Моторные масла

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Содержание

Введение

1. Назначение и эксплуатационные свойства моторных масел

2. Ассортимент моторных масел

3. Система обозначений и методы моторных испытаний

4. Основные способы получения масел

Заключение

Список литературы

Введение

Моторные масла - масла, применяемые для смазывания поршневых и роторных двигателей внутреннего сгорания.

В зависимости от назначения их подразделяют на масла для дизелей, масла для бензиновых двигателей и универсальные моторные масла, которые предназначены для смазывания двигателей обоих типов. Все современные моторные масла состоят из базовых масел и улучшающих их свойства присадок.

По температурным пределам работоспособности моторные масла подразделяют на летние, зимние и всесезонные. В качестве базовых масел используют дистиллятные компоненты различной вязкости, остаточные компоненты, смеси остаточного и дистиллятных компонентов, а также синтетические продукты (поли-альфа-олефины, алкилбензолы, эфиры). Большинство всесезонных масел получают путем загущения маловязкой основы макрополимерными присадками.

По составу базового масла моторные масла подразделяют на синтетические, минеральные (автол) и частично синтетические (смеси минерального и синтетических компонентов).

1. Назначение и эксплуатационные свойства моторных масел

Моторное масло - это важный элемент конструкции двигателя. Оно может длительно и надежно выполнять свои функции, обеспечивая заданный ресурс двигателя, только при точном соответствии его свойств тем термическим, механическим и химическим воздействиям, которым масло подвергается в смазочной системе двигателя и на поверхностях смазываемых и охлаждаемых деталей. Взаимное соответствие конструкции двигателя, условий его эксплуатации и свойств масла - одно из важнейших условий достижения высокой надежности двигателей. Современные моторные масла должны отвечать многим требованиям, главные из которых перечислены ниже:

высокие моющая, диспергирующе-стабилизирующая, пептизирующая и солюбилизирующая способности по отношению к различным нерастворимым загрязнениям, обеспечивающие чистоту деталей двигателя;

высокие термическая и термоокислительная стабильности позволяют использовать масла для охлаждения поршней, повышать предельный нагрев масла в картере, увеличивать срок замены;

достаточные противоизносные свойства, обеспечиваемые прочностью масляной пленки, нужной вязкостью при высокой температуре и высоком градиенте скорости сдвига, способностью химически модифицировать поверхность металла при граничном трении и нейтрализовать кислоты, образующиеся при окислении масла и из продуктов сгорания топлива,

отсутствие коррозионного воздействия на материалы деталей двигателя как в процессе работы, так и при длительных перерывах;

стойкость к старению, способность противостоять внешним воздействиям с минимальным ухудшением свойств;

пологость вязкостно-температурной характеристики, обеспечение холодного пуска, прокачиваемости при холодном пуске и надежного смазывания в экстремальных условиях при высоких нагрузках и температуре окружающей среды;

совместимость с материалами уплотнений, совместимость с катализаторами системы нейтрализации отработавших газов;

высокая стабильность при транспортировании и хранении в регламентированных условиях;

малая вспениваемость при высокой и низкой температурах;

малая летучесть, низкий расход на угар (экологичность).

К некоторым маслам предъявляют особые, дополнительные требования. Так, масла, загущенные макрополимерными присадками, должны обладать требуемой стойкостью к механической термической деструкции; для судовых дизельных масел особенно важна влагостойкость присадок и малая эмульгируемость с водой; для энергосберегающих - антифрикционность, благоприятные реологические свойства.

Основное назначение моторных масел:

уменьшение износа трущихся деталей и снижение коэффициента трения, уменьшение потерь мощности на трение;

охлаждение трущихся деталей;

уплотнение зазоров;

предохранение поверхностей от коррозии.

2. Ассортимент моторных масел

В настоящее время в автотранспортной отрасли страны наибольшее применение имеет достаточно небольшое количество моторных масел.

