ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ § 1.1. Идеальный цикл дизеля 25 страница

маслам, вязкость которых лежит в пределах, указанных в табл. 1. Следует заметить, что число SAE кроме вязкости, ни о каких иных качественных показателях масла не свидетельствует.

Вязкость непосредственно определяет эффективность смазки, ее способность создавать пленку между трущимися по­верхностями, тем самым, предотвращая их непосредственный контакт, изнашивание и рост температур в зоне контакта.

Чем выше вязкость, тем выше прочность пленки, тем бо­лее высокие удельные давления она выдерживает, тем самым, обеспечивая наиболее благоприятный режим гидродинамиче­ской смазки. Но, в тоже время, нельзя не учитывать того, что с ростом вязкости масла растут потери на трение и ухудшается растекание масла, затрудняется его движение в узких щелях и каналах, что может привести к масляному голоданию в наибо­лее удаленных точках смазки, чаще всего встречающемуся при пуске холодного двигателя.

Чем ниже вязкость, тем тоньше и слабее пленка масла между трущимися поверхностями, тем больше вероятность ее локального разрушения и касания поверхностей. В то же время, использование масел с низкой вязкостью несет в себе и ряд преимуществ, связанных с уменьшением потерь на трение, повышением текучести масла, улучшением отвода тепла из зоны трения.

Опыт эксплуатации двигателей показывает, что примене­ние вязких масел увеличивает потери масла на угар. Объяснение этому заключается в том, что высоковязкие масла обладают большей склонностью к нагарообразованию, а это, в ряде слу­чаев, влечет за собой потерю подвижности и уплотняющей функции поршневых колец. Итогом является увеличение проры­ва газов в картер, в ходе которого происходит сгорание части масляной пленки на зеркале цилиндра и унос ее в виде пара и га­зов через вентиляционную систему картера.

Низкая вязкость масла также отрицательно влияет на его расход. В этом случае увеличивается заброс масла в камеру сго­рания, где оно сгорает и вместе с выхлопными газами уходит в атмосферу.

Масла повышенной вязкости рекомендуется применять в двигателях, режим эксплуатации которых сопряжен с высоки­ми нагрузками, характеризующихся большими давлениями на поверхности трения и высокими температурами. Необходи­мость в применении более вязких масел может возникнуть также, если двигатель основную часть времени работает на низких оборотах, при которых несущая способность масляного клина между трущимися поверхностями слабая и при возрас­тании нагрузок существует опасность его разрушения. В слу­чаях, когда эксплуатация сопряжена с работой двигателя на высоких оборотах, но с малыми нагрузками, предпочтение от­дается маловязким маслам, обеспечивающим меньшие потери на трение.

Следует также учитывать, что вязкость большинства масел существенно зависит от температуры, с ее повышением вязкость снижается, а со снижением - растет. В зависимости от химиче­ского состава масла и методов очистки Базовой Основы (Base- Stock) эта зависимость различна. Так вязкость масел парафино­вого основания наиболее стабильна, более зависимы от темпе­ратуры масла нафтенового основания. Для суждения о вязкост- но-температурной зависимости масел можно воспользоваться данными по вязкости, которые в сертификатах обычно приво­дятся при двух температурах - 40°С (100°F) и 100°С (210°F). С этой же целью часто используют показатель - Индекс вязкости.

Индекс вязкости (V.I.) представляет собой эмпирическую безразмерную величину, характеризующую вязкостно-темпера- турную зависимость масел. Масла с высоким индексом вязкости (100 и более) характеризуются относительно малым падением вязкости при повышении температуры, малый индекс вязкости свидетельствует о существенном падении вязкости. При выборе масел желательно стремиться к использованию масел по воз­можности с более высоким индексом вязкости (85-100 и выше), так как они позволят обеспечить более стабильную вязкость в широком диапазоне температур и тем самым гарантировать со­хранение масляной пленки и гидродинамический режим смазки как на малых, так и на высоких нагрузках. Высокий индекс вяз­кости достигается введением в масла специальных присадок (импруверов - см. выше), с помощью которых обеспечивается возможность использовать масла в широком диапазоне тем­ператур от отрицательных (-40°) до высоких положительных (+80 -г- +100°). Этот путь используется при производстве гидрав­лических масел, применяемых в палубных механизмах, и во всесезонных маслах для автотракторных двигателей.

