Индустриальные масла. Общего назначения

Федеральное Бюджетное Государственное  Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

«Ижевский Государственный Технический  Университет им. М.Т. Калашникова»

Кафедра «Тепловые двигатели и  установки»

 

 

 

 

 

Курсовая работа

«Индустриальные масла. Общего назначения»

по дисциплине  «Эксплуатационные  материалы в нефтяной и газовой  промышленности»

 

 

 

 

 

Выполнила:                                                                                                                       Миронова К.Ю.,

ст.гр. 9-66-1

Принял:                                                                                                                                   Блябляс А.Н.,

ст. преподаватель

 

 

 

 

 

Ижевск, 2013

Содержание

 

Введение                                                                                                                   3

Система обозначений                                                                                              4

Свойства                                                                                                                   8

Ассортимент индустриальных масел. Масла общего назначения                    15

Способы получения масел 19

Методы очистки масел 21

Присадки к смазочным  материалам 24

Заключение                                                                                                             29

Список использованной литературы                                                                   30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Технический прогресс в машиностроении – развитие высокопроизводительного  и с числовым программным управлением  автоматизированных модулей, роботов  и другого надежного и долговечного оборудования – потребовал создания качественно новых индустриальных масел. Нефтеперерабатывающая промышленность производит большой ассортимент  современных легированных индустриальных маселс улучшенными эксплуатационными  свойствами: антиокислительными, смазывающими, защитными, деэмульгирующими и др. Применение легированных индустриальных масел (с  присадками) обеспечивает повышение  надежности и долговечности работы оборудования и его производительности, увеличение срока службы масел в 2-4 раза по сравнению с маслами  без присадок.

Ассортимент масел, употребляемых  для промышленного оборудования и машин, практически шире приведенного в данной курсовой работе.

Индустриальные масла  широко применяются в промышленности и народном хозяйстве для смазки приборов,  станков, механизмов, двигателей,  различного оборудования, а также  используются для заполнения  гидравлических систем. В большинстве случаев  индустриальными маслами  смазывают  узлы трения, работающие в относительно легких условиях, а именно, при нормальной температуре окружающей среды, при  невысокой нагрузке и невысокой  температуре.

Все индустриальные масла  являются дестиллатными, различающимися по вязкости и глубине очистки.

В данной курсовой работе подробнее  рассмотрим систему обозначения  индустриальных масел, их свойства и  ассортимент.

 

 

 

 

 

 

Система обозначений

Длительное время не было технически обоснованной и общепринятой классификации индустриальных масел. В зависимости от области применения их условно классифицировали на масла  общего и специального назначения. Кроме , масла каждой из этих групп  подразделяли на три подгруппы по кинематической вязкости при 50 и 100. Имело место разделение по характеру исходной нефти – на масла из малосернистых и сернистых нефтей; по способу очистки – на масла селективной, сернокислотной, адсорбционной, выщелоченные и др. При разработке легированных масел их обозначали , руководствуясь сложившимися правилами, например: масла серии ИГП – индустриальные гидравлические с присадками; ИСП – индустриальные из сернистых нефтей с присадками и т.п.

На основе отечественного и зарубежного опыта по созданию классификаций смазочных масел, изучения технических требований к  индустриальным маслам, опыта разработки и применения легированных масел  впервые разработана технически  обоснованная классификация индустриальных масел. Она  отражена в ГОСТ – 17479.4-87 («Обозначение нефтепродуктов. Масла  индустриальные»).

Настоящий стандарт устанавливает  классификацию и обозначение  индустриальных масел, применяемых  в промышленном оборудовании.

1. Обозначение индустриальных  масел состоит из четырех групп  знаков, первая из которых обозначается  буквой И - индустриальное, вторая - прописными буквами, обозначающими  принадлежность к группе (группам)  по назначению, третья - прописными  буквами, обозначающими принадлежность  к подгруппе масел по эксплуатационным  свойствам, четвертая - цифрами,  характеризующими класс кинематической  вязкости.

