Автомобільні оливи
04.11.2015 21:25
МОТОРНІ ОЛИВИ
5.1 Умови роботи олив
У поршневих двигунах умови роботи олив дуже важкі, тому що ву злами
тертя є високонавантажені підшипники та є така особлива тертьова пара, як
поршень — циліндр. Температура газів у камері згоряння досягає 2500 °С , а
температура деталей в картері в основно му лежить у межах 50...200 °С. При
цьому частина оливи згоряє.
Витрати оливи у двигуні — один із найважливіших експлуатацій них
показників, що характеризує технічний стан двигуна. Цей пока зник залежить
від конст руктивних особливостей двигуна і його сис теми мащення, а також від
режиму й умов роботи, якості застосову ваних палива та олив і зношування
циліндро - поршневої групи.
Втрати оливи від спалювання найбільші, але вони неминучі. їх можна
зменшити до мінімуму, проте виключити повністю неможли во, оскільки олива
просочується в камеру згоряння через поршневі кільця, які подібно до насоса
перекачують туди частину оливи, що потрапляє на стінки циліндрів. Чим
більше зношення двигуна, тим більший зазор між циліндром і кільцями, тим
більше згоряє оливи, що залежить також від зазорів у кривошипно - шатунному
механізмі: чим вони більші, тим більше оливи розбризкується на стінки цилінд -
рів і тим більше її проникає в камеру згоряння.
Витрата оливи дуже сильно зростає із збіль шенням частоти обер тання
вала двигуна, оскільки при цьому на стінки циліндра потрап ляє більше оливи й
вона швидше потрапляє в камеру згоряння. При збільшенні частоти обертання
колінчастого вала вдвічі витрата оливи зростає у 6...8 разів.
Дуже сильно впли ває на витрату оливи її в'язкість: чим вона біль ша, тим
менша її витрата, і навпаки. Крім того, витрата оливи зале жить від її
фракційного складу та режиму роботи двигуна. Чим мен ша температура
кипіння оливи, тим вона швидше випаровується на нагрітих дет алях двигуна і
згоряє.
При мащенні поршня та циліндра олива, крім своїх основних функцій,
виконує ще й функцію ущільнювальних матеріалів. Під час роботи двигуна в
оливі накопичуються нерозчинні продукти: сажа, нагар, продукти окиснення
оливи і механічні ча стини від зношуван ня деталей, а також розчинні в оливі
продукти (кислоти, смоли), які знаходяться в ній та утворюються внаслідок
окиснення оливи, пали ва і присадок. Крім того, в оливу потрапляє незгоріле
паливо, найча стіше — його важкі фракції та вода. Тому у процесі експлуатації
машини олива змінює не тільки свій колір, а й властивості: зменшу ється або
збільшується в'язкість, знижується температура спалаху, зростає лужне число,
збільшуються зольність, коксованість і вміст механічних домішок.
Продукти, нерозчинні в оливі, зумовлюють значне зношення дета лей
двигуна, але за наявності добротної фільтрації оливи цьому част ково можна
запобігти. Розчинні в оливі продукти — небезпечні для двигуна. Ще більшою
загрозою для нього є зниження в'язкості оли ви, яку в цьому випадку треба
змінити.
5.2 Основні вимоги до якості олив
Умови роботи олив у двигунах внутрішнього згоряння постійно
погіршуються. Форсування навантажувальних і швидкісних режимів двигунів,
а також зменшення ємкості системи мащення призводять до з ростання
температури основних деталей і, як наслідок, до інтен сифікації процесів
окиснення олив. Високі температури та гранич ний тиск у тертьових вузлах,
впливи агресивних середовищ, парів води, відпрацьованих газів та постійний
контакт розпилених части нок із киснем повітря — усе це погано відбивається
на показниках якості оливи. Тому, крім основної функції зменшення тертя і
зношу вання тертьових деталей, моторні оливи мають забезпечувати:
• безперебійне надходження оливи до всіх деталей, що труться;
• ущіль нення зазорів у сполучених деталях двигунів, передусім у
сполученні циліндр — поршень;
• надійне охолодження тертьових деталей та відведення теплоти
від вузлів тертя;
• вилучення продуктів зношення із зони тертя і захист цієї зони від
проникнення в неї шкідлив их домішок із зовнішнього середовища;
• надійний захист працюючих поверхонь деталей у двигунах від
корозійної дії продуктів окиснення оливи та згоряння палива;
• запобігання утворенню всіх видів відкладення (нагарів, лаків,
золи, шлаків) на деталях двигуна;
• ви соку стабільність при окисненні, механічному впливі та об
водненні, збереження основних властивостей у різноманітних
умовах застосування і при довгочасному зберіганні;
• малі витрати оливи під час роботи двигуна;
• великий термін служби до заміни оливи і збіл ьшення ресурсу
двигуна;
• мінімальну токсичність при їх зберіганні та експлуатації.