Выбор вязкости масла и поддержание ее в допустимых пределах является одним из важных факторов, влияющих на мощность, моторесурс и экономичность эксплуатации дви­гателя.

Нейтрализующая способность

Нейтрализующее действие масел (alcalinity property) за­ключается в их способности противостоять коррозии под дейст­вием образующейся в цилиндрах серной кислоты и продуктов окисления самого масла (органические кислоты). Нейтрализация кислот достигается путем введения в масло присадок, придаю­щих ему щелочные свойства, задаваемые Общим Щелоч­ным Числом (ОЩЧ или TBN - Total Base Number), которое выражается в мг КОН/г масла.

Температура застывания

Температурой застывания (pour point temp.) считается та наинизшая температура, при которой масло теряет свою под­вижность. Температура застывания масел, рекомендуемых для циркуляционных систем судовых двигателей, обычно лежит в пределах -9 -15°С. Для двигателей, работающих на открытом воздухе, следует подбирать масла с температурами застывания, которые были бы ниже температур окружающей среды в зимнее время. Такие масла можно найти у разных фирм.

Температура вспышки и испаряемость

Температурой вспышки (flash point temp.) является та наи­низшая температура, при которой нагреваемое масло испаряется и образующиеся пары, перемешиваясь с воздухом, создают смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Темпера­тура вспышки масел обычно лежит в пределах 200-230°С.

Основу смазочных материалов составляют фракции нефти, выкипающие при 200-500°С. Их нагревание в двигателях и ме­ханизмах приводит к потере легких фракций, что вызывает из­менение углеводородного состава, ухудшение вязкостно­температурных свойств, повышение температуры застывания и, что наиболее важно, - повышенный расход масла. Об испаряе­мости масла судят по фракционному составу и температуре вспышки. Чем ниже t_ecm тем легче фракционный состав, тем при более низкой температуре выкипают легкие фракции, тем, сле­довательно, выше будет расход масла.

12.1.1. Классификация моторных масел

Классификация и маркировка моторных масел, принятая в России. В соответствии с действующей в Рос­сии классификацией моторные масла разделяют на группы в зависимости от того, для какого типа двигателя и его уровня форсировки они рекомендуются.

Рассмотрим для примера расшифровку масла марки М16Е60. Буква М означает моторное масло, цифра 16 - вязкость масла, равная 16 сСт при 100°С, Е - группа масла, цифра 60 - щелочность, соответствующая 60 мг КОН/г масла.

Классификация моторных масел по API - (США и Европа)

Масла для бензиновых и дизельных двигателей классифи­цируются в зависимости от содержания в них пакета присадок и определяемых ими моторных свойств по категориям в соответ­ствии с требованиями Американского Нефтяного Института - API, разработанными совместно API, SAE и ASTM (Амер. Общ. Испытания Материалов).

Масла для бензиновых двигателей. API SF хорошие про- тивоизносные и противоокислительные свойства, удовлетворяет требованиям автомобилестроителей 1980-1988 гг. Более не ис­пользуется.

API SG лучшая защита от отложений, окисления масла и износа двигателя по сравнению с SF. Удовлетворяет требовани­ям автомобилестроителей для моделей 1990-1993 гг.

API SH лучшая защита от отложений, окисления, износа, ржавчины и коррозии в сравнении с другими маслами. Удовле­творяет требованиям для моделей 1994г и позже.

Масла для дизелей. API СС для умеренного и тяжелого режимов эксплуатации дизелей без наддува - в настоящее время снимается с производства.

API CD[4] для тяжелых режимов эксплуатации, для дизелей с наддувом- также снимается с производства. Защищает от вы­соко- и низкотемпературных отложений, износа, ржавчины и коррозии. Удовлетворяет общим требованиям двигателестрои- телей 1960-1990 гг., в настоящее время снимается с производст­ва, заменяется маслами группы CF.

