 |
Общая характеристика моторных масел
|
|
|
|
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»
Кафедра «Общетранспортные проблемы»
М. А. БОЙКАЧЕВ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Ч а с т ь 2
СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
И ТЕХНИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ
Пособие для студентов транспортных специальностей
Одобрено методической комиссией факультета
''Управление процессами перевозок''
Гомель 2004
УДК 621.892 (075.8)
Б 772
Р е ц е н з е н т ы: руководитель НИЦ ''Экологическая безопасность и энергосбережение на транспорте'' профессор В. М. Овчинни-ков УО ''БелГУТ''; главный инженер РДАУП АП-6 Н. Н. Козлов (г. Гомель).
Бойкачев М. А.
Б 772 Эксплуатационные материалы. Ч. 2: Смазочные материалы и технические жидкости: Пособие для студентов транспортных специальностей. – Гомель: УО ''БелГУТ'', 2004. – 82 с.
Систематизированы данные о моторных и трансмиссионных маслах, пластичных смазках и технических жидкостях, используемых при эксплуатации автомобилей. Представлены сведения о марках и свойствах данных материалов, а также способах их получения. Уделено внимание вопросам контроля качественных показателей и требованиям безопасности при их применении.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности Т 04.03.00 ''Организация движения и управление на транспорте (автомобильном)'', а также может быть полезно для студентов других специальностей.
УДК 621.892 (075.8)
Ó УО ''БелГУТ'', 2004.
Ó М. А. Бойкачев, 2004.
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Введение….........………………………...……………………………...……………. | |
| 1 Смазочные материалы………………….………………….……………................. | |
| 1.1 Общая характеристика моторных масел........................................................... | |
| 1.2 Классификация моторных масел……………………………………………… | |
| 1.2.1 Классификация SAE……………………………………………................. | |
| 1.2.2 Классификация AРI………..………………………………………………. | |
| 1.2.3 Классификация ССМС..…..……………………………………………….. | |
| 1.2.4 Классификация AСЕА…....………………………………………………... | |
| 1.2.5 Классификация ILSAC..…..……………………………………………….. | |
| 1.2.6 Классификация МIL..……..……………………………………………….. | |
| 1.2.7 Классификация по ГОСТ 17479.1-85……………………………………... | |
| 1.3 Общая характеристика трансмиссионных масел.…………………................... | |
| 1.4 Общая характеристика масел для автоматических коробок передач………... | |
| 1.5 Определение качества масел…………………………………………………… | |
| 2 Пластичные смазки………………………………………………………………… | |
| 2.1 Производство пластичных смазок. Характеристика эксплуатационных качеств ……………………..………………………………………………….. | |
| 2.2 Определение качества пластичных смазок..…………………………………. | |
| 3 Технические жидкости……………………………………….…………................. | |
| 3.1 Охлаждающие жидкости..……………………………………………………... | |
| 3.2 Тормозные жидкости ………………………………………………………….. | |
| 3.2.1 Основные свойства……………………………………………………….. | |
| 3.2.2 Характеристика тормозных жидкостей………………………................. | |
| 3.3 Гидравлические жидкости …………………………………………................. | |
| 3.4 Пусковые жидкости…………………...……………………………………….. | |
| 4 Требования техники безопасности при работе со смазочными материалами и техническими жидкостями…………………………………................................... | |
| список литературы……………………………….……………………….................. | |
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Автомобиль – неотъемлемый атрибут нашей жизни, который независимо от назначения является потребителем смазочных материалов (моторных и трансмиссионных масел, пластичных смазок) и технических жидкостей (охлаждающих, тормозных, гидравлических и пусковых).
|
|
|
В настоящее время значительно ужесточились требования, предъявляемые к данным материалам, особенно с экологической точки зрения. Это вызвано повсеместным использованием иностранных автомобилей (в т. ч. подержанных), увеличением мощности двигателя и скорости движения автомобиля и др. Как результат – имеет место производство и использование широкого ассортимента смазочных материалов и технических жидкостей. Например, моторных масел насчитывается более 100 наименований. Однако имеющаяся информация в большинстве случаев носит в основном рекламный характер, и пользователю бывает довольно трудно разобраться в обилии представленных материалов. Особенно выбор усугубляется, если недостаточны или отсутствуют профессиональные знания и навыки, а также существуют трудности с пониманием иностранного языка и специфичной системы маркировки материала.
