Какие способы определения качества смазочных материалов

Смазочные материалы — виды, назначение, производители

Смазочные материалы – это вещества с высокими антифрикционными свойствами, которые наносятся на контактирующие поверхности с целью облегчения их взаимного перемещения и уменьшения износа.

1. Общие сведения
2. Классификация
3. Основные характеристики
4. Советы по выбору
5. Условия хранения
6. Производители

Общие сведения о смазочных материалах

Необходимость в применении смазочных материалов возникла еще в глубокой древности – с момента изобретения колеса. Чтобы оно легко вращалось, не скрипело и долго служило, на ось наносили животный жир или растительное масло.

По мере появления более сложных механизмов эксплуатационные требования к смазкам возрастали, в связи с чем в натуральную жировую основу начали добавлять мыло, графит, квасцы и прочие ингредиенты, снижающие коэффициент трения. Но получаемые смеси дорого стоили и имели низкую термостабильность. Поэтому во второй половине XIX века, с внедрением в производство быстроходных станков, мощного прессового оборудования, паровых машин и т.д., инженеры и химики упорно искали приемлемые по цене материалы, способные сохранять смазывающую способность при высоких температурах.

Настоящей революцией в развитии смазок стало использование продуктов нефтепереработки – минеральных масел. Сегодня на их основе создаются смазочные материалы, которые не только эффективно уменьшают силу трения, но и:

• надежно защищают узлы и механизмы от коррозии, очищают их от загрязнений и продуктов износа, предотвращают образование царапин и задиров;
• при механической обработке деталей отводят тепло из рабочей зоны станка, обеспечивают тщательное удаление стружки и абразивных частиц, чем продлевают срок службы инструмента и оборудования, улучшают качество продукции;
• используются в качестве рабочего тела гидравлических приводов и амортизаторов, изолирующей и теплоотводящей среды в масляных трансформаторах;
• герметизируют зазоры в цилиндропоршневых группах, чем повышают КПД поршневых компрессоров, двигателей внутреннего сгорания.

Виды, назначение и классификация смазочных материалов

• агрегатному состоянию – на жидкие, пластичные (консистентные), твердые, газообразные;
• материалу основы – на минеральные, синтетические, полусинтетические, органические (животные и растительные);
• назначению – на индустриальные, гидравлические, моторные, трансмиссионные, компрессорные и т.д.

Основными видами смазочных материалов, используемых в промышленности для обслуживания станков, являются жидкие и консистентные индустриальные смазки на базе минеральных масел.

Спектр автомобильных смазочных материалов гораздо шире (Рис.1). Кроме того, их дополнительно классифицируют по сезонности использования на летние, зимние и всесезонные.

Рис.1

Синтетические смазочные материалы для автомобилей стоят в 2 – 3 раза дороже минеральных, но имеют настолько высокие эксплуатационные показатели (Таблица 1), что владельцы автотранспорта массово переходят на их использование.

Таблица 1

Основные характеристики разных видов смазочных материалов

Жидкие

Основными эксплуатационными характеристиками жидких смазочных материалов (масел и смазочно-охлаждающих жидкостей) являются:

Если масло или СОЖ используется в качестве охлаждающей среды, следует обращать особое внимание на теплоемкость – с ее увеличением возрастает эффективность охлаждения.

Консистентные

К основным характеристикам консистентных смазочных материалов относятся:

Твердые

Основные требования, предъявляемые к твердым смазочным материалам:

Советы по выбору смазочных материалов

Прежде чем выбирать смазочные материалы, нужно четко определиться с тем, для чего они нужны. Так, если их главной задачей является снижение коэффициента трения при умеренных рабочих температурах и давлениях, основной технической характеристикой будет смазывающая способность. Для компрессорных и моторных масел важнейшее значение имеют охлаждающие, моющие, антикоррозионные и противозадирные свойства, устойчивость к карбонизации.

