Классификация смазочных масел
Прежде, чем перейти к изучению смазочных масел, необходимо напомнить, что существуют трение покоя и трение движения. Последнее подразделяется на трение скольжения и трение качения. Каждый вид трения может осуществляться без смазки (сухое трение) и со смазкой. В зависимости от толщины слоя смазки различают граничное трение и жидкостное или гидродинамическое. Наиболее неблагоприятным является граничный режим трения. Вид жидкостного трения зависит от скорости перемещения контактируемых деталей, толщины зазора или слоя смазочного материала и нагрузки.
Любое смазочное масло представляет собой масляную основу – базовое масло, в которую вводят присадки разного функционального назначения. Существуют два признака классификации смазочных масел:
§ по происхождению (способу получения) масляной основы:
§ нефтяные или минеральные;
§ синтетические;
§ смешанные (в составе в разных соотношениях имеются нефтяные и синтетические компоненты);
§ по назначению (способу применения) товарного масла:
§ моторные;
§ газотурбинные (реактивные);
§ трансмиссионные;
§ индустриальные;
§ другого назначения.
Моторные масла предназначены для поршневых двигателей внутреннего сгорания, газотурбинные – для двигателей внешнего сгорания, трансмиссионные – для цилиндрических, конических, спирально-конических, гипоидных передач, зубчатых редукторов и других трущихся соединений (шарниры и т.д.). Трансмиссионные в свою очередь подразделяют на механические, гидромеханические, гидростатические. Индустриальные масла используют для станков, направляющих скольжения, промышленных редукторов и т.д. Масла другого назначения – это специальные масла, например, компрессорные, холодильные и т.д.
Независимо от области применения все масла выполняют следующие основные функции:
1) уменьшают трение между сопряжёнными деталями;
2) снижают их износ и предотвращают задир;
3) отводят от них тепло;
4) защищают трущиеся детали и другие неизолированные детали от коррозионного воздействия внешней среды.
Требования к эксплуатационным свойствам смазочных масел
С учётом выполняемых функций требования к маслу определяется его назначением, особенностями его применения и условиями работы машины и механизма. Масло должно обладать:
1. Оптимальными вязкостно-температурными свойствами для облегчения запуска механизма при низких температурах, для снижения износа деталей и уменьшения потерь на трение.
2. Хорошими смазывающими свойствами для обеспечения надёжной смазки на всех режимах работы.
3. Достаточной антиокислительной стойкостью, препятствующей изменению химического состава масла в процессе работы.
4. Хорошими моющими свойствами с целью снижения склонности к образованию отложений.
5. Высокими противокоррозионными свойствами по отношению к конструкционным материалам.
6. Удовлетворительными защитными свойствами для предохранения металлов от атмосферной коррозии.
Кроме того, масло должно: обладать низкой испаряемостью, малой пенообразующей способностью; не оказывать отрицательное воздействие на уплотнительные материалы; быть нетоксичным; не подвергаться биоповреждениям; не изменять своих свойств при хранении и транспортировке; легко транспортироваться и перекачиваться.
Из перечисленных свойств общими для всех групп масел являются смазочные, вязкостно-температурные, антиокислительные. В то же время другие, например, моющие, противопенные, характерны для масел определённого назначения. Ряд свойств являются основными только в определённых условиях применения, например, биостойкость важна при использовании масел во влажной атмосфере тропического климата.
Состав смазочных масел
Нефтяные или минеральные масла заменили в своё время масла растительного и животного происхождения, благодаря работам Петрова Н.П. Синтетические масла используют в специфических, экстремальных условиях эксплуатации, где одновременно существуют повышенные требования к низко и высокотемпературным свойствам. Синтетические масла обладают хорошей способностью сохранять подвижность (без потери текучести) при низких отрицательных температурах (-35...-400 С и ниже) и выдерживать без заметного разложения и испарения высокие температуры. В качестве синтетических базовых масел используют поли- олефины, диэфиры, полиолы и диалкил бензолы.
Кроме того, как вы уже знаете, применяют полусинтетические или точнее смешанные масла, представляющие собой смесь нефтяного и синтетического компонентов.
Для придания маслу требуемого уровня качества в них вводят присадки разного функционального назначения. В качестве присадок используют органические соединения с разными функциональными группами. Присадки делят на беззольные, не содержащие в своём составе металла, и зольные, в состав которых входит металл. Как правило, смазочное масло содержит две и более присадок разных типов. Многие присадки являются многофункциональными, т.е. обладают одновременно несколькими свойствами. Отечественные товарные присадки можно условно объединить в группы по преимущественному назначению:
- антифрикционные;
- противоизносные и противозадирные;
- вязкостные,
- противокоррозионные и защитные;
- антиокислительные;
- моющедиспергирующие;
- депрессорные;
- антипенные.
В качестве антифрикционных, противоизносных и противозадирных присадок к смазочным маслам используют в основном соединения, в состав которых входят такие активные элементы как сера, хлор и фосфор. Среди серосодержащих присадок широкое распространение получили сульфиды, дисульфиды и их производные. К числу таких присадок относятся присадки ОТП (осернённые тетрамеры пропилена), АБС-2 (алкилбензил дисульфид).
Наиболее распространённой фосфорсодержащей присадкой является ТКФ (трикрезилфосфат).
К числу хлорсодержащих присадок относится совол – смесь пента- и тетрахлориддифенила.
Вместе с тем используют противоизносные и противозадирные присадки, в состав которых входят несколько активных элементов: ЛЗ-309/2, Хлорэф-40 и др.
В качестве загущающих (вязкостных) присадок применяют полиизобутилен, полиметакрилат, винипол.
Самой распространённой противокоррозионной присадкой является бензотриазол. К числу ингибиторов коррозии анодного действия относятся присадки КСК, сулин и др., катодного - БМП-А, СИМ и др., экранирующего - КАП-25, эфиры и др.
К беззольным антиокислительным присадкам относятся соединения фенольного и аминного типов: фенольные - НГ-2246, аминные - дифениламин.
В качестве зольных антиокислительных присадок используют дитиофосфаты различных металлов: ДФ-11, ВНИИ НП-354, МНИ ИП-22к, ИНХП-21 и др.
Моющедиспергирующие присадки можно условно разделить на моющие и диспергирующие. К моющим относят сульфонаты, феноляты, салицилаты различных металлов, например, сульфонаты кальция ПМС.
Присадки алкилфенольного типа - это ЦИАТИМ-339 - дисульфидалкилфенолят бария, БФКу и ВНИИ НП-360.
Из алкилсалицилатных присадок распространёнными являются АСК (алкилсалицилат кальция), АСБ(алкилсалицилат бария) и МАСК (многозольный алкилсалицилат кальция.
К диспергирующим присадкам относят суциимиды: С-5А (амидопроизводные янтарной кислоты).
Наиболее распространёнными депрессорными присадками, снижающими температуру застывания масел, являются АЗНИИ-ЦИАТИМ-1 и ПМА «Д», а противопенной ПМС-200А.
Отнесение отдельных присадок к той или иной группе по функциональным свойствам, как уже отмечалось, условно из-за их полифункциональности. Например, присадка ДФ-11 обладает не только антиокислительным действием, но и проявляет противоизносные и противозадирные свойства. Присадка МНИ ИП-22к, кроме указанных свойств (антиокислительная), обладает моющими свойствами.
В настоящее время создают композиции присадок сочетающих оптимальные соотношения функций. Например, комбинированные ингибиторы коррозии ИНГА-2, НГ-107М.