С учетом вышеизложенного знание состава смазочных материалов и технических жидкостей, их свойств, областей применения, эксплуатационных характеристик, токсилогических особенностей необходимо тем специалистам, которые занимаются эксплуатацией автомобильной техники, транспортированием, хранением и реализацией данных материалов.
В предлагаемом пособии осуществлена попытка вооружить пользователя необходимой информацией, касающейся производства, применения и качественной характеристики смазочных материалов и технических жидкостей отечественного и иностранного производства.
СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Общая характеристика моторных масел
Моторные масла – это масла, предназначенные для поршневых двигателей внутреннего сгорания, а их основная функция – уменьшение трения и износа деталей двигателя путем создания прочной тонкой пленки на поверхности трущихся деталей. Однако моторные масла должны обеспечивать выполнение и других функций, не менее важных для работоспособности двигателей в течение заданного ресурса, а именно:
- предотвращение прорыва газов из надпоршневого пространства в картер путем уплотнения зазоров в цилиндропоршневой группе;
|
|
|
- охлаждение поршней, подшипников коленчатого вала и других деталей в результате их нагрева от сгорания топлива и трения;
- защита двигателя от коррозии при работе и длительной стоянке;
- предотвращение образования нагара и лакообразных отложений, нарушающих теплоотвод от поршней и подвижность поршневых колец;
- нейтрализация кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива;
- обеспечение быстрого увеличения давления в смазываемых узлах при холодном пуске двигателя;
- предотвращение выпадения осадков в картере, маслопроводах, на сетке маслоприемника, под крышкой механизма газораспределения, крышкой привода агрегатов и поддержание продуктов старения и износа в виде стойкой эмульсии с последующим выносом продуктов из зоны трения.
Кроме того, моторные масла должны быть совместимы с материалами уплотнителей (резинами) и катализаторами нейтрализатора отработавших газов, не должны оказывать отрицательного влияния на работоспособность свечей зажигания и вызывать преждевременное воспламенение рабочей смеси из-за образования зольных отложений в камерах сгорания.
Выполнение данных функций обусловлено исключительно тяжелыми условиями использования моторных масел, так как одна и та же порция масла длительное время подвергается ежесекундным перепадам тепловых и механических нагрузок, поскольку условия смазки различных узлов двигателя далеко не одинаковы (давление в некоторых узлах достигает 500 МПа, а температура 2500 °С). Кроме того, в картерной части двигателя масло находится в виде мельчайших капель, создавая масляный туман. Большая часть поверхности масла контактирует с кислородом воздуха, масло подвергается воздействию газов, прорывающихся из камеры сгорания в картер, а также контактирует с различными металлами, водой и разбавляется топливными фракциями, не успевшими сгореть. Это вызывает глубокие химические превращения, подвергает масло окислению и загрязнению.
|
|
|
В зависимости от условий работы масла в двигателе различают три зоны:
высокотемпературную – камера сгорания, обращенная к ней поверхность днища поршня и верхняя часть цилиндра. Днище поршня нагревается до 400 °С, выпускной клапан – до 800 °С, а температура горящих газов достигает 2500 °С;
среднетемпературную – поршень с поршневыми кольцами и пальцем, верхняя часть шатуна и стенки цилиндра. Максимальная температура в этой зоне наблюдается в области поршневых колец и составляет около 350 °С;
низкотемпературную – коленчатый вал, стенки блока цилиндров, картер. Температура в области коренных и шатунных подшипников достигает 180 °С.
В высокотемпературной зоне за счет попадания в нее части масла оно претерпевает глубокие химические превращения, а часть масла сгорает. Продукты сгорания осаждаются на деталях двигателя в виде нагаров, кокса и лаков. Нагары отлагаются на днище поршня, верхнем поясе его цилиндрической части, т. е. над первым компрессионным кольцом, внутренней поверхности головок цилиндров и клапанах. Они усиливают абразивное действие, а также являются своего рода изолятором, затрудняющим теплопередачу от деталей двигателя, а также способствуют возникновению детонации и калильного зажигания.
