Масла для автомобиля. Триботехника

Вообще любое  нарушение работы системы смазки или охлаждения двигателя имеет  свой эквивалент - снижение ресурса  двигателя на несколько сотен, а то и тысяч километров. Хорошая фильтрация всего потребляемого двигателем: топлива, масла, воздуха - еще одно важное слагаемое высокого ресурса. Загрязненный масляный фильтр, как известно, масло не очищает - оно проходит мимо фильтроэлемента через перепускной клапан. Воздушный и топливный фильтры при их загрязнении абразив в двигатель не пропускают, но их гидравлическое сопротивление возрастает, и мощность двигателя падает. В один "прекрасный" момент фильтроэлемент может не выдержать и разорваться, причем водитель этого, скорее всего, не заметит. Эти ситуации приведут к одному и тому же результату - абразивному износу деталей, что для двигателя наиболее губительно. Особенно, если учесть, что отдельно взятая твердая частица, внедрившись в мягкий материал детали, будет продолжать свою "грязную" работу очень долго, несмотря на все последующие "промывки" и "продувки". Режимы эксплуатации двигателя тоже могут оказать роковое влияние на его ресурс. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Виды смазки, классификация  смазочных материалов. 

Различают нефтяные (минеральные) и синтетические смазочные  масла, используемые в качестве смазочных  материалов. Нефтяные масла представляют собой жидкие смеси высококипящих  углеводородов (tкип. 300-600 °С). Получают дистилляцией нефти или удалением нежелательных компонентов из гудронов. На основе нефтяных масел получают пластичные и технологические смазки, смазочно-охлаждающие и гидравлические жидкости и пр.

           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.

           Настоящее исследование посвящено,  в первую очередь, минеральным  (нефтяным), а также синтетическим и полусинтетическим маслам. Для избежания в дальнейшем разночтений, нами принята следующая классификация масел.

           В первую очередь – это моторные  масла. Особая группа масел,  относящаяся к моторным маслам  – авиационные масла, которым уделено отдельное внимание. Помимо авиационных, из моторных масел условно выделяют автомобильные масла и дизельные масла. То есть, совокупность авиационных автомобильных и дизельных масел и есть моторные масла. Из дизельных масел отдельно мы выделили и рассмотрели зимние дизельные масла. Кроме того, из дизельных масел мы выделили масла групп Г, Д, Е.

           Следующая группа масел – трансмиссионные  масла. Иногда моторные и трансмиссионные  масла объединяют под термином  «транспортные масла». Мы не будем следовать этой классификации. Отдельно нами будут также представлены индустриальные, гидравлические и компрессорные масла. Особо нами была рассмотрены базовые группы масел. Все другие масла мы объединили под термином «прочие масла».

          В процессе подготовки исследования мы постарались максимально приблизить предмет анализа и представить показатели относительно основных марок масел. С их представления технических характеристик их мы и начнем. 

Основные виды смазочных материалов 

Твердые смазочные материалы. Наиболее известным из короткого перечня твердых смазочных материалов является графит – темный минерал с жирным блеском, маслянистый на ощупь. Он встречается в природе, а также производится в электропечах. Синтезированный продукт не менее чем на 99% состоит из чистого углерода. В коллоидной форме, диспергированный в воде или масле, он применяется в особых случаях при очень высоких температурах.

Основное достоинство  графита, пожалуй, в том, что он образует прочные пленки на трущихся поверхностях, благодаря чему применяется в смеси с маслом при «обкатке» многих машин и механизмов, а также при обработке металлов.

К твердым смазочным  материалам относится также сульфид  молибдена, который применяется  как сухое поверхностное покрытие и как добавка к маслам и консистентным смазкам. Его смазывающее действие обусловлено, по-видимому, слабыми связями между атомами серы и молибдена и взаимным скольжением слоев атомов серы и молибдена.

Из пластиковых  твердых смазочных материалов наиболее известен политетрафторэтилен, называемый также тефлоном. Это весьма инертный материал с коэффициентом трения ок. 0,05. Если очень мелкие частицы тефлона диспергировать в фенольном полимере, а затем пульверизацией нанести на металлическую поверхность и подвергнуть отверждению, то получается прочное тефлоновое покрытие с малым коэффициентом трения, необычайно стойкое к износу и истиранию. Тефлон широко применяется в промышленности, а также как покрытие для кухонной посуды, не допускающее пригорания.

Жидкие смазочные  материалы

Масла как смазочные  материалы делятся на три группы:

нелетучие, или  жирные;

углеводородные, или минеральные;

синтетические масла.