Выбор вида смазочных материалов для технологического оборудования и способ их применения зависит от конструкции и условий работы (нагрузка, скорость, рабочая температура) узла трения. Например, пластичные смазки отлично подходят для высоконагруженных тихоходных механизмов, а жидкие – для смазывания скоростных трущихся пар с малой нагрузкой. Твердые смазочные материалы используются при невозможности подвода к узлу трения жидких и пластичных смазок и в тех случаях, когда он работает в условиях экстремальных температур и/или нагрузок, вакуума, радиации, в агрессивных средах.

Назначение и область применения жидких смазочных материалов легко определить по их маркировке. К примеру, индустриальные масла согласно ГОСТ17479.4-87 маркируются четырьмя группами знаков, где первая прописная буква (И) обозначает их принадлежность к индустриальным смазкам, вторая (Л, Г, Н или Т) – группу по назначению, третья (А, В, С, Д или Е) – подгруппу по эксплуатационным свойствам, а цифры – класс кинематической вязкости. Чтобы узнать, какое из них подойдет для конкретного механизма, следует воспользоваться таблицами 2, 3, 4:

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Правильно выбрать пластичную смазку по маркировке поможет ГОСТ 23258-78: первой прописной буквой обозначается группа (подгруппа) по назначению, следующими буквами – вид загустителя. Далее следует дробь, где числитель и знаменатель представляют собой значения самой низкой (без знака минус) и максимальной температуры использования, уменьшенные в 10 раз (к примеру, 2/8 означает, что данный смазочный материал можно применять при рабочих температурах от -20 до +80°С). По одной или нескольким строчным буквам после дроби можно получить информацию о виде дисперсионной среды, последние цифры – это класс консистенции.

Кроме буквенно-цифровой маркировки консистентной смазки, в технической документации указывают ее название (Литол, Фиол, Зимол, Графитол и т.д) состав, эксплуатационные характеристики (они носят рекомендательный характер, поскольку зависят от конкретных условий работы узла трения).

Условия хранения смазочных материалов

Для того чтобы смазочные материалы дольше сохраняли свои эксплуатационные свойства, их нужно правильно хранить, а именно:

соблюдать температурный режим, указанный производителем;

не допускать резких колебаний температуры, попадания на емкости прямых солнечных лучей;

• герметично закрывать наливные отверстия.

В соответствии с ГОСТ 1510 и СНиП 2.11.03 на производстве смазочные материалы должны храниться в сухих складах с хорошей вентиляцией, на стеллажах. Допускается их кратковременное хранение вне помещений – в этом случае емкости необходимо ставить на поддоны и защищать от осадков и солнца навесом.

Наиболее популярные производители смазочных материалов в России

Неизменными лидерами по производству смазочных материалов в России являются ПАО «ЛУКОЙЛ», ПАО «НК «Роснефть» и ПАО «Газпром нефть». Их доля на рынке составляет соответственно 45%, 20% и 14%.

В розничной продаже пользуются спросом продукты авторитетных зарубежных брендов Elf, Shell, Total, Castrol, Mannol, ZIC, Mobil и Motul, но с полок магазинов их все увереннее вытесняют бюджетные марки, среди которых — ADWA и ORLEN OIL (Польша), WEGO (Чехия).

С 2014 года в промышленности наблюдается устойчивая тенденция к отказу от дорогих импортных смазок в пользу продуктов производства России, Беларуси и Казахстана. Немалую роль в этом сыграл Технический регламент Таможенного союза ТР ТС — 030 – 2012, установившего общие требования к безопасности смазочных материалов, масел и специальных жидкостей при их производстве, транспортировке, хранении, реализации и утилизации, и обязавшего производителей предоставлять на каждую партию продукции паспорт качества.

Военное образование в России

Горючие, смазочные материалы и специальные жидкости — Простейшие способы определения качества и пригодности ГСМ и специальных жидкостей

Details Parent Category: Лекции Published: 22 July 2012

• Горючие, смазочные материалы и специальные жидкости
• Бензины
• Дизельное топливо
• Топлива для реактивных двигателей
• Пластичные смазки
• Специальные жидкости для объектов БТВТ
• СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЖИДКОСТИ
• УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
• Простейшие способы определения качества и пригодности ГСМ и специальных жидкостей
• Меры безопасности при обращении с ГСМ
• All Pages

Page 9 of 10

Простейшие способы определения качества и пригодности ГСМ и специальных жидкостей

Пригодность ГСМ к использованию можно определить по цвету, запаху, испаряемости и вязкости. Необходимо также определить наличие в ГСМ воды и механических примесей.

