Курсовая_1 / Chabannyi_Pal_mast_Mater_kn1

Мастильні матеріали та їх властивості

но. Масла з вузьким фракційним складом, тобто, що википають у невеликому інтервалі температур, володіють кращими в’яз- кістно-температурними властивостями, більш високою температурою спалаху в порівнянні з маслами, що мають однакову в'язкість при 100 °С, але з більш широким фракційним складом. Нижні межі температури кипіння масел встановлюють у залежності від їх випаровуваності при роботі і від мастильних властивостей. В маслах, наприклад, для бензинових і газових двигунів допускається не більш 5 % фракцій, що википають до 340 °С, Ці фракції впливають на витрату масел у двигуні. Чим їх більше, тим більше втрати масла на чад внаслідок випару легких фракцій, у результаті чого зростає в'язкість масел.

Вимоги до фракційного складу дизельних масел менш тверді, чим до масел для бензинових і газових двигунів. Зміст у дизельних маслах не більш 5% фракцій, що википають до 320…325 °С, практично не збільшує витрати масел.

Верхні межі температури кипіння масел установлюють керуючись головним чином такими вимогами, як плинність при низьких температурах і нагароутворююча здатність. Носіями високої в'язкості є ароматичні поліциклічні вуглеводні, що визначають підвищену схильність масел до нагароутворення. Із збільшенням температури викіпання масел росте в'язкість і нагароутворення. Для одержання масел з низькою схильністю до нагароутворення необхідно, щоб верхня межа фракційного складу масел не перевищував 400°С. При більш високих температурах у залишкових масел схильність до нагароутворення збільшується. Чим менше ступінь стиску в двигуні, тим менше небезпека нагароутворення.

Регулювання фракційного складу масляної основи по верхній межі викіпання у сполученні з застосуванням в’язкістних присадок дозволяє одержувати масла з необхідними в’язкіс- но-температурними і нагароутворюючими властивостями. Використовуючи інші за призначенням присадки, можна одержати якісні за всіма експлуатаційними показниками масла.

231

О.Й. Мажейка

Випаровуваність масел характеризується температурою спалаху. За даними НАМИ (Центральний науково-дослідний автомобільний і автомоторний інститут), для масел одного класу в'язкості, наприклад, 10 мм2/с при 100 °С, зниження температури спалаху з 250 до 218 °С викликає перевитрату масла на 10…15% внаслідок збільшення чаду в дизелі. Особливо велика витрата масла на чад спостерігається в двигунах, що пройшли капітальний ремонт.

232

Моторні масла

3.МОТОРНІ МАСЛА

3.1.Вимоги, що пред’являються до моторних масел

3.2.Склад і умови роботи моторних масел

3.3.Класифікація та асортимент моторних масел

3.5.Взаємозамінність масел

3.5.Спрацьованість та заміна масел

3.1.Вимоги, що пред’являються до моторних масел

Масла, що використовуються в системах мащення двигунів внутрішнього згоряння, називаються моторними маслами. Їх головне призначення – знижувати знос деталей двигуна за рахунок створення на поверхні тертьових деталей міцної масляної плівки. Крім цього, моторні масла повинні забезпечувати ущільнення зазорів у деталях циліндро-поршневої групи, відвід тепла і видалення продуктів зносу з зон тертя, захист робочих поверхонь деталей двигуна від корозії, а також сприяти полегшенню пуску двигунів при низьких температурах. Моторні масла повинні запобігати утворенню всіх видів відкладень на деталях двигуна при його роботі на різних режимах, забезпечувати високу стійкість проти окислювання, тобто збереження фізико-хімічної стабільності в процесі роботи, а також при тривалому зберіганні. Крім того, моторні масла повинні забезпечувати мінімальну витрату при роботі двигуна і максимальний термін служби до заміни без збитку для надійності двигуна, володіти гарною в’язкістно-температурною характеристикою, високою миюче-диспергуючою здатністю.

233

В.А. Павлюк-Мороз

Основою вітчизняних моторних масел є продукти, отримані в процесі перегонки нафти, головним чином, у процесі фракційної перегонки мазуту - залишку, що утворюється після одержання так званих світлих нафтопродуктів (бензину, гасу, дизельного палива й ін.). Самі по собі ці продукти володіють непоганою змащувальною дією, однак для сучасних двигунів ці властивості явно недостатні. Необхідний якісний рівень моторних масел досягається введенням у нафтову основу спеціальних присадок у визначених кількостях і сполученнях. Серед них найбільш важливі протизносні, протизадирні, миючі, антипінні, антиокисні. Обсяг і ефективність введених в основу присадок визначають експлуатаційні властивості і призначення кожного конкретного сорту масел.

