Файл: Топливо и смазочные материалы.pdf

60 этом виде смазки зависит только от трения внутренних слоев в смазочном материале.
Устойчивость смазочного слоя, необходимого для жидкостного трения, зависит от следующих факторов: конструкции узла трения; скорости взаимного перемещения трущихся поверхностей; величины и равномерности распределения нагрузки на трущиеся поверхности; вязкости смазочного материала; площади трущихся поверхностей; величины зазора между трущимися поверхностями; температурного состояния узла трения и др.
Механизм образования масляного клина (слоя) в коренном подшипнике коленчатого вала при пуске двигателя показан на рисунке
8. Вращаясь в подшипнике скольжения, вал увлекает находящееся в зазоре масло, и там, где величина зазора h min меньше, возникает давление, под действием которого вал «всплывает» в заполняющем зазор масляном слое (рис. 8, б). С увеличением частоты вращения коленчатого вала «клиновое действие» масляного слоя возрастает, увеличивается величина h min и шейка вала стремится занять центральное положение в подшипнике (рис. 8, в). Минимальная толщина масляного слоя h min зависит от конструкции подшипника скольжения (наличия упорных буртиков, сальниковых уплотнений и других элементов), абсолютной вязкости масла, скорости перемещения трущихся поверхностей и величины давления на трущиеся поверхности.
Рисунок 8 – Образование масляного клина в подшипниках скольжения
коленчатого вала: а – двигатель не работает; б – момент пуска двигателя;
в – работа двигателя (постоянное вращение коленчатого вала)

61
Соблюдение закономерности: h
min
≥ 1,5 (δ
1
+δ
2
)
(9) где δ
1
, и δ
2
— максимальные высоты выступов на поверхностях трения.
Для любых пар трущихся поверхностей вязкость масла должна быть наименьшей, но в то же время обеспечивающей жидкостное трение. Так, для подшипника скольжения коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания кинематическая вязкость должна быть не менее
4-5 мм
2
/с.
Полужидкостное трение возникает при пуске и остановке двигателя, высоких рабочих температурах и нагрузках, недостаточной вязкости масла и его подаче, а также при попадании в масло абразивных механических примесей. В этих ситуациях масла в зазоре между трущимися парами может оказаться недостаточно для обеспечения жидкостного трения, масляный слой частично разрушен, в результате чего в отдельных местах соприкосновения трущихся поверхностей воз- никает граничное или сухое трение. Если масло обладает высокой смазывающей способностью, только это и позволяет максимально уменьшить трение и износ, а также предотвратить заклинивание трущихся деталей.
Изнашивание - это процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердой детали накопления в ней остаточной деформации или постепенного изменения ее размеров или формы поверхностей под воздействием трения.
Количественной мерой оценки изнашивания является износ, который может выражаться в единицах длины, массы (поршневые кольца) или объема (угар масла).
Различают скорость изнашивания и интенсивность изнашивания.
Скорость изнашивания определяют как отношение значения износа к интервалу времени, в течение которого он возник, а интенсивность изнашивания - как отношение значения износа к величине расстояния
(пробега, измеряемого в км), на котором происходило изнашивание, или объему выполненной работы (т/км, м
3 и т.д.).
По характеру разрушения деталей различают следующие виды изнашивания: механическое, молекулярно-механическое и коррозионно-механическое.
Механическое изнашивание, возникающее в результате механических воздействий, подразделяется на абразивное, гидроабразивное, газоабразивное, усталостное, эрозионное и кавитационное.

