Министерство  высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан

Ташкентский Государственный Технический Университет  им. Абу Райхон Беруни 
 
 

Курсовая  работа

по предмету «Технология смазочных материалов» 

На тему: «Трансмиссионные масла» 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: ст-т гр. 30-07 ФНГ

Цой Игорь Львович

Проверил: Абидов Б.А.

Ташкент 2011 г.

Оглавление

Введение 2

Трансмиссионные масла 6

Технологическая схема получения  масел 11

Описание  технологической  схемы 15

Литература 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Смазочные материалы — твёрдые, пластичные, жидкие и газообразные вещества, используемые в узлах трения автомобильной техники, индустриальных машин и механизмов, а также в быту для снижения износа, вызванного трением.

Назначение  и роль смазочных  материалов (смазок и масел) в технике

Смазочные материалы  широко применяются в современной  технике, с целью уменьшения трения в движущихся механизмах (двигатели, подшипники, редукторы, и.т д), и с  целью уменьшения трения при механической обработке конструкционных и  других материалов на станках (точение, фрезерование, шлифование и т. д.). В  зависимости от назначения и условий  работы смазочных материалов (смазок), они бывают твёрдыми (графит, дисульфид  молибдена, иодид кадмия, диселенид  вольфрама, нитрид бора гексагональный и т. д.), полутвёрдыми, полужидкими (расплавленные  металлы, солидолы, консталины и др), жидкими (автомобильные и другие машинные масла), газообразными (углекислый газ, азот, инертные газы).

Виды  и типы смазочных  материалов

В зависимости  от характеристик материалов трущейся пары, для смазки могут быть использованы жидкие (например, минеральные, частично синтетические и синтетические  масла) и твёрдые (фторопласт, графит, дисульфид молибдена) вещества.

По материалу  основы смазки делятся на:

• минеральные — в их основе лежат углеводороды, продукты переработки нефти
• синтетические — получаются путем синтеза из органического и неорганического (например, силиконовые смазки) сырья

Классификация

Все жидкие смазочные  материалы делятся на классы по вязкости (классификация SAE для моторных и  трансмиссионных масел, классификация ISO VG (viscosity grade) для индустриальных масел), и на группы по уровню эксплуатационных свойств (классификации API, ACEA для моторных и трансмиссионных масел, классификация ISO для индустриальных масел. 

По агрегатному  состоянию делятся на:

1. твёрдые,
2. полутвёрдые,
3. полужидкие,
4. жидкие,
5. газообразные.

По назначению:

• Моторные масла — применяемые в двигателях внутреннего сгорания.
• Трансмиссионные и редукторные масла — применяемые в различных зубчатых передачах и коробках передач.
• Гидравлические масла — применяемые в качестве рабочей жидкости в гидравлических системах.
• Пищевые масла и жидкости — применяемые в оборудовании для производства пищи и упаковки, где возможен риск загрязнения продуктов смазывающим веществом.
• Индустриальные масла (текстильные, для прокатных станов, закалочные, электроизоляционные, теплоносители и многие другие) — применяемые в самых разнообразных машинах и механизмах с целью смазывания, консервации, уплотнения, охлаждения, выноса отходов обработки и др.
• Электропроводящие смазки (пасты) — применяемые для защиты электрических контактов от коррозии и снижения переходного сопротивления контактов. Электропроводящие смазки изготавливаются консистентными.
• Консистентные (пластичные) смазки — применяемые в тех узлах, в которых конструктивно невозможно применение жидких смазочных материалов.

Трансмиссионные масла, используют для смазывания закрытых зубчатых передач (редукторов) всех видов.

Получают чаще всего на основе экстрактов от селективной  очистки остаточных нефтяных масел  с добавлением дистиллятных масел  и присадок (противоизносных, противозадирных, главным образом содержащих P, Cl, S).

Вязкость 6—20 мм²/с  при 100 oС. Открытые зубчатые передачи смазывают  особо вязкими (50—500 мм²/с при 100 oС) остаточными маслами с присадками.

Трансмиссионные масла

Масла этой группы предназначены для смазки зубчатых передач различных типов  (цилиндрических, конических, червячных, гипоидных и  др.), используемых в агрегатах трансмиссий  автомобилей, тракторов и различных редукторах. На долю этих масел приходится около 5% от общего объема производства нефтяных масел. Условия трения в зубчатых передачах более напряженные, чем в двигателях внутреннего сгорания и других механизмах. Это обусловлено преобладанием граничного режима трения. Особенностью применения трансмиссионных масел является их длительная бессменная работа в широком интервале температур (от -50°С до 150°С), в котором масло должно надежно выполнять свои функции. Трансмиссионные масла прежде всего предотвращают задир и заедание в местах контакта зубьев и уменьшают их износ под действием высоких нагрузок. Наряду с высокой смазочной способностью они должны обладать хорошими вязкостно-температурными свойствами, уменьшать потери мощности на трение, отводить тепло, снижать вибрацию и шум шестерен и защищать их от ударных нагрузок. 

