Основные химмотологические требования к нефтяным маслам

Смазочные масла, применяемые практически во всех областях техники, в зависимости от назначения выполняют следующие ос­новные функции: уменьшают коэффициент трения между трущи­мися поверхностями, снижают интенсивность изнашивания, защи­щают металлы от коррозии, охлаждают трущиеся детали, уплотня­ют зазоры между сопряженными деталями, удаляют с трущихся по­верхностей продукты изнашивания. Несмазочные масла служат ра­бочими жидкостями в гидравлических передачах, электроизоля­ционной средой в трансформаторах, конденсаторах, кабелях, мас­ляных выключателях, используются для приготовления смазок, при­садок и т.п.

В товарном ассортименте более 400 марок масел различного назна­чения, однако широко распространено лишь ограниченное число марок.

По источнику сырья масла подразделяются на: дистиллятные, полученные из соответствующих масляных фракций вакуумной пе­регонки мазута; остаточные, полученные из остатка вакуумной пе-

регонки мазута, т.е. из гудрона; компаундированные, полученные при смешении дистиллятного и остаточного компонентов; загущен­ные, полученные введением в базовые масла загущающих полимер­ных присадок (в марках масел обозначаются индексом «3»). По спо­собу очистки различают масла кислотно-щелочной, кислотно-кон­тактной, селективной и адсорбционной очистки и гидроочистки (или гидрокрекинга). Основное количество масел производят с использо­ванием процессов селективной очистки и депарафинизации.

Основными показателями качества всех смазочных масел явля­ются: вязкость и ее изменение с температурой (вязкостно-темпера­турные свойства); температура застывания; устойчивость против окисления кислородом воздуха (химическая стабильность); смазоч­ная способность; защитные и антикоррозионные свойства. Кроме того, к различным группам масел, например, несмазочных, в зави­симости от назначения предъявляются специфические требования.

Масла должны обладать:

- оптимальными вязкостью и вязкостно-температурными свой­ствами для облегчения запуска машин и механизмов при низких температурах окружающего воздуха, для снижения износа тру­щихся деталей и уменьшения потерь мощности машин и механиз­ма на трение;

- хорошими смазывающими свойствами для обеспечения надеж­ной смазки на всех режимах работы машин и механизмов;

- хорошими моющими свойствами с целью снижения склоннос­ти к образованию отложений на нагретых металлических по­верхностях и в системе смазки;

- достаточной антиокислительной способностью, препят­ствующей значительному изменению химического состава масла в процессе его работы;

- высокими противокоррозионными свойствами по отношению к конструкционным материалам, особенно цветным металлам и сплавам;

- удовлетворительными защитными свойствами для предо­хранения металлов от атмосферной коррозии в период остановки ма­шины и механизма;

- а также низкой испаряемостью, малой пенообразующей спо­собностью и эмульгируемостью.

Масло не должно оказывать отрицательного воздействия на уп-лотнительные материалы, подвергаться биоповреждениям, вызывать загрязнения окружающей среды и отличаться токсичностью.

Вязкость и вязкостно-температурные свойства масел зависят от их фракционного и химического состава. С повышением температу­ры кипения масел их вязкость возрастает. Остаточные масла более вязкие, чем дистиллятные. Парафиновые углеводороды нормально­го строения характеризуются наименьшей вязкостью. С разветвле­нием цепи их вязкость возрастает. Циклические углеводороды зна­чительно более вязкие, чем парафиновые. При одинаковой структу­ре вязкость нафтенов выше, чем аренов. Наибольшую вязкость име­ют смолисто-асфальтеновые вещества. Важнейшей характеристикой масел является изменение их вязкости с температурой, оценивае­мой коэффициентом вязкости (отношение v₅₀/v₁₀₀) или индексом вяз­кости (ИВ), вычисляемой по формуле

L-U

ИВ =---------- 100 + Р,

L-H

где L и Н - кинематическая вязкость при 50 или 100 °С эталон­ных масел с индексом вязкости 0 и 100 соответственно;

U - кинематическая вязкость испытуемого масла при 50 или 100°С, сСт (мм7с);

Р - поправка.

Значения L, Н и Р находят по специальным таблицам. Чем более полога температурная кривая вязкости (меньше коэффициент вяз­кости), тем выше значение ИВ и более качественно масло (совре­менные масла должны иметь ИВ не менее 90). Индекс вязкости, на­ряду с температурой застывания, определяет интервал температур, в котором работоспособно масло. Всесезонные масла, например, име­ют более высокие значения ИВ, чем летние или зимние. Наиболь­шим ИВ обладают алканы нормального строения. Для циклических углеводородов характерно улучшение вязкостно-температурных свойств с уменьшением цикличности молекул и увеличением длины боковых цепей. Для получения высокоиндексных масел следует пол­ностью удалять полициклические арены и нафтено-ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями и смолисто-асфальте­новые вещества.

Температура застывания масел зависит от содержания в них ту­гоплавких углеводородов и прежде всего парафинов и церезинов. Выделяющиеся при низких температурах кристаллы твердых угле-

нодородов образуют пространственную структуру, что приводит к.шстыванию и потере подвижности масел. Поэтому из масел следует удалять, помимо низкоиндексных, и компоненты, ухудшающие их низкотемпературные свойства.

Химическая стабильность масел. В процессе длительной эксплу­атации под воздействием кислорода воздуха образуются (особенно интенсивно при высоких температурах и каталитического влияния различных металлов) и накапливаются в маслах различные продук­ты окисления и конденсации (оксикислоты, смолы, асфальтены, уг­листые отложения, лаки и др.). которые ухудшают их эксплуатаци­онные свойства.

Наилучшей химической стабильностью обладают малоциклич­ные нафтено-ароматические и гибридные углеводороды с длинными алкильными цепями. Процесс окисления эффективно тормозится смолистыми веществами и некоторыми серосодержащими соедине­ниями, содержание которых в маслах регулируется глубиной их очи­стки. При углубленной очистке эксплуатационные свойства масел улучшают, добавляя в них антиокислительные и другие присадки.

Смазочная способность масел является важнейшей их характе­ристикой в условиях работы машин и механизмов при больших на­грузках и малых скоростях. Она определяет способность масла со­здавать на металлической поверхности весьма прочный, но очень тонкий смазочный слой толщиной всего лишь 0,1-1,1 мкм, т.е. 50 -500 молекулярных слоев. Такой тип смазки получил название гра­ничной смазки. Несмотря на ничтожно малую толщину такого слоя, износ материалов при граничной смазке уменьшается в тысячи раз по сравнению с сухим трением. Наилучшей смазочной способнос­тью обладают смолисто-асфальтеновые вещества, некоторые высо­комолекулярные сероорганические и кислородсодержащие соедине­ния, которые, с точки зрения других эксплуатационных показате­лей, в маслах нежелательны и подлежат удалению. Поэтому для улуч­шения смазочной способности в масла вводят специальные поверх­ностно-активные присадки.

Защитные и антикоррозионные свойств масел обусловливаются способностью их вытеснять воду с поверхности металла, удерживать ее в объеме смазочного материала и образовывать на нем прочные адсорбционные и хемосорбционные пленки, препятствующие разви­тию коррозионных процессов. Базовые нефтяные масла не способны

длительно защищать металлы от коррозии. Их защитные свойства улучшают введением небольших количеств ингибиторов коррозии.

4.5.1. Моторные масла

Моторные масла предназначены, как уже отмечалось, для смаз­ки двигателей различных систем. Доля их в общем объеме производ­ства масел составляет: в мире 50 %, в бывшем СССР - 60 %.

Стремление форсировать ДВС значительно повысило требова­ния к качеству моторных масел, работающих на высокотемператур­ном режиме.

