ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 256
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
8.4. Присадки к смазочным материалам
Присадкой называют вещество, добавляемое к смазочному ма- териалу для придания ему новых свойств или изменения существую- щих. Смазочные материалы содержат, как правило, от 2 до 8 различ- ных присадок. Эффективность действия присадок обусловливается их химическими свойствами и концентрацией в смазочных материалах, а также приемистостью последних к добавкам.
Присадки должны хорошо растворяться в смазочных материа- лах, обладать малой летучестью и не испаряться из них при хранении и эксплуатации в широком диапазоне температур; не вымываться во- дой и не подвергаться гидролизу; не задерживаться на фильтрах сма- зочной системы и не оседать на поверхностях; не взаимодействовать с конструкционными материалами, контактирующими со смазочны- ми материалами (за исключением случаев, когда такие реакции лежат в основе механизма действия самих добавок); сохранять свои функ- ции в присутствии иных добавок и не оказывать на них депрессивно- го действия.
162
По главному назначению (определяющему свойству) присадки условно объединяют в несколько групп, основные из которых рас- смотрены ниже.
Присадки, улучшающие смазочные свойства. Их действие обу- словлено образованием на трущихся металлических поверхностях различных по химическому составу защитных пленок. К этой группе можно отнести следующие присадки: противоизносные, противоза- дирные, антифрикционные, фрикционные.
Противоизносные присадки уменьшают износ поверхностей трения при относительно умеренных нагрузках и температурах. К этим добавкам относятся масла и жиры растительного и животного происхождения; высшие жирные кислоты (например, олеиновая), эфиры и др. Концентрация присадок в смазочных материалах
0,1…3,0 %.
Противозадирные присадки обеспечивают нормальную работу при высоких нагрузках трущихся поверхностей без задира и заедания.
В случае задирания поверхностей позволяют его «смягчить». К таким присадкам относятся соединения, содержащие серу (S), хлор (С1) и др. Концентрация присадок не превышает 3…5 %.
Антифрикционные присадки предназначены для снижения (мо- дификации) трения сопряженных поверхностей. К таким модифика- торам относятся высшие жирные кислоты (например, стеариновая), мыла этих и нафтеновых кислот, эфиры глицерина и жирные амины, коллоидные дисперсии дисульфида молибдена, графита и иных со- единений, не растворимых в смазочных материалах. Концентрация присадок, как правило, 0,1…0,5 %.
Фрикционные присадки способствуют увеличению коэффици- ента трения и предотвращению проскальзывания трущихся поверх- ностей. В качестве таких добавок применяют органические кислоты и их производные – лауриновую кислоту и ее смесь с моноолеинфосфа- том, стеараты магния (Mg), кальция (Са) и цинка (Zn), сульфонат ба- рия (Ва) и т.д. Концентрация присадок от 0,1 до 2 %.
Антиокислительные присадки повышают стойкость смазочных материалов к окислению при высоких температурах. Ингибиторами окисления служат фенолы, соли сложных эфиров дитиофосфорных кислот и др. Антиокислительные добавки часто обладают хорошими противоизносными, а также антикоррозионными и моющими свойст- вами. Концентрация присадок от 0,01 до 3 %.
163
Антикоррозионные присадки предохраняют от коррозии узлы и детали машин и механизмов, особенно при повышенных температу- рах. Ингибиторы коррозии представляют собой в основном полярные
ПАВ. Механизм их действия заключается в образовании на различ- ных поверхностях защитных комплексов с каталитически активными соединениями металлов, накапливающихся в смазочном материале в результате химического растворения. В качестве ингибиторов ки- слотной коррозии используют бензотриазол, осерненные минераль- ные масла, сульфиды алкилфенолов и т.д. Концентрация присадок составляет от 1 до 3 %.
Особую группу ингибиторов составляют защитные, или анти- ржавейные, присадки, препятствующие атмосферной коррозии чер- ных металлов. К ним относятся, например, синтетические жирные кислоты и их эфиры, нефтяные и синтетические сульфонаты и др.
Концентрация присадок находится в пределах от 0,01 до 20 %.
Вязкостные, илизагущающие, присадки повышают вязкость и улучшают вязкостно-температурные свойства смазочных материалов.
В качестве таких добавок применяют обладающие большой вязко- стью различные полимеры (полиизобутилен, полиметакрилаты, поли- винилбутиловый эфир и т.д.). Концентрация присадок находится в диапазоне 1…20 %.
