Файл: Учебное пособие по эксплуатационным материалам предна значено для лабораторных занятий студентов инженерного фа культета по специальностям.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 115
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
20
При высоких температурах масло не должно иметь очень малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями и необходимое давление в системе.
Для обеспечения необходимой вязкости во всем диапазоне рабочих температур всесезонные моторные масла изготавливают из маловязкой основы и полимерных загущающих присадок (мо- дификаторов вязкости). Основа, имеющая небольшую вязкость, обеспечивает нужные низкотемпературные характеристики. Мо- лекулы загущающих присадок представляют собой «клубки» по- лимеров (веществ, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев), «набухающие» при нагревании, что со- храняет достаточную вязкость при высокой температуре.
Вязкость загущенного всесезонного масла зависит также и от скорости перемещения его слоев относительно друг друга. С ее увеличением вязкость временно снижается, поскольку «клу- бок» полимерной присадки «растягивается» и оказывает меньшее сопротивление перемещению слоев.
Способность снижать вязкость в зависимости от скорости уменьшает потери на внутреннее трение в масле и, соответствен- но, потери мощности двигателя. Например, при движении порш- ня от верхней или нижней мертвой точки его скорость возрастает и в определенный момент возникает гидродинамический режим смазки (масло полностью разделяет поверхности деталей). Поли- мерная загущающая присадка в это время понижает вязкость масла, тем самым снижая потери мощности, развиваемой двига- телем.
Индекс вязкости.
Индекс вязкости (сокращенно VI, от английского Viscosity
Index) - безразмерный показатель, характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем больше индекс вязкости, тем меньше вязкость масла изменяется при колебании температуры. Он зависит от углеводородного состава масла, наличия вязкостных (загущающих) присадок, глубины очистки масляных фракций. Для минеральных масел без вязкостных при- садок индекс вязкости составляет 85…100, масла с вязкостными присадками и синтетические масла-компоненты могут иметь ин- декс вязкости 120…150. У маловязких глубокоочищенных масел индекс вязкости может достигать 200.
21
Температура вспышки.
При повышении температуры из масла выделяются пары, которые при поднесении открытого огня вспыхивают. Эта темпе- ратура называется температурой вспышки, которую можно изме- рять либо в открытом (Cleveland), либо закрытом тигле (Pensky-
Martens). Показатель характеризует наличие в масле легкокипя- щих фракций, он связан с испаряемостью масла в процессе экс- плуатации.
Температура застывания.
Температура застывания - это самая низкая температура, при которой масло еще полностью не потеряло текучесть при наклонении пробирки, в которой его охладили. Температура за- стывания характеризует момент резкого увеличения вязкости при снижении температуры, или кристаллизации парафина вместе с повышением вязкости в такой степени, что масло становится твердым.
Щелочное число (TBN) и кислотное число (TAN).
В процессе эксплуатации в смазочных маслах накапливают- ся кислые и/или щелочные продукты, которые образуются в ре- зультате окисления, разрушения молекул базового масла и при- садок, загрязнения масел, в том числе накопления в них продук- тов неполного сгорания топлива, сажи. Общее щелочное число
(TBN) и общее кислотное число (TAN) анализируются в лабора- торных условиях. TBN выражается через количество гидроокиси калия в миллиграммах, эквивалентное количеству всех щелочных компонентов, содержащихся в 1 г масла (мг КОН/г). TAN выра- жается через количество гидроокиси калия в мг, необходимое для нейтрализации кислых продуктов, содержащихся в 1 г масла
(мг КОН/г).
1.5. Присадки к моторным маслам
С помощью только высококачественных базовых масел не- возможно достичь всех тех свойств, которые современное обору- дование и механизмы требуют от смазочных масел. В связи с этим к ним добавляют специальные присадки, которые улучшают свойства базовых масел. Однако необходимо помнить, что даже
22
самые хорошие присадки не способны превратить низкокаче- ственные базовые масла в высококачественные смазочные мате- риалы.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Антиокислительные присадки.
Процесс окисления носит характер цепной реакции, при ко- торой начавшееся окисление и посторонние включения, имею- щиеся в масле, ускоряют процесс дальнейшего окисления. При этом металлические части смазываемой конструкции выступают в роли катализатора. Антиокислительные присадки прекращают процесс окисления и блокируют каталитический эффект метал- лических поверхностей.
Определяют стойкость масла к потере его свойств - старе- нию. Для замедления этого процесса вводят антиокислительные присадки. Они защищают основу масла от действия кислорода воздуха, препятствуя процессу окисления.
Условия работы масла в двигателе настолько жестки, что полностью предотвратить его окисление пока не представляется возможным. После выработки антиокислительных присадок начинается рост вязкости масла, коррозионной активности, склонности к образованию отложений и т.д.
Моющие и диспергирующие присадки.
