Чабанний В.Я. та ін. Паливо-мастильні матеріали, технічні рідини та системи їх забезпечення (укр)

Подождите немного. Документ загружается.

Мастильні матеріали та їх властивості

221

чим бензину, який витрачається на розбавлення масла При роз-

бавленні масла бензином різко знижується в’язкість, що полег-

шує пуск двигуна, суттєво зменшуються пускові зноси двигуна.

Наприклад, при добавленні до високо-в’язкого авіаційного

масла МК-22 15% бензину марки Б-70 в’язкість масла при

температурі –30

С знижується з 1,5⋅10

мм

/с до 102 мм

/с,

тобто більш як в 100 разів. Бензин добавлять в моторні масла

після зупинки двигуна при температурі охолоджувальної рідини

близько 40

С. Після добавлення масло перемішують приблизно

1 хв. на малих обертах двигуна. В залежності від температури

навколишнього повітря в масло добавляють до 10% бензину.

Використання етилованих бензинів, гасу, дизельного палива для

цих цілей недопустимо.

Пуск двигуна здійснюється при такій частоті обертання

колінчастого валу двигуна, яка забезпечує умови для створення

необхідного складу суміші

для запалення. Для забезпечення

таких умов велику роль відіграє в’язкість масла в момент пуску

двигуна. Мінімально допустимі температури навколишнього

повітря для запуску двигуна при використанні масел відповід-

них марок наведені нижче:

Марка двигуна Мінімальна температура пуску,

ЯМЗ-238 -10…-15

КамАЗ-740 -16…-17

Москвичі всіх модифікацій -13…-14

ВАЗ всіх модифікацій -23…-24

ЗМЗ-53 -16…-17

ЗИЛ-375 -18…-19

ЗИЛ-130 -20…-21

Для масел, які використовуються на Півночі, в’язкість

повинна мати наступні значення (ГОСМТ 21531-76):

В’язкість, мм

/с Бензинові двигуни Дизельні двигуни

При 100

С, не менше 6,0 8,0

При – 40

С, не більше

19⋅10

24⋅10

О.Й. Мажейка

222

Недотримання правил пуску холодного двигуна, відсут-

ність необхідного теплового режиму при його експлуатації

приводить до значного збільшення витрати масла та палива,

інколи на 20…25%. Знизити температуру застигання масел

можна депарафінізацією при добавленні домішок (депресантів).

Механізм дії цих присадок на думку деяких вчених зво-

диться до утворення на металі захисних плівок, які перешко

джають безпосередньому впливу корозійно-активних речовин

на метал. Виникнення плівок є складним процесом, характер,

швидкість та глибина якого залежать від хімічного складу домі-

шок та умов їх взаємодії з металом. Вважають, що на першій

стадії процесу в результаті взаємодії антикорозійної домішки

безпосередньо з металом на його поверхні утворюється захис-

ний

шар плівки, а потім на ньому під дією адсорбційних сил на-

рощуються нові шари.

Для кожного складу металу і домішки є визначений тем-

пературний інтервал при якому спостерігається найвища інтен-

сивність цього процесу. Таким інтервалом для більшості сірко-

та фосфороутримаючих домішок є температура 90…120

С. При

більш низьких температурах захисна плівка відновлюється пові-

льно, а при більш високих – вона руйнується При цьому експе-

риментально доведено, що при механічному руйнуванні плівки

на поверхні деталі антикорозійна присадка може її відновлю-

вати.

На думку інших вчених, механізм дії антикорозійних при-

садок (алкілфенолятів лужних та лужноземельних металів) може

полягати

у нейтралізації корозійно-агресивних продуктів, які ут-

ворилися при згорянні (особливо сірчастого палива) та окислен-

ні масла.

В стандартах на деякі, головним чином моторні, нормують

експлуатаційний показник – корозійність.

Для оцінки корозійності змащувальних масел запропо-

новано декілька методів, основними з яких є методи Пінкевича,

НАМИ, а також Папок, Зарубина та Захарова (

скорочено ПЗЗ).