Моюще-диспергирующие присадки предупреждают или умень- шают образование на нагретых металлических поверхностях углеро- дистых отложений (осадков, нагаров, лаковых пленок) в результате окисления и термического разложения смазочных материалов. Мою- щие, или детергентные, присадки, адсорбируясь на указанных по- верхностях, формируют на них слой, препятствующий накапливанию отложений. Наиболее распространены присадки сульфонатные, ал- килфенольные, алкилсалицилатные.
Особенность диспергирующих присадок – способность тонко измельчать и поддерживать во взвешенном состоянии большое коли- чество твердых частиц, что стабилизирует их в объеме смазочного материала и предотвращает коагуляцию и осаждение на границе раз- дела фаз. Эти присадки представлены беззольными соединениями.
Концентрация этих и детергентных присадок обычно не превышает
3…5 %. В моторных маслах при работе двигателей на высокосерни- стом топливе ее увеличивают до 10…15 %.
Депрессорные присадки понижают температуру застывания сма- зочных материалов (на 20…30°С) и улучшают их вязкостно-
164 температурные, а иногда моющие и антикоррозионные свойства. Де- прессаторы – алкилнафталины и алкилфенолы и др. Концентрация присадок составляет от 0,05 до 1 %.
Деэмульгируюшие присадки устраняют возможность образования стойких эмульсий, особенно при увлажнении смазочных материалов.
В качестве деэмульгаторов используют соли сульфокислот, производ- ные аминов и т.д. Концентрация присадок не превышает 0,05 %.
Антипенные присадки предотвращают вспенивание смазочных материалов благодаря снижению прочности их поверхностных пле- нок вследствие адсорбции на них частиц добавок. К таким присадкам относятся полисилоксаны и др. Концентрация присадок находится в пределах 0,001…0,005 %.
Антипиттинговые присадки предотвращают или ослабляют ус- талостные повреждения трущихся поверхностей. Добавками служат соединения, содержащие серу (S), полимеры и т.д. Концентрация присадок составляет 0,5…3 %.
Металлоплакирующие присадки снижают износ тяжелонагру- женных узлов трения за счет образования на сопряженных поверхно- стях тонкой металлической пленки (сервовитной пленки).
Деактиваторы металлов уменьшают их каталитическую актив- ность, предохраняя смазочные материалы от окисления. В качестве таких добавок применяют диамины, соединения, содержащие азот
(N), фосфор (Р). Концентрация присадок, как правило, не превышает
0,001 %, но иногда ее повышают на порядок.
Регуляторы набухания резин препятствуют утечке масла или смаз- ки через герметизирующие устройства и снижают трение в местах уп- лотнения движущихся деталей. Концентрация присадок не более 2 %.
Многофункциональные присадки обладают способностью одно- временно улучшать несколько свойств смазочных материалов, заме- няя целые композиции вводимых в них добавок, применение которых дорого и неудобно, а эффективность действия снижается вследствие взаимного, часто противоположного влияния компонентов. Концен- трация присадок 0,5…5 %.
Значительно реже используются адгезионные, антирадиацион- ные, бактерицидные, красящие и иные присадки.
При разработке ряда современных масел (особенно моторных) испытания показывают, что отдельные виды присадок не в состоянии обеспечить совокупность необходимых эксплуатационных свойств смазочного материала. Поэтому с учетом функционального действия
165 различных присадок производятся «пакеты присадок», включающие две и более присадки.
8.5. Жидкие смазочные материалы
По своей природе жидкие смазочные материалы (масла) делят на минеральные (нефтяные), синтетические, растительные и смешанные.
Минеральные масла состоят из продуктов перегонки нефти, по- лученных методами дистилляции из соответствующих фракций неф- ти либо остаточных после отгонки легких и маловязких фракций.
Синтетические масла получают методами химического синтеза на основе силоксанов, эфиров фосфоновых кислот, фтор-, спирто-, гли- цериновых смесей и т.д. Такие масла обладают специфическими свойствами, например, огнестойкостью, сохранением текучести при низких температурах, слабой испаряемостью, неагрессивностью и др.
Поскольку масла должны обеспечивать гидродинамический ре- жим трения, то их важнейшим показателем является вязкость. Вяз- кость масла сильно зависит от температуры, поэтому по международ- ным и отечественным стандартам вязкость определяют при строго заданной температуре (плюс 50 и 100 ºС). Для оценки служебных свойств масел с учетом влияния температуры на вязкость использует- ся индекс вязкости. Чем выше индекс, тем меньше меняется вязкость с ростом температуры, тем лучше смазка.