Отечественные товарные моторные масла в соответствии с ГОСТ 17479-72 обозначаются при маркировке буквой М с указанием клас­са вязкости (по значению v₁₀₀) и группы по эксплуатационным свой­ствам буквами А,Б,В,Г,Д и Е с индексом 1 или 2, означающим при­менимость их соответственно к карбюраторным или дизельным дви­гателям. В зависимости от жесткости (форсированности) работы ДВС масла дифференцируют на следующие группы: А -для нефорсиро­ванных двигателей, Б - малофорсированных, В - среднефорсирован-ных, Г - высокофорсированных карбюраторных и дизельных двига­телей, Д - для высокофорсированных дизелей, работающих в тяже­лых условиях, Е - для малооборотных дизелей с лубрикаторной сис­темой смазки. Например, М-10Г - это моторное масло для смазки вы­сокофорсированных карбюраторных двигателей с вязкостью v₁₀₀10±0,5 сСт; М-4₃/8В₂ - масло предназначено для смазки среднефорсирован-ных дизелей с вязкостью v₁₀₀8±0,5 сСт, содержит загущающие при­садки. Основные характеристики наиболее распространенных ма­рок масел приведены в табл. 4.8.

4.5.2. Трансмиссионные и осевые масла

Трансмиссионные масла используются для смазки агрегатов трансмиссий транспортных машин и промышленных редукторов.

Агрегаты трансмиссий транспортных машин предназначены для передачи мощности от двигателя к движителю (колесу, гусенице, гребному валу и т.д.). Они подразделяются на механические и гид­равлические. Механическая трансмиссия состоит обычно из сцепле-

Таблица 4.8 Основные характеристики некоторых моторных масел

МС и М - масло соответственно селективной и кислотной очистки.

Индексы: п - масло с присадкой; с - масло из сернистых нефтей.

ния, коробки передач, карданной передачи и ведущего моста. На автомобилях повышенной проходимости (с двумя или более веду­щими мостами) в трансмиссию дополнительно включают раз­даточные коробки и коробки отбора мощности. К числу основных агрегатов механических трансмиссий различных типов (цилиндри­ческих, конических, червячных, гипоидных и др.), смазываемых мас­лом, относятся коробка передач, ведущий мост, коробка отбора мощ­ности и раздаточная коробка.

6 — 1908

• Гидравлическая трансмиссия состоит из гидромуфты, гидротран­сформатора, шестеренчатой (или гидромеханической) коробки пе­редач и системы автоматического регулирования.

Промышленные редукторы состоят из зубчатых или червячных передач, выполненных в виде отдельного агрегата.

Трансмиссионные масла предназначены для предотвращения или снижения износа элементов пар трения под действием высоких на­грузок, уменьшения вибрации и шума, защиты их от ударных нагру­зок, удаления из зоны трения продуктов износа и отвода избыточного тепла. Они должны обладать наряду с высокой смазывающей способ­ностью хорошими вязкостно-температурными свойствами. Масла гид­равлических трансмиссий помимо своего основного назначения слу­жат и гидравлической средой, заполняющей систему.

В зависимости от напряженности работы передач, согласно ГОСТ 17479-85, установлены следующие 5 групп трансмиссионных масел: ТМ1, ТМ2 и ТМЗ - для прямозубых, спирально-конических и чер­вячных передач, работающих при контактных напряжениях соот­ветственно до 1600, 2100 и 2500 МПа и температуре масла в объеме до 90, 130 и 150°С соответственно; ТМ4 и ТМ5 - соответственно для умеренно- и высоконагруженных гипоидных передач и объемной температуре до 150°С.

В зависимости от вязкости трансмиссионные масла подраз­деляются на следующие 4 класса:

Класс вязкости Кинема тическая вязкость при 100"С,сСт

9 7,0-10,9

12 11,0-13,9

18 14,0-24,9

34 25,0-41,0

Например, трансмиссионное масло марки ТМЗ-18 означает, что масло 3-й группы с вязкостью при 100°С от 14 до 24,9 сСт.

Основные характеристики некоторых марок трансмиссионных масел приведены в табл. 4.9 (в скобках указана старая маркировка).

Осевые масла предназначены для смазывания осей колесных пар железнодорожных вагонов и тепловозов, тендеров паровозов с под­шипниками скольжения, подшипников электровозов и других узлов трения подвижного состава железнодорожного транспорта и неко­торых промышленных механизмов. Они представляют собой неочи-

щепные мазуты эмбенских, ярегских и некоторых других нефтей. Их изготовляют без присадок следующих марок: летнее «Л», зимнее «3» (с t₃<40°C) и северное «С» (с t₃<55°C).

Таблица 4.9

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: