Свойства масел моторных


7 основных свойств моторного масла

Качественное моторное масло является символом-воплощением надежного труда двигателя. В нем должны быть такие свойства, которые помогут снизить износ, минимизировать силу трения между разными деталями, оградить механизм от коррозии. Кроме того, масло должно вымывать и удерживать в себе продукты, оставшиеся после сгорания. Также хорошее масло выполняет функцию уплотнения расстояния промеж поршня, кольцами, а также цилиндром.

Для того чтобы двигатель качественно вымывался, а продукты его трудов не препятствовали нормальной работе системы в целом, моторное масло должно обладать некоторыми свойствами. В связи с этим специалисты советуют не экономить на данном продукте, так как при использовании дешевых вариантов, владельцу автомобиля предстоит столкнуться с массой неприятных неожиданностей.

7 главных свойств моторного масла:

  1.  Вязкость. Исходя из показателя этого параметра, оценивают качество изделия, обычно любой смазочный продукт изменяет свою вязкость, если меняется температура. Так, чем ниже температура, тем больше проявляется вязкость материала. Стоящее моторное масло, несмотря на низкие температуры должно качественно прокачиваться по системе и способствовать прокручиванию стартером двигателя. А когда температура высокая, смазка должна образовывать пленку между контактирующими поверхностями, а также поддерживать во всей системе необходимое давление. Если масло выбирается сразу на все сезоны, то его рабочие температурные показатели должны быть от -40 до +180 градусов. В таком случае все детали автомобиля будут исправно работать в необходимом режиме благодаря постоянному изменению уровня вязкости. Изготовители всесезонных масел для производства применяют маловязкую основу с модификаторами. И поэтому, исходя из температурного режима, полимеры делают смазку или более плотной или редкой. Такие гибкие режимы колебания вязкости помогают уменьшать потери мощи двигателя, так, хорошее моторное масло позволяет всесторонне оптимизировать передвижение автомобиля.
  2.  Износостойкость. Качественное моторное масло необходимо приобретать чтобы через пару лет эксплуатации авто не выяснилось, что его механизмы износились так, что требуют капитального ремонта. Противоизносные свойства масла помогут бороться с коррозией и снизят ненужные трения, что очень важно, потому что соприкасающиеся детали находятся в группе риска. Для избегания сильного трения используются моторные масла с содержащимися присадками против износа. Специальные присадки образовывают на поверхностях деталей пленку, защищающую механизмы машины.
  3.  Моющие свойства. Не все могут понимать важность моющих свойств смазки. На элементах системы остается очень много частиц, появляющихся в результате нагара или других отложений. Как раз для их устранения в машинном масле имеется моющая присадка, элементы которой удаляют нежелательные частицы с деталей, удерживая их в смазочном жидкостном составе.
  4.  Диспергирующие свойства. Эти свойства машинного масла напрямую связаны с описанными моющими характеристиками. Так, после отделения частиц нагара от деталей, специальная присадка образует вокруг каждой оболочку, препятствующую повторному прилипанию к элементам автомобиля.
  5.  Антиокислительные свойства. Данные свойства увеличивают срок службы масла посредством окисления,  тем самым предупреждая слишком раннее старение смазки. Таких присадок, которые способны полностью оградить от кислорода, еще нет, но замедлить старение они смогут.
  6.  Антикоррозия. Борьба с коррозией является одно из основных задач смазки. Естественно, ни у кого нет желания ремонтировать двигатель лишь после года эксплуатации, а ведь ряд его элементов сделаны из цветных металлов, подверженных коррозии. Присадки создают пленку, защищающую детали от производных сгорания топлива и других окислительных процессов.
  7.  Энергосбережение. Экономия топлива является немаловажным вопросом, и качественное масло способно помочь его решить. Содержащиеся в нем присадки и модификатор трения способствует достижению сбережения топлива до 6-7%.
Варианты установки твитеровЧем опасно старое масло в двигателеШторы для авто и их устройства

cobaltpro.ru

Моторные масла: их марки и характеристики, от чего зависит цена

Моторное масло – это важный расходный материал. Он предназначен для снижения силы трения трущихся частей двигателя, отвода лишнего тепла. Важно следить за уровнем данного ГСМ и доливать его по мере необходимости. Без смазки мотор очень быстро разрушится.

Моторное масло делается из нефти. В него добавляются разнообразные вещества (присадки), которые улучшают те или иные характеристики.

Продукция каждого известного бренда уникальна с этой точки зрения – корпорации самостоятельно разрабатывают различные добавки. С их помощью они добиваются экономии топлива, снижения уровня вредных выбросов в атмосферу, повышения характеристик силового агрегата, продления срока его службы.

Основная классификация моторных масел

В зависимости от состава все масла разделяют на 3 большие группы:

Сегодня существует много производителей моторных масел, предлагающих различную продукцию. Причем реальная польза, которую может принести вещество, не всегда скрывается за громкими рекламными слоганами. При подборе в первую очередь нужно обращать внимание на официальные спецификации.

Характеристики моторных масел

Сами по себе характеристики – достаточно абстрактные понятия. Типы присадок, уровень вязкости, степень защиты ничего не скажут автолюбителю. Поэтому существуют особые стандарты. Их разрабатывают европейские и американские институты.