Кроме того, другим важным показателем является смазывающая способность, т.е. способность создавать на поверхности детали тон- кую защитную пленку, препятствующую непосредственному контак- ту, а следовательно, адгезии, задиру и заеданию при металлическом контакте. Смазывающую способность в основном обеспечивают про- тивозадирные, противоизносные и антифрикционные присадки. Если смазывающая способность снижается, то происходит рост трения, из- носа, наступает разрушение рабочих поверхностей вследствие схва- тывания и заедания.
По своему назначению масла можно разделить на 4 группы:
- моторные – для двигателей внутреннего сгорания и газотур- бинных двигателей;
- трансмиссионные – для смазывания зубчатых, цепных и других видов передач;
- индустриальные – для смазывания узлов трения промышлен- ного оборудования: станков, прессов, прокатных станов и т.д.;
166
- масла специального назначения: промывочные, компрессор- ные, холодильные, турбинные, веретенные, трансформаторные, кон- сервационные и т.д.
Отдельно можно выделить группы гидравлических и смазочно- охлаждающих жидкостей.
8.5.1. Моторные масла
Моторные масла предназначены для смазывания двигателей внутреннего сгорания и работают в условиях тяжелого теплового ре- жима. В двигателях внутреннего сгорания масло заливается в картер и с помощью насоса принудительно подается в сочленения шатунно- кривошипного и газораспределительного механизмов. Поршневая группа смазывается методом разбрызгивания. Температура в зоне первого поршневого кольца в бензиновых двигателях достигает плюс
270…280 ºС, в дизельных – плюс 300…330 ºС. В картере средняя температура масла составляет плюс 80…100 ºС, в то время как тем- пература газов, прорывающихся в картер, у бензиновых двигателей плюс 150…450 ºС, а в дизельных достигает плюс 500…700 ºС.
Современные моторные масла должны отвечать многим требо- ваниям, главными из которых являются:
- высокие моющие и диспергирующе-стабилизирующие свойст- ва, обеспечивающие чистоту деталей двигателя;
- высокая термическая и термоокислительная стабильность, что позволяет использовать масла для охлаждения поршней, повышать предельный нагрев масла в картере, увеличивать срок замены;
- достаточные противоизносные свойства, обеспечиваемые прочностью масляной пленки, нужной вязкостью при высокой темпе- ратуре и высоком градиенте скорости сдвига;
- отсутствие коррозионного воздействия на материалы деталей двигателя, как в процессе работы, так и при длительных перерывах;
- стойкость к старению, способность противостоять внешним воздействиям с минимальным ухудшением свойств;
- пологость вязкостно-температурной характеристики, обеспе- чение холодного пуска и надежного смазывания в экстремальных ус- ловиях при высоких нагрузках и температуре окружающей среды;
- совместимость с материалами уплотнений, совместимость с катализаторами системы нейтрализации отработавших газов;
167
- высокая стабильность при транспортировании и хранении в регламентированных условиях;
- малая вспениваемость при высокой и низкой температурах;
- малая летучесть, низкий расход на угар (экологичность).
Согласно ГОСТ 17479.1-85, моторные масла подразделяются на классы по вязкости и группы по назначению и уровням эксплуатаци- онных свойств. Моторные масла по назначению и эксплуатационным свойствам делятся на 6 групп (табл. 8.1).
Таблица 8.1
Группы моторных масел по назначению и эксплуатационным
свойствам (ГОСТ 17479.1-85)
Группа
Рекомендуемая область применения
1 2
А
Нефорсированные бензиновые двигатели и дизели
Б
Б1
Малофорсированные бензиновые двигатели, работающие в усло- виях, которые способствуют образованию высокотемпературных отложений и коррозии подшипников
Б2
Малофорсированные дизели
В
В1
Среднефорсированные бензиновые двигатели, работающие в ус- ловиях, которые способствуют окислению масла и образованию отложений всех видов
В2
Среднефорсированные дизели, предъявляющие повышенные тре- бования к антикоррозионным, противоизносным свойствам масел и способности предотвращать образование высокотемпературных отложений
Г
Г1
Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в тя- желых эксплуатационных условиях, способствующих окислению масла, образованию отложений всех видов и коррозии
Г2
Высокофорсированные дизели без наддува или с умеренным над- дувом, работающие в эксплуатационных условиях, способствую- щих образованию высокотемпературных отложений
Д
Д1
Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в экс- плуатационных условиях, более тяжелых, чем для масел группы Г1
Д2
Высокофорсированные дизели с наддувом, работающие в тяже- лых эксплуатационных условиях или когда применяемое топливо требует использования масел с высокой нейтрализующей способ- ностью, антикоррозионными и противоизносными свойствами, малой склонностью к образованию всех видов отложений
168
Окончание табл. 8.1 1
2
Е
Е1
Высокофорсированные бензиновые двигатели и дизели, работаю- щие в эксплуатационных условиях более тяжелых, чем для масел групп Д1 и Д2
Е2
Отличаются повышенной диспергирующей способностью, луч- шими противоизносными свойствами
По ГОСТу марки отечественных моторных масел начинаются с бук- вы М (моторное), за которой указывается класс вязкости и буквенным обо- значением группы по эксплуатационным качествам (А, Б, В, Г, Д, Е) с индек- сом 1 – для бензиновых, 2 – для дизельных двигателей
Моторные масла в зависимости от кинематической вязкости де- лят на классы: четыре зимних – 3 3
; 4 3
; 4 3
; 6 3
; восемь летних – 8; 10;
12; 14; 16; 20; 24; остальные – всесезонные.
