double arrow

Основные свойства моторных масел и их влияние на работу двигателя

 

Исходя из требований к смазочным маслам, наибольшее значение имеют следующие их свойства:

- вязкость;

- вязкостно-температурные свойства;

- температура застывания;

- противоизносные свойства;

- химическая стабильность;

- коррозионное воздействие на металлы;

- содержание механических примесей и воды.

Вязкость – основная характеристика физико-химических свойств масла.

Вязкость – способность жидкости сопротивляться взаимному перемещению ее слоев под воздействием приложенной к ней внешней силы. Силами, препятствующими перемещению слоев жидкости, являются силы молекулярного притяжения.

Чем больше эти силы, тем большей вязкостью обладает жидкость. Внешне вязкость проявляется в подвижности жидкости – чем меньше вязкость, тем жидкость подвижнее.

С повышением вязкости масла уменьшается износ деталей двигателя, так как повышенная вязкость способствует образованию жидкостного слоя трения.

В двигателе внутреннего сгорания более вязкие масла надежнее уплотняют цилиндро-поршневую группу и предотвращают прорыв газов из камеры сгорания в картер двигателя, лучше герметизируют неплотности в сальниках, уплотнительных прокладках крышек картеров, предохраняя масла от утечки.

Наряду с преимуществами масла повышенной вязкости, применяемые в двигателях, имеют и недостатки:

- увеличиваются затраты энергии на трение;

- затрудняют циркуляцию масла в смазывающей системе;

- ухудшают охлаждение деталей и фильтрацию масла.

Маловязкие масла лучше отводят теплоту, очищают смазывающую систему от продуктов окисления и других загрязнений, лучше фильтруются.

Однако маловязкие масла легче проникают в камеры сгорания двигателей, где испаряются и сгорают (рисунок 4.1).

Вязкость масла при 100 0С


Рисунок 4.1 – Зависимость расхода масла в двигателе на угар

от его вязкости

 

По этим соображениям для смазки двигателей обычно выбирают масла по возможности небольшой вязкости, но такие, которые бы обеспечивали в сборочных единицах жидкостное трение. Нормативный расход масла СТМ определяем по зависимости

,                                                  (4.1)

где К – нормативный коэффициент масла, полученный по среднестатистическим данным (для автомобилей с бензиновыми двигателями он равен 0,024; с 4-х тактными дизелями – 0,032);

СТТ – расход топлива.

Кинематическая вязкость масла γ, мм2/с, определяется по формуле

, (4.2)

где μ – динамическая вязкость, Па·с;

ρ – плотность, кг/м3.

Вязкость всех жидкостей, в том числе и моторных масел, зависит от температуры.

При оценке моторного масла знание величины его вязкости при какой-то одной определенной температуре еще недостаточно, надо знать насколько изменяется вязкость масла при изменении его температуры.

Для оценки вязкостно-температурных свойств моторного масла приняты три показателя:

- отношение кинематической вязкости при плюс 500С к вязкости при плюс 1000С;

- вязкость при 00С;

- индекс вязкости.

Чем меньше отношение кинематической вязкости масла при плюс 50°С и вязкость при плюс 1000С, тем более пологой будет вязкостно-температурная кривая в данном интервале температур. Для моторных масел это отношение лежит в пределах 4…9.

Значение вязкости при 00С позволяет оценить ход кривой вязкости в области низких температур.

Например, М-4З/6-В1 с вязкостью при 00С не более 6·10-6 м2 /с обладает более пологой вязкостно-температурной кривой в области низких температур, чем масло М-10-Г2, у которого вязкость при 00С может достигать 16·10-6 м2/с (рисунок 4.2).

t  

 


1 ‑ М-10Г2-К, 2 ‑ М-4з/6-В1

Рисунок 4.2 – Зависимость вязкости масел от температуры

 

Индекс вязкости ‑ условный параметр, отражающий результат сопоставления по вязкостным показателям данного масла с двумя эталонными маслами, вязкостно-температурные свойства одного из которых приняты за 100, а второго ‑ за 0 единиц. Чем выше индекс вязкости, тем лучше вязкостно-температурные свойства масла.

Исследованиями установлено, что пуск двигателя оказывается достаточно легким и не сопровождается, как и последующий прогрев, интенсивным износом только при условии, если вязкость масел не превосходит критического значения, равного для автомобильных двигателей 104 м2/с.

Для облегчения пуска двигателей возникла серьезная необходимость получения масел с пологой вязкостно-температурной характеристикой.

Использование специальных загущенных масел позволяет производить пуск двигателей при температурах до минус 400С без применения средств подогрева.

Приоритет в создании загущенных масел на специальной масляной основе, отличающихся исключительно хорошими низкотемпературными свойствами, принадлежит нашей стране (Е.Г. Семинидо).

Загущенные моторные масла получают путем добавления в маловязкую масляную основу (например, веретенное масло АУ с вязкостью       3·10-6 м2/c при 1000С) в количестве 2-5% специальных полимерных загушающих присадок (полиметакрилат, полиизобутилен и др.). При отрицательных температурах вязкость этого масла также увеличивается, но в 5-6 раз меньше, чем у обычных незагущенных масел.