Отрываясь от поверхности деталей, частицы нагара загрязняют работающее масло. Нагары классифицируются на твердые, рыхлые и чешуйчатые.
В результате коксования топлива и лака на поверхностях деталей цилиндропоршневой группы, не контактирующих с зоной горения, образуется кокс в виде наростов толщиной до 200 мкм. По внешнему виду и химическому составу он близок к нагарам.
В среднетемпературной зоне высокотемпературные газовые потоки, прорывающиеся через неплотности из камеры сгорания в картерную часть двигателя, вызывают окисление масла. В этих условиях углеводороды масла недостаточно стабильны. В результате происходит образование отложений в виде лаков. На интенсивность лакообразования оказывает влияние степень дисперсности в масле механических примесей органического происхождения. Степень загрязненности деталей лаковыми отложениями определяют по цвету, который изменяется от светло-коричневого до черного.
Наибольшую опасность лаковые отложения представляют для поршневых колец, так как вместе с внедрившимися в них твердыми частичками нагара вызывают пригорание поршневых колец, т. е. полную потерю ими подвижности. В результате усиливается прорыв газов в картерную часть двигателя и ухудшаются условия работы масла.
В средне- и низкотемпературной зонах прогретого двигателя масло способно интенсивно испаряться, т. е. оно недостаточно стабильно при повышенных температурах. В результате испарения количество масла в системе смазки уменьшается, а его качество ухудшается.
|
|
|
Несмотря на довольно мягкий тепловой режим в низкотемпературной зоне, в ней наблюдается процесс образования осадков, которые представляют собой студнеобразную массу, отлагающуюся в поддоне картера, а также на стенках блоков цилиндров и в коробке газораспределительного механизма. Образование осадков связано с прорывом газов в картер, которые содержат сажу, продукты окисления масла, водяные пары, кислоты. Водяные пары, омывая холодные стенки картера, клапанной коробки и других деталей, конденсируются, и жидкая фаза проникает в масло. Окисленные продукты износа или коррозии в присутствии воды образуют мыла, которые плохо растворяются в масле и при низкой температуре выпадают в осадок в виде шлама. Асфальто-смолистые компоненты, которые содержатся в осадке, придают ему липкость. Низкотемпературные отложения способны забивать маслопроводы и сетку маслоприемника, что приводит к выходу двигателей из строя. Интенсивность осадкообразования зависит от степени изношенности двигателя и, следовательно, от объема прорывающихся газов.
Кроме того, при работе двигателя и циркуляции масла образуется масляная пена. Пена появляется в результате работы реактивных масляных центрифуг, а также наличия зон разрежения в подшипниках. Работа масляного насоса с большим запасом производительности при колебаниях двигателя и наклонах автомобиля захватывает не только масло, но и воздух. При большом пенообразовании возможен выход деталей двигателя из строя из-за недостаточной подачи масла к трущимся поверхностям.
По составу базового масла различают три типа моторных масел: минеральные, частично синтетические (гидрокрекинговые и полусинтетические), полностью синтетические.
Минеральные масла изготавливаются из нефти путем очистки соответствующих фракций от нежелательных веществ. Различают дистиллятные и остаточные фракции минеральных масел. Первые получают при вакуумном разделении мазута на фракции, вторые – это остаток от перегонки. Таким образом, минеральные масла состоят из сложных смесей углеводородов, содержащихся в нефти. Известны три химических вида минеральных масел: парафиновые, нафтеновые, ароматические. Дистиллятные фракции служат основой зимних и всесезонных масел, остаточные входят в состав летних масел в смеси с дистиллятными.
Для обеспечения требуемого уровня эксплуатационных характеристик такие масла обычно содержат большое количество различных присадок, которые имеют обыкновение в процессе эксплуатации довольно быстро разрушаться, вследствие чего такие масла требуют более частой замены.
Требования к стойкости против окисления, испаряемости, вязкостно-температурным свойствам моторных масел возросли настолько, что даже из отборных нефтей с применением лучших технологий очистки масляных фракций не представляется возможным вырабатывать минеральные базовые масла, обеспечивающие получение конечного продукта с необходимыми свойствами и сроками службы. Это привело к использованию гидрокрекинговых и полусинтетических базовых масел.
