Класифікація, властивості і маркування олив

Мінеральні (нафтові) оливи складаються із основи (базової
оливи) і синтетичних добавок, які сприяють покращенню ії
властивостей. Синтетичні оливи отримують із різної вихідної сировини багатьма методами (каталітична полімеризація рідких і газо­подібних вуглеводнів і нафтової сировини, синтез кремнійорганічних сполук).

Оливи за призначенням поділяються на: моторні, індустріальні, трансмісійні, гідравлічні, турбінні, компресорні, електроізоляційні, консерваційні, технологічні, спеціальні.

Моторні оливи використовуються для поршневих двигунів внутрішнього згоряння (бензинових, дизельних і авіаційних).

Трансмісійні оливи призначені для мащення механічних і гідро­механічних передач.

Індустріальні оливи призначені для зменшення коефіцієнту тертя в вузлах тертя промислового обладнання. Водночас вони призначені для відведення тепла, захисту деталей від корозіі, очищення поверхонь тертя від забруднення, ущільнення, запобігання зчепленню поверхонь тертя. Вони поділяються на чотири групи: для гідросистем, для напрямних ковзання, для зубчастих передач, для підшипників кочення.

Гідравлічні оливи (рідини) використовують як робоче тіло в гідросистемах різних машин. Для амортизаторів (через специфіку їхньої роботи) використовують спеціальні оливи, робочий діапазон температур яких повинен бути достатньо широким від -60 до + 400С.

Турбінні оливи призначені для мащення трибосистем різноманітних турбін, турбокомпресорів, турбонасосів і т.д.

Для змащування і герметизації вузлів тертя різних компресорів і вакуумних насосів використовуються компресорні оливи.

Для захисту технічних виробів, вузлів, апаратури, машин, конструкцій від атмосферної корозії і корозійно-механічного зношування використовують консерваційні матеріали (оливи, розчини з обмеженою розчинністю, аерозолі, емульсії). В цій групі передбачено дві різновидності олив - тільки для консервації і ходові.

Технологічні оливи використовують як робоче середовище в технологічних процесах (обробки різанням, пластичної обробки, термообробки, у виробництвах бетонних виробів, ливарних форм, кераміки).

Спеціальні оливи служать для забезпечення особливих і конкретно визначених функцій (насичувальна, для механізмів, ланцюгів тунельних печей, для герметизації свердловин, паяльна, парфумерна, медична та інші).

Оливи кліасифікуються за критеріями в'язкості та якості. Моторні і трансмісійні оливи, зокрема, класифікуються за обома критеріями, а індустріальні оливи - тільки за першим з них. Якісно оливи поділяються на звичайні (без присадок), з присадками, з наповнювачами (твердими мастилами). За в'язкістю моторні оливи поділяють на літні, зимові і всесезонні.

У властивостях самих олив закладена низка протиріч:

- внаслідок старіння якість олив загалом погіршується, але в них інколи можуть утворюватись продукти, які навіть покращують мащення;

- властивості однакових марок олив проявляються по-різному, в залежності від режиму змащування, - рідинного або граничного;

- оливи, що добре захищають від одного виду зношування, можуть не захищати від інших його видів і навіть стимулювати руйнування поверхонь тертя.

Давно визнано, що мастило варто розглядати як елемент певних конструкцій машин та механізмів і розробники повинні включати рекомендовані марки олив у їх специфікацію поряд з іншими деталями та вузлами. Від якості вибраного змащувального матеріалу значною мірою залежать надійність і довговічність технічних об’єктів та їх коефіцієнт корисної дії.

Змащувальні властивості характеризують здатність олив забезпечувати працездатність поверхонь тертя завдяки максимальному зменшенню їхнього зношування і зниженню сил тертя.

Службові властивості - в’язкість, експлуатаційна стабільність, корозійна активність, мийна здатність тощо є допоміжними.