Нередко возникает необходимость решения вопросов взаимоза- меняемости отечественных и зарубежных моторных масел, например, когда необходимо выбрать отечественное масло для импортной тех- ники или зарубежное масло для экспортируемой отечественной тех- ники. Общепринятой в международном масштабе стала классифика- ция моторных масел по вязкости Американского общества автомо- бильных инженеров – SAE J300. Уровень эксплуатационных свойств и область применения зарубежные производители моторных масел в большинстве случаев указывают по классификации АРI (Американ- ский институт нефти). ГОСТ 17479.1-85 в справочных приложениях дает примерное соответствие классов вязкости и групп по назначе- нию и эксплуатационным свойствам, изложенным в ГОСТе, классам вязкости по SAE и классам АРI по условиям и областям применения моторных масел.
Согласно SAE J 300 моторные масла по вязкости классифици- руют на шесть зимних классов моторных масел (SAE 0W, 5W, 10W,
15W, 20W, 25W) и пять летних классов (SAE 20, 30, 40, 50, 600).
Классификация АРI подразделяет моторные масла на две кате- гории: "S" (Service) – масла для бензиновых двигателей и "С"
(Commerсial) – масла для дизельных двигателей. В настоящее время в категории "S" классификация API включает 10 классов масел в сле- дующем порядке возрастания требований к их качеству (SA, SB, SD,
SE, SF, SG, SH, SJ, SL), а в категории "С" – 11 классов (CA, CB, CC,
169
CD, CD-II, CF, CF-4, CF-2, CG-4 и CH-4). Цифры при обозначении классов CD-II, CF-4, CF-2 и CG-4 дают дополнительную информацию об использовании данного класса масел в 2-тактных или 4-тактных дизелях соответственно. Для обозначения универсальных масел при- нята двойная маркировка, например, SF/CC, SG/CD, CF-4/SH и т.п.
В моторные масла вводится ряд присадок, повышающих экс- плуатационные свойства: моющие (3…15 %), диспергирующие нагар
(1…2 %), антиокислительные и противоизносные (до 2 %), антикор- розийные (до 1 %), а также вязкостные и антипенные.
8.5.2. Трансмиссионные масла
Трансмиссионные масла предназначены для зубчатых, цепных и других механических передач. Они используются в коробках пере- ключения передач, редукторах, дифференциалах мостов автомобилей.
В зубчатых передачах контакт между зубьями осуществляется по линии, поэтому контактные давления достигают больших значений
(2 ГПа). Скорость скольжения в цилиндрических передачах составляет до 12 м/с, в гипоидных – до 15 м/с, в червячных – до 20…25 м/с. Тем- пература контакта достигает плюс 150…200 ºС. В столь тяжелых ус- ловиях эксплуатации смазочный материал должен гарантировать раз- деление контактирующих поверхностей, предотвращать задир и за- едание, снижать износ и разрушение в результате питтинга. Кроме пе- речисленных требований масла должны иметь стабильную вязкость, низкую температуру застывания, хорошие противокоррозионные свойства.
Необходимые свойства трансмиссионных масел в основном обеспечивают присадки. Наряду с растворимыми, в качестве приса- док используются стабильные суспензии графита, дисульфида мо- либдена и других нерастворимых компонентов.
Многообразие вырабатываемых трансмиссионных масел, пред- назначенных для разнообразной техники, вызвало необходимость разработки и использования классификаций масел, которые позволя- ют правильно решить вопрос выбора сорта масла для данной конст- рукции трансмиссии. Отечественная классификация трансмиссион- ных масел отражена в ГОСТ 17479.2-85.
В зависимости от уровня кинематической вязкости (при темпера- туре плюс 100 °С) трансмиссионные масла разделяют на четыре класса.
170
По своему назначению трансмиссионные масла делятся на пять групп, каждая из которых имеет свою рекомендуемую область при- менения (табл. 8.2).