В первую очередь, это масло М-8В1, иногда называемое «автол». Оно является универсальным для всех типов среднефорсированных карбюраторных двигателей, содержит комплекс присадок, обеспечивающих хорошие моющие и антиокислительные свойства.

Более высокие эксплуатационные качества имеет универсальное масло для среднефорсированных двигателей М-6з/10 В. Это масло является всесезонным и «долгоработающим», срок его службы до замены составляет 15…18 тыс. км.пробега.

Для высокофорсированных карбюраторных двигателей легковых автомобилей используют масла М-8-Ги (старое масло для ВАЗа, «и» - импортный пакет присадок) и М-6з/10-Г1. Они содержат высокоэффективные композиции присадок и в основном удовлетворяют требованиям современных двигателей. Однако масло М-6з/10-Г1 имеет повышенную зольность (1,6%) и обладает недостаточно высокими противоизносными характеристиками. Это в ряде случаев ограничивает его применение в высокофорсированных двигателях из-за повышенного износа деталей и отложений золы в камере сгорания, на свечах и поршнях, инициирующих возникновение калильного зажигания. С целью замены масла М-6з/10-Г1 с 1987 г. выпускаются новые малозользые масла марок М-5з/10-Г1 и М-6з/12-Г1.

Для среднефорсированных дизелей массовым маслом является М-10-В2. В качестве зимнего может быть использовано универсальное масло М-8-В. Для дизельных двигателей КамАЗ и автобусов «Икарус» используются масла повышенного качества М-10-Г2к и М-8-Г2к. Для форсированных дизелей с наддувом применяют масла М-8-Дм и М-10-Дм.

3. Система обозначений и методы моторных испытаний

Для правильного подбора моторного масла по вязкости к конкретному типу двигателя и условиям его эксплуатации следует руководствоваться ГОСТ 17479.1-85 «Масла моторные, трансмиссионные и жидкости гидравлические. Система обозначений». По этому ГОСТу моторные масла разделяют на различные классы по вязкости (табл. 18.1) и различают по сезонности применения, т.е. они дифференцируются на зимние (вязкость 6...8 мм^с при 100 °С), летние (10...20 мм""/с при 100 С) и всесезонные.

Для сезонных (незагущенных) масел нормируются значения вязкости при 100 °С. Для всесезонных (загущенных) масел в знаменателе дробного обозначения указывается вязкость при 100 С, цифра в числителе характеризует предельно допустимую вязкость при -18 С.

При подборе масла для конкретного типа двигателя наряду с установлением требуемых вязкостных показателей определяют также необходимый для этого двигателя уровень качества масла, т.е. группу масла по эксплуатационным свойствам.

До 1974 г. в нашей стране деление масел по уровню качества не производилось. Масла выпускались, с буквенным обозначением, характеризующим область их применения, - А, Д, М и МТ (А - для смазки карбюраторных двигателей, Д - автотракторных и судовых дизелей, М -поршневых авиационных двигателей, МТ - транспортных дизелей;

Особенности технологии получения масел указывались буквами: К -кислотная, С - селективная очистка, П - масло с присадками, 3 -загущенное масло). Например, автомобильное масло селективной очистки АС-8, авиационное масло МС-20, загущенные масла с присадками АКЗп-6 и АСЗп-10, масло для транспортных дизелей МТ-16п и т.д. Цифры в обозначении масел характеризовали их вязкость в сСт (мм2) при температуре 100 "С.

Обеспечение надежной и экономичной работы современных двигателей возможно только при условии применения в них моторных масел с определенными свойствами, отвечающих необходимым требованиям.

Моторные масла по ГОСТ 17479.1-85 подразделяются на группы по эксплуатационным свойствам, характеризующие условия работы масла в двигателях конкретного уровня форсирования.

Таблица 1 - Группы моторных масел в зависимости от уровня эксплуатационных свойств и области их применения

Зная уровень форсирования двигателя и условия его эксплуатации производят выбор моторного масла требуемой группы качества. Одновременно, исходя из предполагаемого температурного диапазона работы масла, устанавливают требуемый класс вязкости.