Як видно, зазначені вимоги є дуже різними і потребують створен ня
надійних та ефективних олив. Насамперед потрібно, щоб олива збе рігала свою
працездатність у широкому діапаз оні температур, наван тажень і швидкостей
руху тертьових деталей, не змінювала своїх вла стивостей при зберіганні та
перекачуванні, а також щоб вона не була токсичною і забезпечувала надійну й
економічну роботу двигуна.
5.3. С клад і здобуття олив
Головними компонентами моторних олив, мастил і деяких інших
спеціальних рідин є різні мінеральні оливи, що добуваються з мазуту — нафти,
позбавленої більш легких її фракцій (залишок після пере гонки нафти). Тому
здобуті з мазуту оливи, як і паливо для двигунів, в о сновному складаються з
вуглеводнів, які мають велику молекуля рну масу (кількість атомів в їхніх
молекулах коливається від 20 до 50).
У мінеральних оливах, які здобувають із мазуту, крім вуглеводнів,
обов'язково присутні нафтенові кислоти, сірчані сполуки і смолисто -
асфальтенові речовини.
За способом виробництва оливи поділяються на дистилятні та залишкові.
Дистилятні оливи здобувають вакуумною перегонкою мазуту при його
продуванні водяною парою, виділяючи з нього не менше трьох дистилятів, що
містять вугле водні з температурою кипіння 300...500 °С (рис. 5.1). Залишком
мазуту після відбору олив є гудрон.
Зазначені на рис. 5.1 дистиляти ще не є готовими до використан ня
оливами, оскільки вони містять надмірну кількість нафтенових кислот, смол,
сірчаних сполук, інших шкідливих домішок. Тому всі без винятку оливні
дистиляти підлягають очистці.
Залишковими оливами називають очищені гудрони. Вони порівня но з
дистилятними містять більше смолисто - асфальтних речовин і високоплавких
вуглеводнів, тому їх очистка провод иться більш рете льно кількома способами.
Характерною особливістю дистилятних олив є їхні добрі в'язкіс -
нотемпературні властивості та висока термоокисна стабільність, але в цих
оливах мало сполук, які мають високу маслянистість, тобто міцність масляної
плі вки.
Залишкові оливи, навпаки, мають необхідну маслянистість, але в них
погані низькотемпературні властивості. Висока олейнистість за лишкових олив
пов'язана з продуктами окисної полімеризації (нафтановими смолами), які в них
є.
Для здобуття товарних марок олив одержані фракції піддають складним
технологічним операціям. Для виділення непотрібних домішок оливи
очищають. З них виділяють продукти окисної полімеризації, органічні кислоти,
нестабільні вуглеводні, сірку та ін ші речовини.
Технологія очистки базо вих олив
Вона впливає на їхні властивості, тому зна ти способи очищення олив при
їх виборі ду же важливо. З відомих способів основними є три: кислотно - лужна,
кислотоконтактна очистка й очистка оливи селективними речовинами.
Кислотно - лужна і кислотоконтактн а очистка . За кислотно - луж ним
способом очистки головним реагентом є сірчана кислота, яку додають у
дистилятні оливи до 6 %, а в залишкові — до 10 %. Сірчана кислота руйнує
смолисто - асфальтні та ненасичені сполуки, які ра зом із непрореагованою
кислотою ви падають в осад, утворюючи ки слий гудрон. При цьому
найважливішими для олив є н - парафинові вуглеводні. Після видалення кислого
гудрону оливи промивають во дяним лужним розчином, що нейтралізує
залишки сірчаної кислоти та кислого гудрону.
