Презентація на тему:
ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ І ВИКОРИСТАННЯ МОТОРНИХ МАСЕЛ

ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ І ВИКОРИСТАННЯ МОТОРНИХ МАСЕЛ

ПИТАННЯ, ЯКІ ПІДЛЯГАЮТЬ РОЗГЛЯДУ Умови роботи та вимоги до моторних масел. Основні показники якості моторних масел. Міжнародна та вітчизняна класифікація моторних масел.

Рис. 1 умова роботи моторних масел Рис. 1 Умови роботи моторних масел Умови роботи Питання 1 Умови роботи та вимоги до моторних масел

При роботі двигуна внутрішнього згорання на масло впливають різноманітні чинники, які погіршують його якість. Під дією цих чинників масло старіє, змінює свою початкову якість, у ньому накопичуються розчинні і нерозчинні вуглецеві осади. Температура масла у картері двигуна змінюється від мінусових і може нагріватися до 80...120 С. Проте інтервал зміни температур достатньо широкий. Так, наприклад, на голівці та днищі поршня масло прогрівається до 400 С, а у камері згоряння в момент займання робочої суміші до 1500 С і вище. Важливим чинником, що впливає на процес старіння масла є кисень повітря. Під дією кисню повітря при високих температурах утворюються перекиси, які потім утворюють різноманітні продукти більш глибокого окислення. Хімічний склад масла також впливає на процес його окислювання. Масло, як і нафта, містить у своєму складі парафінові, нафтенові й ароматні вуглеводні, а також кисень, сірку і з'єднання азоту. Найбільшою спроможністю до окислювання володіють парафінові вуглеводні і нафтенові з великою кількістю циклів.

Великий вплив на старіння масла має сірка, яка міститься у паливі. Підвищення вмісту сірки у паливі призводить до збільшення нагароутворення у двигуні. При роботі двигуна масляний насос подає масло в магістраль, звідки воно надходить до тертьових деталей. При задовільному технічному стані приблизно 20...25% масла йде на змазування деталей, а інше дросилює через перепускний клапан до картеру. Підвищена подача масла масляним насосом є також однією з причин окислювання масел, що пов'язана з інтенсивною аерацією від зубців шестерень насосу. Обсяг масляної системи істотно впливає на зміну якості моторного масла. Це пояснюється збільшенням кратності прокачуваності масла із дією високих температур. На процес окислення масла впливає ступінь завантаження двигуна, яка неоднакова у залежності від видів виконання технологічного процесу. При виконанні сільськогосподарських операцій, наприклад, оранці, сівбі, культивації, ступінь завантаження двигунів складає 70…90% від номінальної потужності, при транспортних роботах – 30...60%. Час роботи тракторів на цих операціях також неоднаковий.

Таким чином, чим вище завантаження двигуна, тим більш інтенсивно протікають процеси окислення масла, і як наслідок - накопичення механічних домішок, які досягають максимуму в області повних завантажень. Для забезпечення нормальної експлуатації агрегатів і вузлів машин масла повинні відповідати комплексу вимог, виходячи з їх призначення, зберігання, ергономічності і безпеки. Для забезпечення нормальної експлуатації агрегатів та вузлів машин мастильні матеріали повинні відповідати вимогам, до яких першочергово відносяться: 1) оптимальні в'язкістно-температурні властивості, що забезпечують легкий запуск двигуна при низьких температурах, зменшення зношування і зниження втрат потужності машини; 2) задовільні змащувальні властивості для забезпечення змащення на всіх режимах роботи машини; 3) задовільні миючі властивості з метою видалення утворень лакових відкладень на поверхнях деталей масляної системи; 4) високі протикорозійні властивості; 5) високу термо- і протиокисну стійкість, що перешкоджає зміні хімічного складу масла; 6) низьку випаровуваність; 7) гарну сумісність з полімерними і гумово-технічними виробами; 8) низьку токсичність; не викликати забруднення навколишнього середовища, легко транспортуватися і прокачуватися.