На основании обширных исследований организации дают рекомендации по поводу соответствия характеристик ГСМ тем или иным условиям применения. Их классификацией пользуются все именитые производители и делают соответствующие маркировки на этикетках. Этим параметрам можно верить – они отображают реальную информацию, а не являются плодом труда маркетологов.

Кроме типа масла, в зависимости от его состава (синтетическое, полусинтетическое, минеральное), также существуют 4 других важных параметра: допуски производителей, нормы SAE, API, ACEA

Society of Automotive Engineers (SAE)

SAE (Society of Automotive Engineers – «Сообщество автомобильных инженеров»). Организация существует более 100 лет. Сегодня она активно занимается разработкой стандартов нефтепродуктов. Маркировка по SAE расскажет о вязкости масла и изменении этого показателя при изменении температуры. По сути она определяет температурный диапазон применения вещества.

На диаграмме ниже – та же информация, что в таблице, но она визуализирует применимость масла в разные времена года:

Степень вязкости (число после дефиса) подбирается в зависимости от характеристик мотора. Во внимание принимается его срок службы, габариты. К примеру, если машина прошла более половины планового ресурса, лучше покупать более вязкий ГСМ. В небольших моторах все детали находятся в более тесных связях, поэтому слишком вязкое масло может просто не попасть во все зазоры. Конечно, определить «на глаз», какой в машине двигатель, и подобрать соответствующий материал практически невозможно, поэтому существуют допуски производителей.

Допуски производителей

Допуски производителей обозначаются названием марки и числовым кодом, например, Porshe C30, MB-APPROVAL 229.5, WV 504.00, FORD WSS M2C. Каждому коду соответствуют определенные модели производителя. Допуск производителя означает, что он провел собственные испытания вещества и пришел к выводу, что оно подходит к выпускаемым им автомобилям. Каждый мотор индивидуален, и то, что идеально для одного, может принести вред другому.

American Petroleum Institutе (API)

Спецификация API (American Petroleum Institutе – «Американский институт нефти»). Организация создала классификацию моторных масел в зависимости от их применимости к бензиновым и дизельным моторам различных годов выпуска.

Первая буква маркировки означает тип двигателя, к которому применимо масло – S (бензиновые) и C (дизельные). Вторая буква говорит о качестве вещества – институт исследует ГСМ по разным параметрам: защитные свойства, качество очистки компонентов, однородность, степень окисления материалов, количество создаваемых отложений. Чем дальше буква в алфавите, тем более высоким требованиям соответствует продукт и тем выше его цена. Самые качественные по данному стандарту масла – SM и CF. Также существуют универсальные ГСМ, подходящие для дизельных и бензиновых двигателей – они маркируются через черточку, например SH/CB.

Ассоциация европейских производителей автомобилей

Ассоциация европейских производителей автомобилей (фр. Association des Constructeurs Européens d’Automobiles, ACEA) – это сообщество объединяет 15 самых крупных автоконцернов Европы. Среди них BMW Group, Fiat S.p.A., General Motors Europe, Hyundai Motor Europe GmbH, Jaguar Land Rover и др. Стандарт ACEA предлагает классификацию моторных масел, схожую с API, но разделение происходит по эксплуатационным показателям двигателя. Маркировка состоит из одной или нескольких букв и числа. Литера означает принадлежность масла к той или иной категории двигателей:

Где произведено масло?

Многие считают страну производства очень важным параметром и доверяют только определенным регионам. Если говорить об именитых брендах, то не важно, в какой стране расположен завод, выпустивший конкретную бутылку ГСМ, – у них есть жесткие внутренние стандарты, вся работа автоматизирована, и степень влияния человеческого фактора на конечное качество можно приравнять к 0. Все же если вас волнует страна производства, а она не названа на этикетке, можно определить регион по первому числу штрих-кода.

Бренды и их преимущества

Моторные масла, их марки и характеристики различаются у разных производителей. Одни фирмы охватывают весь рынок и способны предложить ГСМ для любой машины, другие имеют более узкий ассортимент. На современном рынке – сотни компаний, выпускающих смазку для моторов.

Вот самые популярные бренды смазок среди российских автолюбителей:

Что выбрать?

Каждый бренд предлагает продукцию с уникальными свойствами и гарантирует, что его масло защитит двигатель лучше, чем любое другое, а его цена полностью соответствует качеству. Тем не менее не стоит верить рекламным слоганам – следует доверять фактам. Например, признание того или иного масла крупными автопроизводителями – это весомый аргумент, а утверждение, что ГСМ «сохраняет двигатель лучше, чем остальные вещества», сложно проверить. В любом случае изначально нужно руководствоваться соответствиями тем или иным типам двигателей, спецификациями и характеристиками, а потом уже смотреть на обещания производителя.

Многих интересует вопрос подбора масла к определенной марке и модели. Сегодня существуют базы данных, в которых разная нефтяная продукция связана с конкретными авто. На основе таких данных создаются калькуляторы, позволяющие в течение нескольких минут узнать, какое масло подойдет для того или иного ТС.

MotorOilClub.ru

2. Свойства моторных масел

Важнейшими эксплуатационными свойствами моторных масел являются: вязкостно-температурные (вязкость, индекс вязкости, температура застывания), противоизносные, противоокислительные, диспергирующие (моющие), коррозионные и др.

