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

Подождите немного. Документ загружается.

Мастильні матеріали та їх властивості

231

но. Масла з вузьким фракційним складом, тобто, що википають

у невеликому інтервалі температур, володіють кращими в’яз-

кістно-температурними властивостями, більш високою темпера-

турою 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 нагароутво-

рення 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’язкіст-

них присадок дозволяє одержувати масла з необхідними в’язкіс-

но-температурними і нагароутворюючими властивостями. Вико-

ристовуючи інші за

призначенням присадки, можна одержати

якісні за всіма експлуатаційними показниками масла.

О.Й. Мажейка

232

Випаровуваність масел характеризується температурою

спалаху. За даними НАМИ (Центральний науково-дослідний

автомобільний і автомоторний інститут), для масел одного класу

в'язкості, наприклад, 10 мм

/с при 100 °С, зниження темпе-

ратури 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.

Моторні масла

233

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 дви-

гунів внутрішнього згоряння, називаються

моторними маслами.

Їх головне призначення – знижувати знос деталей двигуна за

рахунок створення на поверхні тертьових деталей міцної ма-

сляної 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, забез-

печувати високу стійкість проти окислювання, тобто збере-

ження фізико-хімічної стабільності в процесі роботи, а також

при тривалому зберіганні. Крім того, моторні масла повинні за-

безпечувати мінімальну

витрату при роботі двигуна і макси-

мальний термін служби до заміни без збитку для надійності дви-

гуна, володіти гарною в’язкістно-температурною характери-

стикою, високою миюче-диспергуючою здатністю.

В.А. Павлюк-Мороз

234

Основою вітчизняних моторних масел є продукти, отри-

мані 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 мотор-

них 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 максималь-

ному

ступені задовольняти вимогам при їх використанні в

двигуні, а також при зберіганні і транспортуванні.

У загальному випадку до мастильних матеріалів пред'яв-

ляють наступні основні вимоги: наявність антифрикційних і

антизадирних властивостей; висока фізична і хімічна стабіль-

ність в експлуатаційних умовах роботи в двигуні; мінімальний

негативний вплив на конструктивні матеріали (окислювання,

навуглероджування

тощо); здатність захищати конструкційні

матеріали від хімічних агресивних речовин (захисні власти-

вості); здатність відводити теплоту і продукти зносу від повер-

хонь 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 мо-

торного масла - крім

відводу теплоти, що виникає при терті, во-

но в ряді випадків (особливо у високофорсованих двигунах)

повинно відводити від поршня і частково від кілець і циліндра

двигуна теплоту, передану їм при згорянні палива.

Моторні масла

235

3.2. Склад і умови роботи моторних масел

Властивості товарного моторного масла визначаються

складом і технологією переробки базового масла, а також функ-

ціональними 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 кіль-

кість молекул, зв'язаних у мицели; і їх розміри. При досягненні

визначених розмірів мицели можуть випадати в осад і затриму-

ватися 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 ма-

сел використовують базові нафтові масла. Ці масла являють со-

бою важкі, в’язкі нафтові фракції з температурою кипіння понад

620

С, щільністю 820…950 кг/м

, 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

С менше 11 мм

/з, залишкові — у діапазоні 15..22 мм

/с.

Ряд найважливіших властивостей нафтових масел зале-

В.А. Павлюк-Мороз

236

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 схиль-

ність 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 визнача-

ються 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, перпендикуляр-

ному 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 меха-

нічних властивостей – малий опір ковзанню (зрушенню) парале-

льно 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 мінімаль-

ного негативного впливу масла на матеріали конструкції дви-

гуна розширюють і поглиблюють обсяг вимог, які ставляться до

цих масел.

Стосовно до конкретних умов роботи масла в двигуні по-

діл тертя на

гідродинамічне, граничне, напівсухе і сухе носить

Моторні масла

237

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

С);

середнєтемпературну –

поршень, верхня частина шатуна, стінки

циліндра (температура металевих поверхонь до 700

С);

низькотемпературну –

область картера, колінчатий вал (най-

більша температура до 500

С на шатунних і корінних під-

шипниках). 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 якіс-

ний рівень, обумовлений сумою найважливіших експлуатацій-

них

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.