Мастильні матеріали та їх властивості

223

За методом Пінкевича про корозійність масла судять за

втратою маси металевої пластинки (з свинцю та свинцевистої

бронзи) при впливі на неї нагрітого до 140

С досліджуваного

масла та періодичному контакті з киснем повітря протягом 50 г

випробування. Для цього служить спеціальний прибор, схема

якого показана на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Схема прибору Пинкевича для визначення корозійності масел

Для кожного виду досліджуваного масла беруть дві ста-

ціонарні свинцеві пластини з розмірами 60×20×2,5 мм та важать

на аналітичних вагах з точністю 0,02 г. У вісім скляних пробірок

О.Й. Мажейка

224

5 (для чотирьох зразків досліджуваного масла) наливають по

80±1,2 г досліджуваного масла 4 та опускають в масляну вану 6

нагріту до 140±2

С. Всі пластинки зв’язані сталевими дротами 2

з кривошипним механізмом 1, за допомогою якого періодично

(15 разів за 1 хвилину) піднімають і знову опускають пластинки

в масло. Після дослідження пластинки виймають, ретельно

промивають та важать.

Корозійність (г/м

) досліджуваного зразка масла

підраховують за формулою

−

= (2.4)

де

- маса пластинки до дослідження, г;

- маса пластинки після 50 год. випробування, г;

- площа поверхні пластинки, м

Таким чином, чим більшу масу втрачає пластинка в про-

цесі випробування, тим вище корозійність масла.

За останні роки все більше поширення отримав метод

оцінки корозійності масла на приладі ДК-3 НАМИ (ГОСТ

20502-75), який дозволяє визначити потенційну і дійсну

корозійність масла.

При випробуванні на потенційну корозійність свинцеві

пластинки розміщують у фасонні

колби в які заливають по 36,5

г досліджуваного масла. Колби закривають касетами та

опускають в масляну ванну, нагріту до 140

С. Касета з колбами

обертається в масляній ванні із швидкістю 30 об/хв. При

кожному оберті касети навколо осі пластини почергово

омиваються гарячим маслом та повітрям. Тривалість випробу-

вання 10 годин.

Дійсну корозійність визначають аналогічно потенційній.

Різниця лише в тому, що випробування проводять не у

відкритих, а у щільно закритих колбах (без доступу

повітря) та

дослід триває не 10 годин, а за кілька хвилин, що виключає мож-

Мастильні матеріали та їх властивості

225

ливість інтенсивного окислення зразка масла під час випро-

бувань.

Після досліду корозійність масла (г/м

) визначають за

формулою 2.4.

В методі ПЗЗ використовується маслорозмірна лаборатор-

на установка, яка імітує умови роботи масла в системі мащення

двигуна. Про корозійність масла судять також за зменшенням

маси свинцевих пластинок стандартних розмірів (40×20×2 мм).

2.6. Протикорозійні властивості

Корозія металів та особливо схильних до неї антифри-

кційних підшипникових сплавів характеризується

послідовним

протіканням цілого ряду процесів, які виражаються такими зага-

льними ознаками: появою на робочій поверхні антифрикційного

сплаву шорстких точок та плям; корозійних точок на поверхні в

межах плям, що з’явилися; утворення в місцях корозійних точок

невеликих поглиблених раковин; утворення тріщин, які з’єдну-

ють раковини; викришування антифрикційного сплаву по

трі-

щинам між раковинами.

В процесі роботи різних механізмів масло окислюється, в

ньому накопичуються органічні кислоти, перекиси, оксики-

слоти, смоляні речовини. В двигунах внутрішнього згоряння ма-

сло стикається з продуктами згоряння, в результаті в них утво-

рюються корозійно-активні окисли сірки та кислоти.

На швидкість корозійного руйнування суттєвий вплив

здійснює вода

. Вона може накопичуватися в маслі при невико-

нанні правил перевезення, збереження та заправлення машин.

Крім того, пари води потрапляють в масло під час роботи

двигуна разом із газами, що прориваються в картер, які містять

багато води, що утворюється при згорянні палива.

Кисень і вода, які вміщуються в маслі, можуть поєднува-

тися із металом деталі утворюючи при цьому гідроокиси, напри-

клад Pb(OH)

. В подальшому гідроокис вступає в реакцію об-

О.Й. Мажейка

226

міну водню органічної кислоти RCOOH на метал з утворенням

солей (RCOO)

Pb та води

М(ОН)

+2RCOOH → (RCOO)

M + 2H

(2.5)

де

– метал.

За формулою (2.5) можна схематично представити коро-

зію металу високомолекулярними органічними кислотами. Ко-

розія металів і особливо найбільш схильних до неї підшип-

никових сплавів із кольорових металів проявляється по різному,

частіше процесами, що протікають послідовно.

