Лекция требования к смазочным материалам
| Вид материала | Лекция |
- Финансово экономическое обоснование принятия федерального закона специального технического, 197.36kb.
- Новые топлива с присадками и добавками, 242.98kb.
- Смазки, индустриальные масла и связанные с ним продукты, 120.24kb.
- Правительство Российской Федерации, утвердив своим постановлением от 12 октября 2005, 97.92kb.
- Программа вступительного экзамена в магистратуру направление 270800, 74.49kb.
- До 80 вырабатываемых нефтепродуктов приходится на бензины автомобильные, топлива для, 78.15kb.
- Технические требования к материалам Технические требования к материалам, предоставляемым, 355.51kb.
- «Добавка к смазочным материалам». Суть изобретения, 17.85kb.
- Концепция тренажера уровня установки. Требования к тренажеру (лекция 3, стр. 2-5), 34.9kb.
- Лекция №3, 143.52kb.
Классификация масла по назначению
| Группы | Подгруппы |
| Моторные масла | Универсальные, карбюраторные дизели |
| Турбинные группы | Газотурбинные турбины общего назначения |
| Трансмиссионные д | Для мех передач, для гидромеханических, гидростатических |
| Индустриальные | Индустриальные общего назначения |
| Масла различного назначения | Компрессорные, цилиндрические, холодильные и изоляционные |
Базовые масла
Современные нефтяные масла представляют собой смесь углеводородов различного строения: парафиновые нафтеновые ароматические углеводороды продукты смешанного строения
В состав базовых нефтяных масел входят гидроатомные вещества обладающие поверхностно активным действием.
Соотношение углеводородов нефти определяется природными свойствами сырой нефти, они оказывают значительное влияние на базовые свойства масел.
масла полученные из парафиносодержащей нефти ухудшают свои эксплуатационные характеристики при низких температурах.
Органические кислоты содержащиеся в базовом масле увеличивают коррозионную агрессивность мала, асфальто-смолистые компоненты усиливают склонность масла к образованию разложений.
Современные технологии получения масляных основ гидрооблагораживание гидрокрекинг гидроизомеризация позволяют повысить качество целевых продуктов, уменьшить влияние химического состава сырья на свойства получаемых масел и повысить приемистость к присадкам.
Характеристики базовых масел
| Тип масла | Температурный интервал применения масла оС | Индекс вязкости | Смазывающая способность | Термоокислительная способность | Воздействие на эластомеры | Относительная стоимость в % |
| Нефтяные | -45…135 | 60-120 | 4 | 2 | 3 | 100 |
| Полиалкименгиколь | -55…+260 | 160-280 | 4 | 3-4 | 4 | 200 |
| Поли-α-онермины | -70…290 | 120-140 | 4 | 5 | 5 | 350…400 |
| Диэфиры | -60…300 | 120-180 | 4-5 | 5 | 3 | 300-350 |
| Силиконы | 205 | 130-300 | 2 | 4 | 4 | 600 |
все кроме температурного интервала в баллах, чем выше баллы, тем выше уровень соответствующих свойств
Применяя тот или иной тип базового масла, мы можем достигнуть срока увеличения службы машины или механизма, достигаем уменьшение энергетические потери уменьшаются эксплуатационные затраты. В тоже время, компуудированием мы можем получать более дешевые масла. При смеси синтетических и нефтяных масел мы достигаем синергетического эффекта.
Смазочные материалы на всех основах в процессе производства эксплуатации и утилизации являются одним из основных источником загрязнения -био –гидро –лито и атмосферы вследствие их низкой биоралогаемости и экотаксичности.
В связи с этим перспективно получать масла из растительного сырья. Эти масла не таксичны и обладают полной биоразлагаемостью. В этом плане наиболее перспективна Германия (5% всего выпускаемого масла было из биоматериала).
Функциональные присадки и антифрикционные добавки
Присадки – органические маслорастворимые продукты различного назначения.
Антифрикционные добавки – мелкодисперстные твердые вещества, обычно неорганического происхождения.
Обычно каждую присадку вводят в масло в количестве долей процента до несокьких процентов, исключая присадки.
Твердые добавки вводят в масло в количестве 3%.
Присадки для улучшения смазочных трибологических свойств масел имеют молекулы состоящие из полярных и неполярных групп.
- Полярная группа обеспечивают абсорбцию молекул на границе раздела масел металл
- Неполярная группа обеспечивают растворимость присадки в масле.
При составлении смазочной композиции учитывают что присадки при введении в масло взаимодействуют с его активными компонентами или с другими присадками и входят в состав различных ассоциатов.