В.А. Павлюк-Мороз

238

Таблиця 2.11

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

Кінематична в’язкість, мм

/с при

температурі

Клас в’язкості

+100ºС -18ºС, не більше

Зимові класи

не менш 3,8 1250

не менш 4,1 2600

не менш 5,6 6000

не менш 5,6 10400

Літні класи

6 5,6…7,0 -

8 7,0…9,5 -

10 9,5…11,5 -

12 11,5…13,0 -

14 13,0…15,0 -

16 15,0…18,0 -

20 18,0…23,0 0

Всесезонні класи

/8 7,0…9,5 1250

/6 5,6…7,0 2600

/8 7,0…9,5 2600

/10 9,5…11,5 2600

/10 9,5…11,5 6000

/12 11,5…13,0 6000

/14 13,0…15,0 6000

/10 9,5…11,5 10400

/14 13,0…15,0 10400

/16 15,0…18,0 10400

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

Моторні масла

239

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

С, а в зна-

меннику - 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. Уні-

версальні масла, що належать до різних

груп, мають подвійне

позначення, у якому перше характеризує якість масла як дизе-

льного, друге – як карбюраторного.

Таблиця 2.12

Групи моторних масел за призначенням та експлуатаційними

властивостями (ГОСТ 17491.1-85).

Група

мастила

Рекомендована область застосування

1 2

А Нефорсовані карбюраторні двигуни та дизелі

Малофорсовані карбюраторні двигуни, що працюють в

умовах утворення високотемпературних відкладень і

корозії підшипників

Малофорсовані дизелі

Середньофорсовані карбюраторні двигуни, що

працюють в умовах окислення масла і утворенню всіх

видів відкладень

Середньофорсовані дизелі, що пред’являють вимоги до

протикорозійних, протизносних властивостей масел та

схильність до утворення високотемпературних

відкладень

Г Г

Високофорсовані карбюраторні двигуни, які працюють

в тяжких експлуатаційних умовах, що сприяє

окисленню масла, утворенню усіх видів відкладень,

корозії та іржі

В.А. Павлюк-Мороз

240

Продовження табл. 2.11.

1 2

Високофорсовані дизелі з наддувом, що працюють в тяж-

ких експлуатаційних умовах або у випадку, коли паливо

вимагає використання масел з високою нейтралізуючою

здатністю, антикорозійними та протизносними властиво-

стями, малою схильністю до утворення всіх видів від-

кладень

Лубрікаторні системи мащення циліндрів дизелів, що

працюють на паливі з високим вмістом сірки

У необхідних випадках застосовують додаткові індекси: "рк"

– робоче-консерваційні масла; "цл” - для циркуляційних і лубрика-

торних систем мащення; "З" – масло, що містить загущуючу

присадку; "20", "30" - значення лужного числа.

Приклади, позначення моторних масел:

М-8В

- буква "М" - моторне масло, цифра "8" - клас в'яз-

кості, буква з індексом "В

" позначає, що за експлуатаційними

властивостями масло відноситься до групи В

призначене для

змазування середньофорсованих карбюраторних двигунів;

М-10-Г

ДО - буква "М"- моторне масло, цифра "10" - клас

в'язкості, буква "Г" з індексом "2" означає, що за експлуата-

ційними властивостями воно відноситься до групи Г та при-

значено для змазування високофорсованих дизельних двигунів;

буква "ДО" свідчить про те, що масло призначене для авто-

мобілів КамАЗ;

М-6

/10-У - буква "М" - моторне масло, 6

/10 - клас в'яз-

кості, 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-У

- моторне масло класу в'язкості 4

/8, приз-

начено для використання в середньофорсованих дизелях (У

) та

високофорсованих карбюраторних двигунах (Г

). Допускається