Требования, предъявляемые к маслам и пластичным смазочным

Материалам

Требования, которым должны удовлетворять смазочные матери­алы и рабочие жидкости, определяются их назначением и условиями использования. Так, по эксплуатационным свойствам некоторые масла должны отличаться от традиционных. Моторные масла, применяемые в летнее время, по вязкостно-температурным свойствам отличаются от масел, рекомендуемых для использования зимой.

В связи с этим требования, предъявляемые к смазочным материалам, целесообразно рассматривать применительно к жидким и пластичным смазочным материалам определенных типов.

Моторные масла. Условия работы современных двигателей внутреннего сгорания машин связаны с большими динамическими нагрузками и значительным повышением температуры в процессе работы. Моторные масла должны не только снижать трение и износ деталей, но и способствовать поддержанию теплового баланса двигателя на необходимом уровне.

В соответствии с современными требованиями моторные мас­ла должны обладать следующими эксплуатационными свойствами: противоизносными и противозадирными, вязкостными, противокоррозионными и антиокислительными. Кроме того, моторные масла, используемые в зимнее время в условиях холодного климата, должны иметь низкую температуру застывания. При низкой температуре окружающей среды рабочая температура (вследствие интенсивного охлаждения) значительно ниже, а вязкость выше, чем в теплое время, поэтому зимние сорта моторного масла должны обладать пониженной кинематической вязкостью. Моторные масла выбирают, учитывая степень форсирования двигателя. Масла групп А, Б и В предназна­чены соответственно для нефорсированных, малофорсированных и среднефорсированных двигателей. Для высокофорсированных дви­гателей применяют масла группы Г, и при работе двигателя в тяжелых условиях — масла группы Д (табл. 6.2).

Классификация моторных масел

Таблица 6.2

Клас вяз­кости	ИВ	А	Б	В	Г	Д
Б1	Б2	В1	В2	Г1	Г2
	>90	-	М-6Б1	-	М-6В1	-	М-6Г1	-	-
	>90	М-8А	М-8Б1	М-8Б2	М-8В1	М-8В2	М-8Г1	М-8Г2	М-8Д
	>90	М-10А	М-10Б1	М-10Б2	М-10В1	М-10В2	М-10Г1	М-10Г2	М-10Д
	>90	-	-	М-12Б2	-	М-12В2	-	М-12Г2	М-12Д
	>90	-	-	М-14Б2	-	М-14В2	-	М-14Г2	М-14Д
	>90	-	-	М-16Б2	-	М-16В2	-	М-16Г2	М-16Д
	>90	-	-	М-20Б2	-	М-20В2	-	М-20Г2	М-20Д
4з/6	>125	-	М-4з/6Б1	-	М-4з/6В1	-	-	-	-
4з/8	>125	-	М-4з/8Б1	М-4з/8Б2	М-4з/8В1	М-4з/8В2	-	-	-
4з/10	>125	-	-	-	М-4з/10В1	М-4з/10В2	-	-	-
6з/10	>125	-	-	-	М-6з/10В1	М-6з/10В2	М-6з/10Г1,	М-6з/10Г2	-

Моторные масла, имеющие в маркировке индекс 1, предназначены для карбюраторных двигателей, индекс 2 — для дизелей. Маркировка масел представляет сочетание букв, цифр и индексов. Например, М-14В2 — масло моторное 14-го класса вязкости (уровень вязкости при 100 ⁰С [(14 ± 1) 10^-6 м²/с]) предназначено для среднефорсированных дизелей. Для загущенных масел в обозначении цифра над дробью пока­зывает класс вязкости масла при температуре —18 °С, буква З означает наличие загущающих присадок, а цифра под знаком дроби характери­зует вязкость масла при 100 ⁰С.

Для более точного выбора масла можно воспользоваться графиком (рис. 6.9). При построении графика за критерий форсирования двигателя принято произведение средней скорости поршня на среднее эффективное давление. Показанные на графике кривые равных значений критерия форсирования разграничивают пять областей применения масел для различных по степени форсирования двигателей.

