Физическая и химическая стабильность смазочных материалов.

 Под физической стабильностью понимают устойчивость смазочных материалов к физическим процессам, ведущим к изменению их состава и свойств.

 Изменение состава и свойств наступает в результате потери лёгких фракций при испарении, образованию стойкой пены и эмульсии при перемешивании, выпадению из масла комплексных присадок при отстаивании, нарушению коллоидной стабильности смазок.

Испаряемость. Основу смазочных материалов составляют фракции нефти, выкипающие при 200-500^оС. Потеря лёгких фракций при эксплуатации двигателей приводит к увеличению расхода масла, ухудшению его вязкостно-температурных свойств.

Деэмульгирующие свойства заключаются в способности масла быстро отделятся от воды, после их перемешивания (в системе смазки машин, работающих во влажной среде). Эмульсии вызывают коррозию метала, ухудшают смазочные свойства, повышают вязкость и служат источником шлама. Образование стойких эмульсий сокращает срок работы масел. Вводят присадки – деэмульгаторы (нафтены кальция и алюминия и др.).

Вспениваемость масел. В смазочном масле всегда содержится растворенный воздух (от 5-25% по объему масла). Вспениваемость – результат выделения из масла воздуха, лёгких паров горючего и отработанных газов. Наличие пены нарушает нормальный режим смазки: уменьшается подача масла к узлам трения, узлы трения перегреваются, изнашиваются. Пена вызывает скачкообразное движение работы механизмов. Борьба с пенообразованием – введение в масло антипенных присадок.

 Под химической стабильностью смазочных материалов понимают их способность противостоять химическим процессам, ведущим к изменению состава и свойств. В результате окисления и других реакций химический состав масла и его физико-химические свойства изменяются: масло темнеет, увеличивается вязкость, возрастает кислотное число, образуются нерастворимые вещества. Продукты окисления вызывают коррозию, лаковые отложения, нагары и отложения в системе смазки. Повышения стабильности смазочных материалов добиваются добавкой антиокислительных присадок.

  Склонность к отложениям. Отложения, образуемые смазочными материалами, разделяются на лаковые, нагарные отложения и осадки.

  1. К лаковым отложениям относятся образования плотных продуктов окислительных превращений масел на горячих поверхностях металлов.

Толщина лаковых отложений не велика, но они усложняют работу двигателей. Пригорание поршневых колец и сепараторов, подшипников качения, заклинивание поршня в цилиндре и т.д.

  На лакообразование влияют температура, количество и качество масла.

  Термоокислительной стабильностью называется устойчивость масла к окислению в тонком слое при повышении температуры.

  2. Под нагарообразующей способностью масла понимается его склонность к образованию нагара в двигателях. Нагар - это продукты глубокого окисления углеводородов масла в виде твёрдых отложений на стенках камеры сгорания, днище поршня, клапанах, форсунках. В образовании нагара принимает участие и топливо.

  3. Осадки (низкотемпературные отложения или шлам) являются веществами, осаждающимися из используемого масла в масляных цистернах, маслопроводах, на фильтре, сетке приёмника и т.д.

Своевременная смена масляных фильтров и промывка системы смазки перед заливкой свежего масла способствует снижению осадкообразования.

 

                                                        Лекция№12.                        

 

4. Защитные и коррозионные свойства масел. Причиной коррозии металла, на поверхности которого имеется смазочный материал, является окружающая атмосфера и коррозионно-активные продукты самого смазочного материала. Смазочный материал с одной стороны выступает в роли защитного средства от коррозии, так как его слой на металле служит изоляцией от агрессивного влияния окружающей среды, а с другой стороны, сам является причиной коррозии, так как в нём содержатся вещества, обладающие коррозионным действием.

Защитное свойство смазочных материалов складывается из простой физической изоляции поверхности металла от агрессивных продуктов и способности активных компонентов смазочного материала формировать на поверхности металла водоупорную, адсорбционную или химическую плёнку.

  Коррозионные свойства смазочных материалов оценивают по данным физико-химического анализа на содержание коррозионно-активных веществ и потенциальную коррозионность.

 К физико-химическим показателям относятся кислотное число, содержание водорастворимых кислот, щелочей и содержание воды.

 

                        Обработка масел на судне.

В масло во время работы дизеля непрерывно поступают загрязнения и примеси от внешних и внутренних источников.

Внешние загрязнения – пыль из воздуха, твёрдый углерод (сажа) от неполного сгорания топлива и другие продукты сгорания (SO₂, SO₃), водяная пыль на всасывании, топливо, вода.

Внутренние загрязнения – продукты разложения самого масла (высокотемпературные продукты окисления и низкотемпературные осадки), продукты разложения сработавшей присадки, продукты изнашивания деталей.

  Аварийным браковочным параметром является содержание воды и топлива в масле (0,5% - вода, 2% - топливо), содержание воздуха (7-12%).

 Для очистки моторных масел применяют фильтры различных конструкций, фильтровальные установки, реактивные масляные центрифуги, сепараторы. 

  Фильтрация – пропускание нагретого работающего масла через сетки, зазоры между пластинами, проволочные стаканы, войлок, фетр, специальные пористые фильтроматериалы.

