Моторные масла

Самостоятельная работа № 5

При взаимном перемещении соприкасающихся поверхностей работающих механизмов возникает трение — сопротивление перемещению одной поверхности относительно другой, в результате чего трущиеся детали изнашиваются. Для уменьшения затрат энергии на преодоление трения и снижения износа деталей используются смазочные материалы.

При оценке качеств смазочных масел применяют показатели, которые характеризуют эксплуатационные качества масла, такие, как противокоррозионные, антиокислительные, противоизносные, противонагарные и др.

Процесс оценки качества смазочных масел состоит из четырех этапов:

– лабораторных исследований;

– испытаний на модельных установках и малоразмерных одноцилиндровых двигателях;

– стендовых испытаний на полноразмерных установках;

– эксплуатационных испытаний на машинах.

Вязкостные свойства (вязкостно-температурные и индекс вязкости) являются важнейшими показателями качества моторных масел. Вязкость является основным параметром моторного масла, по которому оно маркируется. От величины вязкости моторного масла при рабочих температурах в двигателе зависит качество смазывания трущихся деталей двигателей и величина их износа. Различают абсолютную вязкость (динамическую и кинематическую) и условную.

За единицу динамической вязкости в системе измерений СИ принята вязкость такой жидкости, которая оказывает сопротивление в 1 Н взаимному перемещению двух слоев жидкости площадью 1 м², находящихся один от другого на расстоянии 1 м и перемещающихся с относительной скоростью 1 м/с.

Размерность единицы динамической вязкости — Па · с (Паскаль · секунда). Между динамической и кинематической вязкостью жидкости при одинаковых температурах существует следующая зависимость:

υt=ηt/ρt	(3)
где	υ t	–	кинематическая вязкость, сСт;
	η t	–	динамическая вязкость, Па · с;
	ρt	–	плотность масла, кг/м^3.

Размерность кинематической вязкости в системе СИ — м²/с. В настоящее время за единицу кинематической вязкости принят Ст (Стокс), сотую часть которого называют сантистоком (сСт). Размерность Стокс — см²/с.

Вязкость моторного масла находится в обратной зависимости от температуры: с повышением температуры вязкость понижается, а с понижением — повышается.

Желательно, чтобы при высоких температурах масло имело большую вязкость для обеспечения жидкостного трения, а при низких температурах — малую вязкость для уменьшения крутящего момента при прокручивании коленчатого вала и обеспечении хорошей прокачиваемости масла в смазочной системе.

Надежность работы двигателей во многом определяется выбором масла с оптимальной кинематической вязкостью (обычно – 5…7 мм²/с при 100 °С). Предпочтительнее использовать масла с большой вязкостью, однако повышение вязкости увеличивает потери на трение, особенно с понижением температуры.

Н.В. Брусянцев и Н.В. Семёнов считают, что предельная вязкость масла, при которой возможен пуск двигателя, при условии равенства индикаторного момента сопротивления проворачиванию коленчатого вала не должно превышать 4000 сСт.

Снижение вязкости масел достигается следующими путями:

1. Разжижением вязких масел топливом (авиационным и атомобильным).

2. Применением менее вязких масел (синтетичесие и полусинтетические).

3. Тепловой подготовкой масла в поддоне двигателя.

Зависимость вязкости масла двигателя от температуры называется его вязкостно-температурной характеристикой. Вязкость масел для двигателя может изменяться в десятки и сотни раз. Поэтому, чем положе вязкостно-температурная кривая данного масла, тем более оно пригодно для зимней эксплуатации.

Интенсивность изменения вязкости масла при изменении температуры у различных моторных масел различны. Вязкостно-температурные свойства масел оцениваются индексом вязкости. Индекс вязкости (ИВ) представляет собой относительную величину, которая показывает степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры по сравнению с эталонными маслами. В качестве эталонных выбраны две серии масел различной вязкости: масла первой серии обладают пологой вязкостно-температурной кривой, их индекс вязкости принят до 100 ед.; масла второй серии характеризуются весьма крутой вязкостно-температурной кривой, ИВ принят за 0 ед.

Моторные масла, обладающие более высоким индексом вязкости, имеют лучшие технико-эксплуатационные свойства.