В зависимости от вязкости и эксплуатационных свойств ГОСТ 17479.1-85 устанавливает марки моторных масел (M-8Bi, М-6з/12Г1, М-ЮГз, М-10Д и т.д.), в условном обозначении которых заложены необходимые данные для правильного подбора масел для конкретного типа двигателя.

Например, масло М-8В: буква «М» обозначает моторное масло, цифра 8 характеризует его вязкость при 100 'С в мм2/c, буква "В" с индексом «1» указывает, что масло по эксплуатационным свойствам относится к группе В и предназначено для среднефорсированных карбюраторных двигателей.

Масло М-6;/12Г: буква «М», - моторное масло, цифра 6 свидетельствует, что это масло относится к классу, у которого вязкость при -18 С не должна превышать 10400 мм/с, индекс «з» обозначает, что масло содержит загущающие (вязкостные) присадки, цифра «12» после знака дроби показывает, что вязкость масла при температуре 100 °С равна 12 мм2/c, а буква «Г» с индексом «1» обозначает принадлежность масла по эксплуатационным свойствам к группе «Г» и указывает на возможность его использования для высокофорсированных карбюраторных двигателей.

Индекс «2» при буквенном обозначении группы указывает на то, что масло предназначено для дизелей, например М-8Гз.

Отсутствие цифрового индекса у масел группы Б,В,Г свидетельствует об универсальности масел и возможности их применения как в карбюраторных, так и дизельных двигателях (например, масло М-бз/ЮВ).

Отнесение масла к соответствующей группе свидетельствует об определенном уровне его эксплуатационных свойств (антиокислительных, моюще-диспергирующих, противокоррозионных, защитных и т.д.), характеризующем качество масел данной группы. Этот уровень в основном зависит от вида и концентрации вводимых присадок. Поэтому переход от масел низших групп (А, Б) к высшим (В, Г), как правило, достигается путем расширения ассортимента и количественного увеличения присадок в маслах.

Принадлежность масел к той или иной группе устанавливают на основании результатов моторных испытаний на специальных одноцилиндровых или полноразмерных двигателях. Для масел различных групп установлены нормы на оценочные показатели, предусмотренные методами испытаний на двигателях. Сопоставляя результаты моторных испытаний масла с нормами, устанавливают его принадлежность к соответствующей группе по эксплуатационным свойствам.

За рубежом подбор масел в зависимости от типа двигателя и условий его эксплуатации осуществляется также на основании соответствующих классификаций. Градацию масел по вязкости производят по классификации SAE (Общество американских инженеров-автомобилистов), а по условиям и областям применения - согласно классификации API (Американский нефтяной институт).

По классификации SAE J300e масла разделяют на зимние (обозначаются буквой W), летние и всесезонные. Примерное соответствие классов вязкости моторных масел по ГОСТ 17479.1-85 и SAE J300e показано в табл.2

Таблица 2 - Соответствие классов вязкости моторных масел по ГОСТ 17479.1-85 и классификация SAE J300e

Классификация API подразделяет масла на две категории: S -категория «сервис» и С - коммерческая категория. Масла категории S предназначены для двигателей легких транспортных средств, применяемых в сфере обслуживания, т.е. преимущественно для бензиновых двигателей. Масла категории «С» предназначены для двигателей автомобилей, осуществляющих коммерческие перевозки, тягачей, строительно-дорожных машин и других, т.е. преимущественно для дизельных двигателей.

В каждой категории масла в зависимости от условий работы подразделяются на классы, также имеющие буквенную маркировку. Поэтому обозначение масел в соответствии с классификацией производится двумя буквами латинского алфавита, указывающими категорию и класс масел, например SE (для карбюраторных двигателей) или CD (для дизелей). Универсальные масла, относящиеся к обеим категориям классификации API, имеют маркировку двух разных категорий, например, SE/CD.