Данные присадки предохраняют поверхности деталей дви- гателя от отложений и поддерживают нерастворимые загрязнения в диспергированными в масле.
Моющие свойства характеризуют способность масла очи- щать детали двигателя от различных лакообразных отложений, нагара и т.д. Эти свойства обеспечиваются введением моющих присадок, содержащих поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые «отрывают» частички отложений от деталей и переносят их в масло.
Диспергирующие свойства (от лат. dispersio - рассеяние) удерживают нерастворимые в масле вещества (частицы нагара, продукты неполного сгорания топлива и т.д.) во взвешенном со- стоянии и не дают им выпасть в осадок. Для придания маслу этих свойств в него вводят присадки-дисперсанты, создающие обо- лочку вокруг частиц загрязнений. Она не позволяет им прилипать к поверхностям двигателя и слипаться друг с другом.
Противокоррозионные присадки.
23
Данные присадки обеспечивают образование на металличе- ских поверхностях пленки, предотвращающей коррозию.
Характеризуют способность масла предотвращать коррозию деталей двигателя, изготовленных из цветных металлов (бронзо- вые втулки, антифрикционное покрытие подшипников коленвала и т.д.). Антикоррозионные присадки образуют на их поверхности прочные защитные пленки, препятствующие прямому контакту с моторным маслом, которое при высокой температуре является агрессивной средой для цветных металлов.
Противоизносные присадки.
Данные присадки образуют на смазываемых поверхностях пленку, предотвращающую непосредственное соприкосновение металлических поверхностей.
Противоизносные свойства моторного масла определяются его способностью предотвращать механический износ деталей двигателя и коррозионный износ цилиндров, поршней, их колец.
Механическому износу подвержены пары трения - сопря- женные детали, двигающиеся относительно друг друга. При не- большой скорости перемещения и больших нагрузках (например, деталей газораспределительного механизма) масло не полностью разделяет детали, и они контактируют друг с другом (граничный режим смазки). Во время перемещения выступы микрорельефа поверхности сталкиваются, что приводит к их разрушению. Оно может проявляться в виде «обламывания» выступов или образо- вания «борозды» в металле - задире. Для предотвращения разру- шения микрорельефа (износа) в моторное масло вводят противо- износные присадки. Они химически преобразуют (модифициру- ют) поверхность металла, образуя на ней тонкую пленку, по ко- торой и происходит скольжение.
Коррозионный износ поршней, цилиндров и их колец воз- никает из-за воздействия кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива. Для их нейтрализации в масло вводят щелочные присадки.
Противозадирные присадки (EP-extreme pressure).
Данные присадки образуют вместе со смазываемыми метал- лическими поверхностями химическую пленку, которая эффек- тивно предотвращает задиры. Противоизносные и противозадир- ные присадки снижают трение и износ.
24
Противопенные присадки.
Данные присадки предотвращают образование стойкой пе- ны за счет снижения поверхностного напряжения масла.
Присадки, снижающие температуру застывания (депрес-
сорные).
Данные присадки обеспечивают текучесть масла при низкой температуре, предотвращая слипание парафиновых и др. кри- сталлов.
Присадки, улучшающие индекс вязкости (VI).
Данные присадки замедляют изменение вязкости масла с изменением температуры за счет изменения объема высокомоле- кулярных полимеров, из которых они состоят. При повышении температуры их объем увеличивается, а при снижении темпера- туры - уменьшается.
Полимерные загущающие присадки.
Полимерные загущающие присадки вместе с модификато- рами трения позволяют создавать энергосберегающие масла на маловязких основах, обеспечивающие экономию топлива. В за- висимости от класса масла и режима эксплуатации автомобиля экономия топлива может составлять от 2 до 6%.
Модификаторы трения используют двух типов: твердые
(например, дисульфит молибдена — Мо
2
S) и жидкие. Первые представляют собой твердые смазывающие вещества, тонко дис- пергированные (измельченные) в масле. За счет адгезии (сцепле- ния) они связываются с поверхностями трения и уменьшают его величину при граничном режиме смазки. Жидкие модификаторы трения - соединения, обладающие высокой адсорбцией (погло- щение поверхностным слоем твердого тела жидкостей или газов) к металлу и образующие на его поверхности «мягкий ворс», сни- жающий силы трения.
В большинстве случаев применяют не одну присадку, а
пакеты присадок.
Современные пакеты присадок представляют собой сбалан- сированные смеси присадок различного функционального назна- чения и могут содержать до 15 компонентов.
25
Использование таких пакетов при производстве смазочных масел позволяет упростить дозировку компонентов, дает возмож- ность сократить число технологических операций, создает благо- приятные условия для автоматизации производства и обеспече- ния стабильного качества товарной продукции с минимальными затратами.