Для повышения индекса вязкости в моторные масла добавляют вязкостные присадки. Масла, содержащие вязкостную присадку, называют загущенными.

Загущенные масла обладают хорошими вязкостно-температурными свойствами, хорошей текучестью при низких температурах, обеспечивают легкий и быстрый пуск двигателя в холодное время года, образуют небольшое количество нагара и обеспечивают минимальные потери мощности на трение.

Стандартом ГОСТ 25371-82 установлены два метода расчета индекса вязкости смазочных масел на основе их кинематической вязкости при 40 и 100 °С:

А — для масел с ИВ менее 100;

Б — для масел с ИВ 100 и более.

Термоокислительная стабильность — важнейший показатель эксплуатационных свойств масла, оценивающий склонность смазочных масел к лако- и нагарообразованию.

Термоокислительная стабильность моторного масла выражается временем в минутах, в течение которого испытуемое масло при температуре 250 °С превращается в лаковый остаток, состоящий из 50% рабочей фракции и 50% лака. Метод определения термоокислительной стабильности на испарителях служит для условной оценки масел в отношении склонности их к образованию лаковых отложений на деталях двигателя в зоне поршневых колец, а также для оценки эффективности действия присадок, уменьшающих лакообразование.

Моющие свойства — это эксплуатационный показатель масла, характеризующий способность масла удерживать во взвешенном состоянии образующиеся продукты окисления и износа и уносить их в средства очистки. Для улучшения моющих свойств в масла вводят специальные присадки.

Коррозийный (химический) износ трущихся деталей зависит от качества смазочного масла и количества образующихся в масле в процессе эксплуатации агрессивных веществ, к которым относятся органические кислоты, водорастворимые (минеральные) кислоты и щёлочи, активные сернистые соединения, окислы серы, вода. Органические кислоты оцениваются кислотным числом.

Коррозийность масел определяется лабораторным путем по методам Пинкевича и НАТИ. Улучшают антикоррозийные свойства масла путем введения специальных присадок, содержащих в своем составе щелочноземельные металлы, а также присадок, образующих на поверхности металла защитные пленки (трибетилфосфат, трифенилфосфат, осерненное масло).

Противоизносные свойства масла характеризуют его способность предотвращать или уменьшать износы трущихся деталей.

Эти свойства масел определяются его вязкостью, маслянистостью и чистотой. Улучшают противоизносные свойства масла введением специальных присадок.

Присадки — это сложные химические соединения, которые вводятся в смазочные масла для улучшения их качества и придания новых эксплуатационных свойств. Присадку в масло могут вводить для улучшения или придания одного какого-либо свойства, но чаще всего используют многофункциональные присадки, улучшающие одновременно несколько свойств смазочного масла, а также композиции многофункциональных присадок, повышающие многие его эксплуатационные качества. Подбор композиций присадок является очень сложной задачей, так как при соединении нескольких веществ может наблюдаться не только синергизм (усиление) свойств, но и антогонизм. В масле для современных двигателей внутреннего сгорания композиции присадок добавляются в количествах 7…15%.

Присадки должны удовлетворять целому ряду требований:

– хорошо растворяться в маслах;

– не выпадать в осадок при изменении температуры и при хранении;

– быть химически и термически стабильными;

– не изменять своего функционального назначения при эксплуатации масла и т. д.

Основное назначение присадок заключается в:

– снижении износа (особенно коррозионного);

– уменьшении количества высокотемпературных отложений, вызывающих прогорание поршней, залегание поршневых колец;

– улучшении моющих средств масел, то есть в переводе образующихся продуктов окисления в тонкодиспергированное состояние, чтобы они не накапливались на горячих деталях двигателя.

.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое индекс вязкости и как его определяют?

2. Что такое термоокислительная стабильность масел?

1. От чего зависят противоизносные свойства масел?

2. От каких факторов зависят коррозийные свойства масел?

3. Какова цель и назначение присадок к смазочным маслам?

4. Для улучшения каких свойств наиболее широко вводятся однофункциональные присадки?

5. Почему современные моторные масла имеют высокую щелочность?

Дата добавления: 2015-07-13