Моторные масла

ВВЕДЕНИЕ

 

 

В связи с непрерывно увеличивающимся многообразием условий применения масел и смазок, характеризующимся широким диапазоном скоростей, нагрузок и рабочих температур, требуется широкий ассортимент смазочный материалов, различный по физико-химическим и эксплуатационным свойствам, жидкий и мазеобразных или твердых при нормальной температуре. Но в связи с тем, что в настоящее время и в ближайшее десятилетие двигатели внутреннего сгорания останутся основными для различных мобильных машин, из всех смазочных материалов наиболее широко используются моторные масла, ежегодный расход которых только в сельском хозяйстве составляет 1,5 млн. т. Чтобы рационально использовать такое громадное количество масел, т.е. снижать их расход и увеличивать долговечность машин, нужно знать физико-химические свойства масел и эксплуатационные требования, предъявляемые к их качеству, сорта и марки масел, наиболее часто используемые в сельскохозяйственном производстве, и то влияние, которое оказывает качество масел на работу машин.

Сырьем для получения моторных масел является мазут, который во время перегонки под вакуумом разделяется на масляные дистиллянты и остаток, составляющий из полугрона и концентрата. Продукт вакуумной перегонки проходят очистку путем обработки одним или последовательно несколькими реагентами. После очистки - конечной стадии переработки - обычно получают готовые товарные моторные масла.

Моторные масла работают в наиболее тяжелых и неблагоприятных условиях по сравнению с другими смазочными материалами, независимо от рабочего процесса (дизели или карбюраторные), удельной мощности и конструктивных особенностей двигателей. Функцией моторных масел является снижение трения и износа трущихся поверхностей, отвод тепла от нагревающихся деталей, предохранение от коррозионного разрушения, очистка поверхностей от накапливающихся продуктов загрязнения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ПРИМЕНЕНИЕ  МОТОРНЫХ МАСЕЛ  В СФЕРЕ  ПРОИЗВОДСТВА ИЛИ ПОТРЕБЛЕНИЯ

 

 

Моторные масла - это смазочные материалы, которые предназначены для использования в карбюраторных, дизельных и авиационных двигателях внутреннего сгорания. Они выполняют следующие функции. Прежде всего, как и все смазочные матриалы, они уменьшают затраты энергии на преодоление трения и снижают износ трущихся поверхностей, отводят тепло от нагревающихся деталей, предохраняют их от коррозионного разрушения, очищают поверхности от накапливающихся продуктов загрязнения как органического (различные углеродистые вещества), так и минерального (кварциты, глиноземы, минеральные соли) происхождения. Важной функцией моторного масла является необходимость герметизации сопряжений цилиндр-кольцо, кольцо поршень.

Условия эксплуатации, рабочие режимы авиационных, автомобильных, тракторных, судовых, тепловозных и других двигателей существенно отличаются друг от друга. Поэтому для каждого типа двигателей требуется масло, обеспечивающие надежную, экономичную и долговечную работу.

При отсутствии масла необходимой марки, при их замене следует придерживаться рекомендаций заводов-изготовителей, но никогда не производить замену маслами более низкого качества. Общее правило при замене масел таково: масла заменяют равновязкими по качествк группой выше. Например, при отсутствии марки Н-8В2 его заменяют маслом М-8Г2 , увеличив срок службы последнего в 1,5-3 раза в зависимости от условий эксплуатации. Чем выше группа масла, тем выше его нейтрализующие свойства. Но с повышением группы масла увеличивается его зольность, зольность масел для дизилей выше зольности масел для бензиновых и газовых двигателей (даже в пределах одной группы). Повышение зольности масел может вызвать увеличение количества отложений в камере сгорания, ухудшить работу свечей в двигателях с искровым зажиганием, повысить склонность к копийному зажиганию, увеличить возможность прогара поршней, износ цилиндропоршневой группы. Чувствительность различных двигателей к зольности масел неодинакова и зависит от многих факторов (такими факторами могут быть температура, повышение которой ведет к интенсификации нагарообразования, режим работы двигателя и др.). поскольку в камере сгорания бензиновых двигателей температура выше по сравнению с дизелями, нельзя использовать дизельные масла для бензиновых двигателей (например, масла М-8Г2 и М-10Г2 К для автомобилей КамАЗ и ВаЗ соответственно). В таких случаях, как правило, двигатель продолжает работать при выключенном зажигании, что свидетельствует о возникновении копийного зажигания. А это влечет за собой повышенный износ топлива, перерасход топлива, повышение таксичности отработавших газов. Не разрешается смешивать масла различных групп. Для мешивания необходимо знать весь комплекс присадок, входящих в смешиваемые масла, так как при смешивании масел часто наблюдается несовместимость присадок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ ПРИЗНАКИ  МОТОРНЫХ МАСЕЛ

 

 

В соответствии с ГОСТ 17479.1-85 действует единая система обозначения моторных масел, предназначенных для эксплуатации всех типов двигателей внутреннего сгорания, кроме авиационных. Эта классификация подразделяет масла по уровню эксплуатационных свойств, условиям применения и в зависимости от вязкости.