API СЕ для тяжелых режимов эксплуатации дизелей с тур­бонаддувом, выпускаемых с 1983 г., может заменять масло СС.

API CF улучшенные характеристики по сравнением с мас­лом CD, рекомендуется при использовании высокосернистых топлив.

API CF-4 для высокоскоростных четырехтактных дизелей.

API CG-4, СН и CI для дизелей выпуска 1995г и далее, предназначается для малосернистых топлив и удовлетворяет требованиям Стандарта ЕРА по эмиссии выхлопа.

Цилиндровые масла классификацией API не рассматрива­ются. По отечественной классификации к ним относятся масла группы Е.

Классификация моторных масел по АСЕА - (Европа).

В Европейских странах классификация масел по эксплуатаци­онным показателям часто осуществляется по API’ либо на ос­нове требований Европейских изготовителей автомобильных двигателей - АСЕА, принятых в 1996 г.

13.1.2. Состав масел

Базовые компоненты. Основу масел составляют базовые компоненты, обеспечивающие их смазывающие свойства и имеющие минеральное (нефтяное) или синтетическое происхо­ждение. Однако, самые высококачественные, чисто минераль­ные или синтетические масла ранее перечисленными свойства­ми в полной мере не обладают. При использовании их в совре­менном высокофорсированном двигателе и, особенно, при рабо­те на тяжелом топливе масло будет быстро деградировать, те­рять свои свойства, будут иметь место интенсивная коррозия и износ, потеря ресурса, а в отдельных случаях - поломки. Поэто­му в базовую основу современных масел вводится тот или иной комплекс присадок, призванных существенно улучшить их ка­чественные характеристики.

Минеральная базовая основа масел состоит из продуктов переработки нефти, называемых Base Stock Oils, которые пред­ставляют собой дистилляты узкого фракционного состава, про­шедшие ряд сложных и дорогостоящих операций очистки. Для получения Base Stock Oils обычно используют нефти парафино­вого основания, это обеспечивает наличие у масла высокого ин­декса вязкости, т.е. пологую вязкостно-температурную зависи­мость. Минеральные масла находят преимущественное приме­нение в судовых двигателях и механизмах, причина - доступ­ность и значительно более низкая стоимость.

Синтетическая базовая основа получается синтезом хи­мических соединений определенного состава, обеспечивающего заранее заданные свойства. В первую очередь это относится к вязкостно-температурным характеристикам. Синтетические масла обладают значительно более высоким индексом вязкости, их вязкость мало меняется при повышении температуры. И на­оборот - при снижении температуры вязкость масла увеличива­ется ненамного. Кроме того, синтетическая основа обеспечива­ет более высокую термическую стабильность масла и хорошую сопротивляемость окислению, низкую испаряемость и хорошую текучесть при отрицательных температурах. Поэтому синте­тические масла незаменимы при эксплуатации двигателей в Арктике и, учитывая их высокую стоимость, нецелесообразны для использования на судах. Нужно также иметь в виду, что часть синтетических масел включает эфиры, наличие которых вызывает разбухание резиновых и пластиковых уплотнений. При изношенных уплотнениях отмечается усиление протечек.

Присадки

Для улучшения моторных свойств масел и обеспечения их эффективной работы в современных высокофорсированных двигателях в их базовую основу вводятся химические соедине­ния, получившие наименование - присадок (additives).

К их числу относятся присадки: повышающие индекс вяз­кости (V.I. improvers), противоокислительные (oxidation inhibitors), щелочные и антикоррозионные (alcaline and corrosion inhibitors), моющие (detergent-dispersant), противоизносные (anti­wear), противопенные (anti-foam agents) и другие.

Импруверы (Improvers) - присадки, предназначенные для улучшения (повышения) индекса вязкости масел. Особенность их заключается в том, что они практически не работают при низких температурах масла, не меняя его низкотемпературную вязкость, и активизируются с повышением температур, увели­чивая вязкость, гнел* самым компенсируя и замедляя ее падение с ростом температур. Индекс вязкости масел с введенным в них импрувером существенно увеличивается. Импруверы широ­ко используются при приготовлении всесезонных универсаль­ных масел. Всесезонным маслам в маркировке вязкости указы­вается индекс 3 или W (Зима - Winter), пример 15W/30 или 5W/10 (5 сСт зимой и 10 сСт летом).