Использование для двигателей загущенных всесезонных масел, обеспечивающих надежную их работу в рабочем диапазоне рабочих температур – одно из важнейших требований, предъявляемых к маслам на современном этапе. Широкое применение в эксплуатационных условиях загущенных масел дает существенный технико-экономический эффект ‑ облегчается пуск двигателя, снижаются механические потери на трение, на 3-7% повышается мощность двигателя, экономится топливо, увеличивается долговечность деталей и срок службы масел.

При работе двигателей на загущенных маслах достигается экономия топлива – до 5% при длительных пробегах и до 15% при коротких пробегах в зимнее время с частыми пусками.

К недостаткам загущенных масел относят низкую стабильность загущающих присадок при высоких температурах, что вызывает ухудшение вязкостно-температурных характеристик при длительной работе их в двигателях.

При охлаждении масла до определенной температуры оно теряет подвижность – застывает. Показателем, характеризующим подвижность масел при низких температурах, является температура застывания. Несмотря на некоторую условность этого показателя, по нему ориентировочно судят о нижнем температурном пределе применения масел. На практике считают, что масло можно применять при температуре воздуха на 10–150С выше температуры его застывания.

Показатель температуры застывания имеет большое значение. Застывшее масло нельзя слить без разогрева из цистерны, перекачать обычными средствами или заправить смазывающую систему.

Пуск двигателя с застывшим маслом практически невозможен.

Введение в масла депрессорных присадок (депрессоров) вызывает большое снижение (депрессию) температуры застывания. Например, депрессатор АзНИИ, добавленный в количестве 0,3-0,5%, понижает температуру застывания масла на 15-200С. Согласно нормативно-технической документации температура застывания для масел: М-8В1 ‑ минус 250С, M-43/6B1 ‑ минус 420С; М-63/10В ‑ минус 400С.

Под противоизносными свойствами масла понимается его способность образовывать на трущихся поверхностях прочную пленку, препятствующую непосредственному контакту трущихся поверхностей и уменьшающую трение между ними. Такая пленка способна также изолировать металл от коррозионно-агрессивных продуктов.

Противоизносные свойства масел связаны с явлениями адсорбции и химического взаимодействия присадок с металлом. В зонах контакта образуются прочные сульфидные и фосфидные пленки. Противоизносные присадки обычно содержат фосфор и серу (ЭФО, ЛЗ-23К, ОТП и др.).

Противоизносные свойства масла в значительной мере зависят от условий эксплуатации, режимов работы двигателей и агрегатов трансмиссии.

Износ деталей может резко возрасти от попадания в масло пыли. Система фильтрации масла должна надежно задерживать все абразивные загрязнения (пыль, продукты износа, частички нагара и т.д.).

Под химической стабильностью понимается противоокислительная устойчивость масла, то есть способность его противостоять изменению своих свойств при воздействии кислорода и других способствующих окислению факторов.

В результате окисления изменяется химический состав масла и, как правило, ухудшаются его эксплуатационные свойства. Решающее влияние на процесс окисления имеет температура. В течение пяти лет сохраняют свои первоначальные свойства масла, хранящиеся при температуре 18–200С, то есть в них практически не содержатся непредельные углеводороды. Но уже с температуры плюс 50–600С скорость окисления масел с повышением температуры на каждые 100С примерно удваивается. От химической стабильности зависит срок работы масла.

Наиболее эффективными антиокислительными присадками, препятствующими образованию в масле кислот и других агрессивных соединений, являются присадки ДФ-11, НП-360, вводимые в масло в количестве 0,1–0,5%.

Коррозионность масел обуславливается наличием органических или минеральных кислот, которые содержатся в них или образуются в процессе работы двигателя.

Особенно подвержены коррозии детали из свинцовистой бронзы, которые под воздействием коррозии в масле разрушаются в 450 раз быстрее оловянистого баббита.

Органические кислоты всегда имеются в небольшом количестве. Содержание неорганических кислот, в виду их особой коррозионности, в масле не допускается.

Противокоррозионным эффектом обладают присадки, содержащие в своем составе серу, фосфор, осерненное масло, ДФ-11, ДФ-1, и др.

Степень коррозионности масел оценивается путем определения величины потери металла при его соприкосновении с маслом в определенных условиях (в граммах с площади 1 м2 за определенный период).

Механические примеси – это вещества, находящиеся в масле во взвешенном состоянии.

В свежем масле без присадок содержание механических примесей недопустимо, так как примеси абразивного характера вызывают усиленный износ трущихся деталей.

В маслах с присадками допускается небольшое содержание примесей неабразивного характера. Содержание примесей, нерастворимых в бензине: для бензиновых – не более 1%, для дизелей – не более 3%.

Вода в масле крайне нежелательна и вредна. Содержащаяся в масле вода способствует образованию осадков, разрушает присадки, приводит к вспениванию масла и вызывает коррозию металлов. Стандартом предусматривается отсутствие в масле воды. Однако допускается в летний период эксплуатации содержание воды не более 0,3%.

 




Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: