5.3.2 Смазывающие свойства
5.3.3 Противоокислительные и диспергирующие свойства
5.3.4 Защитные и коррозионные свойства
5.4 Особенности синтетических смазочных материалов
5.5 Особенности работы масла в гидромеханических передачах
5.6 Изменение свойств масел при эксплуатации
Изменения, происходящие с маслом в двигателях, можно охарактеризовать как количественные и качественные. Количественные изменения происходят при испарении лёгких масляных фракций, сгорании масла (угар), частичном вытекании через уплотнительные устройства. Качественные изменения связаны со старением масла и с химическими превращениями его компонентов, попаданием в масло пыли, продуктов износа деталей, воды и несгоревшего топлива. Старение масел при работе двигателей представляет собой очень сложный процесс. Повышенная температура и кислород воздуха, с которым контактирует масло, вызывают окисление и окислительную полимеризацию его молекул. Такие продукты окисления углеводородов, как смолы, органические кислоты, присутствующие в масле в растворённом состоянии, способствуют увеличению вязкости и кислотного числа, а асфальтеновые соединения являются основой образующихся лаков, особо опасных липких осадков способствующих залеганию и пригоранию поршневых колец. Ещё одна группа продуктов окисления — мелкая устойчивая механическая взвесь — является источником образования нагара и шлама. Выделяют две основные группы примесей, загрязняющих масло: органические (продукты неполного сгорания топлива, продукты термического разложения окисления и полимеризации масла) и неорганические (пылевые частицы, частицы износа деталей, продукты срабатывания зольных присадок, технологические загрязнения, оставшиеся в двигателе после его изготовления). Из камеры сгорания в масло могут попадать вода, соединения серы и свинца. На интенсивность процесса загрязнения влияют следующие факторы: вид и свойства топлива; качество масла; тип, конструкция, техническое состояние, режим работы и условия эксплуатации двигателя и другие факторы. Срабатывание присадок приводит к изменению многих показателей качества масла, снижается щелочное число, ухудшаются моющие свойства, повышается коррозионность и т.д. Скорость срабатывания введённых в масло присадок зависит прежде всего от следующих факторов: типа и теплонапряжённости двигателя, его технического состояния, условий эксплуатации, качества используемого топлива. Основной расход присадок приходится на выполнение ими своих основных функций. Часть присадок теряется с угоревшим маслом. Оптимальный уровень концентрации присадок в какой-то мере поддерживают своевременными доливами свежего масла. Несмотря на глубокие изменения качества при работе масла в двигателях, основной его углеводородный состав меняется незначительно. Если из масла удалить все механические примеси и продукты окисления, то вновь можно получить базовое масло хорошего качества.
главная > справочник > химическая энциклопедия:
Смазочные масла, жидкие смазочные материалы. предназначенные для уменьшения трения и износа узлов и деталей машин и механизмов, защиты их от коррозии, очистки трущихся пов-стей от загрязнений и отвода от них теплоты. В зависимости от способа получения смазочных маслел подразделяют на нефтяные масла. синтетические масла. масла растит. и животного происхождения. Объем произ-ва животных масел невелик; чаще других применяют касторовое и костное масла, причем, как правило, в качестве компонентов нефтяных и синтетич. масел.
По назначению различают моторные масла (см. также Автолы. Газотурбинные масла. Загущенные масла, Прира-боточные масла и др.), трансмиссионные масла. энергетич. масла (см. Изоляционные масла. Компрессорные масла. Турбинные масла), индустриальные масла (см. также Приборные масла, Редукторные масла), технол. масла (см. Технологические смазочные материалы., консервационные масла. мед. и парфюм. масла (см. Белые масла). Качество смазочных масел определяется комплексом эксплуатац. свойств, основные из которых рассмотрены ниже.
Смазочные свойства характеризуют способность масел уменьшать трение, снижать или предотвращать износ, заедание и задир пов-стей трения, ослаблять либо замедлять контактную усталость взаимодействующих металлич. пов-стей, обеспечивать более прочный контакт смыкающихся пов-стей во фрикционных механизмах и др.