Рис. 6.9. Зависимости для определения группы моторных масел по степени форсирования двигателя

В зимние сорта масел дополнительно вводят депрессорные при­садки для уменьшения температуры застывания.

В моторные масла группы Г, используемые для высокофорсированных дизелей, которые работают при повышенной температуре в особенно тяжелых нагрузочном и скоростном режимах, добавляют до 14 % композиций присадок.

Для нейтрализации коррозионного воздействия на детали двигателя продуктов неполного сгорания топлива, особенно с высоким содержанием серы, в моторные масла вводят присадки, повышающие щелочное число до 10 мг КОН/г.

Основные показатели эксплуатационных свойств масел, ис­пользуемых для двигателей внутреннего сгорания дорожно-строительных, автотракторных и сельскохозяйственных машин, приведены в табл. 6.3.

Эксплуатационные свойства моторных масел

Таблица 6.3

Показатели
Кинематическая вязкость, мм2/с, при 100°С	8±0,5/8±0,5	8±0,5/8±0,5	10±0,5/8±0,5	12±0,5/11±0,5
Индекс вязкости, не менее	85/83	100/83	125/95	95/90
Температуры застывания, °С, не более	-25/-25	-30/-25	-32/-30	-20/-15
Температура вспышки в от­крытом тигле, °С, не ниже	200/190	210/200	210/200	220/210
Зольность, %, не менее	0,75-0,95/0,8	Сульфатная/ 1,4	Сульфатная/1,05	Сульфатная/1,05
Коррозионность, г/м2, не более	. -/10	1,3/20	1,65/Нет	1,3/Нет
Механические примеси, %, не более	0,015/0,015	0,015/0,015	0,015/0,015	0,015/0,015
Щелочное число, мг КОН/г, не менее	-/3,5	8,5/6,0	11,0/6,0	8,5/6,0
Плотность при 20°С, кг/м3, не более	-/895	—	—	—

Примечание. В числителе приведены показатели масел для бензиновых двигателей, в знаменателе — для дизелей.

Трансмиссионные масла. Их применяют для коробок передач, редукторов и элементов механических передач машин. Эти масла работа­ют в условиях высоких давлений и поэтому должны обладать повышен­ной смазывающей способностью, т. е. хорошими противоизносными и противозадирными свойствами. Трансмиссионные масла имеют более высокую вязкость, чем моторные. Если эти масла используют в жар­кой, теплой и умеренной климатической зоне, то их кинематическая вязкость при 100 °С должна быть 14—16 мм²/с; если в холодной клима­тической зоне, то 8—10 мм²/с.

Особые требования предъявляют к трансмиссионным маслам, используемым при отрицательной температуре. С повышением вяз­кости масла возрастает предел прочности на сдвиг и соответственно увеличиваются потери на преодоление сил внутреннего трения, поэтому верхний предел динамической вязкости масел, применяемых в трансмиссиях одноосных машин, не должен превышать 500—600, а для трансмиссионных масел, используемых в тяжелых многоосных машинах, v = 400-450 Па·с

В зависимости от степени и характера нагружения сопряжений трансмиссионные масла подразделяют на три группы: первая — для умеренных давлений (1000—2000 МПа) и температуры (до 120 °С), характерных для цилиндрических и конических передач машин; вторая — для передач со спирально-коническими шестернями, работающими при давлении выше 2000 МПа и температуре, превышающей 120 °С; третья — для передач с гипоидным зацеплением, для которого характерна высокая степень относительного проскальзывания рабочих поверхностей и большие удельные нагрузки.

К первой группе относят масло ТМ-1-18. Во вторую группу входят трансмиссионные масла ТМ-3-18, ТМ-3-9 (рекомендуемое для приме­нения в условиях Севера). К третьей группе относятся трансмиссионные масла ТМ-4-18, ТМ-5-18, ТМ-4-9 (для северных условий).

Для улучшения эксплуатационных свойств трансмиссионных масел в их состав вводят противоизносные, противозадирные, антиокис­лительные и депрессорные присадки.