Различают  масла  для  механических трансмиссий, основной функцией которых является смазочное  действие, и масла для гидромеханических  коробок передач, которые помимо своего основного назначения служат гидравлической средой. Температура  масла в современных автомобильных  трансмиссиях (в объеме), как правило, не превышает 100 °С, хотя в точках контакта трущихся поверхностей она может достигать 800—1000°С. Наиболее напряженными условиями работы характеризуются гипоидные передачи, и масла для них должны обеспечивать работоспособность сопряженных поверхностей механизма при высоких скоростях скольжения и контактных напряжениях до      4000 МПа. 

Выпускается примерно 15 марок трансмиссионных масел, которые  условно могут быть объединены в  три группы: 1)без присадок или с химически малоактивными противозадирными и противоизносными присадками (ЭЗ-2, ЭФО, ДФ-11 и др.); 2)с противозадирными и противоизкосными присадками средней активности ЛЗ-23к, ОТП, ЛЗ-6/9 и др.); 3)с высокоактивными противозадирными присадками (ЛЗ-309/2, Хлорэф-40 и др.). Масла без присадок используют только в случае жидкостного режима трения, когда главную роль играет вязкость смазочного материала (изменение вязкости при 100°С от 10 до 36 мм²/с). При повышенных, удельных нагрузках, когда реализуются граничные условия трения, высокая смазочная способность масел обеспечивается только эффектными присадками. Некоторые показатели свойств трансмиссионных масел с противозадирными  пpисaдкaми  приведены ниже:

^{масла в современных  автомобильных трансмиссиях  (в  объеме), в зависимости от климатических условий различают летние (Тап-15В), зимние (в том северные ТС-10-ОТП и др.) и арктические (ТСз-9-гип и др.) и всесезонные (ТЭ-15-ЭФО и др.) трансмиссионные масла. Большую часть трансмиссионных масел готовят смешением экстрактов (от фенольной очистки деасфальтизатов) иди остаточных масел с дистиллятными маслами. Масло ТАп-15В изготовляют смешением остаточного экстракта с дистиллятными маслами и присадками (АзНИИ-ЦИАТИМ-1, ОТП и др.). Это наиболее массовое трансмиссионного масло общего назначения, хотя и имеет плохие низкотемпературные свойства. В умеренной и жаркой климатических зонах масло ТАп-15В является всесезонным. Хорошей работоспособностью до -40}°С отличается масло ТС-10-ОТП, содержащее 7% присадки ОТП. Арктическое масло ТСЗп-9-гип готовят смешением маловязкого низкозастывающего масла (типа трансформатоного) с остаточным МС-20 в соотношении 9:1 с добавлением полимерной, противозадирной, депрессорной, противокоррозионной и противопенной присадок (суммарно около 15%). Для смазки трансмиссий автомобилей ВАЗ используют гипоидное масло ТАД-17и. Готовят его на основе высокоочищенных базовых масел с добавлением композиции присадок, придающих маслу высокие противозадирные, противоизносные и антиокислительные свайства.

      Все шире используют универсальные  всесезонные масла, эффективные  в гипоидных, конических, цилиндрических  и червячных передачах. В настоящее  время с целью унификации трансмиссионных  масел для жаркого и умеренного  климата выпускается единый всесезонный  сорт масел. Для его приготовления  используют смеси экстрактов  фенольной очистки с индустриальными  маслами  или высококачественные  базовые масла ТС-14,5 и ТБ-20 (смеси  остаточного и дистиллятного  масел селективной очистки), в  которые входят композиции присадок. 

Трансмиссионные масла применяются в механических и автоматических коробках передач, в раздаточных коробках, дифференциалах, механизмах рулевого управления. В  таких агрегатах вращающий момент передается зубчатыми парами (косозубые  и прямозубые цилиндрические, конические, спирально-конические, червячные и  гипоидные передачи). Вид такой  передачи и особенности конструкции  узла определяют требования к смазочным  материалам, которыми и являются трансмиссионные  масла. Любые передачи и подшипники в механических агрегатах, как правило, смазываются погружением в масло  и разбрызгиванием, но есть тяжелонагруженные  сложные конструкции, где такой  смазки недостаточно. В такие агрегаты масло подают под давлением.