Соответствие уровней эксплуатационных свойств масел по ГОСТ 17479.1-85 и классификации API показано в табл.3

Таблица 3 - Ориентировочное соответствие классов моторных масел по группам эксплуатационных свойств по ГОСТ 17479.1-85 и классификации API

Синтетические моторные масла. Одним из путей удовлетворения все возрастающих требований к качеству моторных масел является разработка и применение синтетических моторных масел. Синтетические масла представляют собой индивидуальные соединения или смеси нескольких соединений близкой химической структуры (полиосолефины и др.).

Синтетические масла имеют высокий индекс вязкости (150-170). Температура потери подвижности синтетических масел ниже (до -65 С), чем у минеральных. Следовательно, пуск двигателей при отрицательных температурах при применении синтетических масел легче, чем на минеральных, и возможен при более низких температурах воздуха.

Вязкость синтетических масел при температурах 250-300 °С, выше (до 2-3 раз), чем у равновязких им при 100 °С минеральных. Они имеют лучшую термическую стабильность, низкую испаряемость и малую склонность к образованию высокотемпературных отложений. Поэтому синтетические масла могут с успехом применяться в высокофорсированных теплонапряженных двигателях, синтетические масла, как правило, превосходят минеральные по антиокислительным свойствам, диспергирующей и механической стабильности, обладают равными или лучшими противоизносными и противозадирными свойствами. В связи с этим синтетические масла имеют срок службы более 20 тыс. км пробега автомобиля, а отдельные образцы служат 80-100 тыс. км без смены.

Расход синтетических масел на угар на З0-40% ниже, чем минеральных. За счет лучших вязкостно-температурных характеристик во всем интервале встречающихся в практике температур расход топлива при использовании синтетических масел снижается на 4-5%.

Стоимость синтетических масел в 2-3 раза выше, чем минеральных. Однако высокие эксплуатационные свойства, большой срок службы в двигателях до замены, низкий расход на угар и вследствие этого меньший общий расход масла делают применение их целесообразным.

4. Основные способы получения масел

моторный масло вязкость автол

Моторные масла получают из мазута - остатка первичной переработки нефти. Если нагревать мазут при атмосферном давлении, то многие индивидуальные углеводороды начинают разлагаться при более низкой температуре, чем их температура кипения. При понижении давления понижается температура кипения, что позволяет выделить нужные фракции. Процесс этот называется вакуумной разгонкой. Для его реализации сооружаются специальные установки, позволяющие из мазута получать различные по вязкости масла. Особенно четко удается произвести разгонку в установках с двукратным испарением, применяемым в современных нефтеперерабатывающих комплексах. Эти масла называются дистиметными маслами. Их получение предусматривает перегонку или испарение с последующей конденсацией отдельных фракций жидкостей или их смесей.

В результате вакуумной перегонки получают дистиметные масла, а оставшийся продукт (полугудрон и гудрон) используется для получения остаточных масел. Характерной особенностью дистиметных масел является их хорошие вязкостно-температурные свойства и высокая термоокислительная стабильность. Но в этих маслах мало соединений, обладающих высокой маслянистостью, т.е. прочностью масляной пленки.

Остаточные масла, наоборот, обладают высокой естественной маслянистостью, но плохими низкотемпературными и вязкостно-температурными свойствами. Высокая маслянистость остаточных масел связана с находящимися в них продуктами окислительной полимеризации (нефтяными смолами).

Существует две схемы переработки мазута - топливная и масляная. При масляной переработке получают три фракции: легкие дистиметные масла (выкипающие при 300-400С), средние (при 400-450С) и тяжелые (450-500С).

Для получения товарных марок масла подвергают сложным технологическим операциям. Для удаления нежелательных примесей масло очищают. Цель очистки - удаление нежелательных примесей (асфальто-смолистые вещества, непредельные углеводороды, нефтяные кислоты, сернистые и азотистые соединения, которые являются составной частью масел или образуются в них при вакуумной перегонке), отрицательно влияющих на работу смазываемых механизмов и машин.

Для улучшения низкотемпературных свойств масла подвергают депарафинизации и деасфальтизации. Очищенные продукты при необходимости смешивают для получения нужного условия вязкости. Дистиметные масла используют для приготовления масел, от которых не требуется особо высокой естественной прочности масляной пленки. Остаточные - для масел, высокая маслянистость которых имеет особое значение. Например, для дизельных масел обычно смешивают дистиметные и остаточные масла. Масла, используемые в качестве основных моторных масел, называются базовыми маслами.

В практике используются следующие способы очистки: кислотно-щелочная, кислотно-контактная, селективная, депарафинизация и деасфальтизация.

При кислотно-щелочной очистке смолистые вещества масляного дистимета, взаимодействуя с серной кислотой, частично растворяются, а частично уплотняются с образованием асфальтов, которые переходят в кислый гидрон, после отделения которого масло обрабатывают раствором щелочи (NaOH), затем промывают водой и просушивают горячим воздухом. Серная кислота разрушает смолисто-асфальтовые и ненасыщенные соединения, которые вместе с непрореагировавшей кислотой выпадают в осадок, образуя кислый гидрон.

Для предотвращения возможности образования стойких водомасляных эмульсий обработку щелочного заменяют контактным фильтрованием с использованием отбеливающих глин, обладающих большой адсорбционной способностью поглощать Полярно-активные вещества, к которым относятся продукты взаимодействия с серной кислотой. Этот способ очистки называется кислотно-контактным. Причем очистка отбеливающими глинами может быть контактной и перколяционной. При первом способе глину перемешивают с очищаемым маслом, а при втором масло пропускают через слой гранулированного адсорбента при температуре 20-100С.

Применение при очистке моторных масел серной кислотой имеет существенные недостатки:

При современных масштабах производства моторных масел это приводит к огромным безвозвратным расходам серной кислоты. Кислый гудрон, который является отходом при этом способе очистки, очень токсичен и вреден; дальнейшее использование ее по ряду причин нерентабельно, и его огромные скопления являются источником очень вредного воздействия на окружающую среду.

При селективной очистке применяют растворители, которые растворяют нежелательные примеси. В качестве селективных (избирательных) растворителей используют фурфурол (150-400% от массы очищаемого масла), фенол (100-120% от массы масла), нитробензол, пропан и т.д. Процесс селективной очистки проходит при температуре 50-120С.

Принцип селективной очистки заключается в следующем. Подбирают растворитель, который при определенной температуре и количественном соотношении с очищаемым маслом выборочно растворяет в себе все вредные примеси и плохо или совсем не растворяет очищаемый продукт.

При смешивании очищаемого масла с селективным растворителем основная часть вредных примесей растворяется и переходит в растворитель, который, не смешиваясь с маслом, легко с ним разделяется при отставании. Получается слой очищенного масла (рафинадный слой) и слой растворителя с вредными, удаленными из масла примесями. Этот слой называется экстрактом. Слои разделяют. Слой очищенного масла доочищают отбеливающими глинами, а экстракт подвергают регенерации, при которой селективный растворитель отделяется от вредных продуктов и опять вводится в процесс очистки. Это современный и эффективный способ очистки масел. Особенностью этого метода является возможность в процессе очистки многократно использовать селективные растворители.

Для улучшения низкотемпературных свойств масел их подвергают деасфальтизации и депарафинизации. Удаление из масла этих соединений, обладающих высокой температурой застывания, повышает низкотемпературные свойства масел.

Деасфальтизацию проводят с помощью жидкого пропана, который под давлением 2-4 Мпа смешивают с очищенным маслом в пропорциях от 5:1 до 10:1. Процесс протекает в специальных колоннах. Очищаемое масло поступает в среднюю часть колонны, пропан - в нижнюю. Вводится битум из самого нижнего уровня колонны. Раствор очищенного от асфальта масла выводится из верхней части колонны, после чего очищенное масло отделяется от растворителя.