Неэтилированные бензины бесцветны или слегка желтоваты; этилированные бензины окрашивают в яркие цвета – красный, зеленый, синий. Неэтилированные крекинг-бензины слегка желтоваты. Дизельные топлива арктические слегка желтоваты, зимние имеют светло-коричневый цвет, летние – темно-коричневый цвет.

Бензины прямой перегонки обладают относительно приятным запахом; крекинг-бензины имеют резкий неприятный запах чеснока. Дизельные топлива пахнут керосином.

Каплю топлива наносят на бумагу и наблюдают, как она испаряется. Низкооктановые бензины испаряются медленнее высокооктановых и оставляют на бумаге пятно, которое после небольшого подогрева исчезает. Керосин и дизельное топливо оставляют неисчезающие жирные пятна.

Вязкость дизельного и реактивного топлива выше вязкости бензинов. Арктическое и зимнее ДТ менее вязкие, чем летние.

Присутствие воды в горючем определяется взбалтыванием в пробирке или бутылке. Вода оседает на стенках в виде капель (росы); при наличии большого количества воды она оседает на дне бутылки. Дизельное топливо при наличии воды мутнеет.

Механические примеси определяются по наличию осадка или взвешенных частиц в горючем.

МАСЛА

В отраженном свете свежие масла имеют зеленоватый цвет; отработанные масла темнеют вследствие загрязнения нагаром.

Свежие масла обладают слабым запахом; отработанные масла имеют запах гари.

Зимние и всесезонные сорта масел менее вязкие, чем летние.

Если в масле есть вода, то при работе двигателя масло вспенивается.

Простой способ определения качества смазочных материалов, технических жидкостей и препаратов автохимии

Не все автомобилисты знают о таких показателях моторных масел, как щелочное и кислотное числа. В дилерском центре при покупке моторного масла вам вряд ли покажут паспорт качества масла с этими показателями. В лучшем случае сошлются на паспорт безопасности масла, в котором щелочное и кислотное числа не указываются.

Самое главное в рецептуре современных смазочных материалов и технических жидкостей, используемых в технике, это химические соединения и их соотношение в пакете присадок, а также базовая минеральная и синтетическая основы. Например, допущенное к применению качественное моторное масло должно обеспечить нормальную работу двигателя в течение 10 и более тыс. км, при условии использования качественного топлива и правильной эксплуатации автомобиля.

Высокие давление и температура в цилиндропоршневой группе двигателя, топливо, горячие газы и сажа, проникающие в картер через поршневые кольца, ведут к неизбежным химическим преобразованиям как масляной основы, так и присадок в нем. В присутствии кислорода происходит окисление моторного масла и образование продуктов термического разложения в виде шлама, который оседает на поверхностях деталей двигателя, что приводит к их загрязнению и ухудшению отвода от них тепла, а значит, к перегреву. Твердые частицы шлама приводят к абразивному износу, инициирующему коррозионные процессы и разрушение прокладок и уплотнителей. В результате ухудшаются свойства моторного масла, что проявляется в снижении щелочного и повышении кислотного чисел.

Присадки, содержащиеся в моторном масле и призванные обеспечить работу двигателя, разлагаются, перестают нейтрализовать образующиеся кислоты и диспергировать слипающиеся шламовые соединения, начинается коррозия и износ узлов трения. При работе двигателя щелочное и кислотное числа моторного масла меняются. Нормально, если щелочное число качественного масла уменьшилось в 2 раза и составило не менее 3,5 мгКОН/г, а кислотное число не превышает 3 мгКОН/г. Но если применять некачественное масло, то даже регулярные замены его через каждые 10 тыс. км не оградят двигатель по меньшей мере от снижения его ресурса.

