Смазочные масла

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Технологический институт

Кафедра «Товароведения и технологии продуктов питания»

 

 

 

 

Реферат на тему:

Смазочные масла

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                         Выполнил: студент ТНТ-09

                                                                                         Васильев В.А.

                                                                                                              Проверил: преподаватель

                                                                                          Дрогалев В.В.

 

 

 

 

Тюмень 2012

Смазочные масла

Различают нефтяные (минеральные) и синтетические  смазочные масла, используемые в  качестве, смазочных материалов. Нефтяные масла представляют собой жидкие смеси высококипящих углеводородов 

(tкип. 300-600 °С). Получают дистилляцией нефти или удалением нежелательных компонентов из гудронов. На основе нефтяных масел получают пластичные и технологические смазки, смазочно-охлаждающие и гидравлические жидкости и пр.

По   происхождению   или   исходному  сырью   различают  такие  смазочные   материалы:

- минеральные,  или нефтяные, являются основной  группой выпускаемых смазочных  масел (более 90 %). Их получают  при соответствующей переработке  нефти. По способу получения  такие материалы классифицируются  на дистиллятные, остаточные, компаундированные или смешанные;

- растительные  и животные, имеющие органическое  происхождение. Растительные масла 
получают путем переработки семян определенных растений. Наиболее широко в технике применяются касторовое масло.

- животные масла вырабатывают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир, костное и спермацетовые масла и др.).

- органические, масла по сравнению с нефтяными  обладают более высокими смазывающими  свойствами и более низкой  термической устойчивостью. В связи с этим их чаще используют в смеси с нефтяными;

- синтетические,  получаемые из различного исходного  сырья многими методами (каталитическая  полимеризация жидких или газообразных  углеводородов нефтяного и ненефтяного  сырья; синтез кремнийорганических соединений - полисиликонов; получение фтороуглеродных масел). Синтетические масла обладают всеми необходимыми свойствами, однако, из-за высокой стоимости их производства применяются только в самых ответственных узлах трения. По внешнему состоянию смазочные материалы делятся на:

- жидкие  смазочные масла, которые в  обычных условиях являются жидкостями, обладающими текучестью (нефтяные и растительные масла);

- пластичные, или консистентные, смазки, которые  в обычных условиях находятся  в мазеобразном состоянии (технический вазелин, солидолы, консталины, жиры и др.). Они подразделяются на антифрикционные, консервационные, уплотнительные и др.;

- твердые  смазочные материалы,  которые  не изменяют своего состояния  под действием температуры, давления  и т. п. (графит, слюда, тальк и др.). Их обычно применяют в смеси с жидкими или   пластичными смазочными материалами.

По         назначению         смазочные материалы         делятся          на          масла:

- моторные, предназначенные для двигателей  внутреннего сгорания (бензиновых, дизельных, авиационных);

-  трансмиссионные,   применяемые   в  трансмиссиях  тракторов,   автомобилей,   комбайнов, самоходных  и  других машин;

Эти  два  типа  масел  иногда  объединяют  термином  «транспортные  масла».

- индустриальные,        предназначенные        главным        образом        для        станков;

- гидравлические        для         гидравлических        систем         различных        машин;

Также   выделяют   компрессорные,    приборные,    цилиндровые,    электроизоляционные, вакуумные и  др. масла.

Международную классификацию смазочных материалов, индустриальных масел  и родственных  продуктов устанавливает ГОСТ 28549.0-90 (ИСО 6743/0-81) (см.табл.)

 

Общепринятая  классификация масел.

 

В первую очередь – это моторные масла. Особая группа масел, относящихся к моторным маслам -  авиационные масла. Помимо авиационных, из моторных масел выделяют автомобильные масла и дизельные масла. То есть, совокупность авиационных, автомобильных и дизельных масел и есть моторные масла.

Следующая группа масел – трансмиссионные  масла. Иногда трансмиссионные и  моторные масла объединяют под термином «транспортные масла». Индустриальные, гидравлические и компрессорные  масла и все другие масла объединяются под термином «прочие масла».    

 

Таблица 4.1.