При введении присадок могут наблюдаться синергетические и антогинестические эффекты
На взоимодействие групп присадок влияет состав масла, продукты его окисления, попавшая в состав масла вода, вызывает гидролиз.
Трибологические характеристики смазок в основном определяются: противоизносными присадками, противозадарными присадками (предотвращают заедание трущихся тел при высоких нагрузках и температуры)=, антифрикционными присадками (снижают или стабилизируют коэффициент трения тел, т.о. снижаем энергетические потери сопряжения).
В качестве противоизносных присадок используют присадки обладающие высокой поверхостной активностью по отношению к трущимся телам и они состоят из молекул с большой длиной углеводородной цепи и эти полекулы надежно экранируют силовое поле твердых тел, они подразделяются на зольные и беззольные.
Зольные ДФ-11, ДФБ
Беззольные АДТБ
А состав этих присадок – производные диэтилфосфорных кислот, которые оказывают одновременно антиокислительные действия.
Противозадирные в качестве них в основном используют соединения обладают большой реакционной способностью вследствие этого при разложении эти соединения выделяют хлор, фосфор, серу, ряд других элементов и образующиеся пленки (модифицированные слои) разделяют сопряженной поверхности и препятствуют металлическому контакту между телами.
используют сульфиды и их производные дисульфиды и их производные, дисульфиды серы, и эфиры трихлорметилфосфоновой кислоты.
Все противозадирные и противоизносные присадки обладают двойным действием. противозадирные обладают слабовыроженными свойствами протиизносным, а противоизносные наоборот.
Антифрикционные – полярное соединения, мыла либо диэтило сосфоты, диэтило карбонаты молибдена и произвольные, используются калоиды в маслах, фриктол, и экомин С.
ЛЕКЦИЯ
Моющие присадки: детергенты, дисперсанты. Снижают склонность масел к образованию отложений на нагретых поверхностях металлов, нейтрализуют кислые продукты накапливающиеся в масле в процессе эксплотации. По составу сульфанаты, пиналяты, силицилаты кальция бария магния.
Диспергирующие присадки повышают колоидность системы, обеспечивая удержание в объеме масла примеси органического и неорганического происхождения накапливающихся в процессе работы.
Применение присадок предотвращаетс ывпадение присадок калоидных жикдостей и высыживании на рабочую поверхность их смазочной системы.
чаще всего они беззольные и называются они выскомалекулянрая основания манника.
Антиокислительная присадка. замедляют старение масла вследствие его окисления, особенно при высоких температурах и присутствия металла. Эти присадки тормозят окисление масла в объеме, разрушая свободные радикалы и взаимодействия с пироксидами, возникающими в процессе окисление. Присадки пассивируют поверхность металла.
В качестве этиъ присадок используют диэтил фосфаты, диэтил карбонаты цинка и бария.
Депрессорные присадки. Снижают t застывания масла, если масло содержит парафиновые углеводороды, снижение происходит за счет того что они препятствуют образованию кристаллической решетки парафина. В основном полиметоокрываты.
Защитные присадки (ингибиторы коррозии). Предохраняют металл от атмосферной коррозии и уменьшают коррозию из цветных металлов.
Антипенные присадки. Снижают склонноть масел к образованию стабильной пены. Действие их связано со снижение натяжением поверхостного натяжения на границе раздела жидкости и воздуха.
Вязкостные (загущающие) присадки. Чаще всего повышают индекс вязкости масел. В зимних и всесезонных маслах. Они отличаются высокой текучестью при низких температурах, обеспечивают пуск двигателя в зимнее время при минусовых температурах наружного воздуха. При высоких температурах вязкость этих масел достаточна для работы узлов трения. маловязкие основы. Этими присадками являются высокомолекулярные малорастворимые полимеры.
Многофункциональные присадки. Могут одновременно уменьшать несколько характеристик масел.
Пакеты присадок. Базовое масло + пакет присадок.
Подбор сбалансированного комплекта присадок – сложная задача.
Для готовых масел выпускают сбалансированные пакеты присадок различного состава и их функционального назначения. Обычно в комплекте находится 8-12 компонентов, которые обеспечивают требуемые эксплуатационные характеристики.
Ассортимент смазочных моторных масел
Требования к моторным маслам определяются специфическими условиями работы узлов трения. В зависимости от типа двигателя будет разный температурный режим, в зависимости от каких точек работает цилиндро-поршневая группа будет различны режимы смазки. При нарушении режима смазки для цилиндро-поршневой группы может быть аргезионный и абразивный износ. Для пары вал подшипник может быть коррозионно мезханический и аргезионный вид изнашивания, а для механизма газораспределния наблюдается питинг, т.е. усталостное изнашивание.