Для предотвращения ускоренного изменения свойств масла следует контролировать условия эксплуатации автомобиля: использовать качественные топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Полноценный мониторинг состояния смазочных и охлаждающих жидкостей всегда был затратным мероприятием, как по финансам, так и по времени, и мало кто из автолюбителей практикует это. А практика показывает, что основная причина отказа двигателя и трансмиссий – это использование некачественных смазочных материалов и технических жидкостей, их низкий ресурс. В то же время подделка смазочных материалов и технических жидкостей стала изощренной, несмотря на постоянную борьбу с ней.

Все знают, что чем дороже бренд производителя и выше качество масла, тем больше степеней его защиты. Часть производителей использует различные системы защитных штрихкодов на канистре, по которым можно узнать, когда и где произведен смазочный материал, оригинален ли он. Также подлинность или оригинальность смазочного материала можно определить в лаборатории или, по меньшей мере качественно, по капельной пробе. Но для этого нужны определенные знания и опыт, которых у большинства авто­владельцев нет. Подтверждающих это примеров много.

На рис. 1 изображено масляное пятно моторного масла «Газпромнефть Супер SAE 5W‑40», проработавшего в двигателе легкового автомобиля 240 моточасов.

До этого автовладелец, видимо, искал подходящее для двигателя моторное масло. За полтора года перепробовал три моторных масла: «Лукойл Люкс Синтетическое SAE 5W‑30» с присадкой «Тотек АР 1»; высоковязкое моторное масло «Neste SAE 5W‑50»; «Газпромнефть Супер SAE 5W‑40». Промывал двигатель промывочным минеральным маслом «Роснефть Express» с кинематической вязкостью 31,7 сСт при 40° С. Капельная проба выполнена после перехода на масло «Газпромнефть Супер SAE 5W‑40».

Использование синтетического моторного масла SAE 5W‑30 с присадкой «Тотек AP1» необходимо пояснить. Практика показывает, что после добавления присадки (добавки) «Тотек АР1» в масле появляются медь и алюминий, понижается щелочное число. Не в каждом моторном масле химические элементы добавок совместимы с имеющимися в нем присадками, особенно при низком щелочном числе.

Масляное пятно с рис. 1 выложено авто­владельцем на форуме. Там же встречаются лестные комментарии, что ядро масляного пятна похоже на сердечко и масло в хорошем состоянии. На самом деле масло было уже неработоспособным и проблемы в двигателе прогрессировали. Автовладелец это почувствовал и отдал образец моторного масла в лабораторию. Частый переход с одного масла на другое с разными классами вязкос­ти и щелочными числами, использование присадки, промывка двигателя маловязким минеральным маслом дали ожидаемый результат. Щелочное число моторного масла «Газпромнефть Супер SAE 5W‑40», капельная проба которого показана на рис. 1, при лабораторном анализе составило 1,7 мгКОН/г, что в 2,5 раза ниже допустимого. Понизилась оптическая плотность из-за присутствия остатков промывочной жидкости на 10% и температура вспышки на 6%, в масле появились медь и алюминий. Относительный износ составил 15,7.

Цитирую комментарий лаборатории, проводившей анализ масла: «Необходим более длительный период наблюдения для выявления тенденции износа. Показатели естественного износа металла. Продолжайте отбор проб согласно графику». К комментарию добавить нечего.

Использование универсального индикатора ООО «Химмотолог», который показывает присутствие присадок и их баланс, позволило бы по цветной хроматограмме капельной пробы определить неработоспособное состоя­ние моторного масла «Газпромнефть Супер SAE 5W‑40» и не допустить усугубления проблемы автовладельца. Инновационный универсальный индикатор разработан отечественными учеными и представляет собой экологически чистый продукт. На рис. 2 показан герметичный пакет с универсальным индикатором.

В отличие от используемых при капельной пробе бумаг, фильтра «Синяя лента», тканей, импортной тестовой среды для экспресс-анализа и др., универсальный индикатор благодаря цветной хроматограмме позволяет анализировать не только отработанные масла, но также свежие присадки, смазочные материалы и технические жидкости уже при покупке и заливке. На рис. 3 – пятно от свежего масла «Газпромнефть SAE 5W‑40» после 60 минут. Пятно свежего масла – серое, после высыхания становится бесцветным.