 

                                 Способы очистки масел.

Регенерация (восстановление) моторных масел включает следующие технологические операции:

1) отстаивание от воды и примесей в статических условиях;

2) предварительная обработка масел электролитами или поверхностно-активными веществами;

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) легко вытесняют воду с поверхности металла и создают на ней гидрофобную плёнку, в результате чего устраняются условия для протекания электрохимической коррозии. Химическая коррозия также не развивается, поскольку ПАВ химически инертны к металлу.

3) отделение воды и механических примесей путем отстаивания и центрифугирования;

4) отгон воды и топлива;

5) контактная очистка отбеливающими веществами;

6) фильтрация и смешивание с присадками.

При регенерации отработанных масел с присадками качество получаемых масел не всегда соответствует стандартам на свежее масло.

 

             Применение и классификация моторных масел по вязкости и эксплуатационным свойствам.

Современные ДВС имеют различную тепловую и механическую нагрузку, и различные условия эксплуатации в зависимости от объектов применения.

При выборе марки масла необходимо учитывать реальные эксплуатационные свойства масел с присадками и предназначать их для различных групп двигателей.

Все моторные масла разделены на 6 групп: А, Б, В, Г, Д, Е, причём каждая группа может включать масла, различающиеся по вязкости от 3,8 до 18 сСт при 100°С.

Индекс 1 присваивают маслам для карбюраторных двигателей, 2 – для дизелей.

Группа А включает масла без присадок или содержащих небольшое количество антиокислительной присадки. Эти масла предназначены для бензиновых карбюраторных двигателей или для некоторых типов малонапряженных дизелей, работающих на малосернистом топливе (например М6-А моторное масло с вязкостью 6 для карбюраторных).

Группа Б – масла, содержащие до 3-4% алкифенольной присадки, предназначенные для относительно малонапряженных, в основном тракторных дизелей, работающих на топливе с ограниченным количеством серы (0,2-0,5%).

Группа В – масла содержащие 4-7% композиций присадок, для смазки тепловозных и судовых дизелей, работающих на сернистых топливах с содержанием серы до 1%.

Группа Г – масла для особо тяжелых условий работы, содержащие 7-12% композиций присадок, для форсированных дизелей с наддувом, работающих на сернистом и тяжелом топливе (М8-Г1).

Группа Д – масла для сверхтяжелых условий работы для форсированных дизелей с высокой степенью наддува, с содержанием присадок до 18-20% для тяжелых сернистых топлив. М14Д.

Группа Е – масла предназначенные для смазки цилиндров крупных малооборотных судовых дизелей с наддувом, работающих на тяжелых сернистых топливах, а также для смазки свободнопоршневых генераторов газа, содержание присадок до 25%.

Зарубежная классификация предусматривает разделение моторных масел по:

1) напряжённости условий их работы в двигателе (А,Р,I)

2) вязкости (классификации SAE)

По жесткости условий работы:

1) Обычные масла, называемые регулярными или премиальными. Они не содержат, либо содержат малое количество антиокислительных присадок и предназначены для карбюраторных и малонапряженных дизелей, работающих на малосернистом топливе;

2) Масла для более тяжелых условий работы, чем обычные; обозначаются HD. Содержат значительное количество моющих и антиокислительных присадок;

3) Масла для особо тяжелых условий работы, делятся на 3 серии в зависимости от используемых присадок и их количества.

По вязкости:

По классификации SAE различают масла по классам вязкости: 4 зимние марки масел(5W,10W,15W,20W); 4 летние марки (20,30,40,50) и всесезонные (10W/20; 20W/40). Это означает, что при повышенных температурах масло имеет такую же вязкость как SAE-20, а при низких температурах его вязкость не превышает вязкости зимнего масла 10W.

 

                               Присадки к моторным маслам

Критерием способности смазочного масла нейтрализировать образующиеся в цилиндре двигателя кислотные продукты является его щелочность, измеримая в (мг) KOH/г масла. Щелочность моторного масла в зависимости от условий их применения, может составлять от 2-3мг КОН на грамм для карбюраторных  и до 70 – 100 КОН/г для цилиндровых масел.

Чем меньше будет образовываться в масле продуктов старения, на нейтрализацию которых расходуется часть щелочных присадок, тем ниже может быть щелочное число масла и его зольность.

Чтобы предотвратить коррозию деталей в масло вводят специальные невымывамые водой противокоррозионные присадки, образующие на поверхности металла защитные пленки, предохраняющие его от коррозии.

В качестве противоизносных присадок применяют поверхностно активные вещества, способные при повышенных температурах вступать во взаимодействие с металлом, образуя на его поверхности защитные пленки. Эти пленки предотвращают задиры и схватывания при высоких нагрузках, а также снижают интенсивный износ деталей при возникновении других неблагоприятных условиях трения.

 

Лекция № 13

 

                   Браковочные показатели масла.

Качество работающего в дизелях масла контролируется по следующим показателям:

1) кинематическая вязкость

2) содержание нерастворимого осадка.

4) температура вспышки в открытом тигле.

5) щелочному числу.

6) кислотному числу.

7) содержанию топлива.

8) содержанию воды в масле.

9) капельной пробе.