Характеристика моторных масел, применяемых в СЭУ

В тепловых двигателях и механизмах смазка выполняет, по крайней мере, две функции: снижение коэффициента трения в трущихся парах и защиты деталей механизмов от коррозии. Однако, если организовать

циркуляцию смазки через зазоры в трущихся парах, то с маслом будет отводиться и теплота трения, а также будут вымываться абразивные частицы продуктов износа и другие механические включения. В процессе эксплуатации в смазке накапливаются как абразивные частицы, так и продукты окисления самих масел, которые к тому же насыщаются еще и газами. Вследствие этого эксплуатационные свойства масел заметно ухудшаются. Эксплуатационные свойства масла могут быть восстановлены, если в контур его циркуляции включить фильтры, охладитель масла и предусмотреть его периодическую очистку центробежными сепараторами.

К важнейшим эксплуатационным свойствам моторных масел относят смазывающую способность, температурно-вязкостную характеристику, стабильность в процессе эксплуатации и при длительном хранении, склонность к нагаро- и лакообразованию, коррозийное воздействие на детали машин и механизмов, склонность к испарению.

Под смазывающей способностью понимают способность масла образовывать пленку на твердой поверхности смазываемых деталей, которая обеспечивает существенное снижение потерь на трение и в значительной мере исключает их непосредственный контакт, благодаря чему снижается скорость изнашивания и вероятность возникновения заеданий, задиров.

Несущая способность адсорбционной масляной пленки во многом определяется вязкостью масла и характером ее зависимости от температуры. Температурно-вязкостные характеристики масел одни из важнейших. Их оценивают температурно-вязкостным коэффициентом (ТВК) или индексом вязкости (изменяется от 0 до 100). Низкие значения ТВК и, напротив, высокие значения индекса вязкости отражают более слабую зависимость вязкости масла от его температуры и более высокие эксплуатационные качества. Снижение вязкости масел при повышении температуры влечет за собой увеличение их расхода и скорости изнашивания деталей, возникновение задиров.

Стабильность масел - это способность сохранять свои свойства в процессе эксплуатации. Особенно важна термоокислительная стабильность масел - способность сохранять масляную пленку в условиях высоких температур и противостоять окислительным процессам под воздействием кислорода.

Склонность к нагаро- и лакообразованию проявляется в следующем. Под действием высоких температур в камере сгорания происходит глубокий термический распад масла, а стенки камеры покрываются нагаром. В зоне более низких температур превращения масла не столь глубокие, тем не менее поверхности поршней в районе поршневых колец и тронков покрываются лакообразными пленками. Продукты окисления масла в толстом слое в картере ДВС в условиях относительно невысоких температур выпадают в виде осадка. Все виды отложений отрицательно сказываются на работе двигателей. Нагаро- и лакообразования ухудшают отвод тепла от деталей двигателя, качество продукции и распыла топлива, обусловливают рост потерь на трение. Интенсивность отложений в значительной мере зависит от сорт применяемого топлива, состояния топливной аппаратуры, а также и от антинагарных свойств и термостабильности масла.

Коррозионное воздействие масла тоже отрицательно сказывается на работе двигателей. Содержащиеся в масле и образующиеся в процессе эксплуатации ДВС органические кислоты в присутствии кислорода воздуха и воды вступают во взаимодействие с антифрикционными сплавами (медно- свинцовыми, кадмиево-серебряными) подшипников, вызывая их коррозию. Причиной коррозии вкладышей могут быть и активные сернистые соединения, входящие в состав используемых масел и топлив. Количество кислот оценивается по кислотному числу, равному числу миллиграммов КОН, необходимых для нейтрализации одного грамма масла.

Эксплуатационные свойства масла могут быть значительно улучшены путем введения в масла различных функциональных присадок: вязкостных, противоизносных, противозадирных, антиокислительных, антикоррозионных, диспергирующих, моющих, депрессорных, противопенных, а также и многофункциональных, представляющих собой композиции ряда присадок.

Введение вязкостных присадок способствует повышению вязкости при высоких температурах и сохранению неизменной вязкости при низких температурах, т. е. улучшению температурно-вязкостных характеристик масел. В качестве вязкостных присадок используют высокомолекулярные соединения: полиизобутан или полимета-крилат.

Противозадириые присадки повышают маслянистость масел, снижая тем самым потери трения и скорость изнашивания деталей машин. Основой противозадирных присадок служат растительные и животные жиры, содержащие эфиры и жирные кислоты, а также органические соединения серы, фосфора и хлора. Противозадирные присадки активно способствуют образованию на поверхностях деталей защитных адсорбционных и хемосорбционных пленок. Известен целый рад противозадирных присадок: JI3-23K, ЛЭ-309/2, ЭФО, АБЭС.

Антиокислительные присадки способствуют повышению термо­окислительной стабильности масел. В результате физической или химической адсорбции антикислотные присадки образуют защитные пленки, предохраняющие масла от каталитического воздействия металлов. Такие присадки одновременно повышают и антиизносные свойства масел. В качестве антикислотных служат присадки: ДФ1, ДФ11, МНИИП-22К, ВНИИП-354.