Введення протикорозійних присадок призвано покращити

один з визначальних показників змащувального масла – його

стабільність проти корозії

. Протикорозійні присадки добавля-

ють в масла, з метою виключення корозії металів, в першу чергу

сплавів кольорових металів, які застосовуються в якості

антифрикційних матеріалів. В якості протикорозійних присадок

запропоновані різні сполучення: трибутилфосфит, трифенил-

фосфит, осернене масло з добавленням стесфину (АКОР-1),

алкилфеноляти лужних та лужноземельних металів (присадки

ДФ-1, ЛАНИ-213 тощо), ефір алкенилянтної

кислоти (В 15/41)

та багатокомпонентні концентрації присадок типу КП.

2.7. Вплив вмісту води та механічних домішок на якість

масла

Вода та механічні домішки викликають підвищений знос

пар тертя, прискорюють окислення масла та збільшують його

витрату. Наявність води в маслі значно впливає на його

антифрикційні властивості. Вода дуже шкідлива для присадок,

які

під її дією гідролізуються та вимиваються. А використання

масла без присадок не допустимо.

Дію води на присадки можна перевірити так. В дві чисті

сухі пляшки на ½ висоти залити свіже масло та в одну з них

додати близько 10 мг води, перемішати, але без утворення ему-

Мастильні матеріали та їх властивості

227

льсії. Через 10…12 годин на дні пляшки з маслом і водою

з’явиться білий водно-емульсійний шар. Масло в іншій пляшці

залишиться прозорим і однорідним. При зливанні з картера

двигуна відпрацьованого масла дуже часто спочатку стікає бу-

рий емульсійний розчин присадок у воді. Це значить, що в маслі

була вода, яка розклала

присадки. Причина потрапляння води в

масло: погана вентиляція картера, порушення герметичності

системи охолодження, заправлення масла разом з водою тощо.

Для визначення придатності масла достатньо провести

якісний аналіз на наявність води в ньому. Якщо вода присутня і

в свіжому маслі, що ще не працювало, то таке масло не при-

датне до

використання. Визначити наявність води в маслі можна

і самостійно, без приладів та без експрес-методів. Для цього

потрібно в суху чисту пробірку на ¼ висоти залити якісно

перемішане досліджуване масло. Дно пробірки, яка нахилена під

кутом 45

отвором від себе, нагрівають сірником (послідовно,

не більше трьох сірників). Поява піни свідчить про наявність

води в маслі.

В період зберігання машин в маслі накопичується вода і

відбувається корозійний знос деталей, яких в техніці сезонного

використання в 3…5 разів більше зносу машин всесезонного

використання. При великому вмісті води в маслі частина

її

потрапляє в підшипники колінчастого валу двигуна, де пере-

творюється у пару за рахунок теплоти нагрітого підшипника.

Пара, в свою чергу, змиває (зриває) масляну плівку із шийки

колінчастого валу та вкладишу, при цьому неминуче задирання.

Використання антифризів, які володіють високою проникною

здатністю, може негативно сказатися на роботі масляної

системи двигуна.

Механічні

домішки викликають в першу чергу механічний

і абразивний знос пар тертя. До механічних домішок відносять

пісок (абразив), продукти зносу та окислення, розпаду присадок,

глибокого окислення масла, неповного згоряння палива тощо.

Підвищений вміст механічних домішок в маслі свідчить про

незадовільний стан роботи або забивання масляних фільтрів.

О.Й. Мажейка

228

Визначити наявність механічних домішок в маслі, що

навіть не працювало, дуже легко. Механічні домішки видно в

краплині масла нанесеної на чисте сухе скло.

Практика показала, що в процесі роботи моторного масла

вміст механічних домішок збільшується. Найбільш інтенсивне

накопичення механічних домішок відбувається в перші 60…120

годин роботи масла, а потім процеси стабілізуються і

якість

утримання масляними фільтрами механічних домішок можна

вважати постійним. Інтенсивне накопичення механічних домі-

шок в перший період пояснюється процесами окислення мало-

стабільних вуглеводнів масла із всього його об’єму в системі

мащення, а в наступному цей процес протікає головним чином в

мікрооб’ємах масла для компенсації тієї його частини, що

згорає.

2.8. Протизносні та протизадирні присадки

Знос різних агрегатів, вузлів, механізмів та деталей трак-

торів, автомобілів і сільськогосподарської техніки залежить від

ряду факторів. Так, різке підвищення хімічної активності масла

сприяє прояві корозійно-механічного і хімічного зносу. Недо-

статнє потрапляння масла в зону тертя призводить до інтенси-

фікації адгезійного зносу тощо. Конструктивні

особливості

вузла тертя також накладають свій відбиток на характер зносу.