Международная классификация смазочных материалов, индустриальных масел и родственных продуктов

Группа	Область применения	Обозначение стандарта
A	Открытые  системы, смазки	ГОСТ 28549.1
B	Смазывание  литейных форм
C	Зубчатые  передачи
D	Компрессоры (включая холодильные машины и  вакуумные насосы)	ГОСТ 28549.4 и  ГОСТ 28549.3
E	Двигатели внутреннего сгорания
F	Шпиндели, подшипники и сопряженные с ними соединения	ГОСТ 28549.2
G	Направляющие  скольжения
H	Гидравлические  системы	ГОСТ 28549.5
M	Механическая  обработка металлов	ГОСТ 28459.7
N	Электроизоляция
P	Пневматические  инструменты
Q	Системы терморегулирования
R	Временная защита от коррозии	ГОСТ 28549.8
T	Турбины	ГОСТ 28549.6
U	Термическая обработка
X	Области, требующие применения  пластических смазок	ГОСТ 28549.9
Y	Прочие  области применения
Z	Цилиндры  паровых машин

 

 

 

 

 

Таблица 4.2.

 

Классификация смазочных масел по назначению (ГОСТ 4.24.)

 

Группы	Подгруппы
Моторные	Универсальные
	Для бензиновых двигателей
	Для дизельных двигателей
Турбинные	Газотурбинные
	Турбины общего назначения
Трансмиссионные	Для механических передач
	Гидромеханических передач
	Гидростатических  передач
Индустриальные	Индустриальные  общего назначения
Масла различного назначения	Компрессорные
	Цилиндрические
	Изоляционные

 

 Моторные масла.

 

Особую  группу масел, относящихся к моторным, представляют авиационные, автомобильные  и дизельные масла.

Затраты на смазочные масла по сравнению  с затратами на топливо относительно невелики. Однако экономическое значение смазочных масел определяется не затратами на них, а их влиянием на безотказность, долговечность, экономичность и производительность машин, величину затрат на их техническое обслуживание и ремонт. Общий объем производства смазочных масел в российской нефтепереработке в 2006 году составил около 3 млн. тонн.

Моторное  масло - это смазочный материал для  поршневых двигателей внутреннего сгорания. Ресурс и надежность двигателя во многом зависят от того, насколько применяемое моторное масло по всем характеристикам соответствует предъявляемым требованиям. Любое несоответствие неизбежно влечет за собой существенные потери, связанные с затратами на ремонт двигателей и вынужденными простоями автомобиля.

 

Отечественная классификация моторных масел.

 

По  ГОСТ 17479.1-85 моторные масла делятся  по эксплуатационным свойствам на группы и по вязкости на классы.

Назначение  и примеры применения групп масел  показаны в табл.

Масла групп А и Б в настоящее  время устарели и не выпускаются. Основную массу потребляемых масел составляют масла групп В и Г.

По  вязкости масла подразделяются на следующие  классы: 6, 8, 10, 12,14,16,20 мм2/с (сСт) при 100 °С, а также 4з/10,43/8, 53/10, 53/12, 63 /10, 63/12, 63/14. Обозначение в виде дроби относится к загущенным маслам. Знаменатель дроби показывает вязкость в мм²/с (сСт) при 100°С, а числитель регламентирует вязкость масла при -18 °С. Масла с малой вязкостью рекомендуется применять зимой, с большей вязкостью - летом, загущенные масла применяются круглый год (всесезонно). 
Для большинства марок грузовых автомобилей, тракторов и машин на их базе летом применяются масла вязкостью 10 мм2/с (с/Ст) при 100°С, зимой - 8. Для бензиновых двигателей грузовых автомобилей масла вязкостью 8 мм2/с можно использовать как всесезонные. 

Обозначение марки моторного масла состоит  из трех групп знаков: первая - всегда буква М (масло моторное), вторая - класс вязкости при 100°С, третья - группа масла по эксплуатационным свойствам.

Таблица 4.3.