Вязкостные свойства характеризуют вязкость масел в заданных условиях работы и зависимость ее от температуры, давления и приложенного напряжения сдвига. Особенно важны вязкостно-температурные свойства: с понижением температуры вязкость существенно возрастает, что затрудняет пуск и начало движения машин и механизмов; при выборе масла обычно стремятся к тому, чтобы в заданном диапазоне температур вязкость изменялась незначительно.
Низкотемпературные свойства характеризуют способность масел поступать в зазор между трущимися пов-стями при низких температурах и обеспечивать надежную работу машин и механизмов с момента их пуска до выхода на. установившийся температурный режим. Высокотемпературные свойства характеризуют термич. и термоокислит. (воздействие кислорода воздуха) стабильность масел при высоких температурах.
Антикоррозионные и защитные свойства характеризуют способность масел: а) не вызывать коррозию металлич. узлов и деталей и защищать их от воздействия агрессивных веществ, если они образовались в масле при работе или попали в него извне; б) защищать металлич. пов-сти от электрохим. (в т. ч. атмосферной) коррозии в период хранения техники во время длительных остановок и ее эксплуатации во влажном климате.
Моюще-диспергирующие свойства характеризуют способность масел препятствовать отложению на металлич. пов-стях продуктов окисления и загрязнений путем поддерживания их во взвешенном состоянии в виде тонко диспер-гир. частиц. Деэмульгирующие свойства характеризуют способность масел предотвращать образование стойких эмульсий при попадании в них посторонних жидкостей (в первую очередь воды).
Антипенные свойства характеризуют способность масел препятствовать образованию стабильной пены. особенно при работе их в циркуляц. системах смазки в условиях интенсивного перемешивания с воздухом. а также в вакууме. Совместимость с неметаллич. материалами характеризует способность масел не вызывать размягчение, набухание или охрупчивание натурального и синтетич. кау-чуков, пластмасс. лаков и др. и не вымывать из них отдельные ингредиенты.
Для улучшения или сохранения на длительный срок описанных и иных эксплуатац. свойств смазочных масел к их основе (базовому маслу) добавляют в кол-вах 0,001-20% по массе разл. функцией, присадки (см. Металлоплакирующие смазочные материалы. Присадки к смазочным материалам ) . Это обеспечивает надежную работу узлов трения при температуре от —70 до 280-300 °С давлении до 3000-3500 МПа, частотах вращения до 1300 с , скоростях скольжения в трущихся контактах до 20м/с. Отработанные смазочные масла подвергают регенерации с целью их повторного использования. При регенерации из масел удаляют продукты износа, термич. разложения и окислит. полимеризации. мех. примеси, воду. Методы регенерации, осуществляемой на спец. установках, подразделяют на физ. (сепарация, фильтрование. отстаивание. а иногда отгонка легких нефтяных топливных фракций), физ.-хим. (адсорбция, коагуляция растворенных смолисто-асфальтеновых веществ, очистка селективными растворителями) и хим. (сернокислотная или щелочная очистка). По сравнению с качеством исходных смазочных масел качество регенерир. масел неск. хуже, поэтому сроки их службы сокращены.
При произ-ве и применении смазочных масел контролируют их свойства, определяя физ.-хим. (вязкость, плотность, температуры вспышки и застывания, кислотное число, зольность, цвет и др.) и некоторые эксплуатац. (смазочные свойства, агрессивность, эмульгируемость и т.д.) показатели качества. При изменении технологии, замене сырья или отдельных компонентов, передаче произ-ва на др. предприятие проводят т. наз. квалификац. испытания. При этом определяют соответствие требованиям стандартов (техн. условий) испытуемых образцов и возможность их использования наравне с эталонными с помощью лаб. методов, испытаний на модельных установках и полноразмерных механизмах. Св-ва новых смазочных масел устанавливают, выполняя в неск. этапов государств. приемочные испытания (лаб.-стендовые стендовые, полигонные и эксплуатационные). Мировое производство смазочных масел составляет ок. 20 млн. т/год (1989).
