2020-08-05
414
Урок №58
Смазочные материалы
План урока
1. Классификация смазочных материалов.
2. Общие понятия о трении и износе.
3. Жидкостное трение.
4. Граничное трение.
5. Сухое трение.
6. Требования к смазочным материалам для автомобилей.
Классификация смазочных материалов
Автомобильная техника различного назначения с двигателями внутреннего сгорания является основным потребителем смазочных материалов.
Современные отечественные и, конечно, зарубежные автомобили требуют использования высококачественных смазочных материалов. В настоящее время отечественная промышленность выпускает широкий ассортимент смазочных материалов, отвечающий высоким требованиям современной техники. С другой стороны, российский рынок насыщен маслами практически всех зарубежных фирм-производителей. Например, только моторных масел на нашем рынке насчитывается более 100 наименований. К сожалению, имеющаяся информация о смазочных материалах носит, в основном, рекламный характер, поэтому потребителю бывает трудно разобраться в обилии номенклатуры масел, особенно при недостатке или отсутствии профессиональных знаний и навыков, а также при трудностях с пониманием иностранных языков и специфичной маркировки масел.
Между тем для грамотной эксплуатации и продления срока службы автомобиля подбирать и использовать смазочные материалы следует осознанно. Экономия может обойтись дороже. В то же время цены на нефтепродукты, а значит, и на смазочные материалы растут. Это связано в том числе с совершенствованием методов переработки нефти, использованием нетрадиционных способов получения так называемых синтетических смазочных материалов, что повышает их качество и расширяет возможности применения.
В отдельных случаях тип двигателя или ходовой части автомобиля требует разработки специальных видов масел. Например, для смазки шестерен с гипоидным зацеплением (такие применяются в задних мостах заднеприводных автомобилей) требуются трансмиссионные масла с особыми свойствами.
Важную роль в производстве смазочных материалов играют присадки, содержание которых в современных маслах может превышать 20 %.
За последние годы совершенствование конструкции автомобилей и улучшение качества моторных масел позволили снизить расход топлива в среднем на 10-15 % и увеличить ресурс двигателей на 30-40 %, в результате чего уменьшились затраты на ремонт и запасные части. При этом срок службы масел возрос в полтора раза, а их расход снизился в 2-3 раза.
Смазочные материалы предназначены для уменьшения интенсивности изнашивания и сил сопротивления в узлах трения, а также для обеспечения нормального функционирования систем, содержащих смазки.
Используемые в народном хозяйстве смазочные материалы делят на два вида:
- смазочные масла — при положительной температуре жидкости;
- пластичные (консистентные) смазки — при положительной температуре мазеобразные вещества.
В зависимости от вида сырья и способа его переработки смазочные материалы могут быть: минеральные, органические и синтетические.
Основную массу (более 90%) минеральных масел получают при переработке нефти (нефтяные масла), которые могут быть дистиллятными, остаточными и смешанными. В небольших количествах минеральные масла получают при переработке смол каменного угля, сланца, торфа (смоляные масла).
Минеральные (нефтяные) масла в зависимости от их назначения и условий работы делят на следующие группы: моторные, трансмиссионные, индустриальные, приборные, компрессорные, цилиндровые, турбинные, электроизоляционные, гидравлические и вакуумные.
Органические смазочные материалы бывают растительные и животные. Растительные масла получают при переработке семян растений. Из большого числа получаемых растительных масел в технике применяются касторовое, горчичное и сурепное. Из животных масел, получаемых при переработке животных жиров, используют технический рыбий жир, костное и спермацетовое масла. Как правило, органические масла имеют лучшие смазочные свойства, чем нефтяные, но плохую термическую стабильность, что затрудняет их применение. Растительные масла чаще всего используют в смеси с нефтяными для улучшения смазочных свойств последних, в этом случае получают компаундированные (смешанные) масла.
Бурное развитие химической промышленности, наблюдаемое в последние пятилетие, позволяет получать синтетические масла заданных эксплуатационных свойств и они находят все большее применение на автомобильном транспорте, вытесняя органические и нефтяные.
В современных транспортных средствах к механическим нагрузкам прибавилась тепловая напряженность узлов трения, вызванная не только их естественным нагревом, но и высокой температурой используемого в них рабочего тела. И если температура пара даже в самых совершенных паровых машинах достигала на входе в цилиндр максимум 230—280 °С, то температура газов в двигателях внутреннего сгорания оказалась значительно выше (2100—2400 °С).
Кроме того, непрерывно возрастала и механическая напряженность таких узлов, как механизм газораспределения, коренные и шатунные подшипники. Поэтому к основному назначению смазочных материалов уменьшать трение добавилось еще одно — быть средой для охлаждения, т. е. отвода тепла из узла трения.
Классифицируют смазочные материалы так же, как и топлива: по агрегатному состоянию, по роду исходного сырья, способу получения и по целевому назначению.
По агрегатному состоянию смазочные материалы различают: жидкие, называемые маслами; пластичные, называемые смазками, и твердые или сухие.