На процес тертя і спрацювання контактних поверхонь у

машинах і механізмах великий вплив оказують протиспрацю-

вальні, протизадирні та антифрикційні експлуатаційні власти-

вості масла. Змащувальна властивість масел є узагальненим

поняттям цих їх експлуатаційних властивостей. Масла повинні

мати високу змащувальну властивість, щоб

знижувати втрати на

тертя і запобігати або зменшувати їх спрацювання при робочих

навантаженнях та швидкостях. Якщо при рідинному мащенні

відповідно до гідродинамічної теорії змащувальна дія на повер-

хні тертьових деталей визначається в основному в’язкістю та

Мастильні матеріали та їх властивості

229

індексом в’язкості масла, то в умовах граничного мащення вирі-

шальне значення мають поверхнево-активні властивості масла.

В умовах тертя при граничному мащенні в результаті

адсорбції поверхнево-активних компонентів масел утворюється

гранична плівка, яка розділяє тертьові поверхні та перешкоджає

їх контакту. Однак, плівки базових масел здатні захищати деталі

від тертя та

спрацювання лише при помірних навантаженнях і

температурах. При навантаженнях та температурах вище кри-

тичних значень, що перебільшують міру міцності плівки,

адсорбційний шар руйнується. Для підвищення змащувальної

властивості масел, що застосовують в умовах високих наван-

тажень і температур, до їх складу вводять присадки. Механізм

дії присадок обумовлений двома основними факторами: адсорб-

цією присадок на металевих поверхнях і хімічною активністю

молекул присадки по відношенню до матеріалів тертьових пар.

Утворення адсорбційного шару на поверхні металу веде

до зменшення площі металевого контакту та зниження внаслі-

док цього спрацювання тертьових пар. Важливе значення при

цьому має поведінка адсорбованих на поверхні металу молекул

присадок з підвищенням температури

. Збільшення температури

поверхні може привести до часткової десорбції присадки у

випадку її слабкого зв’язку з металом, що в свою чергу буде

супроводжуватися підвищенням спрацювання пар тертя. Коли

міцність зв’язку адсорбованих молекул присадки з металом

досить велика, то при підвищенні температури спостерігається

хімічна реакція між адсорбатом і адсорбентом, яка

супрово-

джується модифікацією поверхневих шарів металу.

Для підвищення протиспрацювальних властивостей масел

в них вводять антифрикційні присадки, тобто речовини, що

мають поверхневу активність: природні жири, жирні кислоти, їх

ефіри і солі тощо. Антифрикційні присадки знижують або

стабілізують коефіцієнт тертя тим самим запобігають інтенсив-

ному спрацюванню тертьових поверхонь при помірних наванта-

женнях.

О.Й. Мажейка

230

Протизадирні присадки, які вводять в масла, запобігають

інтенсивному спрацюванню та заїданню при надвисоких наван-

таженнях, підвищуючи критичне навантаження заїдання. Меха-

нізм дії протизадирних присадок такий. При високих темпера-

турах протизадирні присадки хімічно взаємодіють з металами

тертьових поверхонь, утворюють сполуки, що мають менший

опір зрізу та більш низьку температуру плавлення ніж чисті

метали, внаслідок чого запобігається заїдання та схоплювання

поверхонь.

Поділ присадок на антифрикційні, протиспрацювальні та

протизадирні умовний, тому що задир є окримий випадок зага-

льного процесу спрацювання твердих тіл при терті. Проти-

спрацювальні та протизадирні присадки водночас підвищують

антифрикційні властивості масел. В основному протиспрацю-

вальні та протизадирні присадки містять органічні сполуки

сір-

ки, фосфору, хлору тощо (ЭФО, ЛЗ-309/2, ОТП, АБЭС, ЛЗ-23К,

ИХП-14А та інші).

У моторних маслах як протизадирні застосовують присад-

ки, що належать за основним призначенням до антиокислю-

вальних: ДФ-11, ДФ-1, ВНИИНП-354, ДФБ.

В останній час для зниження спрацювання і тертя тертьо-

вих поверхонь в умовах високих температур та

навантажень

використовують добавки, що являють собою колоїдні дисперсії

нерозчинених у маслі сполук (дисульфід молібдену, графіт). Ці

сполуки також називають модифікаторами тертя. У ряді

випадків модифікатори тертя більш ефективні, ніж маслороз-

чинені присадки бо не втрачають змащувальних властивостей у

більш широкому температурному інтервалі та в умовах високих

контактних тисків.

2.9. Випаровуваність

масел

Випаровуваність масел характеризується фракційним

складом. Моторні масла одержують з висококиплячих фракцій

нафти, тому вони в період експлуатації випаровуються незнач-