Таблица 8.2
Присадкой называют вещество, добавляемое к смазочному ма- териалу для придания ему новых свойств или изменения существую- щих. Смазочные материалы содержат, как правило, от 2 до 8 различ- ных присадок. Эффективность действия присадок обусловливается их химическими свойствами и концентрацией в смазочных материалах, а также приемистостью последних к добавкам.
Присадки должны хорошо растворяться в смазочных материа- лах, обладать малой летучестью и не испаряться из них при хранении и эксплуатации в широком диапазоне температур; не вымываться во- дой и не подвергаться гидролизу; не задерживаться на фильтрах сма- зочной системы и не оседать на поверхностях; не взаимодействовать с конструкционными материалами, контактирующими со смазочны- ми материалами (за исключением случаев, когда такие реакции лежат в основе механизма действия самих добавок); сохранять свои функ- ции в присутствии иных добавок и не оказывать на них депрессивно- го действия.
162
По главному назначению (определяющему свойству) присадки условно объединяют в несколько групп, основные из которых рас- смотрены ниже.
Присадки, улучшающие смазочные свойства. Их действие обу- словлено образованием на трущихся металлических поверхностях различных по химическому составу защитных пленок. К этой группе можно отнести следующие присадки: противоизносные, противоза- дирные, антифрикционные, фрикционные.
Противоизносные присадки уменьшают износ поверхностей трения при относительно умеренных нагрузках и температурах. К этим добавкам относятся масла и жиры растительного и животного происхождения; высшие жирные кислоты (например, олеиновая), эфиры и др. Концентрация присадок в смазочных материалах
0,1…3,0 %.
Противозадирные присадки обеспечивают нормальную работу при высоких нагрузках трущихся поверхностей без задира и заедания.
В случае задирания поверхностей позволяют его «смягчить». К таким присадкам относятся соединения, содержащие серу (S), хлор (С1) и др. Концентрация присадок не превышает 3…5 %.
Антифрикционные присадки предназначены для снижения (мо- дификации) трения сопряженных поверхностей. К таким модифика- торам относятся высшие жирные кислоты (например, стеариновая), мыла этих и нафтеновых кислот, эфиры глицерина и жирные амины, коллоидные дисперсии дисульфида молибдена, графита и иных со- единений, не растворимых в смазочных материалах. Концентрация присадок, как правило, 0,1…0,5 %.
Фрикционные присадки способствуют увеличению коэффици- ента трения и предотвращению проскальзывания трущихся поверх- ностей. В качестве таких добавок применяют органические кислоты и их производные – лауриновую кислоту и ее смесь с моноолеинфосфа- том, стеараты магния (Mg), кальция (Са) и цинка (Zn), сульфонат ба- рия (Ва) и т.д. Концентрация присадок от 0,1 до 2 %.
Антиокислительные присадки повышают стойкость смазочных материалов к окислению при высоких температурах. Ингибиторами окисления служат фенолы, соли сложных эфиров дитиофосфорных кислот и др. Антиокислительные добавки часто обладают хорошими противоизносными, а также антикоррозионными и моющими свойст- вами. Концентрация присадок от 0,01 до 3 %.
163
Антикоррозионные присадки предохраняют от коррозии узлы и детали машин и механизмов, особенно при повышенных температу- рах. Ингибиторы коррозии представляют собой в основном полярные
ПАВ. Механизм их действия заключается в образовании на различ- ных поверхностях защитных комплексов с каталитически активными соединениями металлов, накапливающихся в смазочном материале в результате химического растворения. В качестве ингибиторов ки- слотной коррозии используют бензотриазол, осерненные минераль- ные масла, сульфиды алкилфенолов и т.д. Концентрация присадок составляет от 1 до 3 %.
Особую группу ингибиторов составляют защитные, или анти- ржавейные, присадки, препятствующие атмосферной коррозии чер- ных металлов. К ним относятся, например, синтетические жирные кислоты и их эфиры, нефтяные и синтетические сульфонаты и др.
Концентрация присадок находится в пределах от 0,01 до 20 %.
Вязкостные, илизагущающие, присадки повышают вязкость и улучшают вязкостно-температурные свойства смазочных материалов.
В качестве таких добавок применяют обладающие большой вязко- стью различные полимеры (полиизобутилен, полиметакрилаты, поли- винилбутиловый эфир и т.д.). Концентрация присадок находится в диапазоне 1…20 %.