Для судовых дизелей, работающих в условиях теплого ма­шинного отделения, нет необходимости в применении универ­сальных масел. Но, если двигатель быстроходный (1200 об/мин и выше) и форсирован наддувом, температура масла в нем мо­жет достигать 90-115°С. В этих условиях использование масла с высоким индексом вязкости (всесезонного) крайне желательно. Это позволит уменьшить падение вязкости с ростом температу­ры и гарантировать на всех режимах сохранение между высоко- нагруженными трущимися поверхностями жидкостного режима смазки.

Антиоксиданты (Anti-oxidants) - присадки, снижающие скорость реакций окисления и деградации масла, тем самым увеличивая срок их службы в двигателе.

Депрессанты (Depressants) - присадки, понижающие температуру застывания масел, при которой теряется их под­вижность. Потеря подвижности обусловлена кристаллизацией находящихся в масле парафиновых соединений с течением вре­мени ограничивающих течение масла и закупоривающих масля­ные фильтры и узкие сечения маслопроводов. Эффект действия депрессантов состоит не в исключении или переносе кристалли­зации парафинов в сторону более низких температур, а в моди­фикации образующихся кристаллов, уменьшении их размеров и благодаря этому поддержанию текучести масла в более широ­ком диапазоне низких температур. Введение депрессантов по­зволяет понизить температуру застывания масла на 20 и более градусов, температура помутнения при этом не меняется.

В маслах нафтенового основания парафинов немного и по­этому необходимость в применении депрессантов отсутствует.

Детергентно-дисперсионные присадки (detergent- dispersant additives) - служат целям предотвращения или, по крайней мере, резкого уменьшения образования в двигателе раз­личного рода отложений продуктов окисления углеводородов масла (лаков, нагаров и шлама). Присадка оказывает комплекс­ное действие. В зоне высоких температур (цилиндропоршневая группа) она благодаря своей полярности покрывает поверхности цилиндра и канавки поршневых колец тонкой пленкой, отталки­вающей продукты окисления масла и топлива и, тем самым, предотвращающей образование на них лаковых пленок и рост нагара. Моющее действие присадки обусловливается ее способ­ностью внедряться в отложения и благодаря полярному дейст­вию расклинивать группы окислившихся молекул, отрывать их от металла и способствовать нейтрализации и растворению. В низкотемпературной зоне (картер) присадка в силу своих вы­соких поверхностно-активных свойств оказывает диспергирую­щее действие. Она обволакивает органические и неорганические составляющие механических примесей, продукты окисления масла, предотвращая их слипание, прилипание к металлу и удерживая в массе масла в мелкодисперсном состоянии. Тем самым исключается образование отложений на стенках и шлама в поддоне картера и в циркуляционных цистернах. Масло, обла­дающее высокими моющими свойствами, после заливки в дви­гатель быстро темнеет и это естественно, так как оно размывает старые отложения и накапливает в себе вновь образующиеся продукты окисления, сохраняя двигатель чистым.

Противоизносные присадки (anti-wear additives) - слу­жат целям уменьшения или устранения износа трением в усло­виях граничного режима смазки. Смазывание судовых механиз­мов происходит в условиях гидродинамического жидкостного трения. Увеличение температур и давлений, облегчение условий вытекания масла из зоны трения (увеличение зазоров) способст­вуют уменьшению масляной пленки и при толщинах, меньших 0,02-0,1 мкм, закономерности жидкостной смазки нарушаются и смазка переходит в область граничного или полусухого трения.