Питання 2 Основні показники якості моторних масел. Зміна якості масла в процесі роботи двигуна Рис.2 Основні види забруднювачів моторного масла Нагар Продукти окислювання Пил Вода Металеві частки Незгоріле паливо МАСЛО, ЩО ПРАЦЮВАЛО

Найважливішою складовою частиною процесу старіння моторних масел, їх працездатністю є спрацьованість присадок. Під спрацьованістю присадок варто розуміти зменшення їх концентрації у маслі і втрату ефективності в результаті окислювання, розкладання під дією вологи (гідроліз) та температури, взаємодії з продуктами, які утворюються при згорянні палива і прориваються з камери згорання у картер двигуна, осадження на фільтрувальних елементах, а також впливу навантажувальних режимів. Більш за все необхідно простежувати спрацьованість присадок. Зменшення концентрації присадок оцінюють, як правило, за вмістом у маслі металів присадок (кальцію, барію, магнію та ін.) або лужного числа. Розглянемо деякі закономірності зниження концентрації миючих присадок у моторних маслах. Концентрація присадок у маслі зменшується за часом нерівномірно: у перші часи роботи двигуна цей процес протікає особливо інтенсивно, а в наступні - поступово загасає. Це пояснюється тим, що у початковий період роботи двигуна має місце активна взаємодія присадки з поверхнею змащувальних деталей. Адсорбуючись на продуктах окислювання і забруднення масла, миючі присадки витрачаються також при видаленні цих продуктів фільтрами і центробіжними очисниками.

При центробіжному очищенні миючі присадки виводяться з моторного масла менш інтенсивно, ніж фільтрами тонкого очищення. Це пояснюється тим, що відцентрові маслоочисники менш ефективно виділяють з масел асфальтосмолисті речовини, на яких адсорбуються присадки, ніж фільтри тонкого очищення. У висновку слід зазначити, що при роботі двигуна під дією високих температур, тиску та тривалості роботи відбувається зміна фізико-хімічних показників масла: 1) збільшується кількість механічних домішок, які утворюються у перші 60...120 годин роботи, а потім процес стабілізується. Інтенсивне накопичення механічних домішок відбувається за рахунок окислення малостабільних вуглеводнів масла; 2) зростання в'язкості масла на 2,5...3,0 мм2/с інтенсивне у перші 60...160 годин роботи, а потім стабілізується. Це явище пояснюється випаруванням із масла легкокиплячих малов’язких фракцій і накопичення у ньому поляризованих продуктів окислення;

3) знижується лужність підвищується кислотне число масла за рахунок вигоряння лужних та інших присадок (рис.3) Зміна показників масла показана на рис. 4. Причинами зменшення присадки є: 1) адсорбція присадки на фільтрувальних елементах масляних фільтрів; 2) адсорбція присадки на механічних домішках і наступне її видалення разом із домішками системою очищення в двигуні; 3) адсорбція на поверхні деталей; 4) витрата присадки по функціональному призначенню. Великий вплив на вміст присадки у маслі становить якість його зберігання. Відомо, що велика частина присадок не розчинюється у маслі і складає з ним колоїдну систему, яка дуже чуттєва до вологи. Обводнювання масла 0,2% води призводить до порушення колоїдної системи і до випадання присадок в осад (наприклад, через 6 годин випадає в осад 75%).

Рис.3 Залежність лужного і кислотного чисел моторного масла та зносу тертьових деталей від пробігу автомобіля. Л Р/О км

1 2 3 4 5 6 Величина показника Рис.4 Характер зміни основних показників масла в процесі роботи 1,2,3-відповідно вміст механічних домішок води, і зростання каррозіонності. 4,5,6-відповідно зменшення концентрації при зміст миючих власти-востей і в'язкості.

Експлуатаційні властивості моторних масел (основні показники) Слід зазначити, що про якість масла можна судити тільки з комплексу показників. Далі розглядаються основні фізико-хімічні та експлуатаційні показники якості моторних масел. 1. В’язкістні властивості   В'язкість є однією з основних властивостей мастильних матеріалів. Згідно з гідродинамічною теорією рідинного змащення, в'язкість масел є характеристикою, яка визначає можливість його застосування для даної машини. В’язкість моторних масел, на відміну від більшості інших показників, може змінюватися в сторону, як збільшення, так і зменшення. З підвищенням температур в'язкість масел зменшується, а при зниженні - підвищується. Зміна в'язкості із зміною температур у різних масел відбувається по-різному. Значний вплив на зміну в'язкості має вуглеводний склад. Ароматичні вуглеводні мають гіршу в'язкістно-температурну характеристику, ніж парафінові вуглеводні.