      Необходимо отметить, что в некоторых автомобильных МКПП, используется обычное моторное масло. Какое масло используется в КПП, Вы можете узнать в сервисной книге или на сайте автопроизводителя. В отличие от моторных масел, трансмиссионные меняются не так часто (раз в 50 – 70 тыс. км.), но их своевременная замена продлевает срок эксплуатации Вашего автомобиля. 

Трансмиссионные масла выполняют следующие функции: 

1. Предотвращают  износ поверхностей трения и  снижают потери на трение.

2. Отводят тепло  от поверхностей трения.

3. Снижают ударные  нагрузки на шестерни, вибрации  и шум.

4. Защищают от  коррозии и отводят продукты  износа из зон трения. 

Чтобы не нарушалась пленка, трансмиссионные масла должны сохранять стабильно – высокую  вязкость при рабочих температурах 80 – 120°С (температура масла в местах контакта зубьев достигает 200°С). В тоже время масла не должны быть слишком вязкими при низких температурах окружающей среды, иначе, в начале движения автомобиля, загустевшее масло будет препятствовать свободному вращению шестерен. Требования довольно противоречивые, но таковы реалии. 

В соответствии с предъявляемыми требованиями, трансмиссионные  масла должны обладать высокими антиокислительными, противоизносными, антикоррозионными  и антипенными свойствами. 

Вязкостно –  температурные свойства трансмиссионных  масел определяются по SAE.

Международная классификация по вязкости SAE J306 (Society of Automotive Engeneers) делит трансмиссионные  масла на семь классов по вязкости: четыре с индексом «W» (Winter) – зимних: SAE 70W, SAE 75W, SAE 80W, SAE 85W. Чем меньше цифра, тем при более низкой температуре  масло сохраняет свои рабочие  характеристики. И три класса летних: они обозначаются цифрами: SAE 90, SAE 140 и SAE 250. Чем выше цифра, тем при  более высокой температуре масло  сохраняет свою работоспособность. . Если масло всесезонное, то у него двойная маркировка, например: SAE 80W-90, SAE 75W-90, SAE 75-140. 

Эксплуатационные  свойства трансмиссионных масел  определяются классификацией API. Она  делит трансмиссионные масла  на 6 групп в соответствии с их областями применения: 

GL-1 – Цилиндрические, спирально-конические и червячные  передачи, работающие при низких  скоростях и нагрузках.

GL-2 – Червячные  передачи, работающие при низких  скоростях и нагрузках.

GL-3 - Спирально-конические  передачи, работающие в умеренно  жестких условиях.

GL-4 – Гипоидные  передачи, работающие в условиях  высоких скоростей при малых  крутящих моментах и низких  скоростей при больших крутящих  моментах.

GL-5 – Та же  область, что и GL-4 , но при  больших ударных нагрузках на  зубья шестерен.

GL-6 – Гипоидные  передачи с увеличенным смещением,  работающие в условиях высоких  скоростей, больших крутящих моментов  и ударных нагрузок. 

Масла для автоматических коробок передач. 

В автоматических коробках передач, где крутящий момент передается посредством самого масла (в гидромеханических передачах  масло является рабочим телом), используются несколько иные трансмиссионные  масла. И к ним предъявляются  высочайшие требования по вязкости, антифрикционным, противоизносным и антиокислительным  свойствам. Это связано с тем, что автоматические коробки включают в себя достаточно разные узлы: гидротрансформатор, шестеренчатую коробку передач, систему управления, в которых  имеются совершенно разные пары трения: сталь – металлокерамика, сталь  – сталь, сталь – бронза. Вследствие этого, функции масла, имеют более  широкий диапазон. Оно смазывает, охлаждает, и передает крутящий момент. 

Динамические  нагрузки в гидромеханических передачах  меньше, чем в МКПП, из-за отсутствия жесткой связи между двигателем и трансмиссией. Но температура и  высокие скорости движения потоков  масла в гидротрансформаторе  вызывают аэрацию, которая, приводит к  вспениванию, что, в свою очередь  создает благоприятные условия  для окисления масла и коррозии металлов. Рабочая температура масла  в картере АКПП составляет 80 – 100°С, а при интенсивном городском  движении может достигать 150°С. Вот  в таких условиях жидкость АКПП должна не только сохранять свои эксплуатационные свойства и защищать пары трения, но и обеспечивать высокий КПД трансмиссии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Технологическая схема получения  масел

Глубокая  переработка мазута 

Дефицит ископаемого  углеводородного сырья приводит к необходимости углубления переработки  нефтяных остатков (и переработки  битуминозных пород). Это означает, что мазут прямой перегонки и  гудрон пойдут в основном на производство моторных топлив, и производство котельных  топлив на их основе резко сократится.