Депарафинизация масла, т.е. выделение из него парафина и церезина, проводят путем его глубокого охлаждения. Перед охлаждением в масло добавляют растворители и смесь нагревают на 15-20С выше температуры полного растворения парафина и церезина. Затем смесь подвергают охлаждению и фильтрации или центрифугированию. Застывший парафин и церезин остаются в фильтрах. Освобожденное от парафина и церезина масло при его охлаждении в условиях реальной эксплуатации обладают повышенной тягучестью, что значительно облегчает пуск двигателя при низких температурах.

Необходимые эксплуатационные свойства масло приобретает после последовательного применения нескольких процессов переработки масляного сырья. Однако самые совершенные методы перегонки и очистки не позволяют получать масла, полностью удовлетворяющие требованиям к их качеству. Для улучшения эксплуатационных свойств - одного или нескольких - к маслам добавляют в небольших количествах (от 0,01 до 10%, а иногда и более) различных химических соединений - присадки.

В последнее время появляются методы очистки масел, основанные на его фильтрации через специальные мембраны, фильтрующие на молекулярном уровне, которые, например, пропускают молекулу углеводородов и задерживают молекулу продуктов окислительной полимеризации и другие нежелательные примеси.

Заключение

Моторное масло должно сохранять свои вязкостные свойства в определенном диапазоне температур и при конкретных условиях эксплуатации. Большинство масел сейчас всесезонные, но возможно выбирать отдельно для зимы и для лета.

При выборе сезонного масла ориентируемся, как обычно на рекомендации производителя и делаем поправку на климат.

Зимнее масло должно обеспечивать запуск двигателя в холодное время года, следовательно, хорошо прокачиваться по системе смазки при низких, чаще всего, отрицательных температурах. Наилучшим с этой точки зрения является масло класса вязкости 0W, оно сохраняет лучшую текучесть при низких температурах. Применение такое масла допускается, за исключением тех случаев, когда это не рекомендуется самим производителем автомобиля. Также при выборе масла, нужно ориентироваться на условия эксплуатации, хранения: если автомобиль ночует в теплом гараже, и холодный пуск в -30 ему не грозит, можно заливать масло не SAE 0W, а более вязкое.

При выборе «летнего» масла упор делается на способность масла сохранять вязкость и хорошо смазывать и охлаждать трущиеся детали двигателя.

Это предотвращает усиленный износ и снижает вероятность перегрева и заклинивания двигателя в жару, в пробках (когда двигатель не обдувается и температура возрастает еще сильнее). Производители автомобилей рекомендуют обычно класс 40 - среднее по характеристикам масло для средней полосы России, Европы.

В тяжелых условиях эксплуатации, например, в экваториальных и тропических областях рекомендуется использование масел с «летним» классом 60.

Сезонное масло сейчас встречается редко, и производители (например, Audi) рекомендует его использование только в качестве временного варианта.

В большинстве же случаев рекомендуется использование всесезонных моторных масел с индексами 10W-40 или 5W-30.

Смешивать разные масла не рекомендуется по причине возможной их несовместимости.

Список литературы

1. Технология переработки нефти и газа. В 2-х частях. С.1. Первичная переработка нефти/ Под ред. О.Ф. Глаголевой, В.М. Капустина. - М.: Химия, КолосС, 2005. - 400 с.

2. Итинская Н.И., Кузнецов Н.А. Топлива, масла и технические жидкости: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989. - 304 с.

3. Техническая эксплуатация автомобилей: Учебник для вузов / Е.С. Кузнецов, В.П. Воронов, А.П. Болдин и др.; Под ред. Е.С. Кузнецова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1991. - 413 с.

4. Рудин М.Г. Краткий справочник нефтепереработчика./ Рудин М.Г., Драбкин А.Е. -М.: Химия, 1980г. с 328.

Размещено на Allbest.ru