Моторные масла обеспечивают снижение износа и трения в трущихся сопряжениях, осуществляют уплотнение зазора между контактирущемыми деталями, обладает хорошими нейтрализующими способностями, при достаточно высоком соотношении …числа, хорошие диспергирующие, моющие свойства. Масло имеет высокий уровнь термоокислительной стабильности, высокий индекс вязкости (для обеспечения пуска при низких температурах, и тяжелой работы при тяжелом режиме). Эти свойства достигаются при оптимизации состава базового масла и пакета присадок. Единого моторного масла, которое удовлетворяло двигателей не существует.
Классификация моторного масла по ГОСТу 14479.1
Зимние 3з 4з 5з 6з
Летние масла 8 10 12 14 16 20 24
всесезонка обозначается через дробь 6з/10 3з/18
t = 100oC
t = -18oC
В зависимости от области применения масло делится на подгруппы.
| Группа масло по эксплутационным свойствам | Рекомендуемые области применения | |
| | | |
| А | | Нефорсированная карбюраторный двигатель изели |
| Б | Б1 | для карбюраторых движков. малофорсированные карбюраторые двигатели работающие в условиях способствующих образования выскотемпературных отложений и коррозии подшипников |
| | Б2 | Малофорсированные дизели |
| В | В1 | Среднефорсированные двигатели, работающие в условиях окисления масла и образованию всех видов отложений |
| | В2 | Среднефорсированные дизели, предъявляющие повышенные требования к антикоррозионным, противоизносным свойствам масел и склонности к образованию выскотемпературных отложений |
| | Г1 | Высокофорсированные карбюраторые двигатели работающие в тяжелых условиях, условия способстсвуют окислению масел, образование способствует всех видов и коррозий |
| | Г2 | Высокофорсирвоанные дизели без наддува или с умеренным наддувам, условия работы способствуют образованию высокотемпературных отложений |
| Д | Д1 | Высокофорсирванные двигатели, условия эксплотации более тяжелые чем для масел Г1 |
| | Д2 | Высокофорсированные дизели с наддувом, работают в тяжелых условиях эксплотации или условиях когда применяемое топливо требует применения масла с высокой нейтрализующей способностью, выскокоррозионными и противоизносными свойствами и это масло необходимо чтобы была малая склонность к образованию напряжений |
| Е | Е1 | Высоко форсированные двигатели и дизели, условия работы более тяжелые чем в группах Д1 и Д2 |
| | Е2 | Повышенная диспергирующая способность и лучшие противоизносные действия |
ЛЕКЦИЯ
Классификация моторных масел по вязкостным характеристикам
12 классов от 0W до 60: 6 зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) и 6 летних (10, 20, 30, 40, 50, 60) классов вязкости. Всесезонка обозначается по SAE OW-30….
Для зимних масел устанавливают максимальные значения динамической вязкости проворачивания и прокачивания и минимальные значения кинематической вязкости при 100оС. –зимние
летние: установлен предел макс и мин кинематической вязкости при 100оС и минимальные значения динамической вязкости при высокой скорости сдвига и температуры 150оС.
Всесезонные масла классифицируются по выбору следующих: макс значения динамической вязкости прокачиваемости и проворачиваемости при низких температурах, 2 макс и мин значения динамической вязкости при 100оС.
Степень вязкости SAE помогает определить диапозон температур окружающей среды, при котором масло обеспечивает нормальную работу двигателя: проворачиваемость стартером, прокачивание масла насосом по смазочной системе при холодном пуске, надежно смазывание летом при длительной работе в режиме максимальных скоростей и нагрузок.
КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО API
API классификация моторных масел по уровню качества. Сокращенно API подразделяет моторные масла на две категории:
"S" (Service) - масла для бензиновых двигателей. Классы: SA, SB(1930),SC(1964), SD(1968), SE(1972), SF(1980), SG(1989), SH(1994), SJ(1997) и SL(2001).
"C" (Commercial) - масла для дизелей. Классы: CA(1940), CB(1949), CC, CD, CD-II(1983), CE(1990), CF, CF-4(1994), CF-2(1991), CG-4(1998), CH-4. Классы дизельных масел CD и CF подразделяются на масла для 2- и 4-тактных дизелей, обозначаемых дополнительной цифрой (например, CD II, CF-2, CF-4, CG-4).