С другой стороны, быстрый рост добычи природного газа и его использование в энергетических установках, а также развитие атомной  энергетики в, какой-то мере, компенсируют необходимость сжигания котельных  топлив. Поэтому перспективы производства котельных топлив состоят в следующем:

выработка котельных  топлив в целом будет снижаться (за счет природного газа, АЭС и других альтернативных источников производства энергии);

в общем балансе  котельных топлив доля продуктов  первичной перегонки (мазута, гудрона) резко упадет, так как они пойдут на производство моторных топлив глубокой переработкой остатков;

в состав вырабатываемых в уменьшенных количествах котельных  топлив преимущественно войдут остатки  и газойли вторичных процессов  каталитического крекинга, гидрокрекинга, висбрекинга, термокрекингa и коксования;

выработка печных топлив (МП) на основе отходов масляного  производства и остатков каталитического  крекинга сохранится на прежнем уровне. 

Производство  масел 

Технология производства масел состоит из трех основных этапов: получение масляных фракций, выработка  из них базовых масел-компонентов  и смешение (компаундирование) базовых  масляных компонентов с вводом присадок. 

Начнем с первого  из этих этапов — вакуумной перегонки  мазута и получения масляных дистиллятов. Как известно, пригодность нефти  для получения из нее масел  определяется  индексацией нефти  и установлении шифра нефти. Шифр нефти указывает:

1. 1к какому классу относится нефть (по содержанию в ней серы);
2. к какому типу относится нефть (по содержанию в ней светлых фракций, кипящих до 350°С);
3. к какой группе относится нефть (по содержанию в ней масляных фракций):

• больше 25 % на нефть, 45 % на мазут;

• от 25 до 15 % на нефть, 45 % на мазут;
• от 25 до 15 % на нефть, 45-30 % на мазут;
• менее 15 % на нефть, менее 30 % на мазут;

4. к какой подгруппе относится нефть (по индексу вязкости масляных фракций):

• индекс вязкости более 95, 
• индекс вязкости от 95 до 90;
• индекс вязкости от 90 до 85;
• индекс вязкости менее 85;

5. к какому виду относится нефть (по содержанию в ней парафина).  
   

Третий и четвертый  классификационные признаки шифра  нефти определяют пригодность (или  непригодность) нефти для выработки  из нее масел. К нефтям, приигодным для получения масел, относят  обычно нефти двух первых групп и  двух первых подгрупп. 

В этом случае в  вакуумной колонне АВТ получают масляные дистилляты и остаток —  гудрон, пригодные для получения  дистиллятных и остаточного масел, масляных дистиллятов обычно получают два:

• масляный дистиллят маловязкий (МДм), фракция 350-420°С;
• масляный дистиллят высоковязкий (МДв), фракция 420-500°С;

в остатке —  гудрон, кипящий выше 500°С.  
 

В последнее  время стали получать широкую  фракцию (ШФ) масла, которую после  серии очисток фракционируют  на 2-3 узкие фракции.

МДм – масляный дистиллят маловязкий;

МДв – масляный дистиллят высоковязкий;

ШФ – широкая  фракция;

МВМ – маловязкое масло;

СВМ – средневязкое масло;

ВВМ – высоковязкое масло;

ДА – деасфальтизат 

Второй этап производства масел — это выработка  очищенных базовых масел –  компонентов. Технология их выработки  включает в себя ряд процессов, назначение которых следующeе:

• удаление из гудрона твердых асфальтенов пропаном;
• удаление групп углеводородов и соединений, присутствие которых в масле нежелательно (асфальтосмолистых соединений, полициклических ароматических углеводородов с низким индексом вязкости и твердых парафиновых углеводородов);
• гидродоочистка или контактная доочистка масла.

Последовательность  очисток широкой фракции показана на рисунке пунктиром и в конце  ее (перед компаундированием) стоит  установка фракционирования масел  на маловязкое, средневязкое и высоковязкое (МВМ, СВМ и ВВМ). 