Властивості мастильних матеріалів повинні в максимальному ступені задовольняти вимогам при їх використанні в двигуні, а також при зберіганні і транспортуванні.

У загальному випадку до мастильних матеріалів пред'являють наступні основні вимоги: наявність антифрикційних і антизадирних властивостей; висока фізична і хімічна стабільність в експлуатаційних умовах роботи в двигуні; мінімальний негативний вплив на конструктивні матеріали (окислювання, навуглероджування тощо); здатність захищати конструкційні матеріали від хімічних агресивних речовин (захисні властивості); здатність відводити теплоту і продукти зносу від поверхонь тертя; максимальний ресурс; мінімальна токсичність і гарні протипожежні характеристики; розвинена виробнича база, висока економічна ефективність і т.д.

Варто вказати на одну важливу самостійну функцію моторного масла - крім відводу теплоти, що виникає при терті, воно в ряді випадків (особливо у високофорсованих двигунах) повинно відводити від поршня і частково від кілець і циліндра двигуна теплоту, передану їм при згорянні палива.

234

Моторні масла

3.2. Склад і умови роботи моторних масел

Властивості товарного моторного масла визначаються складом і технологією переробки базового масла, а також функціональними властивостями присадок.

Суміш базового масла з присадкою не є цільним розчином. В маслі поряд з окремими молекулами присадки можуть бути присутніми більш великі скупчення її молекул - мицели. Коливання температури і наявність води збільшує кількість молекул, зв'язаних у мицели; і їх розміри. При досягненні визначених розмірів мицели можуть випадати в осад і затримуватися системами очищення масел.

В залежності від вихідної сировини, використаної для одержання базового масла, моторні масла поділяють на нафтові (одержані перегонкою нафти) і синтетичні, до яких прийнято відносити базові моторні масла, одержані хімічними методами.

Для виготовлення практично всіх сучасних моторних масел використовують базові нафтові масла. Ці масла являють собою важкі, в’язкі нафтові фракції з температурою кипіння понад 620 0С, щільністю 820…950 кг/м3, практично нерозчинні у воді.

Нафтові масла складаються з вуглеводних молекул, що містять 20...70 атомів вуглецю які володіють молярною масою від 250 до 1000 і більше.

Базові нафтові масла за способом виготовлення поділяють на три види: дистилятні – одержані шляхом очищення окремих дистилятів, відокремлюваних при перегонці мазуту; залишкові

— одержані шляхом очищення залишків, що виходять при переробці гудрону, і змішані (компаундовані), що складаються із суміші дистилятних масел із залишковими.

Вибір базового масла визначається заданою величиною в'язкості: для малов’язких моторних масел використовують дистилятні, для середньов’язких – змішані і для високов'язких – залишкові базові масла. Дистилятні масла мають в'язкість при 373 0С менше 11 мм2/з, залишкові — у діапазоні 15..22 мм2/с.

Ряд найважливіших властивостей нафтових масел зале-

235

В.А. Павлюк-Мороз

жить від їх групового складу, що визначається походженням (родовищем) нафти і технологією переробки нафтопродуктів. Наприклад, масла із сірчистої нафти східних районів Росії в порівнянні з маслами з бакинської нафти мають більш високі протизносні властивості, але поряд з цим мають велику схильність до утворення відкладень. Тому нафтові масла однакової в'язкості, але різного походження мають неоднакові властивості і для їх вирівнювання необхідне введення різних кількостей і типів присадок.

Змащувальні властивості масла, у першу чергу визначаються тим, що в його склад входять полярні молекули поверх- нево-активних речовин, які володіють здатністю адсорбуватися на твердих поверхнях і одночасно поєднуватися один з одним. Об'єднання може відбуватися як у напрямку, перпендикулярному осі молекул, тоді утворюються конгломерати молекул у вигляді пластин, так і уздовж осі з утворенням ланцюгових структур, що складаються з довгих гнучких конгломератів молекул. Такі конгломерати молекул мають анізотропію механічних властивостей – малий опір ковзанню (зрушенню) паралельно шарам і великий опір – у напрямку, перпендикулярному шарам.

Ефективність використання моторного масла визначається можливістю оптимізації його властивостей відповідно до умов протікання робочих процесів і особливостями конструкції двигуна. При роботі в двигуні моторне масло піддається впливу високих температур і тисків у присутності кисню повітря, води і сторонніх домішок. У цих несприятливих умовах масло повинне зберігати протягом максимально можливого періоду часу свої корисні властивості. Вимоги забезпечення запуску двигуна при низьких температурах навколишнього середовища і мінімального негативного впливу масла на матеріали конструкції двигуна розширюють і поглиблюють обсяг вимог, які ставляться до цих масел.