Моюще-диспергирующие присадки предупреждают или умень- шают образование на нагретых металлических поверхностях углеро- дистых отложений (осадков, нагаров, лаковых пленок) в результате окисления и термического разложения смазочных материалов. Мою- щие, или детергентные, присадки, адсорбируясь на указанных по- верхностях, формируют на них слой, препятствующий накапливанию отложений. Наиболее распространены присадки сульфонатные, ал- килфенольные, алкилсалицилатные.
Особенность диспергирующих присадок – способность тонко измельчать и поддерживать во взвешенном состоянии большое коли- чество твердых частиц, что стабилизирует их в объеме смазочного материала и предотвращает коагуляцию и осаждение на границе раз- дела фаз. Эти присадки представлены беззольными соединениями.
Концентрация этих и детергентных присадок обычно не превышает
3…5 %. В моторных маслах при работе двигателей на высокосерни- стом топливе ее увеличивают до 10…15 %.
Депрессорные присадки понижают температуру застывания сма- зочных материалов (на 20…30°С) и улучшают их вязкостно-
164 температурные, а иногда моющие и антикоррозионные свойства. Де- прессаторы – алкилнафталины и алкилфенолы и др. Концентрация присадок составляет от 0,05 до 1 %.
Деэмульгируюшие присадки устраняют возможность образования стойких эмульсий, особенно при увлажнении смазочных материалов.
В качестве деэмульгаторов используют соли сульфокислот, производ- ные аминов и т.д. Концентрация присадок не превышает 0,05 %.
Антипенные присадки предотвращают вспенивание смазочных материалов благодаря снижению прочности их поверхностных пле- нок вследствие адсорбции на них частиц добавок. К таким присадкам относятся полисилоксаны и др. Концентрация присадок находится в пределах 0,001…0,005 %.
Антипиттинговые присадки предотвращают или ослабляют ус- талостные повреждения трущихся поверхностей. Добавками служат соединения, содержащие серу (S), полимеры и т.д. Концентрация присадок составляет 0,5…3 %.
Металлоплакирующие присадки снижают износ тяжелонагру- женных узлов трения за счет образования на сопряженных поверхно- стях тонкой металлической пленки (сервовитной пленки).
Деактиваторы металлов уменьшают их каталитическую актив- ность, предохраняя смазочные материалы от окисления. В качестве таких добавок применяют диамины, соединения, содержащие азот
(N), фосфор (Р). Концентрация присадок, как правило, не превышает
0,001 %, но иногда ее повышают на порядок.
Регуляторы набухания резин препятствуют утечке масла или смаз- ки через герметизирующие устройства и снижают трение в местах уп- лотнения движущихся деталей. Концентрация присадок не более 2 %.
Многофункциональные присадки обладают способностью одно- временно улучшать несколько свойств смазочных материалов, заме- няя целые композиции вводимых в них добавок, применение которых дорого и неудобно, а эффективность действия снижается вследствие взаимного, часто противоположного влияния компонентов. Концен- трация присадок 0,5…5 %.
Значительно реже используются адгезионные, антирадиацион- ные, бактерицидные, красящие и иные присадки.
При разработке ряда современных масел (особенно моторных) испытания показывают, что отдельные виды присадок не в состоянии обеспечить совокупность необходимых эксплуатационных свойств смазочного материала. Поэтому с учетом функционального действия
165 различных присадок производятся «пакеты присадок», включающие две и более присадки.
8.5. Жидкие смазочные материалы
По своей природе жидкие смазочные материалы (масла) делят на минеральные (нефтяные), синтетические, растительные и смешанные.
Минеральные масла состоят из продуктов перегонки нефти, по- лученных методами дистилляции из соответствующих фракций неф- ти либо остаточных после отгонки легких и маловязких фракций.
Синтетические масла получают методами химического синтеза на основе силоксанов, эфиров фосфоновых кислот, фтор-, спирто-, гли- цериновых смесей и т.д. Такие масла обладают специфическими свойствами, например, огнестойкостью, сохранением текучести при низких температурах, слабой испаряемостью, неагрессивностью и др.
Поскольку масла должны обеспечивать гидродинамический ре- жим трения, то их важнейшим показателем является вязкость. Вяз- кость масла сильно зависит от температуры, поэтому по международ- ным и отечественным стандартам вязкость определяют при строго заданной температуре (плюс 50 и 100 ºС). Для оценки служебных свойств масел с учетом влияния температуры на вязкость использует- ся индекс вязкости. Чем выше индекс, тем меньше меняется вязкость с ростом температуры, тем лучше смазка.
Кроме того, другим важным показателем является смазывающая способность, т.е. способность создавать на поверхности детали тон- кую защитную пленку, препятствующую непосредственному контак- ту, а следовательно, адгезии, задиру и заеданию при металлическом контакте. Смазывающую способность в основном обеспечивают про- тивозадирные, противоизносные и антифрикционные присадки. Если смазывающая способность снижается, то происходит рост трения, из- носа, наступает разрушение рабочих поверхностей вследствие схва- тывания и заедания.
