Базовые масла

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет»

Кафедра «Тепловые двигатели и установки» 
 
 

Реферат

по дисциплине « Эксплуатационные материалы »

Тема: «Базовые масла». 
 
 
 
 

Проверил:                                                                                    Терентьев А.Н.

доцент к.т.н.                                                                                        

Выполнил:                                                                                    Головков  М.О.

студент гр. 9-66-1                                                                                                 

                                                     Ижевск 2011

                                                 Содержание

Введение                                          3

1. Общие понятия о моторном масле                                                        4

2.Базовые моторные масла 4

3. Минеральные базовые масла    4

4.Базовые синтетические масла 6

5. Полусинтетические базовые масла 8

6. Эксплуатационные характеристики 8

7. Современные классификации базовых моторных масел 8

8. Присадки к базовым маслам 12

Заключение 14

Список  используемых источников 15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                         Введение

      Моторное масло, его качество, регулярность замены, соответствие  сорта данному двигателю и  конкретным условиям его эксплуатации  играют большую роль  в обеспечении  надежной и долговечной работы  двигателя. Масло способствует  созданию стабильной поверхности  трения, снижению износа и уменьшению  механических потерь.

     Качество и время работы моторного  масла зависит от от его  основы - базового масла.

                             1.Общие понятия о моторном масле

       Моторное масло состоит из основы - базового масла и присадок. Свойства масла определяются прежде всего химическим составом основы, присадки же предназначены для корректировки и улучшения этих характеристик. С помощью присадок можно значительно повысить эксплуатационные свойства моторных масел, даже изготовленных из не самых лучших базовых масел. Но при длительной эксплуатации и особенно при высоких нагрузках присадки разрушаются, и конечное качество моторного масла, проработавшего в двигателе более половины положенного срока, определяется качеством базового масла.

     Масла — это углеводороды с определенным количеством атомов углерода. Эти  атомы могут быть соединены как  в длинные и прямые цепи, так  и разветвленные, как крона какого-нибудь дерева. Чем более «прямыми» будут  цепи, тем лучше будут свойства масла. Так, например, «ветвистым» молекулам  легче свернуться в шарик, поскольку  они более компактные — именно так происходит замерзание. То есть они будут замерзать при более  высокой температуре, чем масла  состоящие из прямых цепей.  

                                  2. Базовые моторные масла

       Основы  масла бывают минеральные (т.е. полученные путём очистки соответствующей  фракции нефти) и синтетические (т.е. полученым путём каталитического  синтеза из газов). Комбинация минеральных  и синтетических основ, при условии  не менее 25 % синтетического базового масла, называется полусинтетической базой.

                                   3.Минеральные базовые масла

     Совершенствование минеральных базовых масел проводится по двум основным направлениям.

     Первое, при котором масло очищается  только до такой степени, чтобы в  нем осталось оптимальное содержание смол, кислот, соединений серы, азота  и, дополнительно, вводятся присадки для  улучшения некоторых функциональных свойств. Такой метод не позволяет получить масла достаточно высокого уровня качества.

     Второе  направление, при котором базовое  масло полностью очищается от всех примесей и проводится молекулярная модификация методом гидрокрекинга. В результате получается масло, обладающее ценными свойствами для тяжелых  режимов работы (высокая стойкость  к деформациям сдвига при высоких  скоростях, нагрузках и температурах, высокий индекс вязкости и стабильность параметров).

     В процессе каталитического гидрокрекинга  происходит «выпрямление» цепей  — изомеризация, но строя отборных молекул таким способом не получить. Его получают из легких газов, «наращивая»  длину цепи до нужного числа атомов углерода. Условия этой реакции намного  лучше контролируются, поэтому можно  получить практически линейные цепи заданной длины.

     Химический  состав минеральных основ зависит от качества нефти, пределов выкипания отбираемых масляных фракций, а также методов и степени их очистки. Минеральная основа – самая дешевая. Это продукт прямой перегонки нефти, состоящий из молекул разной длины и разного строения. Из-за этой неоднородности – нестабильность вязкостно – температурных свойств, высокая испаряемость, низкая стойкость к окислению. Минеральная основа – самая распространенная в мире моторных масел.

        Гидрокрекинговые масла — это продукты перегонки и глубокой очистки нефти. Гидрокрекинг отбрасывает все «ненужное», ну а если захватывается что-то «полезное», необходимые свойства придаются с помощью присадок. Но четко отфильтровать ненужные примеси сложно — поэтому имеет место большее нагарообразование и «содействие» коррозии у гидрокрекинговых масел по сравнению «синтетикой». Гидрокрекинговое масло получается близким по качеству к «синтетике», но быстрее стареет, теряет свои свойства. Зато они обладают высоким индексом вязкости, противоокислительной стойкостью и стойкостью к деформациям сдвига, а от износа могут защищать даже лучше, чем синтетические. С другой стороны, «синтетика» более однородна в смысле линейности углеводородных цепей, что дает преимущества, например, в температуре замерзания. Есть еще один нюанс. Гидрокрекинг — процесс каталитический, как, впрочем, и синтез. Но если первый идет, например, на никеле, то второй — на углероде. Понятно, что углерод в этом смысле лучше, так масло будет избавлено от нежелательных примесей соединений катализаторов.

