Тема 9. Влияние различных факторов на изменение качества масла в двигателе, классификация и марки масел

9.1 Условия работы и факторы, влияющие на изменения качества моторного масла

Необходимыми условиями надежной и долговечной работы двигателя являются

непрерывное высококачественное смазывание его трущихся деталей, отвод от них теплоты и зашита от коррозии.

Условия работы моторного масла в двигателе характеризуются многообразием и широким диапазоном изменения различных воздействий. Так температура масла в картере может изменяться вместе с температурой окружающего воздуха, отклоняясь от нуля в ту и другую стороны на несколько десятков градусов и в зависимости от режима работы двигателя достигать 80 - 120°С. Весьма широк диапазон температур при смазке поршня. В нижней его части температура равна 150 - 250°С, на внутренней поверхности доходит до 340 - 370°С, а в верхней части - 400°С. В момент воспламенения рабочей смеси температура в камере сгорания достигает 1700-2200°С и выше.

Масло в картере при работе находится в туманообразном состоянии, что создает

условия для его интенсивной аэрации. Масло также воспринимает высокие удельные нагрузки от шестерен масляного насоса, шатунных и коренных подшипников коленчатого вала, опорных шеек распределительного вала. Определенное влияние на смазочное масло оказывают кислород воздуха, продукты сгорания, каталитическое воздействие различных металлов и сплавов, нагрузка двигателя и т.д. Для обеспечения в этих условиях надежной смазки деталей двигателя масло должно в течение длительного периода сохранять свои свойства, не подвергаться окислению, не загрязняться различными примесями, не образовывать отложений, устойчивых к выделению низкотемпературных осадков, способных забивать маслоприемные сетки масляных насосов, фильтрующие устройства и маслопроводы. Рассмотрим влияние отдельных факторов на изменение качества моторного масла и на условия смазки.

9.2 Влияние отдельных факторов на окисление моторного масла

На процесс окисления моторного масла главным образом влияет кислород. Первым продуктом этого процесса являются перекиси, которые затем образуются различные продукты более глубокого окисления. Ароматические углеводороды с короткими боковыми цепями образуют различные нейтральные соединения, находящиеся в масле как в растворенном состоянии (фенолы, смолы), так и выпадающие в осадок (асфальгены, карбены). Углеводороды парафинового и нафтенового рядов, а также ароматические с длинными боковыми цепями окисляются с образованием кислых продуктов (асфальтогенновые кислоты, карбоиды оксикислот). С повышением температуры значительно ускоряются процессы окисления. Наибольшая окисляемость масла находится в интервале 130 - 150°С. Начальная стадия окисления характеризуется так называемым индукционным периодом, в течение которого свойства масла можно считать неизменным. Продолжительность индукционного периода у масел разный. После индукционного периода наблюдается интенсивное окисление масла, а затем этот процесс стремится к стабилизации. Продукты окисления претерпевают расщепление, конденсацию, полимеризацию. Большое влияние на скорость диффузии кислорода в масло и степень его окисления оказывает площадь поверхности окисляемого масла. В двигателе, где происходят распыливание, разбрызгивание масла и многократная его циркуляция, процесс окисления значительно ускоряется.

Наименее устойчивыми к действию кислорода при высоких температурах являются парафиновые, а также нафтеновые углеводороды с большим количеством циклов. Ароматические углеводороды в смеси с нафтенами защищают их от окисления. Свинцовистая бронза оказывает более интенсивное воздействие на процесс

окисления масла, чем оловянистый баббит.

Нейтральные продукты окисления способствуют главным образом лако- и нагарообразованию, а кислые продукты (органические кислоты), взаимодействуя с металлом, вызывают коррозию. Промежуточные продукты окисления (перекиси) взаимодействуют с металлом по образованию окиси металла, которая затем, реагируя с кислотой, дает соль.

Масла с кислотностью до 1,5мг КОН при отсутствии воды оказывают незначительное воздействие на сталь и чугун, но кислотность порядка 0,5 - 0,8мг КОН уже достаточна для вымывания свинца из подшипниковых сплавов.

9.3 Влияние прокачиваемости масла на изменение его качества

При хорошем техническом состоянии двигателя на смазку его деталей идет примерно 20 - 25% масла, подаваемого насосом, остальная часть через перепускной клапан возвращается в картер. По мере увеличения зазоров в сопряжениях, объем масла, прокачиваемого в систему смазки увеличивается. Повышенная подача в ведет к дополнительному окислению моторного масла.