Вязкостно-температурные свойства. Вязкость и ее зависимость от температуры являются важнейшим показателем качества моторных масел.

От вязкости масла зависит его способность обеспечить жидкостное, гидродинамическое трение в подшипниках, а, следовательно, их нормальную работу. Вязкость масла влияет на изнашивание шеек коленчатого вала и вкладышей подшипников. От вязкости масла зависит количество отводимой от узла трения теплоты. Чем меньше вязкость, тем лучше охлаждается подшипник, так как через него прокачивается больше масла, а следовательно, и больше теплоты отводится вместе с ним из зоны трения.

Выбор оптимальной вязкости масла усложняется тем, что она очень зависит от температуры. Например, при понижении температуры от 100 до 50 °С вязкость может увеличиться в 4—5 раз. При охлаждении моторных масел до 0 С и тем более до отрицательных температур их вязкость увеличивается в сотни и тысячи раз.

За многие годы изучения зависимости вязкости от температуры было предложено много способов построения вязкостно-температурных характеристик и формул, выражающих эту зависимость. Но лишь немногие из них дают удовлетворительную сходимость результатов расчета и практического определения вязкости вискозиметром. Это объясняется в первую очередь тем, что масла представляют собой жидкости, молекулы которых, имея сложное строение, образуют различные структуры, зависящие как от молекулярной массы, так и от группового химического состава масла.

Для описания зависимости вязкости моторных масел от температуры практически используют уравнения Вальтера и советского химмотолога Рамайя.

Формула Вальтера в экспоненциальной форме имеет вид

,

где - кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре t ,°С; Т - абсолютная температура; а - коэффициент, зависящий от индивидуальных свойств жидкости.

Для современных масел лучшие совпадения с опытными данными получаются при а = 0,6.

Формула Рамайя имеет вид

,

где - динамическая вязкость масла;Т - абсолютная температура;

А и В — коэффициенты, постоянные для данного масла.

Формула позволяет представить вязкостно-температурную характеристику масла в координатах аргумент 1/Т — функция .

Практическое применение обеих формул показало удовлетворительное совпадение результатов расчета с опытными данными. Несколько большую точность дает формула Рамайя. Принципиальным недостатком этих уравнений является их эмпирический характер, не вскрывающий сущности физических явлений, происходящих в маслах при изменении их температуры.

На основе уравнений Вальтера и Рамайя построены и напечатаны специальные координатные сетки, на которых можно быстро построить вязкостно-температурные кривые различных моторных масел.

Практически зависимость кинематической вязкости от температуры можно изображать в трех системах координат. В диапазоне температур 50-100 °С проще всего вязкостно-температурную характеристику строить в координатах t и (рис. 1). При более широком диапазоне температур, например, от температуры застывания масла до 100 °С, рекомендуется применять сетку координат Рамайя (рис. 2).

Рис. 1. Вязкостно-температурная

характеристика масла в

координатах

«вязкость - температура»

Рис. 2. Вязкостно-температурная характеристика масла в координатах Рамайя

Очень важной является задача количественной оценки крутизны вязкостно-температурной кривой. Предложено несколько таких оценочных параметров.

1. Отношение кинематических вязкостей vso и v100. Этот простой и надежный параметр характеризует крутизну вязкостно-температурной кривой в относительно узком диапазоне температур прогретого масла, но не позволяет оценить ее в наиболее важной области низких температур, оказывающих решающее влияние на пусковые характеристики двигателя. Для моторных масел, применяемых летом или в условиях жаркого климата, v50/v100 < 6; для масел, предназначенных к применению зимой и особенно в северных районах, v50/v100 < 4.

2. Температурный коэффициент вязкости (ТКВ) при температурах от 0 до 100 °С

ТКВ0 -100 = (v0 — v100)/v50.

При оценке крутизны вязкостно-температурной кривой в условиях низких температур ТКВ дает более четкую картину, чем отношение v50/v100. Для зимних масел ТКВ0-100 <: 22, для всесезонных < 25, для летних < 35—40.

3. Индекс вязкости (ИВ). В современных отечественных и зарубежных стандартах для оценки крутизны вязкостно-температурной кривой применяют показатель ИВ, основанный на сравнении масла с двумя эталонами.

Один из этих эталонов характеризуется крутой вязкостно-температурной кривой, а другой — пологой. Эталону:

- с крутой кривой присвоен индекс вязкости, равный 0,

- а эталону с пологой кривой — 100.

Чем выше ИВ масла, тем более пологая вязкостно-температурная кривая и тем лучше масло для зимней эксплуатации.

На рис. 3 приведен график, поясняющий принцип определения вязкостно-температурных свойств масел с помощью ИВ. На графике изображены вязкостно-температурные характеристики трех масел: двух эталонных (верхняя и нижняя кривые) и одного исследуемого (средняя кривая).

Рис. 3. Оценка вязкостно-температурной характеристики масла по ИВ:

1 – эталонное масло с ИВ=0;

2 – то же с ИВ=100;

3 – исследуемое масло

Практически ИВ вычисляют по формуле (ГОСТ 25371—82)

ИВ = (v — v1)/(v - v2), или ИВ = (v — v1)/v3,

где v — кинематическая вязкость масла при 40 °С с ИВ = 0 и имеющим при 100 °С такую же кинематическую вязкость, как испытуемое масло, мм2/с; v1 — кинематическая вязкость испытуемого масла при 40 °С, мм2/с; v2 — кинематическая вязкость масла при 40 °С с ИВ = 100 и имеющим при 100 °С такую же кинематическую вязкость, как испытуемое масло, мм2/с; v3 = v—v2.