Масла первой группы не могут быть перегнаны (при атмосферном  давлении) без разложения. Все они  животного или растительного происхождения и, как показывает химический анализ, состоят, как правило, только из углерода, водорода и кислорода. Масла второй группы называются минеральными, так как они получаются из нефти, или углеводородными, поскольку состоят только из углерода и водорода. Синтетические масла – это особые химические соединения.

Жирные масла. Жирные масла при комнатной температуре  являются жидкостями. Аналогичные твердые  масла называются жирами. Жиры –  это глицериды; они могут расщепляться на глицерин и жирные кислоты. Наибольшее практическое значение имеют три жирные кислоты: олеиновая, пальмитиновая и стеариновая. При наличии небольшого количества таких жирных кислот в смазке ее маслянистость существенно повышается.

Некоторые жирные кислоты легко окисляются на воздухе и загустевают или даже затвердевают. Примером могут служить льняное и тунговое масла. Примеры незагущающихся масел – оливковое (растительное) и спермацетовое (животное). Жирные масла входят в смазочные масла лишь в небольших количествах, но широко применяются при изготовлении мыльной основы в производстве консистентных смазок.

Углеводородные  масла. Углеводородные масла долго  не окисляются на воздухе при обычных  температурах. При высоких же температурах, таких, как в двигателях внутреннего  сгорания, они могут вследствие окисления и частичного разложения давать нагар и смолистые отложения.

Одним из важнейших  свойств минерального масла является вязкость. Следует учитывать, что  вязкость сильно зависит от температуры. Относительное изменение вязкости масел в заданных температурных пределах характеризуют условным показателем – индексом вязкости (ИВ).

Углеводородные  смазки можно классифицировать:

по типу нефти, из которой получено масло 

по способу  переработки нефти.

Существуют три  типа сырой нефти: парафинового, нафтенового (асфальтового) и смешанного основания. При изготовлении смазочных масел из нефти применяются следующие основные процессы: перегонка с нагревом открытым пламенем, паром или вакуумная; использование остаточного масла; фильтрование; депарафинизация; обработка кислотами и щелочами; экстрагирование растворителем; введение химических добавок для улучшения эксплуатационных характеристик.

Масла нередко  называются по технологиям их производства: масла паровой перегонки, масла  вакуумной перегонки, дистиллятное минеральное масло (без присадок), масла селективной очистки, смешанные, с присадками, компаундированные, брайтстоковые (высоковязкие цилиндровые), палевые дистиллятные, веретенные масла и т.д.

Синтетические масла. Наибольшее применение находят два вида синтетических масел: силиконовые (кремнийорганические) и полиэфирные. Первые из них образуют широкий класс кремнийорганических соединений, весьма различающихся по своим свойствам. Все они инертны в химическом отношении, а вязкость их изменяется в широких пределах. Они характеризуются высокими индексами вязкости, низкими температурами потери текучести и способностью выдерживать высокие температуры. Силиконовые смазочные масла хорошо работают в режиме жидкостного трения, но не в условиях высоких контактных давлений и высоких скоростей трения.

Полиэфирные синтетические  масла – это полиалкиленгликоли. Как и силиконовые масла, они  характеризуются высокими индексами  вязкости и низкими температурами  потери текучести. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Эксплутационные свойства смазочных материалов. 

Основные  эксплуатационные характеристики масла

Смазывающая способность 

Смазывающая способность, которой обладает масло, снижает  сухое трение между двумя перемещающимися  относительно друг друга твердыми поверхностями. Такое трение между металлическими деталями различных машин и механизмов при отсутствии смазки приводит к нагреву деталей, появлению задиров на их поверхностях и, в конечном итоге, к заклиниванию трущихся деталей. Наличие смазки обусловливает замену сухого трения трением между молекулами смазывающей жидкости.

 Приборов, позволяющих  измерить смазывающую способность  масел, не существует. Однако существуют  методы трибологического анализа,  позволяющие изучать предельные  значения сил трения, возникающих, например,при запуске компрессора в отсутствие и при наличии смазки, которые соответствуют непосредственному контакту «металл по металлу» для трущихся деталей. Наиболее часто для определения характеристик процесса трения используется так называемый метод Фалекса, заключающийся в следующем; металлическая игла приводится во вращательное движение внутри металлических губок, к которым приложена известная сила, нажимающая иглу. Во время испытаний определяется износ двух этих деталей, трущихся относительно друг друга, в зависимости от смазки.