Подавляющее большинство моторных масел, позиционируемых как полусинтетические, и даже полностью синтетические, являются ни чем иным, как гидрокрекинговыми маслами. Это общая тенденция крупнейших производителей масел. Программа BP (кроме Visco 7000), Shell (кроме 0W-40), частично Castrol, Mobil, Esso, Chevron, Fuchs построена на гидрокрекинге. Все масла южно-корейской фирмы ZIC- это только гидрокрекинг.  

                                    4. Базовые синтетические масла

     Синтетические масла  обладают исключительно удачными вязкостно-температурными характеристиками. Это, во-первых, гораздо более низкая, чем у минеральных, температура застывания (-50°С, -60°C) и очень высокий индекс вязкости, что существенно облегчает запуск двигателя в морозную погоду. Во-вторых, они имеют более высокую вязкость при рабочих температурах свыше 100°C - благодаря этому масляная пленка, разделяющая поверхности трения, не разрушается в экстремальных тепловых режимах. К прочим достоинствам синтетических масел можно отнести повышенную стойкость к деформациям сдвига (благодаря однородности структруры), высокую термоокислительную стабильность, то есть малую склонность к образованию нагаров и лаков (лаками называют откладывающиеся на горячих поверхностях прозрачные, очень прочные, практически ничем не растворимые пленки, состоящие из продуктов окисления), а также небольшие по сравнению с минеральными маслами испаряемость и расход на угар. Немаловажно и то, что синтетика требует введения минимального количества загущающих присадок, а особо высококлассные ее сорта не требуют таких присадок вообще, следовательно, эти масла очень стойкие - ведь разрушаются в первую очередь именно присадки. Все эти свойства синтетических масел способствуют снижению общих механических потерь в двигателе и уменьшению износа деталей. Кроме того, их ресурс превышает ресурс минеральных в 5 и более раз. Основным фактором, ограничивающим применение синтетических масел, является их высокая стоимость. Они в 3-5 раз дороже минеральных.

     В роли синтетической базы выступают  обычно полиальфаолефины (ПАО) или эстеры, либо их смесь. ПАО - это углеводороды с длиной цепочки порядка 10…12 атомов. Получают ее путем полимеризации (проще  говоря – соединения) коротких углеводородных цепочек – мономеров из 3…5 атомов. Сырьем для этого обычно служат нефтяные газы – бутилен и этилен. Эстеры представляют собой сложные эфиры  – продукты нейтрализации карбоновых кислот спиртами. Сырье для производства – растительные масла, например рапсовое, или, даже, кокосовое. Эстеры обладают рядом преимуществ перед всеми  другими известными основами. Во-первых, молекулы эстеров полярны, то есть электрический  заряд распределен в них так, что молекула сама «прилипает» к  металлу. Во вторых, вязкость эстеров  можно задавать еще на этапе производства основы: чем более тяжелые спирты используются, тем большей получается вязкость. Можно обойтись без всяких загущающих присадок, которые «выгорают» в ходе работы в двигателе, приводят к «старению» масла. Современная технология позволяет создавать полностью биологически разлагаемые масла на основе эстеров, т. к. эстеры являются экологически чистыми продуктами и легко утилизируются. Однако все эти плюсы могут показаться слишком дорогим удовольствием. Эстеровая база стоит в 5…10 раз дороже минеральной. Поэтому их содержание в моторных маслах обычно ограничено 3-5%, и применяются они лишь в самых совершенных продуктах, обычно составляющих вершину товарного ряда компаний-лидеров. 

                             5.Полусинтетические базовые масла

     Полусинтетические масла – это смесь минеральных и синтетических базовых масел, и может содержать в своем составе от 20 до 40 процентов «синтетики». Специальных требований к производителям полусинтетических смазочных материалов в отношении того, какое количество синтетического базового масла (синтетического компонента) должно быть в готовом моторном масле - нет. Также нет никаких предписаний, какой синтетический компонент (базовое масло группы III или группы IV) использовать при изготовлении полусинтетического смазочного материала. По своим характеристикам эти масла занимают промежуточное положение между минеральными и синтетическими маслами, т.е. их свойства лучше обычных минеральных масел, но хуже синтетических. По цене же эти масла значительно дешевле синтетических.

                                6. Эксплуатационные характеристики

      (по возрастанию качества), в % 
(минеральное базовое масло принято за 100 %)

• Минеральное, обычного качества- 100 %
• Гидрокрекинговое, улучшенное минеральное- 200 %
• Синтетическое, полиальфаолефиновое- 300 %
• Синтетическое, эстеровое- 500 %

                       7. Современные классификации базовых моторных масел

     Многообразие  типов, конструкций двигателей и  условий их работы предопределяет необходимость  применения для их смазывания моторных масел с существенно различающимися свойствами.