Масла, используемые в гидромеханических передачах, должны обладать повышенной плотностью, высокой физико-химической стабильностью, малой вспениваемостью, хорошими противокоррозионными свойствами. В масла для гидромеханических передач добавляют моющие, противоизносные, антиокислительные, противокоррозионные присадки.

Для элементов гидромеханических передач применяют масла марки А(МГ-15-В) (для гидротрансформаторов и автоматических ко­робок передач) и марки Р(МГ-22-В) (для гидроусилителей рулевого привода и гидрообъемных передач). Основные показатели эксплуатационных свойств трансмиссионных масел, используемых в дорожно­строительных, автотранспортных и сельскохозяйственных машинах, приведены в табл. 6.4.

Эксплуатационные свойства трансмиссионных масел

Таблица 6.4

Показатели	ТМ-3-18 (ТАП-15В)	ТМ-4-18 (ТС-14,5, ДФ-11)	Гипоидное для грузовых автомобилей	ТМ-5-18 (ТАд-17)	ТМ-2-9 (ТСп-10)	ТМ-4-9 (ТСЗп-9)
Кинематичес­кая вязкость при 100°С, мм2/с	14-16	14,5-15,5		17,5
Температура застывания, 0С, не выше	-20	-25	-25	-25	-40	-50
Механические примеси, %, не более	0,03	0,01	0,01	Отсутс­твуют	0,02	0,05
Температура вспышки в от­крытом тигле, 0С, не ниже
Нагрузка сваривания, Nc, Н, не ниже

Рабочие жидкости гидросистем. В качестве рабочих жидкостей гидравлических систем машин используют индустриальные масла, обогащенные специальными присадками. В зависимости от вязкости эти масла делят на легкие, средние и тяжелые.

Вязкость масел первых двух групп нормирована при 50 °С, пос­ледней — при 100 °С. В маркировке индустриальных масел индекс Г оз­начает, что масло получено методом гидрирования. Масла, прошедшие селективную очистку, имеют индекс С, щелочную — индекс В, серно­кислотную — только цифру, которая во всех случаях означает среднее значение кинематической вязкости.

Например, маркировка ИГ-30 означает: масло индустриальное получено методом гидрирования, кинематическая вязкость 30 мм2/с.

Рабочие жидкости, применяемые в гидравлических системах машин, должны обладать:

•хорошими вязкостными свойствами, обеспечивающими оптимальную вязкость в интервале рабочих температур;

•хорошей смазывающей способностью, характеризующейся высокой липкостью и нерастекаемостью;

•высокой стабильностью против окисления и старения;

•высоким модулем объемной упругости, характеризующим низ­кую сжимаемость масел;

•низкими показателями вспениваемости и эмульгируемости;

•не вызывать коррозию металлических деталей;

•достаточно высокой температурой вспышки для обеспечения пожарной безопасности;

•не оказывать разрушающего воздействия на детали из неметаллических материалов (манжеты, уплотнения и др.).

Для рабочих жидкостей гидросистем необходимо обеспечить чистоту масел в процессе транспортирования, хранения и использования. Это объясняется высокой точностью элементов гидропривода, малыми зазорами в сопряжениях и необходимостью обеспечить высокую долговечность прецизионных деталей сборочных единиц, работающих в условиях трения и изнашивания. Показатели основных эксплуатационных свойств рабочих жидкостей гидросистем машин приведены в табл. 6.5.