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении ее слоев под действием внешней силы. Это свойство является следствием трения, возникающего между молекулами жидкости. Различают динамическую и кинематическую вязкость.

Вязкость существенно меняется с изменением температуры. С понижением температуры взаимодействие между молекулами усиливается, и вязкость масла увеличивается. Так, например, при изменении температуры на 100 °С вязкость масла может изменяться в 250 раз. Учитывая линейный характер зависимости, можно по номограмме определить вязкость масла при любой температуре.

С повышением давления вязкость масла возрастает. Величины давления в масляной пленке, заключенной между трущимися поверхностями, могут быть значительно выше, чем сами нагрузки на эти поверхности. В масляной пленке коренного подшипника коленчатого вала двигателя величина давления достигает 500 МПа.

С повышением давления вязкость более жидких масел (с пологой вязкостно-температурной характеристикой) возрастает в меньшей степени, чем более вязких масел (с более крутой вязкостно-температурной характеристикой).

При давлении (1,5-2,0)103 МПа минеральное масло затвердевает. Вводимые присадки в базовое масло способствуют сохранению несущей способности масляного слоя при увеличении нагрузки.

Вязкость является основным параметром при подборе масла, поэтому она всегда указана в маркировке масла. Для маркировки вязкость определяют при тех температурах, при которых работают узлы трения. Моторные масла для двигателей внутреннего сгорания маркируют по кинематической вязкости мм2/с (Сст) при температуре 100 °С, которая принята в качестве средней температуры масла в двигателе (картер, система смазки).

Для получения масел с хорошими вязкостно-температурными свойствами в качестве базовых используют маловязкие масла, имеющие вязкость менее 5 мм2/с при температуре +100 °С, и добавляют в них вязкостные присадки (загустители). В качестве присадок применяют такие полимерные соединения, как полиизобутилен, полиметакрилаты, полиалкилстиролы и др.

С понижением температуры объем макромолекул полимера уменьшается (молекулы «свертываются» в клубки). При повышении температуры клубки макромолекул «разворачиваются» в длинные разветвленные цепи, присоединяя молекулы базового масла, объем их становится больше, и вязкость масла возрастает.

Загущенные присадками масла обладают необходимым уровнем вязкости при положительных температурах 50-100 °С, пологой кривой изменения вязкости (рис. 4) и, следовательно, высоким индексом вязкости, равным 115-140. Такие масла получили название всесезонных, так как имеют одновременно свойства одного из зимних классов и одного из летних.

Рис. 4. Влияние вязкостной присадки на вязкость масла

при различных температурах:

www.StudFiles.ru

2. Основные свойства масел.

Вязкость — один из важнейших показате­лей, характеризующих пригодность масла для примене­ния в двигателе. Определенная вязкость необходима для образования оптимального смазочного слоя между тру­щимися поверхностями с целью предотвращения их не­посредственного контакта. Наиболее полно этим требова­ниям будут удовлетворять масла с большей вязкостью. Но увеличение вязкости масла ведет к повышению не­производительных потерь мощности двигателя на трение, снижению к. п. д. Поэтому вязкость масла должна быть минимальной, но достаточной для создания жидкостного трения.

Кроме того, вязкость определяет низкотемпературные свойства масла, т. е. способность обеспечивать легкий пуск двигателя при низких температурах окружающей среды и надежную подачу масла из картера к коренным и шатунным подшипникам в период пуска и прогрева двигателя.

На рисунке 25 показана зависимость изменения момен­та сопротивления вращения и частоты вращения коленчатого вала двигателя ГАЗ-51 от ди­намической вязкости моторно­го масла. Большое значение для обеспечения нормальной работы двигателя имеет ха­рактер изменения вязкости масла с изменением температуры. Желательно, чтобы при высоких температурах эксплуатации двигателей масло имело высокую вязкость для создания жидкостного трения, а при температурах пуска - низкую для уменьшения крутящего момента при прокру­чивании коленчатого вала и обеспечения хорошей прокачиваемости масла в системе смазывания.

Степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры является его важнейшей эксплуатационной характеристикой.

Вязкостно-температурные свойства масел оценивают индексом вязкости. Чем выше индекс вязкости масла, тем положе кривая изменения его вязкости в зависимости от температуры, а значит, выше его качество. При высоких температурах такое масло надежно смазывает трущиеся детали, а при низких обеспечивает легкий пуск двигате­ля и хорошо прокачивается.

Индекс вязкости (ИБ) представляет собой относи­тельную величину, которая показывает степень измене­ния вязкости масла в зависимости от температуры по сравнению с эталонными маслами.

Рисунок 25. Зависимость момента сопротивления вращения М и частоты вращения п коленчатого вала двигателя ГАЗ-51 от динамической вязкости моторного масла η.