Очистка закінчуєть ся промиванням оливи водою і просушуван ням
перегрітою парою або гарячим повітрям. При цьому способі очистки олив
можуть утворюватись стійкі водомасляні емульсії, тому обробку лугами
замінюють контактним фільтруванням з викорис танням вибілювальних глин,
я кі мають велику адсорбуючу здатність полярно - активних речовин (продукти,
що взаємодіють з сірчаною кислотою). Спосіб дістав назву кислотоконтактної
очистки. Його суттєвими недоліками є:
• висока вартість та дефіцит сірчаної кислоти;
• утворення кислого гудрону , дуже токсичного і шкідливого для
навколишнього середовища.
Очистка олив селективними речовинами . Це сучасний та ефектив ний
спосіб очистки олив. Його особливістю є можливість у процесі очищення олив
багаторазово використовувати селективні розчинники.
При нцип селективної очистки полягає ось у чому. Підбирають розчинник
(фенол, фурцулол та ін.), який при певних температурі та кількісному
співвідношенні з очищеною оливою вибірково (селек тивно) розчиняє всі
шкідливі домішки і погано або зовсім не розчи нює о ливу. При цьому
здобувають два шари: оливу та шар розчинни ка із шкідливими домішками.
Шари розділяють, очищену оливу доочищують вибілювальними глинами, а
екстракт розчинника із шкідливими домішками піддають регенерації, після
чого розчинник використовують повторно.
Для забезпечення якісної очистки високов'язких залишкових олив
застосовують спосіб парних розчинників . При цьому один із них має вибірково
розчинити шкідливі домішки, а інший — очищену оливу. В цьому разі для
розчинення домішок використовують кр еозол з 30 . ..50 % фенолу, а для
розчинення очищеної оливи (рафінату) пропан. 3 метою підтримки пропану в
рідкому стані очистку прово дять під тиском 2 МПа.
Очищення олив гідрогенізацією . Цей спосіб є найдосконалішим. Процес
подібний до гідроочистки палива. Проводять його під тис ком до 2 МПа у
присутності водню при температурі 380...400 °С.
Для поліпшення низькотемпературних властивостей зимових і північних
олив їх піддають деасфальтації та депарафінізації.
Деасфальтацію виконують за допомогою рідкого пропа ну, який під
тиском 2...4 МПа змішується з очищеною оливою у співвідно шенні 10 : 1.
Процес здійснюється у спеціальних колонках. Очищена олива потрапляє в
середню частину колонки, а пропан — у нижню. Розчин очищеної від
асфальтену оливи із верхньої частини колонки зливають, після чого очищають
від розчинника.
Депарафінізацію виконують вилученням з оливи парафіну і цере зину за
допомогою глибокого охолодження (виморожування). Перед охолодженням в
оливу додають розчинники. Спочатку суміш на грівають на 15...20 °С вище
температури певного розчинення парафі ну та церезину, після чого
охолоджують і фільтрують або центрифугу ють. Цей спосіб енергоємкий та
дорогий, тому депарафінізації підда ють тільки північні оливи. В умовах
України в ньому немає потреби.
Спосіб о чистки олив, що грунтується на її фільтрації через спе ціальні
мембрани , запропонований порівняно недавно і зводиться до фільтрації олив
на молекулярному рівні, тобто фільтр пропускає мо лекулу вуглецю та затримує
молекулу продуктів окисної полімериза ції. Очищені продукти за необхідності
змішують для здобуття потріб них властивостей, насамперед густини.
Велику частину товарних олив готують тільки з дистилятних ком понентів
або з доданням у такі суміші залишкових олив, а іноді — лише з залишкових
олив (для коробок передач автомобілів Мінсько го автомобільного заводу).
Дистилятні оливи використовують для виготовлення олив, від яких не
вимагається особливо високої міцності оливної плівки. За лишкові оливи з
високою маслянистістю мають особливе значення для при готування дизельних
олив.
Оливи, що застосовуються як головні моторні оливи, є базовими. Ними
можуть бути дистилятні та залишкові оливи або їх суміш у різ ному
співвідношенні. В основному залишкові оливи виготовляють у кількості 15...50
%, однак вони не за вжди повністю задовольняють висунуті до них вимоги.