Змащувальні властивості олив обумовлюють їхній вплив на різновиди зношування. Так, оливи з покращеними антизадирними властивостями можуть інтенсифікувати окислювальне зношування, яке є бажаним для підтримання належної довговічності пар тертя. Як правило, олива повинна забезпечувати: при рідинному терті - найбільш стійке збереження рідинного шару між поверхнями тертя (рідинного мащення) при підвищенні напруженості їх роботи; при граничному терті - мінімальні величини зносу і коефіцієнта тертя.

В'язкість - найбільш важлива об'ємна властивість олив, їхня найважливіша експлуатаційна характеристика, що визначає можливість рідинного мащення. Вона обумовлює несучу спроможність мастильного шару і, отже, змащувальну здатність, характеризує у багатьох випадках характер дії олив для різних умов експлуатації технічних об’єктів.

В'язкістю (або внутрішнім тертям) рідини називають опір відносному зсуву її шарів під дією прикладеної сили. Одна і та ж сила створює в різних рідинах різні швидкості зсуву шарів, які знаходяться на однаковій відстані один від одного.

Сила в’язкого зсуву (або рідинного тертя) визначається за законом Ньютона ,

де - динамічна в’язкість; - градієнт швидкості зсуву по нормалі до напрямку потоку “ х ”, тобто зміна швидкості потоку по товщині шару рідини; S - площа зсуву.

Рідини, які підпорядковуються цьому закону називають ньютонівськими. До них відносять і мастила. Неньютонівськими рідинами оливи стають при низьких температурах і кристалізації парафінових вуглеводнів, при загущенні полімерними присадками тощо.

Динамічна (абсолютна) в'язкість m у ньютонівських рідинах є фізичною константою і залежить від температури і тиску. Її визначають у пуазах (П), або у сантипуазах (сП), причому 1сП = 10^-3 Па×с. Наприклад, динамічна в'язкість води при 20⁰С становить 1,01МПа×с.

В'язкість олив у більшості випадків виражають в одиницях кінематичної в'язкості , що є відношенням динамічної в'язкості рідини m до її густини r за однакових умов (температури і тиску).

За одиницю кінематичної в'язкості традиційно використовують “стокс” (1Ст = 1м²/с = 10^-4м²/с). Стандарти на оливи нормують їхню кінематичну в'язкість при атмосферному тиску і температурі 50⁰ або 100⁰С.

Найменш в’язкі марки нафтових олив для закритих механізмів мають мінімальну кінематичну в'язкість, а для відкритих передач застосовують оливи підвищеної в'язкості. У зоні тертя в'язкість оливи може суттєво відрізнятись від початкової внаслідок збільшення температури і тиску. При підвищенні температури в'язкість олив знижується, а при підвищені тиску – суттєво підвищується.

Стабільність - здатність оливи зберігати свої властивості при експлуатації і зберіганні, тобто протистояти старінню. Причиною старіння оливи є окислювання киснем повітря, внаслідок чого утворюються шкідливі кислоти і смоли. Інтенсивність старіння є основним показником, що визначає термін служби оливи в механізмах. Стабільність найчастіше оцінюється за здатністю олив відкладати на поверхнях у вигляді плівок різної товщини, в залежності від температури використання. Це найважливіша після в'язкості експлуатаційна властивість олив.

Корозійна активність. За наявності в оливах кислот, лугів, води, агресивних присадок може виникнути корозія змащуваних металів. Нафтові оливи, нелеговані антикорозійними присадками, недостатньо захищають метали від корозії. Якщо оливи містять агресивні продукти окислювання і нафтенові кислоти, які залишились після очищення нафти, вони також можуть стимулювати корозію змащуваних поверхонь.

Сировиною для одержання мінеральних олив є мазут, який переганяють (розділяють) у вакуумі і одержують три фракції дистилятів (легку, середню і важку), а також залишки (гудрон, напівгудрон). При очищенні дистилятів отримують дистиляторні оливи, а при очищенні гудрону – залишкові.

Маркування, що вказує точне призначення олив, поки не складене. Однак деякі сорти олив (моторні, трансмісійні, індустріальні) мають певне маркування.