Лит.: Теоретические основы химмотологии, под ред. А. А. Браткова, М., 1985; Гуреев А. А., Фукс И. Г., Лашхи В. Л., Химмотология, М., 1986; Топлива, смазочные материалы. технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочное издание, под ред. В. М. Школьникова, М., 1989.
Читайте также:
Основные параметры и свойства смазочных материалов
Смазочные материалы широко применяются в современной технике, с целью уменьшения трения в движущихся механизмах (двигатели, подшипники, редукторы, и.т д), и с целью уменьшения трения при механической обработке конструкционных и других материалов на станках (точение, фрезерование, шлифование и т. д.). В зависимости от назначения и условий работы смазочных материалов (смазок), они бывают твёрдыми (графит, дисульфид молибдена, иодид кадмия, диселенид вольфрама, нитрид бора гексагональный и т. д.), полутвёрдыми, полужидкими (расплавленные металлы, солидолы, консталины и др), жидкими (автомобильные и другие машинные масла), газообразными (углекислый газ, азот, инертные газы).
По происхождению или исходному сырью различают такие смазочные материалы:
— минеральные, или нефтяные, являются основной группой выпускаемых смазочных масел (более 90 %). Их получают при соответствующей переработке нефти. По способу получения такие материалы классифицируются на дистиллятные, остаточные, компаундированные или смешанные;
— растительные и животные, имеющие органическое происхождение. Растительные масла получают путем переработки семян определенных растений. Наиболее широко в технике применяются касторовое масло.
— животные масла вырабатывают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир, костное и спермацетовые масла и др.).
— органические, масла по сравнению с нефтяными обладают более высокими смазывающими свойствами и более низкой термической устойчивостью. В связи с этим их чаще используют в смеси с нефтяными;
— синтетические, получаемые из различного исходного сырья многими методами (каталитическая полимеризация жидких или газообразных углеводородов нефтяного и ненефтяного сырья; синтез кремнийорганических соединений — полисиликонов; получение фтороуглеродных масел). Синтетические масла обладают всеми необходимыми свойствами, однако, из-за высокой стоимости их производства применяются только в самых ответственных узлах трения.
По внешнему состоянию смазочные материалы делятся на:
— жидкие смазочные масла, которые в обычных условиях являются жидкостями, обладающими текучестью (нефтяные и растительные масла);
— пластичные, или консистентные, смазки, которые в обычных условиях находятся в мазеобразном состоянии (технический вазелин, солидолы, консталины, жиры и др.). Они подразделяются на антифрикционные, консервационные, уплотнительные и др.;
— твердые смазочные материалы, которые не изменяют своего состояния под действием температуры, давления и т. п. (графит, слюда, тальк и др.). Их обычно применяют в смеси с жидкими или пластичными смазочными материалами.
По назначению смазочные материалы делятся на масла:
— моторные, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания (бензиновых, дизельных, авиационных);
— трансмиссионные, применяемые в трансмиссиях тракторов, автомобилей, комбайнов, самоходных и других машин;
Эти два типа масел иногда объединяют термином «транспортные масла».
— индустриальные, предназначенные главным образом для станков;
— гидравлические для гидравлических систем различных машин;
Также выделяют компрессорные, приборные, цилиндровые, электроизоляционные, вакуумные и др. масла.
Основные параметры.
Основными характеристиками общими для всех жидких смазочных материалов являются:
· вязкость;
· температура застывания;
· температура вспышки;
· кислотное число.
Вязкость — одна из наиболее важных характеристик смазочного материала, во многом определяющая силу трения между перемещающимися поверхностями, на которые нанесен смазочный материал.
Значение вязкости смазочного материала всегда указывается при конкретном значении температуры, как прави ло, при 40 °С.
Температура застывания (точка утечки) — самая низкая температура, при которой масло растекается под действием силы тяжести. Понятие температуры застывания используется для определения прокачиваемости масла по трубопроводам и возможности смазки узлов трения, работающих при пониженной температуре. Под температурой застывания масла подразумевается температура, при которой масло, помещенное в пробирку и наклоненное под углом 45°, не изменяет своего уровня в течение одной минуты.Температура застывания должна быть на 5 . 7 °С ниже той температуры, при которой масло должно прокачиваться.
