Смазочные масла курсовая работа. майлау майлары. Содержание введение i. Технологическая часть
 Скачать 0.68 Mb.
|
|
1.3 Виды смазочных материалов В настоящее время нефтяные масла являются самым распространенным видом смазочных материалов. Все нефтяные масла по их назначению можно разделить на три большие группы: моторные масла, составляющие в общем балансе масел примерно 60%, индустриальные масла – примерно 35% и трансмиссионные масло около 5% На основе нефтяных масел выпускается много сортов густых смазочных материалов, известных под названием пластичных (или, как их раньше называли, консистентных) смазок, составляющих около 5% от общего количества масел. Смазочные материалы, в зависимости от основных признаков принято разделять на ряд групп. Ниже приведена их общая классификация. По происхождению или исходному сырью для получения различают следующие группы смазочных материалов. Минеральные (нефтяные), получаемые в результате соответствующей переработки нефти, образуют основную группу производимых смазочных масел (более 90%). В зависимости от способа их получения выделяют дистиллятные, остаточные и компаундированные (смешанные). Растительные и животные масла имеют, органическое происхождение. Первые (например, касторовое, горчичное, сурепное) представляют собой продукт переработки семян растений, вторые получают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир, костное и спермацетовые масла и др.). Синтетические масла получают из самого разнообразного исходного сырья и различными методами (каталитическая полимеризация жидких или газообразных углеводородов нефтяного и нефтяного происхождения, синтез кремнийорганических соединений и т. д.). По агрегатному состоянию смазочные материалы классифицируют следующим образом. Жидкие смазочные масла в обычных условиях являются жидкостями, обладают определенной текучестью (нефтяные и растительные масла). Пластичные (консистентные) смазки в обычных условиях находятся в мазеобразном состоянии (технический вазелин, солидолы, консталины, жиры и др.). В зависимости от назначения среди них можно выделить антифрикционные, консервационные, уплотнительные и др. Твердые смазочные материалы не изменяют своего агрегатного состояния в определенном диапазоне действия различных факторов (температура, давление и т. д.).К ним относятся графит, слюда, тальк' и некоторые другие. Обычно их применяют в смеси с жидкими или пластичными смазочными материалами. По назначению смазочные материалы разделяют на следующие виды: моторные — для двигателей внутреннего сгорания (карбюраторных, дизельных, авиационных и др.); трансмиссионные — для механизмов трансмиссии тракторов, автомобилей, комбайнов и других машин; индустриальные — главным образом для станков; гидравлические — для гидравлических систем машин, а также компрессорные, приборные, цилиндровые, электроизоляционные, вакуумные и т. д. В зависимости от термических условий, на которые рассчитаны смазочные материалы, различают низкотемпературные масла, которые можно применять при температурах не выше 50—60°С (приборные, индустриальные и др.); средне температурные, используемые при температурах 150—200°С (турбинные, компрессорные, цилиндровые и т. п.); высокотемпературные, допускающие действие температур около и даже выше 300°С (главным образом моторные масла). Назначение смазочных материалов и предъявляемые к ним требования Что в общем виде охарактеризовать назначение смазочных материалов, нужно четко представлять себе, для каких целей их применяют. Смазочные материалы призваны выполнять следующие основные функции: предотвращать или уменьшать изнашивание трущихся поверхностей деталей, а также предохранять их от заедания на всех эксплуатационных режимах. Для этого смазочное масло должно обладать соответствующей вязкостью и маслянистостью, обеспечивающими при нормальных условиях работы жидкостное трение, а на переходных режимах при возможном граничном трении — минимальные износы; уменьшать трение между сопряженными поверхностями, чтобы способствовать сокращению непроизводительных потерь энергии, а следовательно, повышению к. п. д. Значит, от смазки требуется меньшая, но вполне достаточная для обеспечения жидкостного трения вязкость. Одновременно с этим масло должно обладать пологой кривой вязкости, то есть в меньшей степени изменять свою вязкость при колебаниях температуры, что особенно важно при пуске и тем более при отрицательных температурах окружающей среды; отводить тепло от трущихся сопряженных и нагреваемых деталей, не допуская их перегрева, способствующего ухудшению условий работы как самих деталей, так и смазочного масла; защищать рабочие поверхности деталей от коррозии; препятствовать прорыву рабочей смеси и продуктов сгорания в