На рис. 4 – свежее масло «Газпромнефть SAE 10W‑40» на универсальном индикаторе. Видно, что цвета хроматограммы после высыхания капельной пробы сохраняются.

На рис. 5 – хроматограмма качественного (оригинального) моторного масла М‑14Г2ЦС, а на рис. 6 – хроматограмма капельной пробы подделки. Учитывая, что подделка – это, как правило, качественное масло, разбавленное дешевым моторным или базовым маслом, приготовили в лабораторных условиях некачественное масло-«подделку» из качественного моторного масла М‑14Г2ЦС с щелочным числом 10 мгКОН/г, разбавив его базовым маслом такой же вязкости, как у оригинального масла, на 10%. У полученной подделки щелочное число из-за разбавления снизилось до 9 мгКОН/г.

Так, на рис. 6 у «поддельного» масла М‑14Г2 ЦС, полученного разбавленнием всего на 10% базовым маслом, мы видим значительное отличие цветов ядра и диффузионных зон хроматограммы и их размеров от хроматограммы оригинального масла с рис. 5. То есть на хроматограмме обнаруживается снижение щелочного числа моторного масла всего на 1 мгКОН/г. Это супер! Если же смешать качественное масло с дешевым моторным маслом с другими присадками, то выявится его добавление в количестве менее 10%. Образно говоря, предлагаемый способ позволяет по цвету хроматограммы выявить ложку дегтя в бочке меда.

На рис. 7 – капельная проба моторного масла «Toyota SAE 5W‑40» на фильтровальной бумаге, отработавшего 240 моточасов в двигателе.

На рис. 8 – хроматограмма отработавшего 240 моточасов в двигателе моторного масла «Toyota SAE 5W‑40» на универсальном индикаторе.

В отличие от капельной пробы отработавшего масла на бумаге (рис. 7), на которой мы видим темное малоинформативное пятно с плохо просматриваемыми ядром и диффузионными зонами, хроматограмма на универсальном индикаторе (рис. 8) имеет четкие отличительные особенности.

На рис. 8 мы видим радиальную осадочную хроматограмму в виде ядра и трех зон. Ядро – зона, соответствующая самой темной однородной части масляного пятна на фильтре, темно-коричневое с оттенком синего, в котором заметны нерастворимые примеси. Первая зона диффузии – кольцеобразная, желто-коричневая, более светлого цвета, чем центральное ядро, образовавшееся в результате прохождения нерастворимых примесей через поры универсального индикатора. Размер кольца небольшой, указывает на низкое содержание моюще-диспергирующей присадки в масле. Вторая зона окисленного масла – кольцеобразная от желтого до светло-коричневого цвета, содержит растворимые продукты окисления масла и топлива. Третья зона чистого масла и топлива – светлое внешнее кольцо, характеризующее общий размер нанесенного на фильтр масляного пятна. Анализ, проведенный в лаборатории показал снижение вязкости масла на 8% и низкое содержание моюще-диспергирующих присадок, щелочное число 3,7 мгКОН/г, что согласуется с цветовыми переходами в ядре хроматограммы. Моторное масло подлежит замене.

На рис. 9 – хроматограмма трансмиссионного масла «Addinol SAE 75W‑90».

Сегодня на рынке присутствует множество различных препаратов, которые используют некоторые автовладельцы в качестве добавок к смазочным материалам. Тема препаратов выходит за рамки настоящей публикации, тем не менее скажу, что, пользуясь универсальным индикатором, вы можете проверить их качество, а также, тестируя масло после добавления препарата, вы можете обнаружить по цвету хроматограммы, насколько изменился кислотно-щелочной баланс в масле. На рисунке показана хроматограмма присадки ЦД‑7, используемая в противоизносных препаратах.

Универсальный индикатор может использоваться для экспресс-анализа технических жидкостей. На рис. 11 – хроматограмма тормозной жидкости ДОТ‑4. На рис. 12 – хроматограмма охлаждающей жидкости «Тосол‑40».