Тому для забезпечення потрібних якостей олив у готові оливи додають
синтетичні домішки, що поліпшують одну або кілька властивостей олив
одночасно.
Якість олив регламентується умовами, в яких вони працюють , й
оцінюється появою специфічних властивостей: в'язкісно - температурних,
мастильних, захисних і корозійних, а також наявністю присадок.
5.4 В'язкісно - температурні властивості олив
В'язкісно - температурні властивості олив характеризуються в'яз кістю,
індексо м в'язкості ( IB ) та температурою застигання.
В'язкість оливи, як і в'язкість палива, найчастіше визначають і нормують
в одиницях кінематичної в'язкості. З в'язкістю оливи дуже пов'язані її
низькотемпературні властивості. У нафтових оливах, як і в дизельном у паливі,
є найбільша кількість високо - плавких твердих вуглеводнів — парафіну та
церезину, які при міну сових температурах починають виділятись у вигляді
кристалів, що мають вигляд голок або пластин. Кристали переплітаються між
собою й утворюють своєрідний каркас, заповнений рідкою оливою. При цьому
її в'язкість різко зростає, олива втрачає рухливість і за стигає.
Тому, коли підбирають оливу для двигуна або механізму, перш за все
звертають увагу на її в'язкість, від якої залежать:
• витрата потужності на терт я;
• інтенсивність зношування тертьових деталей;
• витрати палива й оливи;
• ущільнення поршневих кілець у циліндрах і, як наслідок, легкість
пуску двигуна при низьких температурах та його потужність.
Із підвищенням в'язкості оливи рідинне мащення стає більш сті йким, але
водночас зростає опір переміщенню деталей, що труть ся. Чим більша в'язкість
оливи, тим більший цей опір.
В'язкість оливи впливає також на:
• її прокачування по трубопроводах і каналах системи мащення
(чим нижча в'язкість, тим краще прокачування);
• охолодження тертьових деталей (чим нижча в'язкість, тим
кращі циркуляція оливи і відведення теплоти);
• очищення оливи у фільтрах (малов'язка олива легше фільтру
ється);
• вилучення забруднюючих продуктів з деталей, що змазуються
(чим нижча в'язкість, тим кра ще вилучаються продукти забру
днення);
• ущільнення робочих зазорів (олива підвищеної в'язкості краще
ущільнює зазори);
• втрати оливи через ущільнення системи мащення (чим вища
в'язкість, тим менші втрати).
При нормальній роботі двигуна і використанні загаль них (незагущених)
олив у зв'язку з накопиченням продуктів окиснення та по лімеризації оливи і
потраплянням у неї продуктів зношування дета лей двигуна в'язкість оливи
збільшується. При цьому подача оливи до тертьових пар і працездатність
системи фільтрації оливи знижую ться, а пускові властивості дизеля
погіршуються. З іншого боку, че рез неповне згоряння або внаслідок витікання
із системи живлення в оливу працюючого двигуна може потрапляти паливо. Це
зменшує її в'язкість, погіршує мащення тертьових з'єднан ь. Про ступінь роз -
рідження олив паливом і наявність в оливі більш легких паливних фракцій
можна судити за температурою спалаху оливи. Зменшення температури
спалаху взятої проби оливи (нижче 150 °С) вказує на присутність у ній палива.
В'язкість оливи залеж ить також від тиску у вузлах тертя та її
температури. Якщо тиск у цих вузлах відносно невеликий, то ним можна
знехтувати. Проте в сучасних двигунах тиск у деяких тертьових вузлах досягає
25...30, а іноді й 80 МПа. В цих випадках при конструюванні двигуна с лід
урахувати вплив тиску на в'язкість оливи.
Установлено, що
Л, = Л. - а", (5 - 1)
Д е Цр, Ча — динамічна в'язкість оливи відповідно при тиску р й атмос -
ферному тиску р 3 ;
а — сталий коефіцієнт (для мінеральної оливи залежно від її хімічного
складу а = 1,002... 1,004).