2. В зависимости от  назначения, эксплуатационных свойств  и состава (наличия соответствующих  функциональных присадок) индустриальные  масла подразделяют на группы (табл. 1), подгруппы (табл. 2) и классы  вязкости (табл. 3).

 

 

 

Таблица 1

Группы масла	Рекомендуемая область  применения
Л	Легко нагруженные узлы (шпиндели, подшипники и сопряженные с ними соединения)
Г	Гидравлические системы
Н	Направляющие скольжения
Т	Тяжело нагруженные узлы (зубчатые передачи)

 

Таблица 2

Подгруппа масла	Состав масла	Рекомендуемая область  применения
А	Нефтяные масла без  присадок	Машины и механизмы  промышленного оборудования, условия  работы которых не предъявляют особых требований к антиокислительным  и антикоррозионным свойствам масел
Б	Нефтяные масла с антиокислительными и антикоррозионными присадками	Машины и механизмы  промышленного оборудования, условия  работы которых предъявляют повышенные требования к антиокислительным  и антикоррозионным свойствам масел
С	Нефтяные масла с антиокислительными, антикоррозионными и противоизносными присадками	Машины и механизмы  промышленного оборудования, содержащие антифрикционные сплавы цветных  металлов, условия работы которых  предъявляют повышенные требования к антиокислительным, антикоррозионным и противоизносным свойствам  масел
Д	Нефтяные масла с антиокислительными, антикоррозионными, противоизносными и противозадирными присадками	Машины и механизмы  промышленного оборудования, условия  работы которых предъявляют повышенные требования к антиокислительным, антикоррозионным, противоизносным и противозадирным свойствам масел
Е	Нефтяные масла с антиокислительными, адгезионными, противоизносными, противозадирными и противоскачковыми присадками	Машины и механизмы  промышленного оборудования, условия  работы которых предъявляют повышенные требования к антиокислительным, адгезионным, противоизносным, противозадирным и противоскачковым свойствам масел

 

3. Примеры обозначения индустриальных масел:

И-Г-В-46, где И - индустриальное масло, Г - масло предназначено для  гидравлической системы, В - масло с  антиокислительными и антикоррозионными  присадками для машин и механизмов промышленного оборудования с повышенными  требованиями к условиям работы, 46 - класс вязкости;

И-ГН-Е-68, где И - индустриальное масло, ГН - масло предназначено для  гидравлической системы и направляющих скольжения, Е - масло с антиокислительными, адгезионными, противоизносными, противозадирными и противоскачковыми присадками для машин и механизмов промышленного  оборудования с повышенными требованиями к условиям работы, 68 - класс вязкости.

В единой  системе обозначений  индустриальных масел учтено применение их в различном промышленном оборудовании: станках, прессах, прокатных и волочильных станах, машинах и оборудовании, в которых используются редукторы, подшипниках и других элементах различных конструкций и условий эксплуатации, а также гидравлические системы и др. Масла, предназначенные для смазывания промышленного оборудования, выделяют в самостоятельную группу и им присваивают общее условное наименование «Индустриальные масла». В отличие  от моторных, трансмиссионных и других масел специального назначения, они обозначаются буквой «И».

Обозначение индустриальных масел включает группу знаков, разделенных  между собой дефисом. Первая буква  «И», вторая прописная группа определяет принадлежность к группе по назначению, третья прописная буква – принадлежность к подгруппе по эксплуатационным свойствам и четвертый знак –  цифра характеризует класс по кинематической вязкости.