Температура вспышки — самая низкая температура, при которой масло воспламеняется при воздействии на него пламени. Температуру вспышки паров масла необходимо знать при подаче масла к узлам трения, работающим при повышенной температуре. Температуру вспышки определяют в открытом или закрытом тигле. Обычно в справочниках указывается температура вспышки паров масла в открытом тигле.
Кислотное число — мера содержания в масле свободных органических кислот. Кислотное число определяется количеством миллиграмм гидроксида калия (КОН), необходимым для нейтрализации всех кислых компонентов, содержащихся в 1 г масла. При старении масла кислотное число повышается. Во многих случаях это число является основным показателем для смены масла в циркуляционных смазочных системах.
При выборе жидких смазочных материалов для конкретных условий работы руководствуются следующими характеристиками:
· индекс вязкости — оценка изменения вязкости смазочного материала в зависимости от изменения температуры;
· окисляемость — оценка способности масла вступать в реакцию с кислородом. Стойкость к окислению — показатель стабильности того или иного масла;
· экстремальное давление (ЕР) — мера качества прочности масляной пленки, используется для характеристики смазочных материалов тяжело нагруженных поверхностей трения;
· заедание (Stick-slip) — оценка способности смазочного материала предотвращать скачки или неустойчивое движения силового стола или каретки станка даже при крайне низких скоростях.
Срок службы смазочного масла зависит от скорости накопления в нем вредных примесей и его старения
Пластичные (консистентные) смазочные материалы. Представляют собой нефтяные или синтетические масла с добавлением многофункциональных присадок и загустителя, в качестве которого используются мыла высших сортов жирных кислот, твердые углеводороды (церазины, парафины), силикагель и сажа, относящиеся к термостойким загустителям и др.
Пластичные смазочные материалы применяют в следующих случаях:
· для тяжелонагруженных подшипников скольжения, работающих при небольших скоростях в условиях граничного трения с частыми реверсами или в повторно-кратковременном режиме;
· когда смазочный материал кроме основного назначения используется как уплотняющий для предохранения поверхности от попадания загрязнителей из окружающей среды;
· для создания защитной масляной пленки на поверхности трения при длительных остановках;
· в узлах трения, доступ к которым затруднен или которые могут работать длительное время без пополнения смазки;
· при необходимости одновременного использования смазочного материала для консервации и смазки механизма.
Основные характеристики пластичных смазок :
· вязкость;
· предел прочности на сдвиг;
· температура каплепадения;
· число пенетрации.
Вязкость пластичных смазочных материалов, в отличие от смазочных масел, зависит не только от температуры, но и от скорости деформации. Значение вязкости пластичного смазочного материала, определенное при заданной скорости деформации и температуре, является постоянным и называется эффективной вязкостью.
Предел прочности на сдвиг — минимальное напряжение сдвига, которое вызывает переход смазки к ее вязкому течению. Предел прочности на сдвиг характеризует способность смазки удерживаться на движущихся деталях, вытекать и выдавливаться из негерметизированных узлов трения.
Температура каплепадения — температура, при которой смазка утрачивает свою густую консистенцию и переходит в состояние жидкой смазки (температура, при которой падает первая капля). Обычно пластичную смазку применяют при температурах на 15 . 20 °С ниже температуры каплепадения.
Число пенетрации определяет степень загустения пластичного смазочного материала, которая по ГОСТ5346-78 определяется глубиной погружения в смазочный материал стандартного конуса пенетрометра за 5 с при температуре 25 °С и общей нагрузке 150 г и выражается в десятых долях миллиметра.
Вниманию посетителей: Данная информация предоставляется для ознакмления. Формулировки и цифровые значения могут отличаться от оффициальных описаний и тестовых показателей. Для уточнения или дополнения интересующей ин ф ормации вы можете обратиться к оффициальным источникам конкретных производителей и сертификационых центров.