Анализ проведенных испытаний универсального индикатора выявил одну общую особенность. В первые десять минут ядро имеет насыщенный цвет, свидетельствующий о наличии активных химических элементов присадок, в следующие 60 минут в центре ядра проявляются светлые тона, далее проявляется темно-коричневое или темно-зеленое кольцо вокруг ядра. Поэтому для пользователя важно видеть процесс формирования пятна в первые 10 минут. Это позволит ему с большей вероятностью определить подделку и потерю работоспособности смазочных материалов и технических жидкостей.

Таким образом, пользуясь универсальным индикатором, автовладелец защищает себя от покупки некачественных присадок, смазочных материалов, технических жидкостей и на ранней стадии обнаруживает начало потери их работоспособности при эксплуатации техники.

Ильшат Нигматуллин, канд. техн. наук, доцент УГНТУ, кандидат в мастера спорта (автоспорт)

Противоизносные свойства – методы оценки качества горюче-смазочных материалов

Источник материала: Кузнецов А.И., Тимофеев Ф.В., Кузнецов А.А., Кормилицына В.Е. Учебно-справочное пособие. Нефтепродукты. в 2 ч. Часть 2. Основные характеристики. Методы оценки качества. Изд. Ульяновский государственный университет, Ульяновск, 2018 г. 250 с. :

Противоизносные свойства – эксплуатационные свойства нефтепродуктов, характеризующие их способность предотвращать все виды износа трущихся поверхностей.

При контакте твердых тел, являющихся деталями конструкции машин и механизмов возникает эффект трения. Поверхности тел имеют микронеровности. В зоне фактического контакта, более жесткие микронеровности внедряются в менее жесткую поверхность. Возможность внедрения обусловливается различием в механических свойствах материалов, неоднородностью материала на отдельных участках и различием в геометрических очертаниях контактирующих участков. При скольжении одного тела относительно другого внедренные неровности деформируют менее жесткий поверхностный слой. Сопротивление деформированию этого слоя является деформационной (механической) составляющей силы трения. Интенсивность изнашивания пар трения зависит от свойств материалов, технологической подготовки поверхностей и условий трения: нагрузки, температуры, наличия смазки.

В качестве смазочных материалов, используемых для снижения отрицательного эффекта, возникающего при контакте трущихся поверхностей машин и механизмов, используются нефтепродукты обладающие необходимым уровнем противоизносных свойств. Об уровне противоизносных свойств нефтепродуктов можно косвенно судить по результатам анализа их состава и физико-химических свойств (рис. 1).

Рис. 1. Физико-химические свойства ГСМ, определяющие уровень их противоизносных свойств

Наиболее достоверные данные, при оценке противоизносных свойств нефтепродуктов получают опытным путем, непосредственно по результатам испытаний на машинах трения, моделирующих условия рабочих процессов машин и механизмов.

1. Расклинивающие свойства смазочных материалов

Расклинивающие свойства – физико-химические свойства нефтепродуктов, характеризующие их способность оказывать сопротивление сближению контактирующих поверхностей под действием нормальной нагрузки.

Расклинивающие свойства нефтепродуктов связаны с полярностью молекул и их строением. Увеличение молекулярной массы углеводородов, входящих в состав нефтепродуктов, приводит к облегчению образования дипольного момента, что в свою очередь увеличивает прочность граничного слоя смазки и расклинивающих свойств.

В узлах трения современных машин, вследствие повышенных нагрузок в условиях высоких температур, смазочные масла не могут обеспечить необходимый уровень расклинивающих свойств, что приводит к необходимости введения в них дополнительных поверхностно-активных веществ (ПАВ). Такими веществами являются противоизносные присадки. Противоизносные присадки, применяемые для улучшения свойств смазочных материалов, подбирают таким образом, чтобы их химически активные элементы не реагировали с поверхностью металла при температуре эксплуатации и не вступали в коррозионные процессы.

Характеристиками расклинивающих свойств нефтепродуктов, являются показатели (рис. 2), позволяющие оценить поведение исследуемого нефтепродукта в условиях эксплуатации.

Рис. 2. Показатели качества, характеризующие уровень расклинивающих свойств смазочных материалов

1.1 Определение краевого угла смачивания

Показатель «Краевой угол смачивания», характеризует контактное взаимодействие масла с твердой смазываемой поверхностью.