 

Таблица 3

Класс вязкости	Кинематическая  вязкость при температуре 40 °С, мм2/с (сСт)
2 3 5 7 10 15 22 32 46 68 100 150 220 320 460 680 1000 1500	1,9-2,5 3,0-3,5 4,0-5,0 6,0-8,0 9,0-11,0 13,0-17,0 19,0-25,0 29,0-35,0 41,0-51,0 61,0-75,0 90,0-110,0 135-165 198-242 288-352 414-506 612-748 900-1100 1350-1650

 

 

 

 

 

 

Свойства

Назначение индустриальных масел -  обеспечить снижение трения в трущихся частях металлорежущих станков, прессов, прокатных  станов и другого  промышленного оборудования, Одновременно индустриальные масла должны отводить тепло от узлов трения, защищать детали от коррозии, очищать трущиеся поверхности от загрязнения, быть уплотняющим  средством, не допускать образования  пены при контакте с воздухом, предотвращать  образование стойких эмульсий с  водой или быть способным эмульгировать , хорошо фильтроваться через фильтрующие  элементы, быть нетоксичными, не обладать неприятным запахом и т.д. В условиях применения смазочные масла подвергаются воздействию высоких температур и давлений, контактируют с различными металлами, воздухом, водой и различными агрессивными средами.  Поэтому  в период эксплуатации они окисляются – повышается вязкость, кислотное число, коррозионная активность, засоряются продуктами износа – усиливается абразивный износ, ухудшается фильтрование, появляются продукты деструкции – понижается вязкость, температура вспышки, появляется вода и др.

Ниже приведены основные нормируемые для индустриальных масел показатели качества и их значение.

Плотность непосредственно связана с такими важными свойствами,  как вязкость и сжимаемость. Она существенно влияет на передаваемую гидропередачей мощность и определяет запас энергии в масле при его циркуляции. Применение масел высокой плотности позволяет существенно уменьшить размеры гидропередачи при той же мощности. При повышении давления плотность масел возрастает вследствие их сжимаемости:

Давление, МПа	0,1	35	105	140
Плотность, кг/м3	885	895	920	930

 

Вязкость. Смазочные масла для промышленного оборудования выбирают главным образом по их вязкости. Вязкость – одно из важных свойств, имеющих эксплуатационное значение и общее для большинства масел. При гидродинамических расчетах, связанны с конструированием узлов трения и подбором для них масла, обычно используют кинематическую вязкость. Эту вязкость обязательно нормируют для всех минеральных масел. Длительное время кинематическая вязкость индустриальных масел определялась  при температурах 50 и 100. В настоящее время принятой по классификации ISO 3448-75 является температура 40 (вместо 50). При выборе масла следует учитывать три критических значения вязкости: оптимальное при нормальной рабочей температуре, минимальное при максимальной рабочей температуре и максимальное при самой низкой температуре.

Вязкость масла в значительной степени зависит от давления. Это  имеет особое значение при смазывании механизмов, работающих с большими удельными нагрузками и высоким  давлением в узлах трения, что  должно учитываться при конструировании  в расчетах механизмов. Требуемый  уровень вязкости в рабочих условиях положительно сказывается на смазывающих  свойствах масла: между трущимися  поверхностями создается прочный  смазочный слой. Зависимость вязкости от давлениявыражается уравнением:

,

где и  - динамическая вязкость при давлении и атмосферном давлении, Пас; e- основание натуральных логарифмов; - пьезокоэффициент вязкости, Па^-1с^-1 (для нефтяных масел лежит в пределах 0,001-0,004).

При высоком давлении вязкость может возрасти настолько, что масло  потеряет свойства жидкости и превратится  в квазипластичное тело. При давлении >10¹⁵Па минеральное масло превращается в твердое тело. При снятии нагрузки первоначальная вязкость восстанавливается. Вязкость масел при всех температурах с увеличением давления растет неодинаково и тем значительнее, чем выше давление и ниже температура.

Индекс вязкости характеризует вязкостно-температурные свойства масел. Для перевода одних единиц вязкости в другие, для расчета вязкости смеси смазочных масел и для расчета изменения вязкости от температуры или определения индекса вязкости масел следует пользоваться соответствующими формулами, номограммами, таблицами и графиками. (ГОСТ 25371-82).

Индекс вязкости 85 и выше указывает на хорошие вязкостно-температурные  свойства. Для гидравлических систем современного оборудования необходимы масла с индексом вязкости >100 и загущенные масла с индексом вязкости 110-200. Этот показатель особенно важен для масел, применяемых в условиях, когда при изменении рабочих температур недопустимо даже незначительное изменение вязкости (например, для гидравлических систем, высокоскоростных механизмов, для гидродинамических направляющих скольжения и др). Как правило, индустриальные масла эксплуатируются при сравнительно низких температурах  (50-60), поэтому в соответствии с ГОСТ 4.24-84  нормирование индекса вязкости не обязательно.