ІB1=0 (еталоне) ІB2=100 (еталоне) ІB3100 1 2 3 4 100 40 V1 V2 V3 V4 1, 2 - умовні еталонні з ІВ = 0 і 100 відповідно ( ---- ) 3 - масло з ІВ  100 Рис.8 Залежність в’язкості моторних масел від температури Для характеристики ступеню зміни в’язкості із зміною температур у паспортах на масло приводиться індекс в’язкості. Індекс в’язкості – це відносна величина, яка показує ступінь зміни в’язкості масла в залежності від температури у порівнянні з еталонними маслами. Індекс в’язкості визначається по формулам, таблицям або номограмі. ММ²/С ----

0 1 2 3 Рис.6 Отримання загущених масел 1 - нафтове дистиллятное масло 2 - малов’язке масло 3 - загущене масло (зимове, всесезоне) -18 Механізм отримання запущених масел показан на рис.6. Чим пологіше в’язкістно-температурна крива (3), тим вище індекс в’язкісті масла.

Вибір оптимальної в'язкості визначається за режимами роботи двигуна: при частих пусках і припиненнях - перевага повинна бути віддана малов’язким маслам, тому що у цьому випадку переважає пусковий знос, а в умовах тривалої роботи менше зношування забезпечує високов'язке масло, яке зберігає деякий мінімум в'язкості, але достатній дія забезпечення рідинного виду змащення, при високих температурах експлуатації. При оцінці пускових властивостей масла потрібно звертати увагу не тільки на його в'язкість, але й на температуру застигання. 2.Низькотемпературні властивості   Зміна механічних властивостей масла при низьких температурах має велике експлуатаційне значення. При зниженні температур текучість масла зменшується або взагалі втрачається, що обумовлює недостатнє надходження масла до тертьових деталей і виникнення граничного або сухого тертя, яке призводить до підвищеного зносу. Втрата рухливості масла обумовлюється, як підвищенням в'язкості, так і випаданням у маслі кристалів парафіну, зрощуванням їх у кристалічний структурний каркас, який порушує текучість масла. Низькотемпературні властивості масел характеризуються температурою застигання, яка встановлюється залежно від температурних умов використання масла. Сучасні масла для мастила приладів контрольно-вимірювальної апаратури мають температуру застигання мінус 60...70 С, а масла для двигунів - зимові мінус 25...40 С, літні до мінус 15 С.

3. Схильність до відкладень Усі масла під дією високих температур і, особливо кисню, погіршують свої властивості. Інтенсивність і глибина цих змін залежать від хімічного складу масла та умов, що на нього діють. При нормальних умовах масла є хімічно-стабільними речовинами. Проте картина різко змінюється при підвищенні температур. Приблизно з 50...60 С кисень повітря починає вступати в реакцію з окремими компонентами масла. При температурах 150 С і вище глибина і швидкість окислювання ростуть. За даними М.І. Чорножукова і С.Е. Крейна при підвищенні температур від 50 до 150 С швидкість окислювання масел зростає у 1700 разів. Приклад: для одержання тієї ж самої кількості осаду при 50 С потрібно 10200 годин, а при 150 С тільки 6 годин. Спроможність масла протистояти впливу кисню при високих температурах називається термоокисною стабільністю. За зовнішнім виглядом окислене масло набуває більш темний колір (іноді чорний), збільшується його в'язкість, у маслі накопичуються різноманітні вуглеводневі осадки. У двигунах внутрішнього згоряння окислювання масла відбувається на гарячих деталях двигуна (поршень, циліндр), у маслопроводах, масляному радіаторі, картері. Термоокисна стабільність масла залежить від його хімічного складу і будівлі вуглеводнів. Тому, при виробництві того або іншого сорту масла підбирають відповідну сировину і технологію його переробки та очищення. У вивченні термічних властивостей масел велику роботу провів професор К.К. Папок, їм розроблені методики лабораторних випробувань, які дозволяють оцінити поводження масла при його застосуванні.