Классификация определяющими показателями категории масел API явл:
- комплекс физико-химических и эксплуатационных показателей качества регламентриуемых стандартом;
- тип двигателей;
- год выпуска двигателя;
- назначение масла;
- особенности режима работы двигателя.
Универсальные масла обозначаются классами двух разных категорий (например, SJ/CH-4, SF/CC).
Оценка происходит по широкому спектру характеристик: моющие свойства, диспергирующие свойства, противоизносные свойства, антиокислительные свойства, антикоррозийные свойства и т. д.
Моторные масла, отличиающиеся низкой вязкостью при низкой и высокой температурах могут быть сертифицированы на соответствие API EC (энергосберегающие масла). Должны обеспечивать экономию топлива до 30%.
звезда - Символ свидетельства сертификации API, присваивается новейшим категориям масел, сертифицированных API в случае соответствий требованиям ILSAC
КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО SAE
Классификация моторных масел АСЕА (Ассоциация европейских производителей автомобилей) действует с 1996 г. Ей широко пользуются не только в европейских странах, поскольку экспорт и импорт техники и моторных масел охватывает все регионы мира. Со времени введения классификации АСЕА она неоднократно подвергалась изменениям. Ее последняя редакция, опубликованная в 2002 г., подразделяет моторные масла на три класса и 14 категорий.
Масла класса А предназначены для бензиновых двигателей легковых автомобилей, класса В – для дизелей легковых автомобилей и легких транспортных средств, класса Е – для дизелей грузовых автомобилей. В классах А и В по пять категорий, в классе Е – четыре. Категории обозначают арабскими цифрами, стоящими за обозначением класса (например, А5, В3, Е2 и т.п.). Следующие две цифры в обозначениях категорий указывают год ее введения. Если после года введения дополнительно указан номер выпуска, например, В3-98 выпуск 2, это говорит о том, что в комплексе методов классификационных испытаний масел данной категории используется новый метод, но жесткость требований при этой замене не изменилась.
….. Ввиду этих особенностей испытания моторынх масел по ACЕA проводятся на европейских двигателя по методикам отличных от американских и поэтому напрямую связать классификации невозможно/
При испытании моторных масел по классификации ACЕA предусматривают моторные и стендовые испытания. Эти испытания проверяют показатели качества масла для обеспечения правильной смазки двигателя при любых условиях эксплотации и любых температурных условиях. Особое внимание для масел этой категории уделяют моющим свойствам. Считается что обеспечение моющих свойств обеспечивается бесперебойная работа двигателя.
КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО ILSAC
Американская ассоциация производителей автомобилей ААМА и Японская ассоциация производителей автомобилей SAMA совместно создали Международный комитет по стандартизации качества масел для бензиновых двигателей легковых автомобилей (International Lubricant Standardization and Approval Committee) и сформулировали От имени этого комитета единые минимальные требования к моторным маслам для 4-тактных бензиновых двигателей и классификации ILSAC, которая пока содержит два класса масел, обозначаемых GF-1 и GF-2. Они практически идентичны классам API SH и SJ соответственно.
Основное отличие состоит в том, что масла классов GF-1 и GF-2 обязательно энергосберегающие и всесезонные. Причем зимняя характеристика ограничивается тремя наименее вязкими классами (0W, 5W и 10W), а летний класс может быть любым.
КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО JASO
JASO DX-1 (проект) - новая спецификация на моторные масла для высоконагруженных дизельных двигателей японских автопроизводителей, включающая процедуры испытаний применяемые в США, Европе и Японии.
На сегодняшний день ни одна из спецификаций API не учитывает увеличивающиеся требования к качеству моторных масел для японских дизельных двигателей с низким уровнем токсичности отработанных газов.
Необходимость в отдельной спецификации объясняется несколькими причинами:
Первая - это высокая степень износа деталей клапанного механизма, при применении масел с большим содержанием дисперсантов (особенно в маслах API CG-4). Для измерения защиты от износа, планируется проводить испытания на типичном японском двигателе Mitsubishi 4D34T.
Вторая - высокотемпературные отложения на поршнях. Как правило, верхнее кольцо в современных японских двигателях располагается ниже, чем в европейских и североамериканских, в результате чего максимальные температуры в зоне верхних поршневых колец существенно ниже. Для максимального соответствия реальным температурным условиям, измерения отложений на поршне планируется проводить на двигателе Nissan TD-25.
Третьей основной причиной для принятия новой спецификации является все большее распространение японских двигателей с системой повторного сжигания отработанных газов - exhaust gas recirculation (EGR). EGR способствует увеличению количества кислот сгорания, что может значительно усилить коррозионный износ. По этой причине в спецификации JASO DX-1, вероятно, будут включены требования по минимальному значения TBN.
КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО GLOBAL
Первым шагом к глобализации требований к дизельным маслам стало введение в 1999 году категории Е5 в классификации ACEA. Для сертификации масел этой категории использованы пять методов моторных испытаний, из которых три (MACK T-8E, MACK Т-9 и Cummins M-II) точно соответствуют заложенным в классификационные испытания американских масел класса СН-4 по API. Свой вклад в формулирование требований к маслам по спецификации GLOBAL DHD-1 внесли и японские автопроизводители. Согласно нормам JASO DX-1 масло должно иметь щелочное число не менее 10 мг КОН/г и пройти моторные испытания в двигателях Nissan TD25 и Mitsubishi 4D34T. Таким образом, масло по спецификации GLOBAL DHD-1 соответствует американскому СН-4, европейскому Е5 и японскому DX-1.
Одна из целей глобализации требований к дизельным маслам для грузовых автомобилей и внедорожной техники состоит в том, чтобы максимально упростить задачу обеспечения (приобретения, транспортирования, хранения) такими маслами рынков тех стран, которые импортируют технику из США, стран Западной Европы и Японии.
Глобализации требований к дизельным маслам способствовало и произошедшее в последние годы объединение некоторых крупных нефтяных компаний и автопроизводителей.
С февраля 2001 года начала действовать Глобальная мировая спецификация Global DHD-1, которая объединила в себе спецификации: ACEA E5, JASO DH-1 и API CH-4. Она определяет основные требования к моторным маслам для большегрузных автомобилей (более 3,9 тонн) с дизельными двигателями с 1998 года выпуска, работающих в тяжелых условиях с увеличенными пробегами между сменами масла и выполняющих действующие нормы по содержанию токсичных веществ в отработавших газах. Это двигатели с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха, некоторые из которых оборудованы системой рециркуляции отработавших газов для снижения эмиссии оксидов азота. Таким образом, эта спецификация учитывает все требования японских, американских и европейских производителей тяжелых дизельных двигателей. С 2005 года начала действовать спецификация Global DHD-2, так как в большегрузных автомобилях начали использоваться катализаторы SCR (Selective Catalytic Reduction). Эта классификация гарантирует соответствие новым стандартам по токсичности отработанных газов, которые введены в 2005 (EURO IV) и в 2008 (EURO V).
Спецификация Global DHD-1 включает 9 моторных и 9 стендовых испытаний, это больше чем в любой из существующих спецификаций. Эта спецификация была разработана, чтобы определить единые требования для моторных масел, которые могли бы быть использованы в большинстве моделей двигателей. Эта спецификация требует масел с высоким щелочным числом (TBN) и высокотехнологичным пакетом присадок. Требованиям спецификации GLOBAL DHD-1 могут отвечать только те масла, которые изготовлены с использованием базовых компонентов высшего качества и композиций присадок, обладающих наибольшей эффективностью.
GLOBAL DLD
Cпецификации Global DLD для высокоскоростных четырехтактных маломощных дизельных двигателей легковых автомобилей и легких коммерческих грузовиков (до 3,9 тонн) начали действовать с 1 января 2003 года. Эти спецификации отвечают требованиям как новых конструкций двигателей с жесткими стандартами по выбросу отработанных газов в атмосферу, так и более старых транспортных средств и включают в себя три категории DLD-1, DLD-2 и DLD-3.
Эксплуатационные характеристики моторных масел по спецификации DLD-1 должны соответствовать основным требованиям, включая стойкость к коррозии, которые делают такие масла пригодными для двигателей, работающих на топливе с высокими содержанием серы World Wide Fuel Charter Category 1. Моторные масла, по спецификации DLD-2 должны обеспечивать высокий уровень эксплуатационных требований плюс требования по экономии топлива, а моторные масла спецификации DLD-3 должны обеспечивать самый высокий уровень эксплуатационных характеристик. Обе последние категории подходят для двигателей, в которых используется топливо, в соответствии с категорией World Wide Fuel Charter Category 2.
Энергосберегающие свойства масел
Характеризуют масло уменьшить расход топлива путем снижения потерь на трение между деталями двигателя.
Для масла API предложен новый метод испытания на экономию топлива более жесткие.
Масла классификации ILSAC - все энергосберегающие
По ACEA энергосберегающие в отдельной категории. Энергосбережение не меньше 2,5% по сравнению с эталонным маслом вязкости SAE15W-40.