Існують й інші залежності. Згідно з однією з концепцій зміна кіне -
матичної в'язкості оливи із збільшенням тиску зростає за експонентою:
и ,= и о е« \ (5.2)
де и р , и 0 — кінематична в'язкість оливи відповідно при тиску 0,1 та 0,4
М п а
Рис. 5.5 Номограма для визначення в'язкості оливи при різних
температурах
Залежність в'язкості оливи від температури і тиску в реальних умовах її
роботи у підшипниках (у певному діапазоні температур) указує на несприятливі
впливи на працездатність цього вузла. При збільшенн і навантаження на
підшипник зростають тиск в оливному шарі та його в'язкість. У свою чергу,
підвищення в'язкості оливи призводить до збільшення гідродинамічних втрат,
тепловиділення, підвищення температури та до зменшення в'язкості оливи.
Таким чином, здій снюється автоматичне регулювання в'язкості оливи й
носійної здатності підшипника. У цьому разі одночасно важ ливими є
чутливість в'язкості до зміни температури та тиску і дуже важливо
збалансувати ці чинники або цілеспрямовано керувати їх співвідношенням.
Для структурної в 'язкості характерною є її залежність не тільки від тиску
та температури, а й від градієнта швидкості зсуву. Чим біль ший цей градієнт,
тим менша ефективність в'язкості. Під час роботи оливи у підшипниках або
циліндро - поршневій групі граді єнти швид кості зсуву досягають кількох тисяч
одиниць градієнта, що помітно підвищує ефективну в'язкість оливи при
низьких температурах і зме ншує опір рухові механізмів.
Залежність в'язкості оливи від температури ускладнює її прави льний
вибір. Якщо при т емпературі 100...150 °С в'язкість має бути достатньою для
здійснення гідродинамічного тертя у підшипниках та створення надійної
захисної плівки в циліндро - поршневій групі, а також газорозподільному
механізмі, то при низьких температурах в'язкість оливи не повинна бути
високою, щоб не ускладнити провертання колінчастого вала двигуна стартером.
Тому при виготов ленні моторних олив слід будь - якими доступними й
ефективними способами зменшити залежність в'язкості оливи від температури.
Одним із них є спосіб відо кремлення з олив парафінів і загущен ня олив.
Однак повне відокремлення парафіну з оливи — справа тех нічно складна й
економічно невигідна. Простішим способом поліп шення властивостей олив при
низьких температурах є введення в них депресорних присадок, дія яких
зводиться до попередження утво рень кристалічних ґраток. Ці присадки
додають до олив у кількості 0,1...1,0 %, що дає змогу зменшити температуру
застигання олив на 10...20 о Сі більше.
Температура застигання є дуже важливим показником низько -
температур них властивостей олив, але в дійсності вона менш надій на, ніж
показник їхньої в'язкості при низьких температурах. За тем ператури застигання
неможливо встановити, при якій температурі олива ще буде прокачуватися і
можливий пуск двигуна. Температура, за як ої рухливість оливи достатня для
пуску холодного двигуна, зав жди вища від температури її застигання на 10 °С.
Робота взаємодіючих поверхонь БДМ ускладнюється тим, що ву зли тертя
сучасних БДМ працюють при знакоперемінних циклічних навантаженнях і
забезпеч ити гідродинамічне мащення, як правило, не вдається. Найчастіше
тертьові поверхні працюють при гранично му мащенні, коли в'язкість оливи ще
не забезпечує мастильні влас тивості. Тому додатково до в'язкості введено нові
поняття: крутість в'язкісно - температу рної кривої, температурний коефіцієнт
в'язкості (ТКВ) й IB оливи.
Крутість в 'язкісно - температурної кривої може бути оцінена од ним із
трьох параметрів: відношенням кінематичних в'язкостей v 50 / v 100 ; ТКВ та IB
оливи.
Відношення кінематичних в'язкостей v 50 / v 100 — найпростіший та
надійний параметр, але застосовується він у відносно вузькому діа пазоні
температур прогрітої оливи і не дає змоги оцінити її в області низьких
температур, які суттєво впливають на пускові характеристи ки двигуна. Для
літніх олив v 50 / v 100 < 6, а для зимових — v 50 / v 100 < 4.
Температурний коефіцієнт в'язкості застосовується для оціню вання
крутості в'язкісно - температурної кривої оливи в діапазоні температур 0...100
°С:
ТКВ 0 .. 100 = ( v 0 - v 100 )/ v 50 - (5.7)
Для літніх олив ТКВ 0 , 40 ^ 35... 40, для всезонних ТКВ < 25, а для зимових
ТКВ < 22.