Эксплуатационные свойства рабочих жидкостей

Таблица 6.5

Показатели	МГ-15-13 (ВМГЗ)	МГ-46-Б (МГ-30)	МГ-22-Б (АУ)	МГ-15-Б (АМГ-10)	И-12А	И-20А
Кинематическая вязкость, мм2/с, при: 100 °С 50°С -150С	4,0	6,3	3,9	4,5 –	– –	20±3 – –
Индекс вязкости, не менее			-			85, 100
Температура застывания, °С, не выше	-60	-35	-45	-60	-30	-15
Кислотное число, мг КОН/г, не более	0,05	0,06	0,07	0,05	0,05	0,05
Плотность при 20°С, г/см3	0,855	0,855	0,855	0,855	-	-

Пластичные смазочные материалы. Требования, предъявляемые к смазочным материалам, определяются их назначением и условиями использования. Пластичность смазочных материалов позволяет их использовать для защиты открытых металлических поверхностей от воздействия внешней среды при консервации машин перед длительным хранением. Нанесенные на наклонные и даже вертикальные поверхности пластичные смазочные материалы не стекают. Они должны выполнять свои защитные функции в течение нескольких лет.

Нетекучесть пластичных смазочных материалов позволяет широко использовать их для герметизации и уплотнения различных сопряжений. В связи с тем, что пластичные смазочные материалы применяют в открытых узлах трения машин, предъявляются повышенные требования к их вязкостно-температурным характеристикам.

Пластичные смазочные материалы должны обладать высокими антифрикционными, противоизносными и противозадирными свойствами для обеспечения минимальных потерь на трение и максимальной долговечности сопряжений, работающих в условиях изнашивания.

Одним из важнейших требований, предъявляемых к пластичным смазочным материалам, является водостойкость. Они не должны растворяться в воде, смываться, поглощать воду в процессе работы сопряжения. Для обеспечения высокого срока службы пластичных смазочных материалов в условиях интенсивного динамического нагружения и изменения температуры в широком интервале они должны обладать высокой механической, коллоидной и химической стабильностью.

Пластичные смазочные материалы, используемые при низких температурах в зимнее время в северных районах, должны иметь хорошие низкотемпературные свойства. Высокая морозостойкость пластичных смазочных материалов обеспечивается введением в их состав масел малой вязкости, синтетических жидкостей и присадок.

Так же как и у масел, эксплуатационные свойства пластичных смазочных материалов обеспечиваются с помощью соответствующих присадок. Основные показатели свойств пластичных смазочных мате­риалов, применяемых в дорожно-строительных, автотранспортных и сельскохозяйственных машинах, приведены в табл. 6.6.

Показатели свойств пластичных смазочных материалов

Таблица 6.6

Смазочный мате­риал	tk,0c	μ·10-3, Па·с, при температуре °С	ИСП,%	КС	СВ	Противозадирные свойства	Темпетур­ный дипа­зон применения,°С
-30	-15		+20	Nз	Nс
Солидол С	85-105	15-50	3-10	1,5-2,0	0,8-1,5	1-4	1-5	0-2	55-65	175-200	-30-60
Пресс-со­лидол С	89-95	5-30	2,5-6,0	0,5-1,0	0,3-0,9	1-4	2-10	1-5	55-65	175-200	-40-50
Солидол УС-2	75-85	7-15	3,0-6,0	1,0-2,0	0,4-0,8	1-4	7-13	-	-	-	-40-70
Графитная смазка		-	14-го	2,0-4,0	0,6-4,0	2-4	0,5-3				-
Конста-линУТ-1	130-150	8-12	2,5-5,0	1,0-2,0	0,15-0,3	10-15	8-15	-	70-85		-20-120
Литол-24	185-200	8-15	4,0-6,0	2,0-2,8	0,8-1,2	10(при 120°С)	8-12		60-80	140-160	-40-130
УНИОЛ-1	230-260	10-20	4,5-7,5	0,8-1,5	0,4-0,8	8,4(при 200°С)		20-3	65-100	250-300	-30-150
Северол-1	190-200	5-7	-	1,5-1,6	0,8-10	1,0-2,0					-50-120
ЦИА-ТИМ-201	175-190	2-3,5	-	0,8-1,7	0,5-1,2	10-12	20-30	10-25	28-38	100-140	-60-90

Примечание: t_k — температура каплепадения, μ — вязкость, И_СП — испаряемость при 100 ⁰С за 1 ч, КС —коллоидная стабильность, СВ — смываемость водой при 40 °С за 6 ч, N_з, — нагрузка заедания, N_c — нагрузка сваривания.