Температура застывания определяется в критических условиях (в пробирке) и не характеризует надежно подвижность масла при низкой температуре в условиях эксплуатации. Характеристикой подвижности масел при низкой температуре служит вязкость при соответствующей температуре, верхний предел которой зависит от условий эксплуатации и конструкции механизмов. Применение присадок позволяет понизить температуру застывания масел. Данные по температуре застывания масел необходимы при проведении нефтескладских операций (слив, налив, хранение).

Температура вспышки – та температура,  при которой пары масла образуют с воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней пламени. Характеризует огнеопасность масла и указывает на наличие в нем низкокипящих фракций. Ее определяют в приборах открытого и закрытого типа.  В открытом приборе температура вспышки минеральных масел на 20-25 выше, чем в закрытом.

Зольность – количество неорганических примесей, остающихся от сжигания навески масла, выраженное в процентах к массе масла. Высокая зольность масел без присадок указывает на недостаточную его очистку, т.е. на наличие в нем различных солей и несгораемых механических примесей и содержание зольных присадок в легированных маслах. Обычно зольность масел составляет 0,002-0,4% (масс).

Содержание  механических примесей, воды, селективных  растворителей и водорастворимых  кислот и щелочей. По этому показателю контролируют качество масел при их производстве, а также при определении срока службы масла для оценки пригодности его для дальнейшего применения (отсутствие или определенная норма в маслах загрязнений и веществ, агрессивных по отношению к металлическим поверхностям).

Цвет – показатель степени очистки и происхождения минеральных масел. Некоторые присадки, вводимые в масла, ухудшают их цвет. Изменения цвета масел в процессе эксплуатации косвенно характеризуют степень их окисления или загрязнения.

Кислотное число также характеризует степень очистки минеральных масел и отчасти их стабильность в процессе эксплуатации и хранения. Этот показатель не характерен для масел с присадками, так как в присутствии некоторых из них увеличивается кислотное число и в то же время повышается стабильность масел при длительной эксплуатации и хранении.

Содержание  серы зависит от природы нефти, из которой выработано масло, а также глубина его очистки. При применении процессов гидрооблагораживания содержание серы в масле указывает на глубину процесса гидрирования. В очищенных маслах из сернистых нефтей сера содержится в виде органических соединений, не вызывающих в обычных условиях коррозии черных и цветных металлов. Агрессивное действие серы возможно при высоких температурах , например при использовании масел в качестве закалочной среды, контактирующей с раскаленной поверхностью металла. Масла с присадками, в состав которых входит сера, содержат больше серы, чем базовые масла. Серосодержащие присадки вводят в масло для улучшения их смазывающих свойств.

Антиокислительная стабильность индустриальных масел в процессе эксплуатации и хранения – одна из важных характеристик их эксплуатационных свойств. По антиокислительной или химической стабильности определяют стойкость масла к окислению кислородом воздуха. Все минеральные масла, соприкасаясь с воздухом при высокой температуре, взаимодействуют с кислородом и окисляются. Недостаточная антиокислительная способность масел приводит к быстрому их окислению, сопровождающемуся образованием растворимых и нерастворимых продуктов окисления (органических кислот, смол, асфальтенов и др). При этом в масле появляются осадки в виде лака и шлама, нарушающие циркуляцию масла в системе и образующие агрессивные продукты, которые вызывают коррозию деталей машин. Срок службы масла без окисления значительно сокращается, повышается его коррозионность, ухудшается способность отделять воду и растворенный воздух. На окисление масла влияют многие факторы: температура, пенообразование, содержание воды, оргинических кислот, металлических продуктов износа и других загрязнений.