Запропонований у С Ш А у 1929 p . IB застосовується для оціню вання
схильності оливи до зміни її в'язкісних властивостей. При зміні температури
цей параметр дає можливість оцінити в'язкісно - температурні влас тивості
певного сорту оливи порівняно з двома еталонними оливами (рис. 5.6). Один із
цих еталонів характеризуєть
Рис. 5.6 Графік для визначення в'язкісно - температурних властивостей
олив за IB :
1 — еталонна олива з IB = 0; 2 — те саме з IB = 100; 3 — дослідж увана
олива
На рис.5.7 зображено номограму, за якою, знаючи кінематичну в'язкість
оливи за температур 50 і 100 °С, можна визначити її IB .
Чим плавніше змінюється крива в'язкості залежно від темпера тури, тим
кращі в'язкісно - температурні властивості олив и. Оливи з IB = 80...90 вважають
добрими, а з IB > 100 — відмінними.
Рис. 5.8 Номограма для визначення пускових якостей олив:
1 — МТ - 16П; 2 — М - 10Б 1 ; 3 — М - 6з/10Б 1 ; 4 — М - 6В 1 ; 5 — М - 4з/6Б 1
Індекс в'язкості прийнятий сьогодні як головний показник в'язкі сно -
температурних властивостей олив, але й він не відображує по вною мірою всю
в'язкісно - температурну характеристику олив, особ ливо в області мінусових
температур.
Нафтанові оливи мають, як правило, невисокий IB . Для усунен ня цього
недоліку використовуют ь в'язкісні присадки.
Оливи з в'язкісними присадками дістали назву згущених. Для їх
виготовлення за основу беруть оливу з в'язкістю при 100 °С близь ко 2...6 мм 2 /с,
що зберігає свої властивості при температурі - 30... - 35 °С і вводять у неї 2...5 %
в'язкішої присадки. При цьому в'язкість одержа ної суміші за температури 100
°С збільшується до потрібного значення.
Значення в'язкості моторних олив при мінусових температурах під час
пуску холодного двигуна не повинні перевищувати значень, уста новлених
розрахунк ами та експлуатаційними випробуваннями машин.
Для визначення температури, при якій ще можливий пуск двигу на без
підігрівання, можна користуватися номограмою, показаною на рис.5.8. Так,
холодний двигун ЗИЛ - 130, заправлений оливою М - 10Б, (лінія 2), можна
пу стити в хід при температурі 15 °С, а такий самий двигун, заправлений
оливою М - бз/10Б 1 , (лінія 5) — при темпе ратурі - 23 °С.
Згущені оливи мають малу схильність до утворення нагарів у дви гунах і
забезпечують найменші витрати потужності двигуна на тертя, що сприяє
збереженню палива та зменшенню інтенсивності зношу вання його деталей.
5.5 Мастильні властивості олив
Під мастильною властивістю розуміють здатність олив утворюва ти на
тертьових поверхнях пружну плівку, яка перешкоджає їх безпо середньому
контакту . Ця плівка складається з кількох рядів молекул, механізм утворення
яких не однаковий. Загалом плівка утворюється завдяки утриманню силовим
полем поверхонь, між якими виникає тертя, компонентів олив, тобто внаслідок
адсорбції плівка утворю ється при суто х імічній взаємодії.
Адсорбована плівка добре утримується на деталях, які труться ли ше при
помірних температурах і невеликому тиску, а зі збільшенням тиску та
температури ( t > 150 °С) вона легко руйнується, що призво дить до тертя без
мастильного матеріалу
Установлено, що міцність оливної плівки залежить від полярної ак -
тивності молекул оливи, тобто від їхньої здатності утворювати міцні шари
орієнтованих молекул, які створюють на поверхні своєрідний ворс. Чим довші
полярно - активні молекули оливи і чим міцніш е во ни з'єднуються з поверхнею
тертьових деталей, тим вища маслянис тість оливи. При цьому тертя
відбувається між окремими шарами молекул оливи, а не між окремими
молекулами металу. При відпо відному підборі ПАР, які входять до складу
оливи, кількість цих ша рів може сягати 1000 і більше, а їхня сумарна товщина
— 1,5...2 мкм, однак коефіцієнт тертя не залежить від товщини цього шару.