По своему назначению масла можно разделить на 4 группы:
- моторные – для двигателей внутреннего сгорания и газотур- бинных двигателей;
- трансмиссионные – для смазывания зубчатых, цепных и других видов передач;
- индустриальные – для смазывания узлов трения промышлен- ного оборудования: станков, прессов, прокатных станов и т.д.;
166
- масла специального назначения: промывочные, компрессор- ные, холодильные, турбинные, веретенные, трансформаторные, кон- сервационные и т.д.
Отдельно можно выделить группы гидравлических и смазочно- охлаждающих жидкостей.
8.5.1. Моторные масла
Моторные масла предназначены для смазывания двигателей внутреннего сгорания и работают в условиях тяжелого теплового ре- жима. В двигателях внутреннего сгорания масло заливается в картер и с помощью насоса принудительно подается в сочленения шатунно- кривошипного и газораспределительного механизмов. Поршневая группа смазывается методом разбрызгивания. Температура в зоне первого поршневого кольца в бензиновых двигателях достигает плюс
270…280 ºС, в дизельных – плюс 300…330 ºС. В картере средняя температура масла составляет плюс 80…100 ºС, в то время как тем- пература газов, прорывающихся в картер, у бензиновых двигателей плюс 150…450 ºС, а в дизельных достигает плюс 500…700 ºС.
Современные моторные масла должны отвечать многим требо- ваниям, главными из которых являются:
- высокие моющие и диспергирующе-стабилизирующие свойст- ва, обеспечивающие чистоту деталей двигателя;
- высокая термическая и термоокислительная стабильность, что позволяет использовать масла для охлаждения поршней, повышать предельный нагрев масла в картере, увеличивать срок замены;
- достаточные противоизносные свойства, обеспечиваемые прочностью масляной пленки, нужной вязкостью при высокой темпе- ратуре и высоком градиенте скорости сдвига;
- отсутствие коррозионного воздействия на материалы деталей двигателя, как в процессе работы, так и при длительных перерывах;
- стойкость к старению, способность противостоять внешним воздействиям с минимальным ухудшением свойств;
- пологость вязкостно-температурной характеристики, обеспе- чение холодного пуска и надежного смазывания в экстремальных ус- ловиях при высоких нагрузках и температуре окружающей среды;
- совместимость с материалами уплотнений, совместимость с катализаторами системы нейтрализации отработавших газов;
167
- высокая стабильность при транспортировании и хранении в регламентированных условиях;
- малая вспениваемость при высокой и низкой температурах;
- малая летучесть, низкий расход на угар (экологичность).
Согласно ГОСТ 17479.1-85, моторные масла подразделяются на классы по вязкости и группы по назначению и уровням эксплуатаци- онных свойств. Моторные масла по назначению и эксплуатационным свойствам делятся на 6 групп (табл. 8.1).
Таблица 8.1
Группы моторных масел по назначению и эксплуатационным
свойствам (ГОСТ 17479.1-85)
Группа
Рекомендуемая область применения
1 2
А
Нефорсированные бензиновые двигатели и дизели
Б
Б1
Малофорсированные бензиновые двигатели, работающие в усло- виях, которые способствуют образованию высокотемпературных отложений и коррозии подшипников
Б2
Малофорсированные дизели
В
В1
Среднефорсированные бензиновые двигатели, работающие в ус- ловиях, которые способствуют окислению масла и образованию отложений всех видов
В2
Среднефорсированные дизели, предъявляющие повышенные тре- бования к антикоррозионным, противоизносным свойствам масел и способности предотвращать образование высокотемпературных отложений
Г
Г1
Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в тя- желых эксплуатационных условиях, способствующих окислению масла, образованию отложений всех видов и коррозии
Г2
Высокофорсированные дизели без наддува или с умеренным над- дувом, работающие в эксплуатационных условиях, способствую- щих образованию высокотемпературных отложений
Д
Д1
Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в экс- плуатационных условиях, более тяжелых, чем для масел группы Г1
Д2
Высокофорсированные дизели с наддувом, работающие в тяже- лых эксплуатационных условиях или когда применяемое топливо требует использования масел с высокой нейтрализующей способ- ностью, антикоррозионными и противоизносными свойствами, малой склонностью к образованию всех видов отложений
168
Окончание табл. 8.1 1
2
Е
Е1
Высокофорсированные бензиновые двигатели и дизели, работаю- щие в эксплуатационных условиях более тяжелых, чем для масел групп Д1 и Д2
Е2
Отличаются повышенной диспергирующей способностью, луч- шими противоизносными свойствами
По ГОСТу марки отечественных моторных масел начинаются с бук- вы М (моторное), за которой указывается класс вязкости и буквенным обо- значением группы по эксплуатационным качествам (А, Б, В, Г, Д, Е) с индек- сом 1 – для бензиновых, 2 – для дизельных двигателей
Моторные масла в зависимости от кинематической вязкости де- лят на классы: четыре зимних – 3 3
; 4 3
; 4 3
; 6 3
; восемь летних – 8; 10;
12; 14; 16; 20; 24; остальные – всесезонные.