Для определения данного показателя, при оценке качества часовых масел применяют ГОСТ 7934.2-74 «Масла часовые. Метод определения краевого угла смачивания».

Сущность метода заключается в измерении микроскопом краевого угла смачивания капель масла.

При проведении испытания, анализируемое масло в виде капель наносят на предварительно подготовленную, согласно требованиям стандарта, рубиновую пластинку или меру длины концевую плоскопараллельную. После выдерживания пластинок с каплями масла в стеклянной чашке в течение 15 минут, при температуре до 25 0 С, замеряют краевые углы смачивания капель масла микроскопом, согласно методике проведения испытаний.

За краевой угол смачивания принимают разность между двумя положениями угловой шкалы микроскопа, выраженную в градусах.

1.2 Критическая температура граничного слоя

Под критической температурой граничного слоя понимается температура, определяемая в узле трения, при которой наблюдается резкое увеличение коэффициента трения, определяемого по формуле (145).

Определение критической температуры граничного слоя необходимо для оценки состояния поверхности трущихся поверхностей, так как резкое увеличение температуры в узле трения показывает, что значительно увеличилось сопротивление поверхностей. Таким образом, можно судить о том, что смазывающий материал перестал выполнять свои функции, по образованию пленки между трущимися поверхностями.

2. Модифицирующие свойства горюче-смазочных материалов

Модифицирующие свойства – физико-химическое свойство нефтепродуктов, характеризующее их способность вступать в химическую реакцию с металлическими поверхностями деталей трения и образовывать защитную пленку, выполняющую функции смазочного материала.

Образующаяся в результате химических реакций между смазочным материалом и деталями поверхностей пленка, обладает пониженной прочностью на сдвиг. Появление пленки, приводит как к прекращению скачкообразных изменений коэффициента трения, так и к снижению его величины по сравнению с исходным значением.

Оценка модифицирующих свойств смазочных материалов осуществляется путем определения показателей качества (рис. 3), позволяющих установить влияние испытуемого продукта на износ трущихся поверхностей в температурных и нагрузочных режимах, моделирующих условия эксплуатации.

Рис. 3. Показатели качества, характеризующие уровень модифицирующих свойств ГСМ

2.1 Определение износа трущихся деталей

Износ трущихся деталей – показатель качества, характеризующий влияние смазочного материала на процесс изнашивания трущихся поверхностей в установленных эксплуатационных режимах испытания.

Оценка данного показателя осуществляется, путем определения изменений, которые претерпели стандартные образцы в результате испытаний трущихся поверхностей, в среде испытуемого продукта.

2.2 Определение диаметра пятна износа

Диаметр пятна износа – показатель качества, оценивающий влияние испытуемого продукта на изменение характеристик трения в условиях эксплуатации.

Для определения данного показателя используют метод испытаний по ГОСТ 9490-75 «Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения трибологических характеристик на четырехшариковой машине».

Стандарт распространяется на жидкие и пластичные смазочные материалы, применяемые для смазывания трущихся поверхностей.

При проведении испытаний определяются основные трибологические характеристики смазочных материалов:

• несущая способность – по критической нагрузке Рк;
• предельная нагрузочная способность – по нагрузке сваривания Рс;
• противоизносные свойства – по диаметру пятна износа Dи;
• противозадирные свойства – по индексу задира Из.

Для проведения испытаний используют четырехшариковую машину, с узлом трения, представляющим собой пирамиду из четырех контактирующих друг с другом стальных шариков. При этом, три нижних шарика закреплены неподвижно в чашке машины с испытуемым смазочным материалом. Верхний шарик закрепляется в шпинделе машины и вращается относительно нижних, под заданной нагрузкой с частотой вращения 1460 ± 70 мин -1 .

Шарики для проведения испытаний изготавливаются из стали марки ШХ-15 по ГОСТ 801-78 «Сталь подшипниковая. Технические условия».

Измерения осуществляются с использованием микроскопа, имеющим увеличение, не менее 20 и снабженным отсечной шкалой с ценой деления не более 0,01 мм.