Изменения щелочности и кислотности масла в двигателе Д-50 (при нагрузке 80%

номинальной) в зависимости от подачи масляного насоса представлены на рис.9.1.

Изменение содержания механических примесей и несгораемого остатка в моторном масле в зависимости от подачи насоса при работе двигателя в течение 100 часов представлено на рис. 9.2………………………………………………………………

Рис. 9.1 Изменение щелочности и кислотности масла в двигателе Д-50 в зависимости от подачи масляного насоса: 1-40 л/мин; 2-28,7; 3-8,2. -щелочность; —

кислотность.

Приведенные данные свидетельствуют о значительном влиянии работы масляного насоса на изменение качества моторного масла………………………………….

Рис. 9.2. Изменение содержания механических примесей и несгораемого остатка в

моторном масле двигателя Д-50 в зависимости от подачи насоса:, 1-40 л/мин; 2-28,7; 3-8,2— . механические примеси; несгораемый остаток.

9.4 Влияние объема системы смазки двигателя на изменения качества масла

Объем системы смазки двигателя существенным образом влияет на изменение качества моторного масла. Уменьшение объема масла в системе смазки приводит к более интенсивному его изменению (рис. 9.3)…. Это объясняется увеличением кратности прокачивания масла и восприятием им больших тепловых и удельных нагрузок (в расчете на единицу объема масла). Чем меньше объем масла в системе смазки, тем больше лако- и нагароотложений на поршне двигателя. Следовательно, вместимость системы смазки нужно выбирать с учетом изменения качества моторного масла, а при эксплуатации машин необходимо поддерживать оптимальный заданный уровень масла в картере двигателя………………………………………

Рис. 9.3 Изменение показателей моторного масла в двигателе Д-50 в зависимости

от объема системы смазки: 1-16л; 2-12л; 3-8л. -щелочность;—кислотность.

9.5 Влияние загрузки двигателя на изменение качества моторного

масла

Степень загрузки двигателей зависит от выполняемого технологического процесса. На сельскохозяйственных работах двигатель загружен на 70 - 90%, на транспортных – 30 - 60% номинальной мощности.

Оценка состояния моторного масла после определенного времени работы траспорта на различных технологических операциях дает возможность выявить оптимальные сроки замены масла.

Процесс накопления механических примесей в моторном масле проходит тем

интенсивнее, чем выше загрузка двигателя (рис 9.4)……

Чем выше загрузка, тем более интенсивно протекают процессы окисления (рис

9.5)...Содержание в масле нерастворимых продуктов (асфальгены, карбены, карбоиды,продукты износа и др.) повышается с повышением нагрузки двигателя, особенно резко возрастает оно при нагрузке более 80% номинальной (см. рис. 9.5)….

С увеличением загрузки двигателя интенсивнее происходит процесс срабатывания присадки в моторном масле…….

Рис.9.4 Изменение накопления в моторном масле механических примесей в

зависимости от загрузки двигателя Д.-50. 1, 2, 3, 4- соответственно при загрузке 20, 60, 80 и 100% номинальной…..

Рис. 9.5 Содержание в моторном масле за 100 ч работы нерастворимых продуктов

в зависимости от загрузки двигателя Д-50.

9.6 Классификация моторных масел

Система обозначений моторных масел установлена ГОСТ 17479.1-85 и включает несколько знаков: букву М (моторное), цифру, характеризующую класс кинематической вязкости и букву (з – загущенное, п – с присадками), обозначающую принадлежность к группе по эксплуатационным свойствам. В зависимости от кинематической вязкости масла подразделяют на классы (табл. 5). Дробные классы указывают, что по вязкости при температуре -18°С масла соответствует классу, указанному в числителе, а по вязкости при 100°С классу, указанному в знаменателе.

Таблица 5

Классы вязкости моторных масел

В зависимости от уровня эксплуатационных свойств и области применения масла делят на следующие группы (табл. 6):

А - для нефорсированных карбюраторных двигателей и дизелей;

Б₁ - для малофорсированных карбюраторных двигателей;

Б₂ - для малофорсированных дизелей;

B₁ - для среднефорсированных карбюраторных двигателей;

В₂ - для среднефорсированных дизелей;

Г₁ - высокофорсированных карбюраторных двигателей;

Г₂ - для высокофорсированных дизелей без наддува или с умеренным наддувом;

Д - для высокофорсированных дизелей с наддувом;