателей должна быть не ниже 190° С.

Температура застывания (при которой масло те­ ряет текучесть) характеризует возможность использования мас­ ла при низких температурах окружающего воздуха. Она должна быть не выше 0° С.

Кислотное число определяется наличием в масле орга­ нических кислот. Оно оценивает антикоррозийные свойства ма­ сел. Величина кислотного числа выражается в количестве мил­ лиграммов КОН, необходимого для нейтрализации одного грам­ ма масла.

Коксуемость, или коксовое число, определяет количество кокса по весу в процентах, который образуется при сгорании масла в условиях высоких температур. Кокс представ­ ляет собой твердое вещество, которое отлагается в виде нагара в цилиндрах двигателя, на поршневых кольцах и др.

Устойчивость масла против воздействия кислорода воздуха. В процессе работы в двигателях

внутреннего сгорания масло имеет повышенную температуру и

постоянно находится в контакте с воздухом. В результате этого изменяются физико-химические свойства масла и образуются

продукты, не растворимые в масле. Эти изменения качества мас­ ла приводят к серьезным затруднениям в эксплуатации, так как влекут за собой загрязнение двигателя и коррозию отдельных деталей. Устойчивость масла против воздействия кислорода

72

воздуха при повышенных температурах характеризуется терми­ ческой стабильностью. За количественное выражение термиче­ ской стабильности по методу Папок принимается время в мину­

тах, в течение которого масло при заданной температуре (200— 250° С) превращается в эластичную лаковую пленку, удерживаю­ щую металлическое кольцо с силой, равной 1 кг.

Помимо перечисленных выше качеств, масло для д. в. с. дол­ жно быть чистым и безводным, т. е. в нем не должно быть при­ месей, вызывающих преждевременный износ работающих ча­ стей двигателя. Наличие механических примесей и воды оцени­ вается в процентах.

§ 27. СОРТА СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ Д. В. С. РЫБОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА

В качестве смазочных масел в двигателях внутреннего сго­ рания применяют, главным образом, масла нефтяного происхож­

дения. Выбор смазочного масла производят при проектировании

двигателя, и его сорт указывают в формуляре или инструкции по эксплуатации двигателя.

При выборе того или иного сорта масла учитывают условия работы двигателя, а именно: температуру окружающей среды, степень нагруженности, т. е. удельные давления на поверхности

трущихся частей, скорости движения смазываемых деталей (бы­ строходность двигателя), допускаемую степень изношенности двигателя, характеризуемую величиной зазоров, и принятые способы смазки.

В наиболее быстроходных дизелях применяют авиационные масла и дизельные масла с присадками, более устойчивые в ус­ ловиях работы при высоких температурах и нагрузках. Спе­ циальные масла выпускают для тихоходных и карбюраторных двигателей. Кроме того, требуется специальное масло для ком­

прессоров, для смазки приборов, электрооборудования, для ряда

механизмов двигателя и связанных с ним вспомогательных

устройств,

В дизелях типа Д6 применяют авиационное масло марок МС-20 и М.К-22 по ГОСТ 1013—49. Буквы С и К означают спо­ собы очистки масла — селективная и кислотная.

В быстроходных дизелях с подшипниками, залитыми свинцо­

вистой бронзой, применяют дизельные масла с присадками по ГОСТ 5304—54: ДП-8 в зимний период, ДП-11 и ДП-14 в лет­ ний период.

Выбор этих масел основан на следующем. Свинцовистая бронза в сильной степени подвержена коррозионному действию масла. В результате разложения масла под влиянием высоких температур из него выделяются кислоты, которые, вступая в химическое соединение со свинцом, разрушают свинцовистую бронзу. При использовании дизельных масел с присадками на

73

Примечание. В числе механических пр шесей не должс н быть песок и другие абразив дые вещества.

вкладышах создается защитная пленка, препятствующая про­ никновению кислот на поверхность вкладыша.

В быстроходных дизелях, имеющих подшипники с баббито­ выми вкладышами, применяют дизельное масло без присадки марки Д-11 по ГОСТ 5304—54.

Втихоходных дизелях и калоризаторных двигателях приме­ няют моторные масла двух сортов М и Т (ГОСТ 1519—42), раз­ личающиеся, главным образом, вязкостью и температурой за­ стывания.

Вкарбюраторных двигателях применяют следующие сорта масел: масла сернокислотной очистки (ГОСТ 1862—57), отли­

чающиеся по вязкости; АК-6 (автол 6), АК-Ю ((автол 10) и АК-15 (автол 18); масла селективной очистки АС-5 и АС-9,5 (ГОСТ 5239—51), обладающие меньшей коксуемостью и золь­ ностью. В летнее время для смазки карбюраторных двигателей и некоторых дизелей целесообразно применять автолы марок АК-Ю, АК-15 и АС-9,5. В зимнее время рекомендуется пользо­ ваться автолами АК-6 и АС-5.

Для смазки цилиндров, клапанов и уплотнений поршневых

штоков компрессоров применяют компрессорное масло. Оно

»воды, свободных минераль­

ных кислот и щелочей ............................... Отсут<:твует

при работе компрессора масло соприкасается с нагретым до вы­ сокой температуры сжатым воздухом. Кроме того, оно не дол­

жно давать нагара, так как отложения нагара вместе с возду­

хом могут попасть в воздушную магистраль и, самовозгораясь,

вызвать взрыв. Этим требованиям отвечают компрессорные мас­

ла марок М и Т ГОСТ 861—54.