Эксплуатационные свойства смазочных масел и улучшение их присадками
Нуруллаева, З. В. Эксплуатационные свойства смазочных масел и улучшение их присадками / З. В. Нуруллаева, Ш. К. Бакиева, М. Т. Суяров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 8 (112). — С. 274-276. — URL: https://moluch.ru/archive/112/28117/ (дата обращения: 02.11.2023).
Смазочное масло представляет собой масляную основу — базовое масло, в которую вводят присадки разного функционального назначения. Масла можно классифицировать происхождению, способу получения и по назначению.
По происхождению все смазочные масла делят на нефтяные, или минеральные, синтетические и смешанные, содержащие в своем составе нефтяной и синтетический компоненты в разных соотношениях. Кроме того, нефтяные масла можно подразделить на дистиллятные, получаемые из вакуумных дистиллятов и остаточные, получаемые из остатков перегонки нефти — гудронов. По способу получения нефтяные масла подразделяются на масла, полученные кислотно-щелочной, кислотно-контактной, селективной очисткой, либо гидроочисткой. В последнее время широко применяются масла гидрокрекинга. По назначению масла делятся на моторные, индустриальные, трансмиссионные, компрессорные, турбинные, и другие. Моторные масла по объему производства и потребления уверенно занимают лидирующую позицию. Их производиться более 55 % от общего объема смазочных масел.
Вторую большую группу составляют индустриальные масла; объем их выпуска около 30 %. Намного меньше производится трансмиссионных масел — около 10 %. Общий объем выпуска всех остальных групп масел составляет около 5 %.
Не зависимо от области применения смазочные масла выполняют следующие функции:
– уменьшают трение, возникающее между трущимися поверхностями сопряженных деталей;
– снижают износ и предотвращают задир;
– отводят тепло от трущихся деталей;
– защищают трущиеся поверхности от коррозионного воздействия внешней среды.
Кроме того, масла должны обладать:
– оптимальными вязкостно-температурными свойствами для облегчения запуска машин и механизмов при низких температурах окружающего воздуха, для снижения износа трущихся деталей и уменьшения потерь мощности машины или механизма на трение;
– хорошими смазочными свойствами для облегчения надежной смазки на всех режимах работы объекта;
– достаточной антиокислительной стойкостью, препятствующей значительному изменению химического состава масла в процессе его работы;
– хорошими моющими свойствами с целью снижения склонности к образованию отложений на нагретых металлических поверхностях и в системе смазки;
– высокими противокоррозионными свойствами по отношению к конструкционным материалам, особенно к цветным металлам и сплавам при рабочих температурах масла;
– удовлетворительными защитными свойствами для предохранения металлов от атмосферной коррозии прежде всего в период остановки машины или механизма.
Кроме этого, смазочное масло должно обладать: низкой испаряемостью, малой пенообразующей способностью и эмульгируемостью, не должно оказывать отрицательного воздействия на уплотнительные материалы, не отличаться высокой токсичностью и не подвергаться биоповреждениям, а также не вызывать загрязнения окружающей среды, не изменять своих свойств при хранении, легко транспортироваться и перекачиваться.
Постоянное совершенствование автомобилей и их двигателей, возрастание мощности, частоты вращения и нагрузок на узлы и агрегаты требует новых, более качественных смазочных масел. Поэтому ведутся поиски новых материалов.
Перспективы развития смазочных масел можно ориентировочно разделить на три направления:
– твёрдые смазочные материалы (покрытия);
– добавки к смазочным маслам.
Для обеспечения оптимальных условий работы мощных и высокооборотных современных двигателей внутреннего сгорания требуются высококачественные смазочные масла. Такие масла могут быть получены из нефти в весьма незначительных количествах или же их получение вообще невозможно. Для придания всего необходимого комплекса эксплуатационных свойств в масла добавляют присадки, которые улучшают один или несколько показателей качества. Присадки, улучшающие сразу несколько показателей качества называют комплексными или многофункциональными. Смазочные свойства моторных масел имеют большое значение для нормальной работы кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателя. В цилиндропоршневой группе, где возникают наибольшие силы трения, высокие смазочные свойства масел во многом определяют ресурс двигателя до его капитального ремонта. Не меньшее значение имеет постоянное наличие надежной масляной пленки в зоне контакта опорных и шатунных шеек коленчатого вала с подшипниками скольжения. Одним из наиболее экономически выгодных путей увеличения долговечности узлов трения является повышение качества смазочных материалов, в первую очередь смазывающей способности, достигаемое в основном путем введения в них противоизносных, противозадирных и антифрикционных присадок и добавок.