В качестве эталонов выбраны две серии масел раз­личной вязкости. Масла первой серии незначительно из­меняют свою вязкость при изменении температуры, т. е. обладают пологой вязкостно-температурной кривой. Ин­декс вязкости этих масел принят за 100 ед. Вторая серия характеризуется весьма крутой вязкостно-температурной кривой. Их индекс принят за 0 ед.

Чтобы определить индекс вязкости, следует знать вяз­кость испытуемого масла при температурах 98,9 и 37,8°С. Затем из первой и второй серий подбирают мас­ла, которые обладают той же вязкостью, что н испытуе­мое. Если вязкостно-температурные свойства испытуе­мого масла совпадают со свойствами масла из первой серии, индекс вязкости испытуемого масла будет равен 100, если со свойствами масла второй серии — 0.

Для случая промежуточного положения вязкостно-температурных свойств индекс вязкости испытуемого масла определяют по формуле

(39)

где Z, v и N — вязкости соответственно низкосортного эталонного, испытуемого, высокосортного эталонного масел при 37,8 °С, с Сейболта.

В основу вычислений ИВ положены условные едини­цы вязкости (универсальные секунды Сейболта). Так как их определение затруднительно, проще пользоваться номограммой (рис. 26). Для этого необходимо знать кине­матическую вязкость испытуемого масла при 50 и 100 °С. По точке пересечения значений этих вязкостей с одной из линий индекса вязкости определяют ИВ для испытуемо­го масла.

На вязкость влияет давление: вязкость всех смазоч­ных масел с повышением давления увеличивается (табл. 12). Для каждого масла эта зависимость имеет свои за­кономерности, определяющиеся в основном углеводород­ным составом. Увеличение вязкости объясняется сбли­жением молекул масла и возрастанием в связи с этим внутреннего взаимодействия между ними.

Склонность смазочных масел к образова­нию на деталях лаков и нагаров — важнейший показа­тель эксплуатационных свойств масла, ибо образование отложений является серьезным препятствием для нор­мальной эксплуатации. Этот показатель определяют по термоокислительной стабильности масла, его моторной испаряемости и моющим свойствам.

Таблица 12. Зависимость вязкости масла от давления

Давление, МПа

Рост вязкости, %

Давление, МПа

Рост вязкости, %

7

20…25

100

В 5 раз

15

35…40

200

В 20 раз

20

50…60

300

В 60 раз

50

300

350

В 120 раз

Отложения, образующиеся на высоконагретых дета­лях двигателя, подразделяются на нагары, лаки и осад­ки..

Нагарами называются углистые отложения, которые образуются на стенках камеры сгорания, днищах порш­ней, клапанах, форсунках и свечах, т. е. деталях, подвер­гающихся воздействию высоких температур.

Лаки, или лаковые отложения, представляют собой тонкие и прочные пленки, образующиеся на поршневых кольцах, канавках и юбках поршней, шатунах и других деталях.

Осадки, пли шламы,— это мазеобразные сгустки, от­лагающиеся на поверхностях деталей в картере двигате­ля, на маслофильтрах, маслопроводах и др.

Образование отложений отрицательно влияет на ра­боту двигателя: лаки и нагары ухудшают тепловой ре­жим, шламы забивают фильтры, маслопроводы и тем са­мым нарушают подачу масла к деталям.

Нагарообразование в двигателе зависит также от ка­чества топлива и характера его сгорания, наличия в мас­ле и топливе механических примесей, продуктов износа, пыли, попадающей с воздухом, и т.д. Процесс нагарообразования заключается в том, что образующиеся в ре­зультате окисления и окислительной полимеризации смо­листо-асфальтовые вещества, являясь связующей средой, удерживают на поверхностях деталей продукты неполно­го сгорания топлива, механические и другие примеси. Затем под воздействием высокой температуры процесса сгорания рабочей смеси эти продукты закоксовываются и частично сгорают. Толщина образующегося слоя нагара со временем работы двигателя увеличивается, что приво­дит к повышению температуры из-за ухудшения теплоотвода. В этих условиях часть нагара начинает выгорать. При достижении определенной толщины слоя нагара устанавливается фаза равновесного состояния, при кото­рой скорости образования и сгорания нагара равны. Тол­щина слоя нагара на деталях при этом может быть раз­личной и зависеть от режима работы двигателя. При ре­жиме его полной нагрузки, когда достигается высокая температура деталей, слой нагара будет меньше, чем при малонагруженном режиме с низкой температурой дета­лей.

Таким образом, если во время фазы образования на­гара до его равновесного состояния играют роль различные факторы (полнота сгорания топлива, качество масла и топлива, их загрязненность и т. д.), то при фазе рав­новесного состояния основным фактором является режим работы двигателя, обусловливающий его тепловое состо­яние. От качества масла зависит лишь структура на­гара.

На лакообразование в зоне поршневых колец и порш­не в карбюраторных двигателях влияет качество топли­ва и смазочного масла, в дизелях — преимущественно качество моторного масла. При этом лаковые пленки об­разуются тем интенсивнее, чем более склонно масло к окислению и окислительной полимеризации. Прочность лаковых пленок зависит от образования оксикислот и смолисто-асфальтовых веществ.

Образование лаковых пленок на поверхностях дета­лей складывается из следующих этапов: окисления тон­кого слоя масла на поверхности высоконагретой детали; коагуляции на поверхности детали из масла твердых про­дуктов окисления и сгорания топлива; конденсации про­дуктов окисления топлива и масла из продуктов сгора­ния, проникающих из камеры сгорания.