Смазку кривошипно-шатунного механизма компрессоров про­

изводят обычно дизельными или моторными маслами приведен­

ных выше марок.

75

Кроме рассмотренных смазочных материалов, в д. в. с. на­ ходят применение так называемые консистентные смазки, кото­

рые получают в результате смешивания минеральных масел с загустителями (мылами). Консистентные смазки применяют там, где температура подшипников относительно низка и тре­ буется длительная работа без смены масла. К этим смазкам от­

носятся солидолы и консталины.

Солидол — однородная маслянистая мазь от молочно-белого до коричневого цвета, применяется для смазки подшипников,

нагревающихся до температуры не более 70° С.

Консталин — плотная, слегка волокнистая маслянистая масса желто-коричневого цвета, служит смазочным материалом для

тяжелонагруженных подшипников и шестерен, работающих при высоких температурах нагрева (до 120° С).

Основные показатели авиационных, дизельных и моторных масел приведены в табл. 2 и 3.

§ 28. ПРИСАДКИ К МАСЛАМ

Для улучшения качества масел к ним добавляют специаль­ ные химические вещества, называемые присадками.

Присадки могут быть: вязкостные, повышающие вязкость масел в условиях высоких температур; антиокислительные, при­ дающие маслу стойкость против окисления; антикоррозийные

(применяются для масел, работающих в двигателях, подшип­ ники которых имеют вкладыши, залитые легкокорродируемыми сплавами — свинцовистой или оловянистой бронзой); моющие, устраняющие нагарообразование на поршнях и в канавках

поршневых колец; маслянистые, повышающие липкость масла

(простейшей присадкой этого типа являются растительные и животные масла); понижающие температуру застывания, кото­

рые называются депрессаторами (наиболее широкое распростра­

нение получил депрессатор АзНИИ); комплексные присадки, ко­ торые соединяют в себе несколько свойств, т. е. являются как бы универсальными (наиболее распространенными комплексными присадками являются АзНИИ-4, АзНИИ — ЦИАТИМ-1, они разработаны Азербайджанским научно-исследовательским ин­ ститутом — АзНИИ и Центральным институтом авиационного топлива и масла — ЦИАТИМ).

Однако масла с присадками обладают и некоторыми отри­ цательными свойствами. Основным недостатком является повы­

шенная склонность таких масел к вспениванию. Для предупреж­

дения вспенивания масла следует поддерживать должный уро­ вень и температуру масла в картере. Фильтрацию масел с при­

садками нельзя производить через химические или керамические фильтры, так как они задерживают в себе присадки. Масло

76

с добавлением присадки во время работы быстро приобретает темный цвет, что не следует рассматривать как дефект. Наличие воды в маслах с присадками недопустимо, так как вода вымы вает присадки.

§29. ОЧИСТКА, ПРИЕМКА И ХРАНЕНИЕ МАСЛА НА СУДНЕ

Стечением времени в двигателях с циркуляционной смазкой масло изменяет свои химические и физические свойства, окис­ ляется и обводняется. В результате химического разложения масла под действием высокой температуры образуются смолы,

кокс и другие вяжущие продукты. Одновременно с этим в масло попадают частички нагара и металла от изношенных поверхно­

стей — механические примеси. Все это приводит к тому, что в масле работающего двигателя оказываются различные при­ меси, которые загрязняют масло и снижают его смазочные свой­ ства. Поэтому по истечении определенного периода времени, ого­

воренного в инструкции по эксплуатации двигателя, масло нужно

заменить.

Для улавливания механических примесей в масле в системе смазки устанавливают фильтры. Во время работы двигателя фильтры непрерывно очищают масло, что повышает долговеч­

ность работы двигателя, а также срок службы масла.

Другими методами очистки масел является отстой с удале­ нием воды и механических примесей и очистка масла сепара­ торами.

Масло, отработавшее в двигателе положенный срок, заменяют и сдают на регенерацию для восстановления его первоначаль­

ных физико-химических свойств. Полное восстановление можно произвести только химическими способами на стационарных

регенерационных установках.

Приемке и хранению масла на судне придается важное зна­ чение. Перед каждой приемкой нового запаса масла необходимо замерять остатки его на судне. На принимаемое масло топлив­

ная база должна выдать паспорт, в котором указываются основ­

ные данные: вязкость, температура вспышки, температура засты­

вания, содержание золы, кокса, воды, механических примесей,

кислотное число. Во время приема масла необходимо проверять

наличие воды.

Хранится масло на судне в масляных цистернах. Для поддер­ жания чистоты циркуляционного масла чистку масляных цистерн надо производить не реже одного раза в шесть месяцев. Прочие цистерны судового запаса следует чистить не реже одного раза в год.

§ 30. РАСХОД МАСЛА

Расход смазочных масел зависит от способа смазки, состоя­

ния, конструкции и типа двигателя. Кроме того, количество рас­

ходуемой смазки в большой степени зависит от технической гра­

77