Назначение  и примеры применения групп моторных масел

Группы масел		Область применения	Примеры применения
A		Нефорсированные бензиновые двигатели	-
Б	Б1	Малофорсированные бензиновые двигатели	ГАЗ- 51, ЗИЛ – 120, -164
	Б2	Малофорсированные дизельные двигатели	Д-54,-48, КДМ- 46
В	В1	Среднефорсированные бензиновые двигатели	ГАЗ - 53, ЗИЛ-130
	В2	Нефорсированные дизельные двигатели	СМД-14Б, АМ-0.1, ЯМЗ-236
Г	Г1	Высокофорсированные бензиновые двигатели*	Двигатели легковых автомобилей
	Г2	Высокофорсированные дизельные двигатели	КамАЗ-740, ЯМЗ-238, -240, СМД-14БН,-18
Д	Д1	Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в  условиях более тяжелых, чем двигатели  с маслами группы Г	-
	Д2	Высокофорсированные дизельные двигатели с наддувом, работающие в тяжелых условиях или  когда применяемое топливо требует использования масел с высокой нейтрализующей способностью и противоокислительными свойствами, малой склонностью ко всем видам отложений	СМД-80, - 84, ЯМЗ-238Д,-240Н.А-0.1Т
Е	Е1 Е2	Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в условиях более тяжелых, чем двигатели, работающие на маслах групп Д1 и Д2.  Отличаются повышенной диспергирующей способностью, малой склонностью ко всем видам отложений	-

 

 

 

Примеры обозначений:

M-8-Г₂ — масло моторное, класс вязкости 8 (для зимних условий), предназначено для высокофорсированных дизельных двигателей;

М-63/12-Г₁ - масло моторное, класс вязкости 63/12 (всесезонное), предназначено для высокофорсированных бензиновых двигателей.

Разделение  моторных масел на масла для бензиновых и масла для дизельных двигателей объясняется разным их качеством, что вызвано особенностями рабочих процессов в бензиновом и дизельном двигателях.

Из-за более короткого времени, отводимого на смесеобразование, горючая смесь в дизельном двигателе сгорает неполностью, образуется много сажи, которая попадает в масло. Поэтому в масла для дизельных двигателей вводится большее количество моющих (диспергирующих) присадок. Все дизели работают на бедных смесях (для более полного сгорания топлива), поэтому после сгорания остается много кислорода, температура деталей более высокая, и процесс окисления происходит более интенсивно. Поэтому масла для дизелей должны иметь более высокую стойкость против окисления. Кроме того, содержание серы в дизельном топливе на порядок выше, чем в бензинах, что требует большей концентрации антикоррозионных присадок.

Отечественная классификация дает возможность  выбора масла по классу вязкости в  зависимости от климатических условий  эксплуатации (зима, лето в различных  климатических зонах) и способа межсменного хранения машины (открытая стоянка, холодный гараж, отапливаемый гараж). Наиболее полно эта возможность проявляется в случае использования всесезонных масел.

Что же касается группы масла, то здесь  выбора практически нет. Для каждой марки двигателя необходимо применять только ту группу, которая рекомендована заводом-изготовителем. Особенно опасно применять низшую, чем рекомендовано, группу масла. Это приводит к быстрому окислению масла с интенсивным образованием смол, лаковых отложений и нагара со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Международная классификация моторных масел.

В качестве международной принята классификация, применяющаяся в США. По этой классификации  все моторные масла классифицируются по двум признакам: по вязкости и по качеству (области применения).

По  вязкости классификация SAE (Society of Automobile Engineer's -Общество автомобильных инженеров) разделяет масла на классы: OW, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50, 60. Цифры обозначают вязкость в секундах Сейболта. Масла классов OW, 5W, 10W, 15W, 20W - зимние (winter - зима). Одним из главных показателей для них является температура застывания (табл. 4.4.).

Таблица 4.4.

Температура застывания зимних масел.

Класс вязкости	0W	5W	10W	15W	20W	25W
Температура застывания, ˚С, не выше	-40	-30	-25	-20	-15	-10

Марки 20, 30, 40, 50, 60 - летние масла. Для них  наиболее значимым показателем является вязкость при 100°С для обеспечения надежной смазки деталей прогретого до нормальной температуры двигателя.

Таблица  4.5.