62
Абразивное изнашивание становится результатом режущего или царапающего воздействия на поверхности трения относительно более твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Даже незначительное количество абразивных частиц ведет к очень быстрому изнашиванию трущихся поверхностей деталей автомобиля (например, песок, попавший в тормозные барабаны или картер сцепления).
Гидроабразивное изнашивание, как и газоабразивное, — результат воздействия на детали твердых частиц, увлекаемых, соответственно, жидкостью или газом. Такие загрязнения, как твердые продукты износа, частицы нагара, пыль и другие, попадая в двигатель, вызывают интенсивное изнашивание поверхностей трения деталей, систем смазки и питания.
Усталостное изнашивание
— следствие повторного деформирования микрообъемов материала, из-за которого возникают трещины и происходит отделение частиц. Усталостное изнашивание может происходить как при трении качения (галтели поворотного кулака балки переднего моста автомобиля), так и при трении скольжения (галтели коленчатого вала двигателя).
Эрозионное изнашивание наблюдается при воздействии на поверхность трения жидкости или газа. Наиболее часто этот вид изнашивания встречается на поверхностях деталей охлаждающей и выпускной систем двигателя.
Разновидностью эрозионного изнашивания является электроэрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока.
Наиболее часто от электроэрозионного изнашивания страдают
(подгорают) контакты замка зажигания, прерывателя-распределителя, тягового реле стартера, электропривода насоса охлаждающей жидкости и т.п.
Кавитационное изнашивание возникает в условиях кавитации - процесса «охлопывания» пузырьков газа вблизи поверхности трения, создающего местное повышение давления или температуры. При кавитационном изнашивании наружные поверхности гильз цилиндров двигателя покрываются кратерами или вырывами, образовавшимися от разрывов пузырьков.
Молекулярно-механическое изнашивание
(изнашивание при заклинивании) является результатом совместного действия механического изнашивания с молекулярными или атомными силами. В этом случае происходит глубинное вырывание материала, местное соединение (схватывание) двух твердых тел, перенос металла с одной поверхности трения на другую и воздействия возникших неровностей

63 на сопряженную поверхность.
Заклинивание двигателя становится следствием схватывания, как правило, коренного либо шатунного подшипника коленчатого вала из-за нарушения жидкостного трения. Возникающее при этом повышение температуры приводит к выплавлению антифрикционного сплава
(баббитового или алюминиевого) вкладышей.
При этом антифрикционный слой заполняет зазор между трущейся поверхностью вкладыша и шейкой коленчатого вала, что и приводит к заклиниванию вала. Задиры на стенках гильз цилиндров двигателей возникают при нарушении подвижности или разрушении поршневых колец.
Коррозионно-механическое изнашивание возникает в результате механического воздействия на трущиеся поверхности, сопровождаемого химическим или электрическим взаимодействием материала со средой.
Коррозионные разрушения в этом случае развиваются при воздействии на трущиеся поверхности таких агрессивных веществ, как химически активные газы, кислотные примеси смазочных материалов и др. При этом изнашивание вызывается главным образом химической реакцией материала поверхности трения с кислородом или окисляющей окружающей средой (пример - окисление выводов аккумуляторной батареи).
На возникновение какого-либо вида изнашивания и повышение его интенсивности влияют:
1. свойства материалов поверхностей трения деталей (баббит, алюминий, закаленная сталь и др.);
2. свойства и качества смазочных материалов;
3. способы подвода смазки к трущимся поверхностям
(разбрызгиванием, под давлением, самотеком);
4. давление и место подачи смазочного материала к трущимся поверхностям (расположение масляного канала относительно трущихся поверхностей);
5. форма и размеры поверхностных неровностей (шероховатость) и трущихся поверхностей (овальность, конусность);
6. характер приложения нагрузки (динамический, статический, знакопеременный);
7. скорость относительного перемещения трущихся тел и ее изменение во времени (разгон автомобиля, торможение двигателем);
8. температурный режим работы двигателя и, как следствие, пары трения;
9. присутствие механических и химических примесей, влаги в месте контакта и полнота удаления продуктов изнашивания из зоны трения;
10. качество топлива;