В зависимости от эксплуатационных свойств для моторных масел установлено шесть групп: А, Б, В, Г, Д, Е. Масла группы А предназначены для малофорсированных двигателей, содержат незначительное количество присадок: группы Б - для малофорсированных бензиновых, газовых и дизельных двигателей, содержат до 5% присадок; группы В - для среднефорсированных бензиновых, газовых и дизельных двигатель; группы Г - для высокофорсированных бензиновых, газовых и дизельных двигателей, содержат до 11% различных композиций присадок; группы Д - для высокофорсированных дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях, содержат до 18% композиций присадок; группы Е - для высокофорсированных дизельных малооборотных двигателей с лубрикаторной смазочной системой, работающих на тяжелом топливе, содержат до 22% присадок.

Масла группы Б, В, Г делятся на две подгруппы: 1 - для карбюраторных двигателей, 2 - для дизелей. Эти индексы указываются в марке. Стандартом предусмотрен также выпуск универсальных масел, которые можно применять как в карбюраторных, так и в дизельных двигателях. В этом случае цифровой индекс не ставится.

В зависимости от уровня вязкости масла при 100º С установлены классы вязкости: 3з , 4 з , 5з , 6з , 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 3з /8, 46/6, 4з /8, 4з /10, 5з /10, 5з /12, 5з /14, 6з /10, 6з /14, 6з /16 сСт. По вязкости масла подразделяют на летние, зимние и все сезонные. Для летних и зимних масел нормируется значение вязкости при 100º С; кроме того для зимних при -18ºС. Всесезонные масла должны одновременно удовлетворять нормам вязкости определенных образцов летнего и зимнего масла. Они обозначаются дробью, в числителе которой указывается класс вязкости зимнего, а в знаменателе - летнего масла.

Моторные масла обозначаются следующим образом. Вначале идет буква М, которая указывает на то, что масло моторное, затем цифры 6, 8, 10 и др., показывающие значение вязкости в сантистоксах при 100ºС и буква, характерезующая уровень эксплуатационных свойств, с индексом 1 или 2, которых указывает , в каких двигателях можно использовать масла (отсутсвие индекса - универсальное масло). Пример: М-10Г2 - моторное масло с вязкостью при 100ºС, предназначено для применения в высокофорсированных (Г) дизелях (2).

Маркировка загущенных зимних и всесезонных масел, имеющих улучшенные вязкостно-температурные свойства (индекс вязкости не менее 11Б), несколько сложнее, здесь дополнительно указывается класс вязкости - максимально допустимые значения вязкости при температуре -18ºС. Пример: М-4з /8Г2 - масло моторное, класс вязкости 4з (вязкость при -18ºС не более 2600 сСт), вязкость при 100ºС составляет 8 сСт, предназначено для использования в среднефорсированных дизелях. Буква «з» - масло загущенное, приготовлено из масла с уровнем вязкости 8 сСт (в данном случае).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. СВОЙСТВА МОТОРНЫХ МАСЕЛ

 

 

Моторное масло следует рассматривать как составляющую смазочной системы двигателя. Оно может длительно и надежно выполнять свои функции только при соответствии свойств тем термическим, механическим и химическим воздействиям, которым масло подвергается в смазочной системе двигателя и на поверхностях смазываемых и охлаждаемых деталей.

К основным свойствам моторных масел относятся моюще-диспергирующие, антиокислительные, противоизносные, антикоррозионные и вязкостно-температурные свойства.