Гидрокрекинговые масла (leichtlauf, extra high performance, extra wigh performance) изготавливают из базовых минеральных масел, получаемых в процессе гидрокрекинга из нефти, и комплекса присадок.
Рассмотрим технологию молекулярного преобразования – Moleculary Converted (MC). В основе этой технологии – принцип каталитического гидрокрекинга, позволяющий получать базовые масла с улучшенной молекулярной структурой. Упрощенная схема получения МС-базового масла представлена на рисунке 1.1.
 |
Рисунок 1.1 – Схема технологии изготовления гидрокрекинговых базовых масел
МС-базовое масло имеет измененную молекулярную структуру, которая делает его стойким к механическим, термическим и химическим воздействиям и сохраняет заданные свойства на протяжении всего срока эксплуатации.
Далее путем введения в МС-базовое масло специальных присадок получают готовое к использованию МС-моторное масло. Применение МС-технологии позволяет:
- получить минеральные масла с эксплуатационными характеристиками, которые практически равны характеристикам синтетических масел (низкая температура застывания, удлиненный интервал замены, стойкость к высоким температурам, пониженная летучесть и горючесть);
- устранить несовместимость компонентов синтетических масел с материалами резинотехнических деталей (сальников) двигателей, для которых рекомендуется применение минерального моторного масла (отечественные автомобили и иномарки 80-х – начала 90-х годов выпуска);
- снизить стоимость моторных масел по сравнению с синтетическими.
Некоторые производители называют минеральные масла, улучшенные с помощью гидрокрекинга, полусинтетическими или даже синтетическими.
Полусинтетические масла (Synthetic, Semi-Synthetic, Synthetic Based, Synthetic Blend) содержат в базовом продукте смесь продуктов перегонки и полиальфаолефины (ПАО) плюс пакет функциональных присадок, причем синтетический компонент составляет 30–40 %.
Данные масла улучшают условия пуска холодного двигателя, эффективно очищают двигатель и обеспечивают хорошую защиту от износа.
Синтетические масла (Fully Synthetic, 100 % synthetic) имеют нефтяную основу, но производятся другими способами и обладают существенно отличающейся от предыдущих молекулярной структурой. В зависимости от основы различают: диэфирные, полиалкенгликолевые, полисилоксановые и хлорфторуглеродные масла.
Диэфиры, образующиеся при взаимодействии двухосновных кислот с одноатомными спиртами и одноосновных кислот с многоатомными спиртами, применяются при изготовлении масел наиболее часто. Масла, получаемые на основе диэфиров, имеют более высокие индексы вязкости и низкие температуры застывания, меньшие испаряемость и огнеопасность, чем у минеральных масел. Однако они более агрессивны по отношению к деталям из маслостойкой резины, вызывают набухание и размягчение резиновых прокладок, шлангов и др.
Полиалкенгликоли по своей структуре – простые полиэфиры с длинными цепями, получаемые взаимодействием различных гликолей и других спиртов с окисью этилена, окисью пропилена или их смесями. Молекула полигликоля может содержать одну или несколько свободных гидроксильных групп, замена которых на алкильную эфирную группу приводит к получению эфиров полигликолей. Различные радикалы, вводимые в молекулу полигликоля, влияют на свойства получаемых масел.
Получаемые масла обладают лучшими противоизносными свойствами, более пологой вязкостно-температурной характеристикой, выдерживают высокие рабочие температуры (до 300 °С), не провоцируют коррозии металлов в отличие от минеральных и не вызывают набухания и размягчения натуральной и синтетической резины в отличие от эфирных масел.
Полисилоксаны (силиконы) – полимерные кремнийорганические соединения. В их основе лежит цепочка из чередующихся атомов кремния и кислорода. Углеводородные и другие органические радикалы различного строения закрывают боковые цепи атомов кремния. Практическое применение имеют полимеры с метильными радикалами (метилполисилоксаны) и этильными радикалами (этилполисилоксаны).
Масла на их основе имеют низкую температуру застывания, пологую вязкостно-температурную кривую, термостабильны, химически инертны (не корродируют все виды металлов) даже при нагревании до 150 °С. Однако у них низкая смазывающая способность и противоизносные свойства.
|
|
|