Антикоррозионные присадки вводят с целью снижения коррозийной активности масел в отношении подшипниковых сплавов и нейтрализации кислот, содержащихся в масле и образовавшихся в процессе эксплуатации. По своему защитному действию антикислотные присадки подразделяют на ингибиторы и щелочные присадки. Ингибиторы, взаимодействуя с металлом вкладышей подшипников, образуют прочные хемосорбционные защитные пленки. Действие щелочных присадок основано на нейтрализации кислот. Ингибиторами служат присадки АзНИИ-ЦИАТИМ-1, АзНИИ-7, а в качестве щелочных используют АКОР-1, КП, КП2.

Диспергирующие присадки предназначены для стимулирования способности масел поддерживать во взвешенном состоянии возможно большее количество твердых частиц, исключая возможность их укрупнения.

Моющие (детергентные) присадки придают маслам свойства, подобные щелочным мылам в водной среде. Они препятствуют отложению сажеобразных и смолистых веществ на деталях ЦПГ. Моющие присадки представляют собой соли щелочно-земельных металлов, чаще всего сульфонаты кальция и бария (присадки ПМСА, ПМС, С-300).

Противопенные присадки препятствуют вспениванию масел и тем самым насыщению их воздухом, газами. Наличие воздуха в масле снижает смазывающую способность масла и повышает его коррозийность. Принцип действия противопенных присадок основан на разрушении пузырьков воздуха присоединяющимися к ним диспергированными частицами полисилоксановой жидкости (присадка ПСМ-200А).

Депрессорные присадки вводят для понижения температуры застывания масла. В качестве депрессаторов применяют присадку АзНИИ и многофункциональные присадки.

Высоких эксплуатационных качеств моторных масел нельзя получить добавлением лишь одной присадки. Создание масел с необходимыми для конкретных условий эксплуатации свойствами возможно при включении в масло ряда совместимых присадок и их композиций, оказывающих многофакторное влияние на эксплуатационные свойства масел.

Несмотря на то, что моторные масла выполняют по сути одни и те же функции, условия их работы в двигателях неодинаковы. Современные ДВС разнообразны по своему конструктивному исполнению, отличаются параметрами рабочего процесса, тепловой и механической напряженностью, работают на различных видах топлива. Узлы и детали одного и того же ДВС, а следовательно, и масла работают в различных условиях: одни в зоне относительно высоких температур и давлений, Другие не подвержены воздействию таких температур и давлений.

Естественно, что и свойства моторных масел должны в полной мере соответствовать условиям их работы с учетом особенностей ДВС и применяемого топлива. В соответствии с классификацией, разработанной институтом ВНИИП, моторные масла подразделены на 6 групп (А, Б, В, Г, Д, Е), в каждую из которых включены масла, различающиеся по вязкости от 6 до 20 сСт при 100 ^оС.

Масла различных групп существенно различаются по своим экс­плуатационным свойствам благодаря различному содержанию и композициям присадок. О некоторых свойствах масел можно судить по данными табл. 13.1 (в этой таблице отсутствуют данные о маслах групп А и Б, поскольку они в судовых ДВС не используются). Марка масла кроме принадлежности к группе отражает вязкость в сСт, а для масел групп Е и щелочное число. Например, М- 16ЕЗО означает моторное масло марки Е с вязкостью 16сСт и щелочным числом 30мг КОН/г.

Марку масел для ДВС судов флота рыбной промышленности выбирают в зависимости от марки используемого топлива, содержания в нем серы и тепловой напряженности. В качестве циркуляционных масел могут быть использованы масла группы Е, которые применяются как цилиндрические (лубрикаторные) высоконапряженных ДВС (11-16Е30). Причем масла с более высоким щелочным числом применяются в случае работы на топливах с большим содержанием серы.

Масла группы В предназначены для циркуляционной смазки форсированных ДВС, работающих на малосернистых топливах (содержание: серы до 1%). Для дизелей с наддувом, работающих на тяжелых сернистых топливах, рекомендуются масла М-Г2ЦС, а для двухтактных тронковых ДВС с высокой степенью наддува, работающих на тяжелых топливах с содержание серы до 2,5 %, - масла М-16Г2ЦС и М-16Д.

В турбинных СЭУ для смазки и охлаждения подшипников роторов и главных зубчатых передач используют турбинные масла. Условия работы этих узлов трения главных турбин и турбомашин не столь тяжелые, как в ДВС. Здесь умеренные температуры, но более высокие окружные скорости контактирующих деталей. И хотя функции турбинных и моторных масел идентичны, требования к турбинным маслам менее жестки. В связи с тем, что в процессе эксплуатации возможно попадание в циркуляционное масло влаги в виде конденсата, оно не должно образовывать с водой стойких эмульсий, важно также, чтобы масло не вспенивалось при циркуляции, т. е. не имело склонности к аэрации. Такие свойства турбинным маслам придают деэмульгирующие и антипенные присадки. Кроме того, в турбинные масла вводят антиокислительные, антикоррозионные и противозадирные присадки.

В паротурбинных установках применяют масла с присадками марок Тп- 30 и То-46, последние используют при более высоких нагрузках на подшипники.