При граничном трении коэффициент трения зависит не от объемной вязкости, а от маслянистости, или смазывающей спо­собности масла, определяемой наличием в нем полярно­активных компонентов. Последние образуют на трущихся по­верхностях адсорбционные слои, состоящие из цепочек поляр­но-активных углеводородов, выстраивающихся перпендикуляр- но к трущимся поверхностям. Такая ориентация может быть сравнима с ворсом плотно сотканного ковра. Поверхностные слои состоят из нескольких молекул, причем каждая молекула своим полярным концом прикрепляется к неполярному концу предыдущей молекулы. Чем дальше от поверхности, тем слабее связь между молекулами. Над ориентированными молекулами находятся хаотически расположенные молекулы, в стыках меж­ду ними располагаются плоскости облегченного скольжения. Граничная пленка может выдержать давление в несколько тысяч мегапаскалей, но в то же время легко разрушается по достиже­нии определенной температуры, при которой усиливающееся тепловое движение молекул разрушает полярные связи, ориен­тация молекул нарушается и граничная пленка теряет сцепление с поверхностью металла. Для минеральных масел эта темпера­тура составляет 90-100°С. Для усиления маслянистости масел и повышения полярности молекул, в базовые масла вводят 0,5-2% наиболее устойчивых жирных кислот. Этим в известной степени объясняется улучшение смазывающих свойств масел в процессе их работы в двигателе и протекающего при этом старения.

Щелочные присадки (alkalinity additives). Придание мас­лу нейтрализующей способности (щелочного действия) - обу­словлено необходимостью борьбы с сернистой коррозией ци- линдро-поршневой группы двигателей.

В современных тяжелых топливах содержание серы в среднем достигает 2,5-3%. Допустимый предел Стандартом ISO 8217 - 2005 г. увеличен с 3,5 до 4,5% S.

Механизм сернистой коррозии изложен в Главе 11, § 12.1.5.

Вводимые в масла щелочные соединения в виде присадок придают им щелочные свойства, необходимые для нейтрализа­ции образующихся в цилиндрах кислот и существенному сни­жению коррозионного износа. Щелочность масла, эффектив­ность щелочной присадки, характеризуются Общим Щелочным Числом (ОЩЧ или TBN - Total Base Number), которое выража­ется количеством мг КОН/г масла. Щелочь КОН в маслах отсут­ствует и используется лишь как эквивалент, равный по своему действию фактически вводимым в масла щелочным соединени­ям на базе солей Бария, Кальция и др.

Противокоррозионные присадки (Rust preventive Inhibitors) - состоят из комплексных соединений, обладающих высоким полярным притяжением к металлическим поверхно­стям. Благодаря физическому и химическому взаимодействию с ними присадки образуют на поверхностях прочные пленки, за­щищающие их от непосредственного контакта с водой и иными коррозионными элементами.

Деэмульгаторы (Demulsifiers) - присадки, способные рас­творять либо выделять из состава защитных пленок природные или образовавшиеся в масле поверхностно-активные вещества. В итоге масло при смешивании с водой приобретает способ­ность ее отделять, и вода получает возможность выпадать в оса­док. Если масло этим свойством не обладает, то при смешива­нии с водой образуется эмульсия, вызывающая благодаря при­сутствию в ней воды коррозию металлов, ухудшаются смазы­вающие свойства масла, повышается его вязкость, интенсифи­цируется образование шлама. Устойчивость эмульсии определя­ется наличием в масле поверхностно-активных веществ, выпол­няющих роль эмульгатора, который обволакивает находящиеся в масле механические примеси и воду. Поверхностно­активными свойствами обладают также продукты окисления масла (смолы, мыла и пр.). Этим объясняется, что отработавшие масла обладают значительно большей склонностью к образова­нию эмульсий, чем свежие.

Противопенные присадки (antifoaming inhibitors).

Пенообразование - результат непрерывно протекающих процессов образования в слое масла газовой эмульсии, выделе­ния пузырьков и накопления пенного слоя, разрушения пены и ее возобновления. Пенообразование нарушает нормальный ре­жим смазывания: уменьшается или полностью прекращается подача масла к трущимся поверхностям, последние перегрева­ются, интенсифицируется окисление масла. Для разрушения пе­ны в смазочной системе предусматриваются пеногасители и воздухоотделители. Пенообразование уменьшается при повы­шении температуры масла, снижении прочности масляных пле­нок и повышении давления в пузырьках воздуха. В то же время пенообразование усиливается по мере накопления в масле про­дуктов его окисления.