Химически стабильные масла, работоспособные при высокой  температуре, должны создаваться на использовании глубокоочищенных базовых масел с антиокислительными присадками. Современные легированные индустриальные масла для улучшения антиокислительной стабильности содержат специальные присадки. Особенно важны антиокислительные свойства для масел, работающих в узлах трения и механизмах при повышенной температуре и при интенсивной циркуляции и перемешивании.

Защитные (консервационные) свойства определяют способностьиндустриальных  масел предотвращать агрессивное  действие на детали машин органических кислот, содержащихся в маслах и  образующихся в результате окисления  при наличии влаги, попадающей в  масла в процессе эксплуатации (конденсация  из воздуха, охлаждающая вода и др), а также веществ, агрессивных  по отношению к некоторым металлам. Коррозия черных металлов возникает  при попадании в масло воды, а цветных металлов и сплавов вызывается действием органических кислот, образующихся при окислении масла и некоторых присадок. Вода, а также частицы продуктов коррозии стимулируют коррозионную агрессивность органических кислот. Кроме того, попадая в зону трения, частички продуктов коррозии действуют как абразив и повышают интенсивность изнашивания. Коррозия цветных металлов усиливается с повышением температуры. Защитные свойства улучшаются при введении в масло маслорастворимых ингибиторов коррозии, антикоррозионных присадок, которые препятствуют контакту металла с влагой и органическими кислотами.

Смазывающие свойства характеризуют способность масел улучшать работоспособность поверхности трения путем максимального уменьшения износа и трения. Они оцениваются показателем износа, антифрикционными и противозадирными свойствами. Смазывающие свойства масел позволяют судить об их способности предотвращать любой вид удаления материала с  контактирующих поверхностей ( умеренный износ, задир, выкрашивание, коррозионно-механический, абразивный и др). При работе узлов и механизмов в условиях гидродинамического режима трения требования по смазывающим свойствам обеспечиваются минеральными маслами соответствующей вязкости без присадок. При работе узлов и механизмов в условиях граничной смазки смазывающие свойства масел не обеспечиваются естественным составом минеральных масел. Учитывая, что при работе машин и механизмов имеет место как граничная (пуск, остановка), так и гидродинамическая (рабочие условия, например, гидравлической системы) смазка, к большинству индустриальных маселпредъявляют более жесткие требования по показателю износа, чем к маслам без присадок. Для предотвращения износа и заедания в масло вводят соответствующие присадки, которые на поверхности трения при определенных температурах создают защитные пленки.

В некоторых конструкциях лопастных насосов при высоких  скоростях вращения, нагрузках и  локальных температурах создаются  условия, при которых масляная пленка разрушается с образованием контакта металл – металл; наступает катострофический износ.

При использовании гидравлических масел с противоизносными присадками следует иметь в виду, что некоторые  из них, например, диалкилдитиофосфаты  цинка, способствуют повышенному коррозионному  износу деталей из медных сплавов. Это  необходимо учитывать при подборе  масел для насосов и других механизмов, детали которых выполнены  из определенных марок бронзы для  обеспечения минимального трения при  запуске. В этом случае следует применять  масла с антиокислительными и  антикоррозионными или противоизносными присадками, нейтральными по отношению  к сплавам из меди.

Антифрикционные свойства индустриальных масел не нормируют, но они являются косвенным показателем смазывающей  способности.

Противопенные свойства оценивают способность масел выделять воздух или другие газы без появления пены. Образование пены приводит к потерям масла, увеличению его сжимаемости, ухудшению смазывающей и охлаждающей способностей, вызывает более интенсивное окисление масла.  Способность противостоять вспениванию особенно важна для масел, используемых в гидравлических системах и для смазывания высокоскоростных механизмов, так как при их контакте с атмосферой при обычной температуре содержание растворенного воздуха достигает 8-9%. Большинство современных легированных масел содержат антипенные присадки, которые способствуют разрушению пузырьков пены на поверхности и предотвращают пенообразование.

