Условия работы и причины старения

Старение масла происходит вследствие загрязнения его пылью, продуктами износа, сгорания топлива и физико-химических изменений углеводородов.

Старение масла может вызвать:

— закоксовывание поршневых колец;

— заклинивание клапанов в направляющих втулках;

— прогарание клапанов;

— сокращение проходных сечений маслоприемников насосов, фильтров, каналов смазочной системы;

— повышение коррозии деталей;

— абразивный износ.

Старение масла обусловлено его работой, которая происходит в условиях высоких термических и динамических нагрузок и сопровождается такими факторами, которые вызывают глубокие физико-химические изменения свойств материала и ухудшение их эксплуатационных показателей. К этим факторам относятся: использование наддува; форсирование скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя; уменьшение удельной емкости смазочной системы, приводящее к увеличению интенсивности работы масла и повышению температуры основных деталей.

В зависимости от температуры, при которой происходит окисление масла, могут образовываться шламы, лаки и нагар.

Шламы — это густые мазеобразные липкие темного цвета продукты, образующиеся при невысоких температурах (как правило, не более 120 °С), выпадающие из масла в виде осадка и создающие отложения в картерах, масляных магистралях, фильтрах и пр.

Шламы состоят на половину или на две трети из масла, а остальное — вода (5—35 %), топливо, продукты окисления, пыль, продукты износа.

Удаляются шламы из двигателя путем промывки его маловязким маслом или специальными промывочными жидкостями.

 

Моторные масла должны отвечать следующим эксплуатационным требованиям:

— обеспечивать уплотнение зазоров в сопряжениях работающего двигателя и, в первую очередь, в деталях цилиндропоршневой группы;

— обеспечивать эффективный отвод тепла от трущихся деталей, удаление из зон трения продуктов износа;

— надежно защищать рабочие поверхности деталей двигателя от коррозионного воздействия продуктов окисления масла и сгорания топлива;

— предотвращать образование всех видов отложений (нагары, лаки, зольные отложения, шламы) на деталях двигателя;

— иметь высокую стойкость против окисления, механического воздействия и обводнения;

— иметь минимальный расход;

— иметь большой срок службы.

Кроме того, моторные масла должны обладать хорошей вязкостно-температурной характеристикой, высокой моюще-диспергирующей способностью.

 

Эксплуатационные свойства

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. Смазочные свойства моторных масел определяют испытаниями на стендах или автомобилях. В лабораторных условиях они оцениваются на четырехшариковой машине (рис. 2.3) при заданных осевых нагрузках, определяя индекс задира, критическую нагрузку, нагрузку сваривания и показатель износа. В испытываемое масло помещается неподвижная обойма с тремя закрепленными шариками, расположенными в горизонтальной плоскости. Над обоймой вращается шпиндель с закрепленным в нем четвертым шариком. Шарик в патроне находится в центре между трех других шариков и, вращаясь, может прижиматься к ним с заданной нагрузкой.

Рис. 2.3. Рабочий узел четырехшариковой машины трения: 1 — неподвижные шарики (3 шт.); 2 — вращающийся шпиндель с шариком;3 — масло

 

Показатель износа, критическую нагрузку и индекс задира определяют по диаметрам пятен износа каждого из трех нижних шариков и добиваются понижения износа сопрягаемых деталей, изменяя состав масла. Для этого противозадирные и противоизносные свойства масел повышают добавлением к ним соответствующих присадок, создающих на поверхности металла трущихся деталей прочные пленки, кроме того, регулируют вязкость масла.

Моющие свойства — способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя и противостоять лакообразованию на горячих поверхностях, а также препятствовать прилипанию углеродистых отложений.

Моющие свойства оценивают в баллах по количеству лака, образовавшегося на боковой поверхности поршня после его двухчасовой работы на установке ПЗВ, в которую заливается 250 г масла, подогретого до температуры 125 °С. Чистый поршень имеет 0 баллов, а с наибольшими отложениями лака — 6 баллов.

Диспергирующие свойства определяют способность масла препятствовать слипанию углеродистых частиц, удерживать их в состоянии устойчивой суспензии и разрушать крупные частицы продуктов окисления.

Антиокислительные свойства определяют стабильность масла.

Противокоррозионные свойства оцениваются уровнем потерь массы металла, контактирующего с маслом в определенных условиях. Коррозионность масел связана с содержанием в них сернистых соединений, органических и неорганических кислот и других продуктов окисления.

Коррозионный износ деталей определяется также исходным значением щелочности и скоростью ее изменения. Чем больше проработало масло, тем ниже становится показатель щелочности, который является одним из показателей качества масла.

 

Присадки применяют для придания маслам новых свойств или изменения показателей. Присадки могут быть:

— антиокислительные — повышают антиокислительную устойчивость;

— противокоррозионные — защищают металлическую поверхность от коррозионного воздействия кислото- и серосодержащих продуктов;

— моюще-диспергирующие — способствуют снижению отложения продуктов окисления на металлических поверхностях;

— противоизносные, противозадирные и антифрикционные — улучшают смазочные свойства;

— депрессорные — понижают температуру застывания;

— вязкостные — улучшают вязкостно-температурные свойства;

— антипенные — предотвращают вспенивание.

Многофункциональные присадки улучшают одновременно несколько свойств масел.