При образовании в масле шлама большую роль игра­ют металлические соли органических кислот, получаю­щиеся в результате взаимодействия последних с анти­фрикционными сплавами. Помимо этих солей, легко вы­падающих в осадок, в шламе содержатся оксикислоты, смолисто-асфальтовые вещества, карбены и карбоиды, которые образуются в масле или попадают в него с де­талей цилиндропоршневой группы. Образование шлама увеличивается при наличии в картере двигателя паров воды, а также при пониженных температурах охлаждаю­щей воды и окружающего воздуха.

Для уменьшения отрицательного воздействия нагара, лака и шлама к маслам добавляют моюще-диспергирующие и антиокислительные присадки. Эксплуатационные свойства таких масел оценивают по загрязненности дета­лей цилиндропоршневой группы.

При исследовании процесса нагарообразования на деталях двигателя установлено, что причиной этого явля­ются окисление и термическое разложение углеводородов топлива и масла в зонах высоких температур двигателя. Одни исследователи считают, что масло играет решаю­щую роль в образовании нагара, другие рассматривают масло только как связующий материал для сажи, полу­чающейся во время сгорания топлива, пыли и других ино­родных веществ.

Исследования с помощью электронного микроскопа показали, что в процессе окисления образуются высоко­молекулярные нерастворимые продукты, т. е. возникает твердая фаза, размер частиц в которой сначала не превышает одного микрона. В дальнейшем под влиянием раз­личных факторов (температу­ры, кислорода) эти частицы уплотняются в более крупные мицеллы, которые могут выпа­дать из системы и образовы­вать различные отложения.

Разработана также теория, согласно которой в камере сго­рания существует «погранич­ная зона низкой температуры»; от ее размера зависит количество нагара, откладываю­щегося на поверхности детали.

Многими исследователями отмечено большое влияние содержания серы в топливе, как на процесс окисления масла, так и на характер образующегося нагара. Увели­чение содержания серы в топливе влияет не только на количество образования, но изменяет свойства нагароотложений, делая их более плотными и трудноудаляемыми. Нагар в камере сгорания адсорбирует серу, что делает его твердым, а это способствует повышению износа.

Термоокислительная стабильность масел, как показа­тель его антиокислительных свойств, характеризуется временем, в течение которого тонкий слой масла превра­щается в лаковую пленку. Чем больше значение этого показателя, тем меньше склонность масла к лакообразованию и меньше пригорание поршневых колец.

Термоокислительную стабильность масла определяют по методу с кольцами и на испарителях.

В первом случае используют прибор-лакообразователь, состоящий из стального диска 2 (рис. 27), на кото­рый помещаются четыре металлических кольца с дужка­ми 3. Стальной диск нагревается электронагревателем 1. Температура контролируется с помощью термометра 4. Ручкой 5 открывают лакообразователь при перестановке стального диска.

В приборе устанавливают температуру 250 °С, затем в каждое кольцо заливают пипеткой по 0,05 г испытуемо­го масла и фиксируют время. Кольца выдерживают до момента превращения масла в темную лаковую пленку. Время определяют секундомером. После этого диск с кольцами вынимают и охлаждают при комнатной тем­пературе в течение 1 ч. Затем с помощью рычажного ди­намометра отрывают кольцо от диска, измеряя затрачи­ваемое усилие. Среднее значение этого усилия вычисля­ют по четырем определениям.

Время (мин), в течение которого масло при 250 °С превращается в эластичную лаковую пленку, удержива­ющую металлическое кольцо при его отрыве с силой в 10 Н, принимают за количественное выражение термо­окислительной стабильности испытуемого масла.

Во втором случае также устанавливают время (мин), в течение которого испытуемое масло при заданной тем­пературе превращается в лаковый остаток, состоящий из 50 % рабочей фракции и 50 % лака.

По этому методу берут четыре испарительных сталь­ных тарелочки (Ø 22X1X1 мм) и помещают в каждую по 0,035...0,04 г испытуемого масла. Тарелочки ставят в прибор-лакообразователь при заданной температуре и фиксируют время. Когда масло в тарелочках окислилось (что видно по цвету масляной пленки), снимают с диска одну тарелочку, а остальные поочередно с интервалом 5...10 мин. Тарелочки после охлаждения взвешивают, петролейным эфиром экстрагируют из остатка масла ра­бочую фракцию. Затем тарелочки вновь взвешивают. Та­ким образом определяют количественное содержание ра­бочей фракции и лака.

Содержание рабочей фракции и лакав мас­ле при температуре Т и установленном времени выдерж­ки испарителя t, %, подсчитывают по формулам

; (40)

,

где А - масса тарелочки с остатком после нагревания, г; Б - масса тарелочки с лаком после экстрагирования рабочей фракции, г; М - масса испытуемого масла, г; В - месса пустой тарелочки, г.

Рисунок 26. Номограмма для определения индекса вязкости масла.

Рисунок 27. Лакообразователь для опре­деления термоокислительной стабиль­ности масла:

1 — нагреватель; 2 — стальной диск; 3 — дужки кольца; 4 — термометр; 6 — ручка.