Нередко возникает необходимость решения вопросов взаимоза- меняемости отечественных и зарубежных моторных масел, например, когда необходимо выбрать отечественное масло для импортной тех- ники или зарубежное масло для экспортируемой отечественной тех- ники. Общепринятой в международном масштабе стала классифика- ция моторных масел по вязкости Американского общества автомо- бильных инженеров – SAE J300. Уровень эксплуатационных свойств и область применения зарубежные производители моторных масел в большинстве случаев указывают по классификации АРI (Американ- ский институт нефти). ГОСТ 17479.1-85 в справочных приложениях дает примерное соответствие классов вязкости и групп по назначе- нию и эксплуатационным свойствам, изложенным в ГОСТе, классам вязкости по SAE и классам АРI по условиям и областям применения моторных масел.
Согласно SAE J 300 моторные масла по вязкости классифици- руют на шесть зимних классов моторных масел (SAE 0W, 5W, 10W,
15W, 20W, 25W) и пять летних классов (SAE 20, 30, 40, 50, 600).
Классификация АРI подразделяет моторные масла на две кате- гории: "S" (Service) – масла для бензиновых двигателей и "С"
(Commerсial) – масла для дизельных двигателей. В настоящее время в категории "S" классификация API включает 10 классов масел в сле- дующем порядке возрастания требований к их качеству (SA, SB, SD,
SE, SF, SG, SH, SJ, SL), а в категории "С" – 11 классов (CA, CB, CC,
169
CD, CD-II, CF, CF-4, CF-2, CG-4 и CH-4). Цифры при обозначении классов CD-II, CF-4, CF-2 и CG-4 дают дополнительную информацию об использовании данного класса масел в 2-тактных или 4-тактных дизелях соответственно. Для обозначения универсальных масел при- нята двойная маркировка, например, SF/CC, SG/CD, CF-4/SH и т.п.
В моторные масла вводится ряд присадок, повышающих экс- плуатационные свойства: моющие (3…15 %), диспергирующие нагар
(1…2 %), антиокислительные и противоизносные (до 2 %), антикор- розийные (до 1 %), а также вязкостные и антипенные.
8.5.2. Трансмиссионные масла
Трансмиссионные масла предназначены для зубчатых, цепных и других механических передач. Они используются в коробках пере- ключения передач, редукторах, дифференциалах мостов автомобилей.
В зубчатых передачах контакт между зубьями осуществляется по линии, поэтому контактные давления достигают больших значений
(2 ГПа). Скорость скольжения в цилиндрических передачах составляет до 12 м/с, в гипоидных – до 15 м/с, в червячных – до 20…25 м/с. Тем- пература контакта достигает плюс 150…200 ºС. В столь тяжелых ус- ловиях эксплуатации смазочный материал должен гарантировать раз- деление контактирующих поверхностей, предотвращать задир и за- едание, снижать износ и разрушение в результате питтинга. Кроме пе- речисленных требований масла должны иметь стабильную вязкость, низкую температуру застывания, хорошие противокоррозионные свойства.
Необходимые свойства трансмиссионных масел в основном обеспечивают присадки. Наряду с растворимыми, в качестве приса- док используются стабильные суспензии графита, дисульфида мо- либдена и других нерастворимых компонентов.
Многообразие вырабатываемых трансмиссионных масел, пред- назначенных для разнообразной техники, вызвало необходимость разработки и использования классификаций масел, которые позволя- ют правильно решить вопрос выбора сорта масла для данной конст- рукции трансмиссии. Отечественная классификация трансмиссион- ных масел отражена в ГОСТ 17479.2-85.
В зависимости от уровня кинематической вязкости (при темпера- туре плюс 100 °С) трансмиссионные масла разделяют на четыре класса.
170
По своему назначению трансмиссионные масла делятся на пять групп, каждая из которых имеет свою рекомендуемую область при- менения (табл. 8.2).
Таблица 8.2
1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 19