     Двигателестроители  в инструкциях по эксплуатации, а  производители моторных масел в  проспектах, рекламе, маркировании тары используют одни и те же условные обозначения свойств, областей применения и характеристик масел, принятые в классификациях:

• SAE (Американское общество автомобильных инженеров),
• API (Американский институт нефти),
• АСЕА (Ассоциация европейских производителей автомобилей) с 1996 г. пришла на   смену  ССМС(Комитету производителей автомобилей европейского Общего рынка),
• ILSAC (Международный комитет по стандартизации и одобрению смазочных материалов -   совместная американо-японская классификация),
• MIL-L (спецификации Военного ведомства США),
• ГОСТ 17479.1-85 (Российская классификация по вязкостно-температурным и   эксплуатационным свойствам).

    Дополнительно ведущие производители автомобилей  подвергают масла испытаниям по собственным  программам, после чего допускают  масла, выдерживающие такие испытания, в качестве масел первой заправки для всех или определенных типов  техники своего производства. Такие  спецификации называют допусками.

Важнейшие, наиболее часто упоминаемые фирменные  спецификации (допуски) моторных масел  имеют следующие обозначения: 

• Volvo VDS, Volvo VDS-2;
• Volkswagen: VW 500.00, VW 501.00, VW 502.00, VW 505.00;
• Rover: RES 22 OL G-4, RES 22 OL PD-2, RES 22 OLD-5;
• BMW "Special Oils";
• Mercedes-Benz: MB 229.1, MB 228.5, MB 228.2/3, MB 228.0/1, MB 227.0/1;
• MAN 270, MAN 271, MAN QC 13017, MAN M 3275, MAN M 3277;
• MTU Type 1, MTU Type 2;
• MACK EO-K, MACK EO-L;
• Ford: E3E-M2C 153-Е (в США), WSE-M2C 903 (в Европе);
• General Motors: GM 6094 M,GM 4718 M, GM 4717 M.

     В соответствии с классификацией SAE регламентируются вязкостно-температурные показатели моторных масел, т. е. их практическая вязкость.

     Эксплуатационные  свойства масел (качество) определяются по классификациям, разработанным API и АСЕА, а также устаревшей, но все еще иногда применяемой ССМС.

Из всех существующих классификаций вязкости моторных масел для четырехтактных двигателей в России больше всего  прижилась SAE, созданная по методике Американского общества автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers). Под SAE адаптирован отечественный ГОСТ 17479.1-85.

     Европейские стандарты считаются более строгими, чем американские. Объясняется это  тем, что условия эксплуатации и  более компактные двигатели на европейских  моделях позволяют снимать больше мощности с единицы объема.

Основные  классификации и  маркировки

     По  классификации Американского института  нефти (API) базовые масла подразделяются на пять категорий:

• Группа I - базовые масла, которые получены методом селективной очистки и депарафинизации растворителями (обычные минеральные)
• Группа II- высокорафинированные базовые масла, с низким содержанием ароматических соединений и парафинов, с повышенной окислительной стабильностью (масла, прошедшие гидрообработку- улучшенные минеральные)
• Группа III- базовые масла с высоким индексом вязкости, полученные методом каталитического гидрокрекинга (НС-технология). В ходе специальной обработки улучшают молекулярную структуру масла, приближая по своим свойствам базовые масла группы III к синтетическим базовым маслам IV группы. Не случайно масла этой группы относят к полусинтетическим (а некоторые компании даже к синтетическим базовым маслам).
• Группа IV– синтетические базовые масла на основе полиальфаолефинов (ПАО). Полиальфаолефины, получаемые в результате химического процесса, имеют характеристики единообразной композиции, очень высокую окислительную стабильность, высокий индекс вязкости и не имеют молекул парафинов в своем составе.
• Группа V – другие базовые масла, не вошедшие в предыдущие группы. В эту группу входят другие синтетические базовые масла и базовые масла на растительной основе.

                                           8. Присадки к базовым маслам

     При современном уровне развития двигателестроения  использование масла без присадок практически невозможно, т.к. невозможно создание масел, которые обеспечили бы эффективную защиту двигателя и одновременно не разрушались в течение длительного времени. Все современные моторные масла содержат в своем составе пакет (набор) присадок, содержание которых суммарно может достигать 20%. Присадки можно разделить на несколько типов:

• Вязкостно-загущающие присадки
• Моющие присадки (детергенты и дисперсанты)
• Противоизносные присадки
• Ингибиторы окисления (антиокислительные присадки)
• Ингибиторы коррозии и ржавления
• Антипенные присадки
• Модификаторы трения
• Депрессорные присадки.

                                                       Заключение

     В данном реферате был сделан обзор  по основным видам базовых масел,

дана  их классификация и эксплуатационные характеристики. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                  Список используемых источников

1. Топливо, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение, Справочник/ И.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Бнатов и др.; Под редакцией В.М. Школьникова - М.: Издательский центр «Техинформ».-1999.-596с.
2. Джерихов, В. Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: Лабораторный практикум. Учебное пособие / В. Б. Джерихов, О. М. Суворов, А. В. Соловьев: СПбГАСУ. – СПб., 2007. – 109 с.
3. Никифоров И.К. Использование эксплуатационных материалов. Учебное пособие.- У-У., Изд-во ВСГТУ, 2003.- 146 с.