На основании полученных данных строят графиче­скую зависимость и от времени выдержки испа­рительных тарелочек в лакообразователе (рис. 28). Для этого по оси ординат в одинаковом масштабе отклады­вают величины и (%), по оси абсцисс - время (мин) выдержки испарительных тарелочек в лакообразо­вателе. Точка пересечения кривых будет соответствовать образованию лакового остатка, состоящего из 50 % ра­бочей фракции и 50 % лака, а ее проекция на ось абс­цисс даст показатель термоокислительной стабильности испытуемого масла (мин).

Моющие свойства масел с присадками определяют по интенсивности лакообразования на поверхности поршня в лабораторной установке ПЗВ согласно ГОСТ 5726—53. Сущность испытания масла заключается в следующем. В картер установки (рис. 29) заливают 250 мл испытуе­мого масла 1. Температура в головке цилиндров 300 °С, в середине цилиндров 225, в картере 125 °С. Поступаю­щий в цилиндр установки воздух нагревается до (220±20)°С. Частота вращения коленчатого вала составляет (2500±50) мин-1. Привод вала от электродвигателя 2. Продолжительность испытания 2 ч.

После испытания установку разбирают. Загрязнен­ность поршня 4 лаковыми отложениями сравнивают с эталонами и по шестибалльной системе оценивают мою­щие свойства испытуемого масла в баллах. Моющие свойства масла при совершенно чистом поршне (без ла­ковых отложений) оценивают в 0 баллов, при боковой поверхности поршня, целиком покрытой лаком черного цвета,— в 6 баллов.

Установку ПЗВ используют также для нахождения окисляемости масел и оценки деструкции вязкостных присадок.

Антиокислительные свойства масел определяют так­же в процессе испытаний на установке ИКМ (одноци­линдровый бензиновый двигатель с воздушным охлажде­нием).

Моющие свойства моторных масел групп Б, Б2, В, В2, Г, Г2 при классификационных испытаниях определяют на установке УИМ-6-НАТИ по ГОСТ 21490—76.

Двигатель установки является прототипом одноци­линдрового отсека тракторного дизеля Д-75 с универ­сальным картером. Основные сборочные единицы и де­тали дизеля — поршневая группа, гильза цилиндра, ша­тун в сборе, клапанный механизм и др.— серийные.

Масла групп Б, Б2, В и В2 испытывают в течение 120 ч при установленном режиме работы двигателя. Для ма­сел групп Г и Г2 включают наддув, ужесточающий рабо­ту двигателя.

Рисунок 28. Определение Рисунок 29. Установка ПЗВ:

термоокислительной 1-испытуемое масло; 2-электродвигатель;

стабильности масел по 3 — электронагревательные элементы

пересечению кривых. 4 —поршень.

Соответствие масел группам, предлагаемым ГОСТ 17479—72, устанавливают по результатам сравнения ис­пытуемого и контрольного масел. Масло относится к группе, предусмотренной классификацией, если его мою­щие свойства, определяемые по суммарной загрязненно­сти поршня нагаро- и лакоотложениями и подвижности поршневых колец в баллах, не превышают моющих свойств в баллах контрольного масла более чем на 20 % при одинаковых циклах испытаний.

Коррозия деталей отрицательно сказывается на работе двигателя; она приводит к снижению его надежности и долговечности, иногда к аварийному состоянию. При коррозии последовательно протекают следующие процессы: появления на рабочей поверхности шероховатых точек и пятен; концентрация коррозионных точек в области появившихся пятен; образование в местах концентрации коррозионных точек небольших раковин, уходящих в глубь материала; появление трещин, соединяющих образовавшиеся раковины; выкрашивание материала по образовавшимся трещинам между раковинами.

Показатель кислотности масла прямым образом не может характеризовать его коррозионные свойства, по­этому для оценки этих свойств определяют дейст­вительную коррозионность на специальных приборах, ими­тирующих условия работы масла в двигателе и процесс коррозии.

Определение коррозион­ности по методу Пинкевича. Суть метода заключается в определении потери массы металлической пластинки (из свинца или свинцовис­той бронзы) при периоди­ческом воздействии на нее нагретого масла и кислорода воздуха.

Стандартные металлические пластинки 4 (рис. 30) размером 60X20X2,5 мм взвешивают на аналитических весах с точностью 0,0002 г. Для каждого испытуемого масла необходимо две пластинки. В стеклянные пробир­ки 2 заливают по 80±1,2 г испытуемого масла, устанав­ливают в них пластинки и опускают в ванну 1, нагретую до 140±2°С. Одновременно устанавливают восемь про­бирок для четырех образцов испытуемого масла. Все пла­стинки с помощью стальных проволок 5 связаны с кривошипным механизмом 6 прибора, который позволяет периодически поднимать и опускать пластинки. В тече­ние 1 мин они 15 раз погружаются в масло. Испытания ведут в течение 50 ч.

Рисунок 30. Прибор Пинкевича для определения коррозионности ма­сел:

1- масляная ванна; 2 - пробирка; 3 - испытуемое масло; 4 - пластинка; 5 - проволока; 6 - кривошипный механизм.

После испытания пластинки вынимают из проби­рок, тщательно промывают, высушивают и взвеши­вают.

Коррозионность К, г/м2, испытуемого образца подсчи­тывают по формуле

(41)

где q — масса взятой новой пластинки для испытания, г; q1 — масса пластинки после 50 ч испытания, г; F — площадь поверхности плас­тинки, м2.