Цим пояснюється той факт, що досить додати до оливи трохи ре човин із
високою полярною активністю (ПАР), щоб маслянистість о ливи (її мастильні
властивості) різко поліпшилися.
На практиці найчастіше утворюється не адсорбована, а хімічна плівка на
тертьових деталях. Вона утворюється при введенні в оливу присадок з
органічних сполук сірки, хлору і фосфору, які у процесі тертя спри яють
утворенню на поверхнях деталей тонких плівок у ви гляді хімічних з'єднань:
сульфідів, фосфатів та хлоридів. Вони мають нижчі, ніж у металів температури
плавлення, і забезпечують позити вний градієнт (менший зсувний опір
поверхневого шару деталі від но сно підкладки). Завдяки цьому при високих
температурах (>150 °С) у місцях контактів тертьових поверхонь ці з'єднання
плавляться та те чуть, відіграючи роль мастила.
5.6 Мийні та диспергуючі властивості олив
На всіх деталях, де тонкий шар оливи нагрівається до високої
температури (наприклад, у зоні поршневих кілець, на юбці та зов нішніх стінках
поршня, а також на шатунах), олива окиснюється з утворенням вуглецевих
речовин, які відкладаються на поверхні мета лу у вигляді тонкого міцного шару
з гладкою і, най частіше, блиску чою поверхнею. Складається враження, що
деталі покриті лаком. Звідси ці вуглецеві відкладення дістали назву лакових.
Вони дуже міцно утримуються на поверхні металу і є небезпечним для
двигунів. Так, при заповненні кільцевих канавок лаковими відкладеннями
кільця заклинюються, або, як кажуть, пригоряють. Це призводить до
підвищеної витрати оливи, зниження компресії та, як наслідок, до зниження
потужності двигуна. При цьому кільця можуть ламатися і заклинювати двигун.
У міру докладнішого вивчен ня мастильних матеріалів з'ясува лось, що
коли в оливу ввести спеціальну присадку, то її схильність до утворення лаку та
інших відкладень можна різко знизити, а при вда лому підборі присадок —
виключити взагалі. При цьому деталі дви гуна (навіть при тривал ій роботі) не
забруднюються і мають чистий вигляд, немов би їх тільки що очистили й
помили. Звідси і виникли назви мийні присадки та мийні властивості олив.
Для боротьби з лакоутворенням в експлуатаційних умовах треба не
допускати роботу двигуна з перевант аженнями і напруженим тепловим
режимом, підтримувати нормальний технічний стан поршневої групи.
Крім лакоподібних відкладень, двигун забруднюється мазепо дібними
масами, які дістали назву низькотемпературні відкладення (шлам). Спочатку в
оливі утворюється емульсія, чому сприяє вода. її па ри, просочуючись із
циліндра крізь нещільність поршневих кілець, при низьких температурах
конденсуються і змішуються з оливою. При цьому виникає оливна емульсія,
яку стабілізують кислі продукти.
До складу емульсії входять металеві частинки від зношування де талей,
дрібні частинки нагару, зола, смоли й асфальтени, а також інші тверді продукти
високотемпературного окиснення. Емульсія виділя ється з оливи у вигляді
чорного, неприємного на дотик, липкого оса ду. Напочатку він п ухкий, а з часом
ущільнюється на стінках і днищі картера, фільтрах грубої очистки оливи та
відцентрово - реактивному фільтрі тонкої очистки. Забруднюються також
магістральні й відвідні канали. Чим нижча температура оливи в працюючому
двигуні, тим швидше нако пичується в ньому осад, який забиває мастильну
систему.
Накопичення шламу в зоні маслоприймача може серйозно пору шити
циркуляцію оливи і тим самим спричинити загальне чи част кове
закупорювання оливних каналів. Особливо інтенсивно шлам утворюється у
зноше них двигунах із великим проривом газів у кар тер, які прискорюють
окисні процеси в оливі.