Таблица 1.1 – Присадки, применяемые в маслах
Основные типы присадок к смазочным маслам
Тип присадки
Функциональное назначение
1 2
Антикоррози- онные
Предотвращение коррозии деталей машин, изготовлен- ных из сплавов цветных металлов
Антиокисли- тельные
Процесс окисления носит характер цепной реакции, при которой начавшееся окисление и посторонние включения, имеющиеся в масле, ускоряют процесс дальнейшего окисления. При этом металлические части смазываемой конструкции выступают в роли катализа- тора. Антиокислительные присадки прекращают про- цесс окисления и блокируют каталитический эффект металлических поверхностей.
Определяют стойкость масла к потере его свойств - старению. Для замедления этого процесса вводят анти- окислительные присадки. Они защищают основу масла от действия кислорода воздуха, препятствуя процессу окисления.
Условия работы масла в двигателе настолько жестки, что полностью предотвратить его окисление пока не представляется возможным. После выработки анти- окислительных присадок начинается рост вязкости масла, коррозионной активности, склонности к образо- ванию отложений и т.д.
Антипенные
Предотвращают образование стойкой пены за счет снижения поверхностного напряжения масла
Противокорро- зионные
Обеспечивают образование на металлических поверх- ностях пленки, предотвращающей коррозию.
Характеризуют способность масла предотвращать кор- розию деталей двигателя, изготовленных из цветных металлов (бронзовые втулки, антифрикционное покры- тие подшипников коленвала и т.д.). Антикоррозионные присадки образуют на их поверхности прочные защит-
26
ные пленки, препятствующие прямому контакту с мо- торным маслом, которое при высокой температуре яв- ляется агрессивной средой для цветных металлов
Продолжение табл.1.1 1
2
Антифрикци- онные
Снижение потерь на трение в узлах механизмов и ма- шин
Вязкостные
(полимерные загущающие)
Улучшение вязкостно-температурных характеристик смазочных масел.
Полимерные загущающие присадки вместе с модифи- каторами трения позволяют создавать энергосберега- ющие масла на маловязких основах, обеспечивающие экономию топлива. В зависимости от класса масла и режима эксплуатации автомобиля экономия топлива может составлять от 1,5…2 до 5,5…6%.
Модификаторы трения используют двух типов: твер- дые (например, дисульфит молибдена - Мо
2
S) и жид- кие. Первые представляют собой твердые смазываю- щие вещества, тонко диспергированные (измельчен- ные) в масле. За счет адгезии (сцепления) они связыва- ются с поверхностями трения и уменьшают его вели- чину при граничном режиме смазки. Жидкие модифи- каторы трения - соединения, обладающие высокой ад- сорбцией (поглощение поверхностным слоем твердого тела жидкостей или газов) к металлу и образующие на его поверхности «мягкий ворс», снижающий силы тре- ния
Депрессорные
Снижение температуры застывания масел и обеспече- ние их текучести при низких температурах
27
Диспергирую- щие
Предохраняют поверхности деталей двигателя от от- ложений и поддерживают нерастворимые загрязнения диспергированными в масле.
Диспергирующие свойства (от лат. dispersio — рассея- ние) удерживают нерастворимые в масле вещества (ча- стицы нагара, продукты неполного сгорания топлива и т.д.) во взвешенном состоянии и не дают им выпасть в осадок. Для придания маслу этих свойств в него вводят присадки-дисперсанты, создающие оболочку вокруг частиц загрязнений. Она не позволяет им прилипать к поверхностям двигателя и слипаться друг с другом
Продолжение табл.1.1 1
2
Моющие
Моющие свойства характеризуют способность масла очищать детали двигателя от различных лакообразных отложений, нагара и т.д. Эти свойства обеспечиваются введением моющих присадок, содержащих поверх- ностно-активные вещества (ПАВ), которые «отрывают» частички отложений от деталей и переносят их в масло
Приработочные Ускорение процессов приработки пар трения
Противозадир- ные
(EP-extreme pressure)
Снижение интенсивности поверхностного разрушения при повреждаемости металлов схватывнием (задир).
Образуют вместе со смазываемыми металлическими поверхностями химическую пленку, которая эффектив- но предотвращает задиры. Противоизносные и проти- возадирные присадки снижают трение и износ
Противоизнос- ные
Образуют на смазываемых поверхностях пленку, предотвращающую непосредственное соприкосновение металлических поверхностей.
Противоизносные свойства моторного масла опреде- ляются его способностью предотвращать механический износ деталей двигателя и коррозионный износ цилин- дров, поршней, их колец.
Механическому износу подвержены пары трения - со- пряженные детали, двигающиеся относительно друг друга. При небольшой скорости перемещения и боль- ших нагрузках (например, деталей газораспределитель- ного механизма) масло не полностью разделяет детали, и они контактируют друг с другом (граничный режим смазки). Во время перемещения выступы микрорельефа