64 11. режим работы и климатические условия эксплуатации автомобиля и др.
4.4 ВИДЫ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
Смазочные материалы классифицируются на группы в зависимости от следующих признаков: происхождение или исходное сырье для получения; внешнее состояние; назначение.
По происхождению или исходному сырью различают такие смазочные материалы:
- минеральные, или нефтяные, являются основной группой выпускаемых смазочных масел (более 90 %). Их получают при соответствующей переработке нефти. По способу получения такие материалы классифицируются на дистиллятные, остаточные, компаундированные или смешанные;
- растительные и животные, имеющие органическое происхождение. Растительные масла получают путем переработки семян определенных растений.
Наиболее широко в технике применяются касторовое масло.
- животные масла вырабатывают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир, костное и спермацетовые масла и др.).
- органические, масла по сравнению с нефтяными обладают более высокими смазывающими свойствами и более низкой термической устойчивостью. В связи с этим их чаще используют в смеси с неф- тяными;
- синтетические, получаемые из различного исходного сырья многими методами (каталитическая полимеризация жидких или газообразных углеводородов нефтяного и ненефтяного сырья; синтез кремнийорганических соединений
- полисиликонов; получение фтороуглеродных масел). Синтетические масла обладают всеми необходимыми свойствами, однако из-за высокой стоимости их производства применяются только в самых ответственных узлах трения.
По внешнему состоянию смазочные материалы делятся на:
- жидкие смазочные масла, которые в обычных условиях являются жидкостями, обладающими текучестью (нефтяные и растительные масла);
- пластичные, или консистентные, смазки, которые в обычных условиях находятся в мазеобразном состоянии (технический вазелин, солидолы, консталины, жиры и др.). Они подразделяются на анти- фрикционные, консервационные, уплотнительные и др.;

65
- твердые смазочные материалы, которые не изменяют своего состояния под действием температуры, давления и т. п. (графит, слюда, тальк и др.). Их обычно применяют в смеси с жидкими или пла- стичными смазочными материалами.
По назначению смазочные материалы делятся на масла:
- моторные, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания
(бензиновых, дизельных, авиационных);
- трансмиссионные, применяемые в трансмиссиях тракторов, автомобилей, комбайнов, самоходных и других машин;
- индустриальные, предназначенные главным образом для станков;
- гидравлические для гидравлических систем различных машин;
- компрессорные, приборные, цилиндровые, электроизоляционные, вакуумные и др.

66 режимов двигателей, уменьшение удельной емкости системы смазки приводит к росту температуры основных деталей и, как следствие, к ускорению окисления масел.
Основная функция моторного масла — снижение трения и износа трущихся поверхностей деталей двигателя за счет создания на их поверхностях прочной масляной пленки. Одновременно моторные масла должны обеспечивать:
1. уплотнение зазоров в сопряжениях работающего двигателя и, в первую очередь, деталей цилиндро-поршневой группы;
2. эффективный отвод тепла от трущихся поверхностей деталей, удаление из зон трения продуктов износа и других посторонних веществ;
3. надежную защиту рабочих поверхностей деталей двигателя от коррозионного воздействия продуктов окисления масла и сгорания топлива;
4. предотвращение образования всех видов отложений (нагары, лаки, зольные отложения, шламы) на деталях двигателя при его работе на различных режимах;
5. высокую стабильность при окислении, механическом воздействии и обводнении, т.е. сохранение первоначальных свойств как в многообразных условиях применения, так и при длительном хранении;
6. малый расход масла при работе двигателя;
7. большой срок службы масла до замены без ущерба для надежной работы двигателя.
Для выполнения этих функций моторные масла должны удовлетворять следующим эксплуатационным требованиям:
1. обладать оптимальными вязкостными свойствами, обеспечивающими надежную и экономичную работу двигателей на всех эксплуатационных режимах;
2. иметь хорошую смазывающую способность для предотвращения интенсивного изнашивания трущихся поверхностей деталей;
3. обладать достаточной химической стойкостью, обеспечивающей минимальное изменение свойств смазочного материала в процессе применения, а также небольшое образование коррозионно-активных продуктов и вредных отложений, что позволяет увеличить продолжительность работы смазочных материалов при минимальном коррозионно-механическом изнашивании сопряжений двигателя;
4. обладать устойчивостью к испарению, вспениванию и образованию эмульсий, а также к выпадению присадок;
5. надежно защищать трущиеся поверхности и другие