Пенообразующая способность масла существенно снижа­ется при введении в масло высокоэффективных присадок на си­ликоновой основе. В силу плохой растворимости в масле тонко диспергированные частицы присадки концентрируются на разде­ле фаз масло-воздух-продукты окисления и благодаря своим низ­ким поверхностно-активным свойствам гасят пузырьки пены.

§ 12.2. Смазка цилиндров

12.2.1. Цилиндровые масла, свойства, рекомендации

Цилиндровые масла для малооборотных дизелей в допол­нение к ранее рассмотренным качественным показателям долж­ны обладать еще и рядом специфических свойств:

- высоким резервом щелочности для нейтрализации обра­зующихся при сгорании сернистых топлив кислот и, поскольку масло впрыскивается на поверхность цилиндра малыми пор­циями - его щелочное свойство должно быть особенно эффек­тивным;

- его детергентно-диспергирующие свойства должны быть ориентированы на предотвращение отложений продуктов не­полного сгорания в зоне поршневых колец и в продувочно­выпускных окнах;

- важным свойством является способность к растеканию, с тем, чтобы масло, распределяясь по цилиндру, покрывало всю его поверхность;

- его липкость (маслянистость) должна быть достаточно высокой, чтобы при продувке цилиндра оно не сдувалось с по­верхности;

- вязкостные свойства масла должны обеспечивать сохра­нение масляной пленки в зоне действия поршневых колец, осо­бенно там, где действуют высокие температуры и давления;

- противоизносные свойства должны предотвращать обра­зование в цилиндро-поршневой группе задиров.

Рекомендации

В общем случае, при выборе масел, предназначенных для смазки цилиндров, следует учитывать рекомендации завода - изготовителя как в отношении вязкости, так и остальных ра­бочих характеристик, а также руководствоваться категория­ми API или ASEA.

Особое внимание нужно обращать на сочетание щелочно­сти масла и сернистости топлива. Для цилиндровых масел ма­лооборотных дизелей рекомендуемые пределы щелочности: при S < 1, 5% ОЩЧ = 30-40, при S > 1,5-2% ОЩЧ = 60-70. При особо высоком содержании серы - свыше 3,5% жела­тельно переходить на масла с ОЩЧ = 100.

Если опыт эксплуатации показывает, что щелочность применяемого масла недостаточна, этот недостаток можно компенсировать увеличением подачи масла на смазку цилиндров.

Для среднеоборотных главных дизелей, работающих на средневязких и тяжелых топливах при S <1, 5% ОЩЧ = 20-30, при S> 1, 5% ОЩЧ — 30-40 мг/. масла.

При определении щелочности масел для быстроходных форсированных дизелей можно воспользоваться рекомендацией фирмы «Катерпиллар» - график рис. 12.1.

12.2.2. Организация смазки цилиндров крейцкопфных дизелей

В смазочной системе крейцкопфного дизеля (рис. 12.2) ци­линдровое масло хранится в цистерне запаса, откуда через фильтр подается электроприводным или ручным насосом в рас­ходную цистерну, являющуюся одновременно и напорной. Эта цистерна снабжена указателями верхнего и нижнего (сигнали­зирующего) уровней. Из цистерны масло самотеком поступает на пополнение навешенных на дизель насосов (лубрикаторов), которые обеспечивают строго дозированную подачу масла на поверхность цилиндров через штуцера, ввернутые в отверстия во втулках.

Рис. 12.2. Система подачи цилиндрового масла к двигателю:

1 - ручной насос;

2 - эл. приводной насос; 3 и 4 - цистер­ны запасная и расход­ная; 5 - дизель.