Деэмульгирующие свойства свидетельствуют о способности масла обеспечивать быстрый отстой воды. Масла с плохими деэмульгирующими свойствами при обводнении образуют стойкие водомасляные эмульсии. При этом уменьшается вязкость масла, ухудшаются условия трения, металлические поверхности подвергаются коррозии, повышается температура застывания и т.д. Эти свойства минеральных масел улучшаются введением в них деэмульгаторов.

Содержание  активных элементов. Определение содержания цинка, фосфора, серы, хлора и других активных элементов служит для контроля за количеством вводимых в легированные масла присадок при производстве.

Для индустриальных масел  специального назначения дополнительно  нормируют такие показатели качества, как липкость, смываемость, эмульгируемость, стабильность вязкости загущенных масел, степень чистоты и др. В связи с ужесточением требований к эксплуатационным свойствам индустриальных масел нормируемые показатели их качества, очевидно, будут дополняться новыми.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ассортимент индустриальных масел

Масла общего назначения

В эту группу входят минеральные  масла без присадок и с присадками (легированные) вязкостью при 50 от 2.2 до 190мм²/с, получаемые из малосернистых и сернистых нефтей. Такие масла служат для смазывания наиболее растпространенных узлов и механизмов оборудования в различных отраслях промышленности. К маслам без присадок не предъявляют особых требований, их эксплуатационные свойства обеспечиваются естественной минеральной природой масел. В группу легированных масел включены масла с определенным комплексом свойств, обеспечивающих универсальность их применения.

Таблица 4. Характеристики индустриальных масел общего назначения без присадок

Данные масла представляют собой очищенные дистиллятные или  смесь дистиллятных и остаточных минеральных масел. Применяют их при производстве масел с присадками в качестве базовых.

Масла И-5А, И-8А – дистиллятные, из малосернистых нефтей кислотно-щелочной очистки и из сернистых нефтей селективной очистки. Применяют в различных отраслях промышленности для смазывания наболее широко распространенных легконагруженных , высокоскоростных узлов и механизмов, замасливания волокон  и в производстве масел , смазок и резин. Кроме того, их применяют для жирования кож, изготовления паст, мастик, оконной замазки и др. Ряд отраслей народного хозяйства используют  эти масла в качестве рабочей жидкости для гидравлических  систем различных строительных машин.

Масло И-12А – дистиллятное из сернистых нефтей селективной очистки или малосернистых – кислотно-щелочной. Служит для смазывания втулок, подшипников веретен ровничных и других машин, узлов, котонных и кеттельных машин, шпинделей металлорежущих станков, работающих с частотой вращения до 5 тыс об/мин, для направляющих бабок фильерно-расточных, фильерно-полировочных и других станков, для подшипников маломощных электродвигателей с кольцевой системой смазки, в качестве рабочей жидкости в объемных гидроприводах, работающих в закрытом помещении и на открытом воздухе, для поршневой группы аммиачных компрессоров и для многих других видов оборудования. Используют также для изготовления масел с присадками, пластичных антифрикционных и консервационных смазок, эмульгируюющих составов, технологических смазок и жидкостей. В зависимости от требований его можно заменить смесью одного из масел И-20А или И-30А с маловязкими маслами И-5или И-8А.

Масло И-20А, И-30А, И-40А, И-50А – дистиллятные или смесь дистиллятного с остаточным из сернистых и малосернистых нефтей селективной очистки либоз малосернистых нефтей кислотно-щелочной очистки. Их употребляют в качестве рабочих жидкостей в гидравлических системах станочного обрудования, автоматических линий, прессов, для смазывания легко- и средненагруженных зубчатых передач, направляющих качения и скольжения станков, где не требуются специальные масла, и других механизмов. Наиболее широко применяют масло И-20А в гидравлических системах промышленного оборудования, для строительных, дорожных и других машин, работающих на открытом воздухе. Применение указанных масел в тех или иных механизмах зависит от их вязкости: по мере уу увеличения масла используют в более нагруженных и менее быстроходных механизмах. Указанные масла можно заменить легированными маслами ИГП-18, ИГП-30, ИГП-38, ИГП-49  (по У 38 101413-73) соответствующей вязкости.