Вязкость  летних масел при 100 °С, мм ²/с

 

Класс вязкости	20	30	40	50	60
Вязкость: - не  менее - не  более	5,6 9,3	9,3 12,5	12,5 16,3	16,3 21,9	21,9 26,1

 

 

Примеры обозначения классов вязкости:

SAE 30 - летнее масло;

SAE 15W - зимнее масло;

SAE 15W-30 - всесезонное масло (15W - зимний  показатель, 30 - летний показатель).

Система SAE разделения масел на классы вязкости предоставляет широкие возможности для выбора масел по этому признаку в зависимости от климатических условий, условий хранения машин, финансовых возможностей потребителя и других факторов.

Наиболее  массовое и сравнительно недорогое  масло 15W-40. Но его вязкостно-температурные свойства недостаточно высоки, оно замерзает при -20°С, что в условиях Севера создает большие проблемы с запуском двигателей зимой.

Масло класса 10W-30 замерзает при более  низкой температуре (не выше —25 °С), является также недорогим (оно минеральное), но его вязкость в летний период может быть недостаточна.

Лучше свойства масла 10W-40 на полусинтетической основе, но оно значительно дороже.

Наилучшими  свойствами обладают синтетические  масла классов 5 W-40 и OW-40, но их стоимость  еще выше.

В целом  нужно отметить, что чем больше разница между летним и зимним показателями, тем лучше его вязкостно-температурные свойства, так как в этом случае вязкость масла в меньшей степени зависит от температуры.

По  качеству (области применения) масла  разделяются на ступени (группы) по классификации API (American Petroleum Institute - Американский институт нефти). При этом к обозначению группы масла для бензиновых двигателей добавляется буква S, для дизельных - буква С.

Обозначение групп масел для бензиновых двигателей и область их применения приведены в табл. 4.6.

Таблица  4.6.

 Группы масел по API и области их применения

Группа  масел по API	Область применения	Группа  масел по отечественной классификации
SC SD SE SF SG SH SJ	Для двигателей выпуска 1964-1967 гг. Для двигателей выпуска 1968-1972 гг. Для двигателей выпуска 1972-1979 гг. Для двигателей выпуска 1980-1988 гг. Для двигателей выпуска 1989-1995 гг. Для двигателей выпуска после 1995 г. То  же с высокими экологическими характеристиками	Б1 В1 Г1 Г1 Д1 Е1

Примечание. Годы выпуска берутся по среднемировому уровню.

Для дизельных двигателей выпускаются  масла следующих групп:

СС - для средненапряженных дизельных  двигателей, соответствует отечественному маслу группы Г₂;

CD - для высоконапряженных дизельных  двигателей, в том числе и с  турбонаддувом, соответствует Д₂,

СЕ - для высоконапряженных дизельных  двигателей, работающих в тяжелых условиях, соответствует Е₂;

CF —  масла с наивысшим уровнем  свойств, обеспечивающих длительный период работы в тяжелых условиях без замены.

Полное  обозначение марки моторного  масла состоит из обозначения  класса и группы масла, например:

SAE 15W-30 API SE - масло моторное, всесезонное,  вязкостью не менее 9,3 и не  более 12,5 мм²/с при 100 °С, предназначено для бензиновых двигателей выпуска 1972...1979 гг., соответствует отечественному маслу

М-5₃/10-Г₁

SAE 30 API CC - масло моторное, летнее, вязкостью 9,3 ... 12,5 мм²/с при 100 °С, предназначено для средненапряженных дизельных двигателей, соответствует отечественному маслу М-10-Г₂.

Примерное соответствие отечественных и зарубежных (по API) марок моторных масел и  их применяемость приведены в табл. 4.7.

Таблица 4.7.