Чем больше потеря массы пластинки, тем выше кор­розионность масла.

Определение коррозионности масла по методу НАМИ. Здесь различают потенциальную и действительную кор­розионность.

Определение потенциальной коррозионности масла заключается в нахождении потери массы свинцовой пла­стинки, на которую в течение 10 ч периодически воздей­ствуют масло и воздух (ГОСТ 13517—68).

Перед опытом свинцовую пластинку взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Затем ее устанавливают на стеклянном штыре (рис. 31) и поме­щают в стеклянную колбу 5 с испытуемым маслом в ко­личестве 36,5 г. Колбы закрепляют в кассете 2 и вместе с ней опускают в масляную баню 1, имеющую темпера­туру 140±1°С. Кассета вместе с колбами вращается в бане с частотой 30 мин-1, и свинцовая пластинка перио­дически омывается маслом и воздухом.

Коррозионность образца масла, г/м2, вычисляют по формуле (41).

Действительную коррозионность масла определяют аналогично. Разница заключается лишь в том, что ис­следование проводят не в открытых, а в плотно закры­тых колбах без доступа воздуха извне. Опыт длится 30 мин, что исключает возможность интенсивного окисле­ния образца масла во время испытаний.

В усовершенствованном варианте метода НАМИ температура масла при испытании повышена до 160°С. При этом определяют время до получения стабильной скорости коррозии. В качестве оценочных показателей принят индукционный период коррозии (ИПК - время, ч, до момента, когда потеря массы свинцовой пластинки достигает 5 г/м2) и скорость коррозии после ИПК [г/(м2·г)].

Рисунок 31. Прибор НАМИ для определения потен­циальной и действительной коррозионности масел:

1 —масляная баня; 2 — кассета; 3 — масло; 4 — пластин­ка; 5 — стеклянная колба; 6 — штырь.

Кроме того, антикоррозионные свойства масел оцени­вают на полноразмерном дизеле ЯАЗ-204. Масло счита­ется выдержавшим испытание, если через 125 ч потеря массы шатунных вкладышей не превышает 0,2 г, а на их поверхности отсутствуют видимая коррозия и механичес­кие повреждения.

Противоизносные свойства масла характе­ризуют его способность предотвращать или уменьшать износы сопряженных трущихся деталей. Основными по­казателями масла, обусловливающими эти свойства, являются вязкость и смазывающая способность, т.е. маслянистость. Масла с одинаковой вязкостью и разным химическим составом обла­дают различными противоизносными свойствами. Важную роль в по­вышении смазывающей способности играют полярно-активные вещества, обладающие высокими адсорбирую­щими свойствами. В условиях гра­ничного трения прочность масляной пленки зависит не от вязкости при­меняемого масла, а от наличия в нем полярно-активных молекул.

Для оценки противоизносных и противозадирных свойств масел применяют различные машины тре­ния. В машинах СМЦ-2; ХЩ-4; СМТ-1; УМТ-1 основной узел трения состоит из сталь­ных кольца и блока, которыми создается давление, соот­ветствующее каждому образцу масла. После определен­ного времени испытаний оценивают потерю массы этих деталей.

Чаще используют четырехшариковую машину трения МАСТ-1 (рис. 32). При испытании образца масла в этом приборе оценочными показателями служат: коэффици­ент трения; износ трущихся стальных шариков и нагруз­ка (сила), при которой шарики заклиниваются, т. е. раз­рушается масляная пленка.

На шарик 1, закрепленный в шпинделе, который вра­щается со скоростью 1500 мин -1, в течение 1 мин дейст­вует вертикальная ступенчато возрастающая нагрузка. Износ оценивают по среднему диаметру появившегося на нижних шариках 2 пятна. Диаметр определяют с помо­щью специального оптического микроскопа. Чем выше его значение для данного образца, тем ниже противоизносные свойства масла.

На противоизносные свойства смазочного масла боль­шое влияние оказывает наличие в нем механических при­месей, особенно абразивных. Поэтому при эксплуатации двигателей следует исключать возможность попадания в смазочное масло дорожной пыли в результате подсоса воздуха из-за негерметичного крепления воздухоочисти­теля, случайного попадания абразивов (кварца) в смазочное масло при его хранении, заправке и техническом обслуживании техники.

Рисунок 32. Четырехшариковая машина тре­ния:

1 — верхний шарик; 2 — нижний шарик; 3 — мас­ло.

В соответствии с требованиями ТУ и ГОСТ на сма­зочные масла механические примеси в них должны пол­ностью отсутствовать.

Нормируемый в ГОСТ показатель зольности характе­ризует чистоту масла при отсутствии в нем присадки; с присадкой - содержание солей металлов во введенной в масло присадке.

Рассмотренные выше основные физико-химические и эксплуатационные показатели качества смазочного масла позволяют достаточно полно судить о свойствах „ масла и возможности рекомендации для того или иного типа двигателя. Кроме того, по изменению целого ряда показателей масла в двигателе в действительных усло­виях эксплуатации можно следить за его поведением, определять глубину старения, оценивать работу маслофильтрующих элементов, устанавливать рациональные сроки замены масла и т.д.

www.StudFiles.ru


Смотрите также