Стосовно до конкретних умов роботи масла в двигуні поділ тертя на гідродинамічне, граничне, напівсухе і сухе носить

236

Моторні масла

умовний характер. На тих самих поверхнях в залежності від конкретно сформованих обставин можуть одночасно або послідовно існувати всі ці три види тертя. Найбільший вплив на працездатність масла здійснює температура. Для аналізу впливу температури в двигуні прийнято виділяти три температурні зони: високотемпературну, яка включає поверхню, що обмежує камеру згоряння (температура металевих поверхонь до 1100 0С); середнєтемпературну – поршень, верхня частина шатуна, стінки циліндра (температура металевих поверхонь до 700 0С); низькотемпературну – область картера, колінчатий вал (найбільша температура до 500 0С на шатунних і корінних підшипниках). Кожна з цих зон характеризується визначеними, відмінними від інших, режимами роботи масла, впливом на нього механічних і термохімічних впливів, а отже, і вимогами, які застосовуються до властивостей моторних масел.

3.3. Класифікація та асортимент моторних масел

Для моторних масел установлені позначення відповідно ДО ДЕРЖСТАНДАРТУ 17479.1-85. Стандарт поширюється на масла з присадками, для змащування двигунів внутрішнього згоряння (автомобілів, тракторів, сільськогосподарських і будівельних машин і т.д.), і не поширюється на масла, для авіаційних двигунів.

В основу класифікації моторних масел за ДСТ 17479.1-85 покладені дві характерних ознаки: кінематична в'язкість і якісний рівень, обумовлений сумою найважливіших експлуатаційних властивостей. За в'язкістю масла поділяються на 3 класи: літні, зимові, всесезонні (таблиця 2.11). Літні масла нормуються значенням кінематичної в'язкості при +100 °С, зимові – при +100 °С та при –18 °С. Всесезонні масла позначаються дробом, у чисельнику вказує клас в'язкості зимового, а в знаменнику – літнього масла.

237

В.А. Павлюк-Мороз

Таблиця 2.11

Класи кінематичної в'язкості моторних олій (ДСТ 17479.1-85)

Примітка: *- визначається за номограмою до введення в дію стандарту на визначення динамічної в’язкості при температурі нижче 0ºС.

Система позначень моторних масел включає кілька знаків: букву М (моторне), цифру, що характеризує клас кінематичної

238

Моторні масла

в'язкості, і букву, що позначає приналежність до групи за експлуатаційними властивостями (таблиця 2.12). Дробові цифри в чисельнику вказують клас в'язкості масла при -18 0С, а в знаменнику - клас в'язкості при 100 ºС. Цифри в буквах позначають наступне: індекс "1" привласнюють маслам для карбюраторних двигунів, "2" - для дизельних. Універсальні масла, призначені для використання як у дизелях, так і в карбюраторних двигунах одного рівня форсування, індексу в позначенні не мають. Універсальні масла, що належать до різних груп, мають подвійне позначення, у якому перше характеризує якість масла як дизельного, друге – як карбюраторного.

Таблиця 2.12

Групи моторних масел за призначенням та експлуатаційними властивостями (ГОСТ 17491.1-85).

Унеобхідних випадках застосовують додаткові індекси: "рк"

–робоче-консерваційні масла; "цл” - для циркуляційних і лубрикаторних систем мащення; "З" – масло, що містить загущуючу присадку; "20", "30" - значення лужного числа.

Приклади, позначення моторних масел:

М-8В1 - буква "М" - моторне масло, цифра "8" - клас в'язкості, буква з індексом "В1" позначає, що за експлуатаційними властивостями масло відноситься до групи В1 призначене для змазування середньофорсованих карбюраторних двигунів;

М-10-Г2ДО - буква "М"- моторне масло, цифра "10" - клас в'язкості, буква "Г" з індексом "2" означає, що за експлуатаційними властивостями воно відноситься до групи Г та призначено для змазування високофорсованих дизельних двигунів; буква "ДО" свідчить про те, що масло призначене для автомобілів КамАЗ;

М-63/10-У - буква "М" - моторне масло, 63/10 - клас в'язкості, буква "3" означає, що масло має експлуатаційну присадку, яка поліпшує в’язкістно-температурні властивості і призначено для застосування в якості всесезонного або зимового сорту, буква "У" без індекса означає, що це масло універсальне і

призначено для змащування карбюраторних і газових двигунів. М-4з/8-У2М2 - моторне масло класу в'язкості 43/8, призначено для використання в середньофорсованих дизелях (У2) та високофорсованих карбюраторних двигунах (Г1). Допускається

240