Моторні оливи використовують для поршневих двигунів внутрішнього згоряння. Вони складаються з базової оливи в’язкістю 3,5…22 сСт при 100⁰С і синтетичних добавок. Концентрація присадок становить від декількох відсотків (в оливах для легких умов роботи) до 25...30% (в оливах для суднових двигунів).

За способом виробництва моторні оливи поділяють на мінеральні, напівсинтетичні і синтетичні. Мінеральні оливи є найпоширенішими. Їх отримують змішуванням (компаундуванням) базових дистилятних та (або) залишкових олив.

Синтетичні моторні оливи виготовляються за складними технологіями з використанням дорогої сировини. Їм притаманні високі експлуатаційні характеристики. Вони можуть експлуатуватися при будь-яких зовнішніх температурах та режимах роботи двигуна.

Напівсинтетичні моторні оливи виготовляються компануванням мінеральних та синтетичних олив. Вони кращі за характеристиками порівняно з мінеральними. Їх можна практично без обмежень застосовувати у всіх типах двигунів.

Олива для певного двигуна підбирається за в'язкісними показниками в залежності від його конструкції, технічного стану, умов експлуатації, сезону та інших чинників.

В країнах СНД встановлена система позначення моторних олив за ГОСТ 17479.1 -85, яка включає декілька знаків: букву М (моторна); цифру (або дріб), що характеризує клас (або класи) кінематичної в'язкості; букву, що означає належність до групи за експлуатаційними властивостями; цифру після букви, яка характеризує умови роботи двигунів.

Найпоширенішою закордонною класифікацією моторних олив за експлу­атаційними властивостями є класифікація Американського нафтового інституту (АРІ – American Petroleum Institute). З часом вона багаторазово змінювалась і доповнюва­лась, однак принцип поділу моторних олив на дві категорії зали­шався завжди. Оливи, згідно з цією класифікацією, позначаються двома літерами. Перша літера вказує на використання оливи або в карбю­раторному двигуні, або в дизелі. Якщо перша літера S (Sегvісе), то олива призначена для бензинових двигунів, а якщо перша літера С (Сommeгсіаl), то значить олива призначена для дизелів. Універсальні моторні оливи містять в позначенні як бензинову, так і дизельну групи якості.

Друга літера цієї класифікації визначає область застосування і якість оливи. Чим далі йде літера за англійською абеткою, тим вищою є якість оливи. В категорію Sегvісе введені наступні класи-SА, SВ, SС, SD, SЕ, SF, SG, SН, SJ, а в категорію Соmmeгсіаl – СА, СВ, СС, СD, СDП, СF, СF-4, СF-2, СG-4. Цифри при позначенні класів СDІІ, СF-4, СF-2, СG-4 дають додаткову інформацію про застосування олив даного класу в 2-тактних або в 4-тактних дизелях відповідно. Нині у США, наприклад сертифікують тільки оливи з високими рівнями експлуатаційних властивостей, а саме SН та SJ для бензинових двигунів, СF, СF-2, СF-4 та СG-4 - для дизелів.

Суттєві конструктивні відмінності між американськими та європейськими двигунами спонукали розробити та прийняти єдину класифікацію моторних олив, що відповідають вимогам для двигунів, які виготовлені в Європі.

Класифікація ССМС (Constructers d’АutomobіІеs du Магсhе Соmmun), так само як і АРІ, поділяє моторні оливи на класи окремо для карбюраторних та дизельних двигунів. За цією класифікацією моторним оливам присвоюється двохзначний (оливам для легкових дизельних автомобілів - тризначний) код, який описував область застосування та якість моторної оливи. Ця класифікація поділяє оливи на три групи: для карбюраторних двигунів: (G - Gazoіlіnе (бензин)) G1, G2, G3, G4, G5; для дизельних двигунів вантажівок: (D - Diesel (дизель)) D1, D2, D3, D4. D54; для дизельних двигунів легкових автомашин: (РD - Регsоnаl Diesel) РD-1, РD-2.