Проведение испытаний подразумевает для каждого смазочного материала температурные режимы, предусмотренные нормативно-технической документацией на данный смазочный материал.

Испытания состоят из серии определений. Каждое определение осуществляется на новой пробе испытуемого смазочного материала и новых шариках.

При испытаниях жидких смазочных материалов, объем пробы заливаемый в чашку четырехшариковой машины должен покрывать все шарики, при испытаниях пластичных смазок, пробу наносят шпателем, не допуская образования пустот.

После проведения испытаний, при заданной температуре и нагрузке, осуществляется измерение диаметра пятен износа трех нижних шариков во взаимно перпендикулярных направлениях, с точностью не менее 0,01 мм. Среднее арифметическое значений диаметров пятен износа трех шариков принимается за результат измерения. Диаметр износа (Dи), определяется как среднее арифметическое результатов измерений двух последовательных определений пятен износа.

Критической считается нагрузка (Рк), при которой средний диаметр пятен износа нижних шариков находится в пределах значений предельного износа для данной нагрузки и увеличение которой до величины последующей нагрузки вызывает увеличение среднего диаметра пятен износа на величину более 0,1 мм.

Нагрузкой сваривания (Рс) считают наименьшую нагрузку, при которой в ходе испытаний произошла автоматическая остановка машины при достижении момента трения (1180±25) Н•см или сваривание шариков.

Для смазочных материалов, при испытаниях которых сваривания шариков не наблюдается и момент трения ниже предельного, за нагрузку сваривания принимают нагрузку, при которой образуется пятно износа средним диаметром 3 мм и более.

Индекс задира Из вычисляют по формуле:

где ΣQi – сумма условных нагрузок по ряду 1 (ряд нагрузок регламентированных требованиями стандарта) от начальной нагрузки до ближайшей нагрузки, предшествующей нагрузке сваривания;

n – число определений по ряду 1.

2.3 Температура химической модификации поверхности

Температура химической модификации поверхности – показатель качества, характеризующий температурные режимы начала химических превращений, приводящих к образованию защитной пленки на поверхностях соприкасающихся деталей.

В результате процессов химического взаимодействия с поверхностью металлов присадок, входящих в состав смазочных масел, образуются продукты, отличающиеся более низкой температурой плавления и пластичностью. Данные продукты образуют защитную пленку, которая позволяет заполировать поверхности элементов конструкции двигателей и тем самым снизить потери на трение поверхностей, понизить удельное давление и температуру в узлах трения. К присадкам, оказывающим влияние на модифицирующие свойства смазочных материалов, относятся: соединения серы, хлора, фосфора, органические соединения цинка, свинца, сернистые соединения молибдена и другие.

3. Противозадирные свойства смазочных материалов

Противозадирные свойства – физико-химические свойства, характеризующие способность смазочных материалов предотвращать повреждения трущихся поверхностей, в виде широких и глубоких борозд в конструкционных материалах.

Явление задира возникает вследствие схватывания или заедания поверхностей при трении. Под схватыванием понимается явление местного соединения двух твердых тел, происходящее при трении вследствие действия молекулярных сил. Заедание – процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания и переноса материала. Противозадирные свойства смазочных материалов оцениваются показателями, устанавливающими нагрузки, при которых происходят процессы сваривания и заедания трущихся поверхностей (рис. 4).

Рис. 4. Показатели качества, характеризующие противозадирные свойства смазочных материалов

3.1 Определение нагрузки сваривания

Нагрузка сваривания – показатель качества, характеризующий свойства смазочных материалов к сопротивлению внешним нагрузкам, после преодоления которого, происходит процесс сваривания трущихся поверхностей.

Порядок определения нагрузки сваривания определен требованиями ГОСТ 9490-75 и приведен ранее в п. 2.2.

3.2 Определение индекса задира

Индекс задира – показатель качества, характеризующий способность смазочных материалов к сопротивлению внешним нагрузкам, после преодоления которого, происходит процесс заедания трущихся поверхностей.

Порядок определения индекса задира определен требованиями ГОСТ 9490-75 на четырехшариковой машине трения и приведен ранее в п. 2.2.