4.Миючі властивості Одним з найбільш важливих експлуатаційних показників масла є миючі властивості, під якими розуміється спроможність масла утримувати у зваженому стані продукти окислення. Чим вище миючі властивості, тим менше нагаро- і лакоутворень накопичується на гарячих деталях двигуна, тим вище може бути допустима робоча температура (ступінь форсування) двигуна. Миючі властивості свіжого масла залежать від його хімічного складу, засобів очищення та змінюються у невеликих межах. Для посилення миючих властивостей масел додають спеціальні присадки.   5. Корозійні властивості Одним з експлуатаційних вимог, запропонованих до моторних масел, є охорона від корозії змащувальних деталей. Але масла самі можуть викликати корозію через наявність у ньому органічних кислот, сірчистих з'єднань і водорозчинних та органічних кислот і лугів. Органічні кислоти викликають корозію кольорових металів при підвищених температурах, при наявності вологи і кисню. Сірка виявляє корозійну дію стосовно міді. Чим вище температурні умови, тим більше її агресивність.

Водорозчинні кислоти і луги агресивні стосовно металів при будь-яких умовах експлуатації. Кислотне число масла, у визначеному ступені, характеризує його корозійність і вказує кількість мг КОН, яке витрачається на нейтралізацію усіх кислих компонентів, що містяться у 1 г масла. Якісні моторні масла мають кислотне число до 18 мг КОН/г масла. Падіння при роботі до 1 мг КОН/г масла і нижче свідчать про те, що масло необхідно змінити. Для нейтралізації кислих продуктів у моторні масла додають лужні компоненти. Корозійність значно посилюється при попаданні у масло води.   6. Показники безпеки Як було зазначено раніше, ряд властивостей масел (в'язкість, температура застигання та ін.) залежать від їх фракційного складу. Від нього також залежить і вигоряння масла при експлуатації. Для того, щоб мати можливість зробили висновки про схильність масла до вигоряння, стандартом передбачено визначення температури спалаху масла.

7.Триботехнічні властивості це:   Комплекс показників, які характеризують протизносні, протизадирні та антифракційні властивості. Протизносні властивості масла характеризують його спроможність запобігати або зменшувати зношуваність тертьових деталей. Основними показниками, які зумовлюють ці властивості, є в'язкість і змащувальна спроможність (маслянистість). Для оцінки протизносних протизадирних та антифрікційих властивостей застосовують різноманітні машини тертя та спеціальні стенди. Частіше усього використовують машину тертя МАСТ-1.

Питання 3 Міжнародна та вітчизняна класифікація моторних масел. На цей час багато виробників масел випускають продукцію під фірмовою назвою, тому позначення моторних масел та їх застосування варто розглядати тільки з зору їх приналежності до класу в’язкості і до групи за експлуатаційними властивостями. Сучасна поширена класифікація моторних масел здійснюється відповідно до таких стандартів і систем: - класифікація за ГОСТ 17479.1-85 (серед стран СНГ); - система (SAE) - товариство автомобільних інженерів США; - система (API) - американський інститут нафти; - система (ACEA) - асоціація європейських виробників автомобілів; - система (AAI) - асоціація автомобільних інженерів Російської Федерації.

Класифікація моторних масел за експлуатаційними властивостями У залежності від області застосування, моторні масла за експлуата-ційними властивостями, згідно ГОСТ 17479. 1-85, поділяють на групи А, Б, В, Г, Д і Е (табл 1). Таблиця 1 Групи моторних масел за експлуатаційними властивостями Група масла за експлуатаційними властивостями Рекомендована область застосування А Нефорсовані бензинові двигуни і дизелі Б Б1 Малофорсовані бензинові двигуни, що працюють в умовах, які здатні утворювати високотемпературні відкладення і корозію підшипників Б2 Малофорсовані дизелі В В1 Середньофорсовані бензинові двигуни, що працюють в умовах, які здатні окислювати масло і утворювати відкладення усіх видів В2 Середньофорсовані дизелі, що пред’являють вимоги до антикорозійних, протизносних властивостей масел і здібності передувати утворенню високотемпературних відкладень