Подаваемое масло расходуется на смазывание рабочих по­верхностей цилиндров, поршневых колец, поршней. Масло, распределяемое поршнем тонкой пленкой по поверхности ци­линдра, выполняя функцию разделения трущихся поверхностей, одновременно нагревается, подвергается воздействию горячих агрессивных продуктов сгорания и воздуха, больших тепловых потоков со стороны поршня. В результате окислительных про­цессов в нем образуются органические кислоты, масло насыща­ется неорганическими кислотами, сажей и пр. Большая часть
масла, особенно находящаяся на верхней поверхности цилинд­ра, испаряется. Пары масла диффундируют в воздух и сгорают либо уносятся с выпускными газами в выпускной тракт. Ос­тальная часть масла, ставшая более вязкой и вобравшая в себя продукты старения, частично сбрасывается поршневыми коль­цами в подпоршневые полости, частично остается на стенках цилиндра и поршней, превращаясь в лаки и нагары.

На толщину масляной пленки на поверхности цилиндра оказывают влияние:

• количество подаваемого лубрикаторами масла и способ подвода (расположение масляных штуцеров по высоте и их ко­личество);

• скорость движения колец вдоль поверхности цилиндра, зависящая от скорости движения поршня и частоты вращения двигателя;

• радиальное давление колец на втулку, определяемое дав­лением в цилиндре (нагрузкой двигателя) и в заколечном про­странстве, в свою очередь зависящее от величины зазоров в кепах и количества образовавшегося в них нагара, упругостью колец;

• качество рабочей поверхности цилиндра (наличие шеро­ховатости или зеркальных поверхностей), от которого зависит

удержание масла на ней;

• свойства масла - вяз­кость, маслянистость (способ­ность удерживаться на смазы­ваемых поверхностях), терми­ческая стабильность и пр.;

• температуры смазывае­мых поверхностей втулки, поршня в зоне поршневых ка­навок.

Рис. 12.3. Формирование пленки мас­ла и ее распределение по поверхно­сти цилиндра

Рис. 12.3 иллюстрирует распределение масла по поверхно­сти зеркала цилиндра. В правой части рисунка показано взаимо­расположение поршневого кольца, части поверхности втулки цилиндра и сформировавшегося масляного слоя между ними. Рабочая поверхность кольца имеет бочкообразную форму, кото­рую оно приобретает при истирании в процессе его приработки.

Бочкообразность кольца способствует образованию между ним и втулкой масляного клина, отжимающего кольцо от по­верхности цилиндра и предотвращающего их непосредственное соприкосновение. Такой характер смазки называется гидроди­намическим и при нормальном состоянии поршневых колец и достаточном количестве масла он распространяется на большую часть хода поршня. Об этом свидетельствует левая часть рисун­ка. Здесь представлены кривые, показывающие толщину масля­ной пленки на зеркале цилиндра в зависимости от положения поршня по высоте и направления его движения - вверх или вниз.

Минимальная толщина масляного слоя находится в районе ВМТ, этому способствуют - высокие температуры в этой части цилиндра, под воздействием которых происходит интенсивное испарение и выгорание масла. В районе ВМТ скорость поршня равна или близка к нулю, что отрицательно сказывается на фор­мировании масляного клина. Если же учесть, что под действием существующих в этот период в цилиндре высоких давлений си­ла давления колец и, в первую очередь, верхнего кольца на пленку масла существенно увеличивается. Масло выдавливается из-под кольца и в итоге действия всех перечисленных факторов смазка в зоне ВМТ приближается к граничной или полусухой, при которой износ естественно увеличивается и этим объяс­няются наиболее высокие износы в этой зоне.

В крейцкопфных двигателях, а также и в некоторых трон- ковых, масло на смазку цилиндров поступает от лубрикаторов по трубкам и штуцерам, ввернутым в отверстия во втулках ци­линдров. Далее оно подхватывается кольцами поршня и быстро разносится вверх и вниз по цилиндру, одновременно медленно растекаясь по окружности. Этим объясняется, что по поверхно­сти цилиндра масло распределяется неравномерно. В верти­кальных плоскостях расположения штуцеров отмечается избы­ток масла, а в плоскостях наиболее удаленных от них (на сере­дине расстояния между штуцерами) обычно испытывается не­достаток масла.