Очищенные от всех нежелательных примесей МДм и  МДв (или МВМ, СВМ и ВВМ) называют базовыми дистиллятными маслами, а  очищенный деасфальтизат (ДА) — базовым  остаточным маслом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Описание  технологической  схемы

Рис. 1. Установка  УМТ-50 для переработки нефти и  газового конденсата:  

I- сырье; II - бензин; III - керосин; IV - дизельное топливо; V - мазут; К -газ 

Установка УМТ-50 (рис. 1) состоит из узла фракционирования с блоком теплообменников, аппаратов  воздушного охлаждения и печи подогрева  сырья. Подготовленное стабильное сырье  прокачивается насосом Н-1 последовательно  через теплообменники Т-1 и Т-2, где  оно нагревается теплом отходящих  потоков и затем поступает  в трубчатую печь П-1 для окончательного нагрева. Из печи сырье в парожидком состоянии направляется в колонну  К-1 для разделения на фракции.  

В колонне паровая  фаза, пройдя через две ситчатые и одну колпачковые тарелки, поступает  в верхнюю секцию колонны К-1, где  происходит отделение бензиновой фракции  от дизельного топлива. Пары бензиновой фракции направляются в воздушный  холодильник ВХ-1, в котором они  охлаждаются и конденсируются, охлажденная  бензиновая фракция поступает в  емкость орошения Е-1. Из емкости  Е-1 часть бензиновой фракции подается в качестве холодного орошения в  колонну К-1 (для снятия излишков тепла), а балансовое количество бензиновой фракции через замерный блок выводится  в товарный парк на блок компаундирования. Котельный остаток (мазут), отделившись  от паровой фазы, стекает в пространство жесткотрубного испарителя колонны  К-1, в трубном пространстве которого происходит отпарка легких бензиновых фракций из дизельного топлива. Котельный остаток выводится из колонны К-1 через теплообменник Т-2 и холодильник ВХ-2 (на рисунке не показан), где охлаждается сырьем и воздушным потоком до 60 °С, и подается насосом через замерный узел в товарный парк. Дизельное топливо стекает в отгонную секцию колонны К-1, где смонтирована насадка из рукавной сетки. Температура этой секции поддерживается за счет тепла паров, поступающих из трубного пространства испарителя колонны К-1. 

- БЕНЗИНОВАЯ ФРАКЦИЯ. Типичная температура конца кипения бензиновой фракции - от 150°С (302°F) до 193°С (380°F). Будучи основным компонентом товарного бензина, этот продукт может быть облагорожен компаундированием или дополнительной переработкой в более качественное высокооктановое топливо.

- КЕРОСИНОВАЯ ФРАКЦИЯ. Типичный температурный диапазон кипения керосиновой фракции находится в пределах приблизительно от 185°С (365°F) до 282°С (540°F). Кроме прочего, этот продукт применяется в качестве осветительного керосина, а также печного или реактивного топлива.

- ДИЗЕЛЬНАЯ ФРАКЦИЯ (ДИСТИЛЛЯТ). Типичный температурный диапазон кипения этого продукта находится в пределах приблизительно от 237°С (460°F) до 35ГС (665°F). Продукт может использоваться в качестве печного или дизельного топлива. В зависимости от качества нефти, на установке может вырабатываться летнее, зимнее или арктическое дизельное топливо.

- КУБОВЫЙ ОСТАТОК (МАЗУТ) представляет собой остаточное сырье, являющееся более тяжелым, чем дизельная фракция. Типичная температура начала кипения составляет примерно 287°С (550°F). Продукт может использоваться как котельное топливо.

Основываясь на типичных характеристиках сырья - нефти  с плотностью 0,865 (32° по норме API) - на установке первичной переработки  «Гэлакси» можно получить следующие  выходы продуктов при номинальной  производительности переработки сырья: около 24% бензина, 11% керосина, 11% дизельной  фракции и 53% кубового остатка. Реальная производительность переработки, выходы и температуры кипения меняются в зависимости от индивидуальных характеристик нефти. По получении  информации о точном составе нефти  заказчика, «Гэлакси» укажет точные выходы продукции и по требованию заказчика осуществит модификацию  заказанной установки для удовлетворения индивидуальных потребностей на продукты перегонки.

Литература

1. www.wikipedia.ru
2. http://maslo.od.ua
3. http://www.oildirectory.info/article-pererabotka.php
4. http://www.avtotut.ru/ustroistvoavto/transmissia/kpp/
5. http://nulled-scripts.ru/s1.html
6. Черножуков Н.И. «Технология переработки нефти и газа»
7. Эрих в.н. «химия и технология нефти и газа»