 

Соответствие  отечественных и зарубежных (по API)

марок моторных масел

Обозначение марки		Применение
Отечественное	Международное	Климатический сезон	Марка двигателя
М-8-В1 М-10-В1	SAE 10W-20API SD SAE 30 API SD	Всесезонно  Летний	ЗИЛ-130,ГАЗ-53
М-8-Г1 М-10-Г1	SAE 10W API SE(SF) SAE 30 API SE(SF)	Зимний Летний	ВАЗ, МЗМА
М-8-В2 М-10-В2	SAE 10W API CB SAE 30 API CB	Зимний Летний	СМД-14Б,ЯМЗ-236
М-8-Г2 М-10-Г2	SAE 10W API CC SAE 30 API CC	Зимний Летний	КамАЗ-740, ЯМЗ-238, -240.СМД-14БН.-18
М-8-ДМ М-10-ДМ	SAE10WAPICD SAE 30 API CD	Зимний Летний	Двигатели большегрузных автомобилей и промышленных тракторов
М-53/10-Г1 М-53/12-Г1 М-63/10-Г1 М-6з/12-Г1	SAE15W-30APISE(SF) SAE15W-30APISE(SF) SAE20W-30APISE(SF) SAE20W-30APISE(SF)	Всесезонно	ВАЗ, МЗМА
М-63/Ю-В	SAE 20W-30 API SD/CB	Всесезонно	ЗИЛ-130ГАЗ-53, СМД-14Б,ЯМЗ-236

 

Физико-химические  свойства масел.

Для   каждого   из   типов   масел,   в   зависимости   от   назначения,   важны   отдельные характеристики. Вязкость является одной из важнейших характеристик смазочных масел, определяющих силу сопротивления масляной пленки разрыву. Чем прочнее масляная пленка на поверхности

трения, тем лучше уплотнение колец в  цилиндрах, в частности для моторных масел, меньше расход масла на угар.

Вязкость  динамическая - это сила сопротивления  двух слоев смазочного материала  площадью 1  см², отстоящих друг от друга на расстоянии 1  см и перемещающихся один относительно другого со скоростью 1 см/с. Вязкость кинематическая определяется как отношение 
динамической вязкости  к плотности   жидкости. Индекс вязкости - относительная величина, показывающая степень изменения вязкости в 
зависимости  от температуры.  Индекс вязкости  рассчитывают по значениям  кинематической вязкости при 40 и 100 ˚С или находят по таблицам. Вязкостно-температурные свойства масел оценивают также   по   кинематической   вязкости   при   низкой   температуре   (0   и   -18   °С).

Температура застывания - это предельная температура,  при  которой  масло теряет подвижность. Масла, имеющие температуру застывания -15 °С и выше, относятся к летним. Если же температура застывания -20 °С и ниже, то масла относятся к зимним.

Противоизносные свойства характеризуют способность  масла уменьшать интенсивность  изнашивания трущихся деталей, снижать затраты энергии на преодоление трения.

Моюще-диспергирующие свойства подразделяются на моющие и  диспергирующие свойства. Моющие свойства характеризуют способность масла  обеспечивать необходимую чистоту  деталей двигателя и  противостоять  лакообразованию на горячих поверхностях, а также препятствовать прилипанию углеродистых соединений. Диспергирующие свойства характеризуют способность масла препятствовать слипанию углеродистых частиц, удерживать их в состоянии устойчивой суспензии и разрушать крупные частицы продуктов окисления при их появлении.

Противоокислительные  свойства определяют стабильность масла, от которой зависит срок работы масел  в двигателях, характеризуют их способность  сохранять первоначальные свойства и противостоять внешнему воздействию при нормальных температурах.

Коррозионная  активность всех масел зависит, прежде всего, от содержания в них сернистых  соединений, органических и неорганических кислот и других продуктов окисления.

Зольность масла позволяет судить о количестве несгораемых примесей в маслах без присадки, а в маслах с присадками - о количестве введенных зольных присадок. Зольность определяют в лабораторных условиях и выражают процентным отношением образовавшейся золы к массе пробы масла, взятой для анализа. Зольность масел, не содержащих присадок, не превышает 0,02-0,025 % по массе. У масел с присадками зольность не должна быть менее 0,4%, а у высококачественных марок масел не менее 1,15-1,65 % по массе. Содержание механических примесей и воды. Механических примесей в маслах без присадок не должно быть, а в маслах с присадками их значение не должно превышать 0,015% по массе, причем механические примеси не должны оказывать абразивного действия на трущиеся поверхности. Вода в моторных маслах должна отсутствовать. Даже небольшое количество воды вызывает деструкцию присадок, «происходит процесс шламообразования. Присадки применяются для придания маслам новых свойств или изменения существующих. Присадки подразделяют: на антиокислительные - повышают антиокислительную устойчивость масел; противокоррозионные - защищают металлические поверхности от коррозионного воздействия кислото- и серосодержащих продуктов; моюще-диспергирующие - способствуют снижению отложений продуктов окисления на металлических поверхностях; противоизносные, противозадирные и антифрикционные - улучшают смазочные свойства масел; депрессорные -понижают температуру застывания масел; антипенные - предотвращают вспенивание масел.