Г Г1 Високофорсовані бензинові двигуни, що працюють у важких умовах експлуатації, здатні окислювати масло і утворювати відкладення усіх видів і корозії Г2 Високофорсовані двигуни без наддуву або із помірним наддувом, що працюють в умовах, які здатні до утворення високотемпературних відкладень Д Д1 Високофорсовані бензинові двигуни, що працюють у важких умовах експлуатації, і є більш важкими, ніж масла групи Г1 Д2 Високофорсовані дизелі із наддувом, що працюють у важких умовах експлуатації, або коли застосоване паливо потребує використання масел з високою нейтралізуючою здатністю, протикорозійними, протизносними властивостями, малій здатності до утворення високотемпературних відкладень Е Е1   Е2 Високофорсовані бензинові двигуни і дизелі, що працюють у більш важких умовах експлуатації, ніж для масел групи Д1 и Д2 Відрізняються підвищеною диспергируючою здібністю, кращими протизносними властивостями

Моторні масла взалежності від класу поділяються на зимові, літні та всесезонні: зимові: 33; 43; 53; 63; літні: 6; 8; 10; 12; 14; 16; 20; 24; всесезонні: 33/8; 43/6; 43/8; 43/10; 53/10; 53/12; 53/14; 63/10; 63/12; 63/14; 63/16.

Групу моторних масел встановлюють за результатами оцінки їх властивостей при розробці нових масел і постановки на виробництво, а також при періодичних випробуваннях товарних масел. Марки моторних масел, що застосовуються в автомобілях, тракторах, тепловозах, сільськогосподарській, дорожній, судовій та інший техніці, встановлює ГОСТ 17479.1-85. Позначення марки складається з груп знаків: перша позначається буквою М (моторне) і не залежить від складу і властивостей масла; друга позначається цифрами, що характеризують клас кінематичної в’язкості; третя - однієї чи двома прописними буквами (з індексами або без), і позначає приналежність до групи масел за експлуатаційними властивостях. Індекс 1 присвоюється маслам для бензинових двигунів, індекс 2 - дизельним маслам. Універсальні масла позначають буквою без індексу або двома різними буквами з відповідними індексами. Припускається після основного позначення вказувати в дужках малими літерами і/або цифрами додаткові знаки, що характеризують відмінні риси моторного масла.

Наприклад, (з) - для масел, що містять згущені присадки, (к) - для «камазовських» масел, (рк) - для робочо-консерваційних масел. Приклади позначення моторних масел: М-8-В1, де М - моторне масло; 8 - клас в’язкості; В1 - масло для середньо-форсованих бензинових двигунів. М-63/10-В, де М - моторна масло; 63/10 - клас в’язкості; В – універсальне масло для середньо-форсованих дизельних і бензинових двигунів. М-43/8-В2Г1, де М - моторна масло; 43/8 - клас в’язкості; В2Г1 - масло для використання, як у середньо-форсованих дизелях (В2), так і високо-форсованих бензинових двигунах (Г1).  

Класифікація в’язкості за системою SAE SAE Згідно з класифікацією SAE, масла поділяються на: Сезонні: літні моторні масла: 20; 30; 40; 50; 60; зимові моторні масла: 0W; 5W; 10W; 15W; 20W; 25W Всесезонні - мають подвійні позначення. Наприклад, 0W-40; 15W-40; 10W-40; 10W-30, причому перша цифра позначає відповідність зимовому класу в’язкості за низькотемпературними властивостями, а друга - відповідність літньому класу за високотемпературним. Температурний діапазон використання моторних масел за системою SAE надан у таблиці 1. Класифікація масел за експлуатаційними властивостями по системі АРІ Принциповою основою класифікації є поділ масел на дві групи і ряд класів: категорія S (Service) - містить у собі масла для чотирьохтактних, бензинових двигунів легкових автомобілів, мікроавтобусів і автофургонів; категорія C (Commercial) - містить у собі масла для чотирьохтактних і двотактних дизелів автомобілів, сільськогосподарської і дорожньо-будівельної техніки. (A,B,C,D,E,F,G,H,J,L,M) Докладна класифікація подана у таблиці 2.

Таблиця 1. Діапазони працездатності поширених зимових, літніх та всесезонних масел з класифікацією SAE

До 1930 До 1963 1967 1971 1972 Табл 1

і раніше і раніше

РИС. 7 Вплив використання різних марок масел на якість робот ДВЗ надан на рис. 7, 8 і 9

РИС. 8

РИС. 9