Осади складаються з оливи (50...80 %), води (5...35 %), оксикис лот (2...15
%), карбенів і карбоідів (2...10 %), асфальтенів (0,1...15 %), а також із
механічних доміш ок різного походження. Вода в осадах знаходиться у вигляді
стійкої емульсії. Утворенню та відкладенню осадів сприяє порушення
(зниження) теплового режиму двигуна. Саме в такому режимі відбувається
конденсація парів води і палива. В умовах низькотемпературн ого режиму
забруднення центрифуги шламами в 28 разів більше, ніж у
високотемпературному режимі.
Щоб моторні оливи ефективно запобігали утворенню осадів, во ни мають
зберігати свої високі диспергуючі властивості (ДВ) протя гом тривалого періоду
експлуатації .
Для зменшення кількості осадів слід:
• підтримувати оптимальний тепловий режим роботи двигуна;
• використовувати оливи, що характеризуються доброю хіміч
ною стабільністю і мають відповідні присадки;
• своєчасно міняти оливні фільтри;
• ретельно промивати картер та всю систему мащення перед
заправкою її свіжою оливою.
Захисні та корозійні властивості олив
Проблеми захисту металів від корозії виникають під час виготов лення,
експлуатації та зберігання машин. Це одна з найважливіших проблем сучасної
хіммотології.
К орозія посилюється з підвищенням вологості, а також темпера тури
повітря за наявності в ньому агресивних газів. Корозійна дія стає дуже
інтенсивною, якщо двигун експлуатується чи зберігається в зонах вологого
жаркого тропічного і морського клімату. Роль ол иви при цьому двояка: з
одного боку, вона захищає поверхні деталей від агресивного впливу
зовнішнього середовища, а з іншого — спричи нює корозію через наявність в
оливі компонентів з корозійною дією.
Корозійні властивості олив залежать від наявності в них органіч них
кислот, пероксиду й інших продуктів окиснення, сірчаних спо лук, неорганічних
кислот, лугів і води.
Зношення циліндро - поршневої групи більшою мірою залежить від умісту
сірчаних сполук в оливі, ніж у паливі. Через це підвищене зно шення
спостер ігається в нижній та середній зонах циліндра, що пояс нюється
випаровуванням води під час переміщення оливи у верхню зону.
Для сповільнення процесу виникнення пероксиду та кислот до оли ви
додають протиокисні й антикорозійні присадки. Останні мають лужні
в ластивості, які забезпечують нейтралізацію кислот продуктів, що утво рюються
в оливі. Стійкі властивості олив характеризуються лужним числом.
Лужне число характеризує вміст в оливі речовин, які мають лужні
властивості. Воно виражається в міліграмах КОН на 1 г оливи та є показником
її нейтралізувальних властивостей.
Оливу, що має лужні властивості, застосовують переважно як ма стильний
матеріал для дизелів, які працюють на сірчаних паливах, з метою зменшення
ерозійного зношення деталей.
Лужних властивостей о ливам надають протиіржавні присадки, вплив
яких різний. Одні з них утворюють на тертьових поверхнях ду же міцну захисну
плівку, що охороняє поверхність контакту від кис лих продуктів подібно до
того, як плівка фарби охороняє поверхність металу від контакту з киснем
повітря; інші — уповільнюють окиснення оливи і тим самим зменшують
накопичення в ній кислих продуктів, що також знижує ерозійне зношення
тертьових поверхонь. Крім то го, є присадки, які мають лужні властивості. їхня
дія зводиться до того, що вони вступають в реакцію з кислими продуктами і
нейтра лізують їх. При цьому зношення деталей зменшується.
Наявність органічних (нафтанових) кислот в оливі пов'язана з їх
неповним відокремленням у процесі її очистки. В корозійному від ношенні ці
кислоти практи чно безпечні: завдяки високій молекуляр ній масі вони слабко
дисоціюють.
У процесі експлуатації оливи склад кислот у ній збільшується в 3...5
разів, що залежить від хімічної нестабільності оливи, складу ан - тиокиснювачів
та умов її роботи.
Кислоти, що утвор юються при окисненні оливи, є найнебезпечніши - ми,
оскільки низькомолекулярні кислоти мають підвищену корозій ну агресивність
завдяки розчинності їх у воді. Особливо небезпечні вони для вкладишів
корінних і шатунних підшипників, виготовле них із кольорових металів та
свинцюватої бронзи.