Моюще-диспергирующие свойства характеризуют способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателей, поддерживать продукты окисления и загрязнения во взвешенном состоянии. Чем выше моюще-диспергирующие свойства масла, тем больше нерастворимых веществ - продуктов (старения) может удерживаться в работающем масле без выпадения в осадок, тем меньше лакообразуемых отложений и нагаров образуется и остается на горячих деталях. Масса отложений на поршнях двигателя зависит от концентрации моюще-диспергирующей присадки в масле и содержания серы в применяемом топливе. Кроме концентрации присадок существенное значение имеет их эффективность, а также приемистость к ним базового масла. Наиболее распространенными присадками в композициях моторных масел являются сульфонаты, апкинфенолиты, апкинсалиципаты, фасфанаты кальция, бария или магния в различных сочетаниях друг с другом (зольные присадки), а также с беззольными дисперантами - веществами, снижающими склонность масла к образованию низкотемпературных отложений и скорость загрязнения фильтров.

Механизм действия зольных моющих присадок объясняют их адсорбцией на поверхности нерастворимых в массе частиц. При работе двигателя на топливах с высоким содержанием серы щелочные моюще-диспергирующие присадки препятствуют нагаро- и лакообразованию на деталях двигателя в результате нейтрализации кислот, образующихся из продуктов сгораемого топлива. Металлосодержащие моющие присадки повышают зольность масла, что может приводить к таким нежелательным явлениям , как образование зольных отложений в камере сгорания, замыкания электродов свечей зажигания и т.д. Поэтому сульфатную зольность масел обычно ограничивают верхним пределом. Ее значение зависит от конструкции двигателя, расхода масла на угар, условий эксплуатации, в частности от содержания серы в топливе.

В лабораторных условиях моющие свойства моторных масел определяют на модельной установке ПЗВ, состоящей из малоразмерного двигателя, приводимого в действие от электромотора и имеющего нагрев цилиндра. В стендовых условиях моющие свойства оценивают стандартными испытаниями на одноцилиндровых моторных установках или полноразмерных двигателях. Критерием оценки служит чистота поршня, а также других деталей двигателя, масляных фильтров, центрифуг.

Антиокислительные свойства. Условия работы моторных масел в двигателях настолько жестки, что предотвратить их окисление полностью не удается. Соответствующей очисткой базовых масел от нежелательных соединений, присутствующих в сырье, а также введением антиокислительных присадок можно значительно затормозить процессы окисления масла, которые приводят к образованию отложений, загрязнению масляных фильтров, к росту вязкости масла, коррозионной активности и другим неблагоприятным последствиям.

Окисление масла в двигателях наиболее интенсивно происходит в тонком слое: на металлических поверхностях деталей, нагревающихся до высокой температуры. В объеме масло окисляется менее интенсивно. Во внутренних полостях двигателя масло находится в виде тумана, что создает благоприятные условия для контакта мелких капель масла с картерными газами и, следовательно, для его окисления.

Значительно влияют на скорость и глубину окислительных процессов частицы метанов и загрязнения неорганического происхождения, которые попадают в масло в результате износа двигателя, недостаточной очистки всасываемого воздуха, нейтрализации присадками неорганических кислот, а также металлоорганические соединения меди, железа и других металлов, образующиеся в результате коррозии металла с органическими кислотами. Все эти вещества каталитически ускоряют поцесс окисления масла.

Стойкость моторных масел к окислению повышается при введении антиокислительных присадок: диалкин и диарипдитиофосфаты цинка и других металлов, аретматические амины, беззольные тиофосфаты и др. Также используются некоторые моюще-диспергирующие присадки, в частности алкилсолицилатные и алкилфенольные.

Действие антиокислительных присадок связано с их способностью разлагать гидропероксиды, деактивировать свободные радикалы и катализаторы окисления, пассировать металлические поверхности. Обычно окисление моторного масла не сопровождается интенсивным ростом вязкости и другими нежелательными явлениями, пока в масле не израсходовали антиокислительные присадки.

В стандартах и технических условиях на моторном масле их стойкость к окислению косвенно характеризуется индукционным периодом осадкообразования в приборе ОК-3 и термоокислительной стабильностью по методу Ланок при 250С. При моторных испытаниях антиокислительные свойства масел оценивают по увеличению их вязкости за время работы в двигателе установки ИКМ или Летер W-1.

Противоизносные свойства. Способность моторных масел уменьшать интенсивность изнашивания трущихся деталей, предотвращать износные отказы двигателей зависит от химического состава и полярности компонентов базового масла, а также от состава композиции присадок. Важную роль играет также вязкостно-температурная характеристика масла с присадками, в частности эффективная вязкость при высокой температуре (130-180С) и высоком градиенте скорости сдвига (105 -107 с-1 ), зависимость вязкости от давления, свойства граничных слоев масла, ею способность химически модифицировать поверхностные слои спряженных трущихся деталей.