Антифрикционные свойства — характеристика смазывающей способности. Эти свойства заключаются в способности смазочного материала уменьшать затраты энергии на трение. Основным показателем антифрикционных свойств жидких смазочных материалов является вязкость. Величина вязкости смазочного масла всецело определяется его групповым углеводородным и фракционным составом.
Противоизносные свойства — характеристика смазывающей способности. Эти свойства заключаются в способности смазочных материалов снижать процесс изнашивания трущихся деталей за счет образования на них граничного слоя, препятствующего непосредственному контакту трущихся поверхностей. Изнашивание деталей происходит в результате отделений материала с поверхности твердого тела при трении и накопления остаточной деформации с постепенным изменением размеров и форм тела. Изнашивание деталей происходит в результате механического, абразивного, гидроабразивного, коррозионно-механического и окислительного воздействия на трущиеся поверхности.
Противозадирные свойства — характеристика смазывающей способности. Эти свойства заключаются в способности смазочного материала предотвращать повреждение трущихся поверхностей в направлении скольжения в виде широких и глубоких борозд, которое называется задиром. Задир может произойти в результате процессов схватывания или заедания поверхностей при трении. Схватывание — явление местного соединения двух твердых тел, происходящее при трении вследствие молекулярных сил.
Противоизносные, противозадирные и антифрикционные присадки и добавки.
По механизму действия данные присадки можно условно разделить на две группы: поверхностно-активные вещества, адсорбирующиеся на рабочих поверхностях деталей и образующие ориентированную структуру (физическая адсорбция) химически активные вещества, при действии которых на поверхности металла образуются новые соединения (хемо-сорбция).
Присадки первой группы придают новые свойства смазочным пленкам, которые приобретают способность в большей мере сопротивляться выдавливанию, чем смазочные пленки, образованные маслами без присадок. Присадки, работающие по принципу физической адсорбции, обычно увеличивают «маслянистость», то есть способность понижать трение в большей мере, чем это следует из значения вязкости масла. В тяжелых условиях работы, когда износ может принимать катастрофический характер, основной целью использования присадок является предотвращение задира трущихся пар.
Присадки второй группы в результате химической адсорбции образуют на трущихся поверхностях тонкий слой продуктов взаимодействия (вторичных структур), механические свойства которых существенно отличаются от механических свойств металла деталей.
Накопленные знания и опыт изучении механизма действия присадок, в производстве и применении присадок и добавок в маслах, в создании композиций и пакетов присадок в настоящее время в известной степени остаются невостребованными в связи с общим спадом производства, наводнением рынка импортными маслами и присадками. Заводы, производящие масла и присадки, добавки начинают постепенно приобретать интерес к созданию масел и пакетов на основе отечественных присадок, поскольку масла высших групп, которые можно изготавливать с импортными пакетами присадок, не находят сбыта из-за несоответствия отечественной техники уровню, достигнутому ведущими странами мира.
- А. Д. Макаров. Нефтегазовое товароведение. Москва — 2006.
- Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник / И. Г. Анисимов, К. М. Бадыштова, С. А. Бнатов и др. /Под ред. В. М. Школьникова. М.: Изд. центр «Техинформ», 1999. — 596 с.
- Гнатченко И. И. и др. Автомобильные масла, смазки, присадки: Справочное пособие. — М.: ООО «Издательство АСТ»; СПб.: ООО «Издательство «Полигон», 2000. — 360 с.
- Синельников А. С., Балабанов В. И. Автомобильные масла. Краткий справочник. — М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2005. — 176 с.
Основные термины (генерируются автоматически): масло, свойство, присадок, смазывающая способность, поверхность, смазочное масло, большая мера, изнашивание деталей, смазочный материал, физическая адсорбция.