Трансмиссионные, индустриальные и  прочие масла.

Масла   для смазывания коробок передач раздаточных коробок, дифференциалов, механизмов рулевого управления, представляющих собой зубчатые передачи называют трансмиссионными.

В первую очередь, масла этого типа должны обладать хорошими противоизносные, противозадирные  и противопиттинговыми свойствами, характеризоваться пологой вязкостно-температурной кривой, низкой температурой застывания, обладать хорошей термической и термоокислительной стабильностью, а также высокой стабильностью при хранении, минимально воздействовать на резинотехнические уплотнительные материалы, не допуская их разрушения, иметь хорошие антикоррозионные свойства, не содержать механические примеси и воду.

В соответствии с ГОСТ 17479.2-85 трансмиссионные масла  делят на четыре класса по вязкости (9, 12, 18, 34) и на пять групп по эксплутационным свойствам.

Группа  ТМ-1 (масла без присадок) - предназначена  для зубчатых передач с напряжением  в зоне контакта до 1600 МПА и объемной температуры до 90°С.

Группа  ТМ-2 (с противоизносными присадками) - то же, но с напряжением до 2100 МПА и объемной температурой до 130°С

Группа  ТМ-3 (с противозадирными присадками) - то же, но с напряжением до 2500 и  температурой до 150°С.

Группа  ТМ-4 (с противозадирными присадками высокой эффективности) - то же, с напряжением до 2000 МПА и температурой до 150°С, а также для гипоидных передач при высокой скорости и низком крутящем моменте.

Группа  ТМ-5 (с присадками высокой эффективности) - для гипоидных передач при высокой скорости, ударных нагрузках, высоком крутящем моменте и объемной температуре до 150°С.

Расшифровка маркировки масел приведена на примере  марки ТМ-2-9. ТМ означает трансмиссионное  масло; 2 - группа масла по эксплутационным  свойствам; 9 - класс вязкости.

Индустриальные  масла представляют собой дистиллятные нефтяные масла малой и средней  вязкости (5-50 мм²/с при 50 °С). Используют главным образом как смазочные масла в узлах трения станков, кузнечно-прессового оборудования, текстильных машин, вентиляторов, насосов и другого оборудования, а также в качестве гидравлических жидкостей, базовых масел для производства пластичных смазок и т.д. Ранее индустриальные масла вырабатывали под названиями "велосит", "швейное масло", "веретенные масла", "машинные масла" и др. Наряду с традиционными, индустриальными маслами вырабатывают масла с комплексом присадок (антиокислительной, противоизносной, антикоррозионной и др.) - так называемые масла серий ИГП (гидравлические), ИРП (редукторные), ИСП. 
Назначение индустриальных масел - обеспечить снижение трения и износа деталей металлорежущих станков, прессов, прокатных станов и другого промышленного оборудования. Одновременно, индустриальные масла должны отводить тепло от узлов трения, защищать детали 
от коррозии, очищать поверхности трения от загрязнения, быть уплотняющим средством, не допускать образования пены при контакте с воздухом.

Авиационные масла.

Используют  в поршневых и газотурбинных  двигателях. В поршневых двигателях применяют масла селективной очистки МС-14 и МС-20. В турбинных двигателях используют масла фенольной очистки МС-6 и МС-8; синтетическое масло на основе эфиров жирных кислот Б-ЗВ и 36/1-КуА. Для турбиновинтовых двигателей применяют смеси, приготавливаемые из масел МК-8 и МС-20. Эти масла содержат загущенную, противоизносную и антиокислительную присадки.

Специальные масла: цилиндровые, турбинные, компрессорные и масла для компрессоров холодильных машин.