По роду исходного сырья: нефтяные (минеральные), животные, растительные и синтетические.
В свою очередь, нефтяные масла делят на дистиллятные и остаточные.
Перечень масел по целевому назначению очень обширен. В стандартных и технических условиях по этому признаку различают масла:
- моторные (для различных двигателей внутреннего сгорания);
- трансмиссионные и осевые, индустриальные, турбинные, компрессорные, электроизоляционные, приборные и технологические.
Смазочные материалы, применяемые для автомобилей, делятся на:
• моторные масла;
• трансмиссионные смазочные материалы;
• пластичные смазки для использования в негерметизированных узлах трения (например, шкворнях, пальцах и листах рессор, подшипниках ступиц колес и т.п.);
• масла для гидравлических систем приводов дополнительных специальных устройств, расширяющих функциональное использование базового автомобиля (автомобили-самосвалы, автомобили коммунального назначения и т.п.).
Для специалистов в области двигателестроения особый интерес представляют моторные масла.
Моторные масла в зависимости от типа двигателей разделяются на масла для карбюраторных двигателей и дизелей.
Эта классификация и маркировка моторных масел (ГОСТ 17479-85) российского производства распространяется на моторные масла, предназначенные для всех поршневых двигателей (кроме авиационных).
Современные, особенно перспективные, транспортные средства очень требовательны к качеству применяемых смазочных материалов. Проблема борьбы с трением и износом различных деталей машин и механизмов - одна из наиболее важных задач современной техники. От успешного изучения и решения этой проблемы зависят надежность, эффективность и долговечность работы автомобилей, дорожных, строительных и других машин.
Современный двигатель внутреннего сгорания представляет собой сложный механизм, работоспособность которого зависит от четкого функционирования его различных систем и, в первую очередь, системы смазки. Рабочим телом системы смазки является моторное масло. Основное назначение системы смазки – своевременный подвод чистого и, при необходимости, охлажденного моторного масла к трущимся деталям двигателя для уменьшения трения и износа этих деталей за счет создания на их поверхностях прочной масляной пленки.
Для эффективного осуществления столь важных функций, выполняемых моторным маслом, современные двигатели имеют разветвленную систему циркуляционной смазки трущихся деталей (рис. 1).
Под давлением масло поступает почти во все подшипники скольжения двигателя. В некоторых двигателях под давлением смазываются направляющие толкателей, поршневые пальцы в подшипнике верхней головки шатуна, подшипники вала привода распределителя зажигания, вала привода водяного насоса и плунжерные пары насоса высокого давления. К остальным трущимся поверхностям (цилиндры, поршни, шестерни распределения и др.) масло поступает разбрызгиванием.
В двигателях легковых автомобилей, например, ВАЗ, «Москвич», «Волга» насчитывается в среднем до 100 сопряженных деталей, совершающих вращательное и возвратно-поступательное движение или сочетающих их сложную совокупность.
Рис. 1. Система смазки двигателя ВАЗ-2101:
1 – распределительный вал; 2 – масляный канал распределительного вала с ответвлениями для смазки опор, кулачка, толкателей; 3 – коленчатый вал;
4 – маслоприемник; 5 – редукционный клапан; 6 – масляный насос;
7 – масляный насос; 8 – магистральный канал
Площадь трения этих деталей достигает 300 кв. см, а максимальные удельные нагрузки р и скорость перемещения v для основных сопряженных пар ДВС составляют, например:
р, МПа v, м/с
Цилиндр - 1-е поршневое кольцо 4-6 14-16
Шейка коленчатого вала – вкладыш подшипника 20–30 15
Рычаг – кулачок распределительного вала 500-700 2-3
Не более 2000
Потери на трение в двигателе в значительной степени определяют его механический коэффициент полезного действия (рис. 2).
Рис. 2. Распределение энергии в автомобиле при его работе в
городских и загородных условиях (усредненные данные для работы
автомобиля 5 дней в городе и 2 дня за городом)
Трение также вызывает износ сопряженных деталей и существенное выделение теплоты. Поэтому основным назначением моторного масла является снижение трения в двигателе путем создания оптимального режима смазки трущихся деталей и отвод теплоты от них.
Группирование карбюраторных двигателей по требованиям к качеству масел производят по параметрам, характеризующим уровень форсирования этих двигателей (табл. 1): литровой мощности Ne/Vh, по степени сжатия 
и частоте вращения п.
Таблица 1
Классы карбюраторных двигателей по жесткости условий работы масла
За последние годы совершенствование конструкции автомобилей и улучшение качества моторных масел позволили снизить расход топлива в среднем на 10-15% и увеличить ресурс двигателей на 30-40%. При этом срок службы масел возрос в полтора раза, а расход снизился в 2-3 раза.
Смазочные материалы предназначены для уменьшения интенсивности изнашивания и сил сопротивления в узлах трения, а также для обеспечения нормального функционирования систем, содержащих смазки.