картер двигателя, то есть улучшать компрессию деталей цилиндропоршневой группы; смывать с трущихся поверхностей деталей продукты износа и другие загрязнения, переводя их во взвешенное состояние, и затем отфильтровывать; защищать поверхности деталей от образования на них смолисто-лаковых отложений и нагаров, ухудшающих условия теплопередачи и др. В процессе работы смазочные материалы подвергаются воздействию целого ряда различных факторов: высокие' температуры, интенсивный контакт с кислородом воздуха и продуктами сгорания, каталитическое воздействие металлов и сплавов, весьма' высокие удельные нагрузки, изменения режима работы механизмов, скоростного режима движения масла и др. В результате в смазочном масле происходят сложные физико-химические процессы и с течением времени его первоначальные свойства меняются. «Под действием этих многочисленных факторов, — указывал профессор В. Р. Вильяме, — масло подвергается различного рода процессам от полимеризации, конденсации и окисления до крекинга, полукоксования и коксования». В зависимости от назначения и условий работы к смазочному маслу предъявляются определенные требования, которые служат основой при его выборе в каждом конкретном случае смазочные материалы должны удовлетворять следующие основные требования: иметь соответствующие вязкость и индекс вязкости; обладать высокой термоокислительной устойчивостью и хорошими противокоррозионными свойствами; проявлять высокие противоизносные качества; обеспечивать хорошую прокачиваемость в широком диапазоне температур; не образовывать на поверхностях различных отложений; способствовать возможно более длительному сроку службы деталей и др. Чтобы удовлетворить весь комплекс требований, предъявляемых к смазочным материалам, для их изготовления подбирают соответствующее сырье, совершенствуют технологию их получения и способы очистки, а в последнее время широко используют в зависимости от назначения масла специальные добавки (высокоэффективные многофункциональные присадки или их композиции). Классификация и характеристика смазочных масел различного назначения Работа смазочного масла в узле трения в значительной степени зависит от условий эксплуатации (температуры, нагрузки, скорости перемещения, состава окружающей среды и т. п.) и характера работы механизма пли машины (постоянных или переменных внешних воздействий, остановок и т. п.). Наибольшее значение имеют: конструктивные особенности узла трения (тип, размер, характер движения трущихся поверхностей и т. о.); система смазки и материалы, с которыми масло контактирует в процессе работы; условия эксплуатации узла трения; сроки смены масла. Существует три общепринятые классификации нефтяных масел: по составу, по способу производства (или способу очистки) и по назначению. По составу нефтяные масла подразделяются на: дистиллятные, полученные из соответствующих масляных фракций вакуумной перегонки мазута; остаточные, полученные из остатка от вакуумной перегонки мазута, т. е. из гудрона или концентрата; компаундированные, полученные при смешении дистиллятного и остаточного компонентов; загущенные, полученные введением в базовые масла полимер- пых присадок. По способу очистки выделяют следующие группы масел: кислотно-щелочной очистки; кислотно-контактной очистки; селективной очистки; гидроочистки. По назначению нефтяные масла можно разделить на смазочные и несмазочные. Выделяют следующие группы смазочных масел: моторные, индустриальные и приборные, трансмиссионные, цилиндровые и судовые, турбинные, компрессорные. Несмазочные нефтяные масла, в свою очередь, делятся на: электроизоляционные, консервационные, гидравлические, технологические, вакуумные и белые. Вакуумные и белые масла в некоторых случаях выполняют также смазочные функции; так, белые (нафтеновые) масла используют для смазки компрессоров при производстве стирола и полипропилена. Большинство из приведенных разновидностей масел делятся еще на более узкие по применению подгруппы. Например, моторные масла в зависимости от вида двигателя, для которого они предназначены, делятся на автомобильные, дизельные и авиационные. Последние в зависимости от объектов применения делятся на масла: для поршневых, турбореактивных, турбовинтовых двигателей и для вертолетов. Классификация по назначению является наиболее обширной и разветвленной. Более обстоятельно она рассматривается при обсуждении особенностей эксплуатации масел различного назначения. Моторное масло Моторные масла — масла, применяемые для смазывания поршневых и роторных двигателей внутреннего сгорания. В зависимости от назначения их подразделяют на масла для дизелей, масла для бензиновых двигателей и универсальные моторные масла, которые предназначены для смазывания двигателей обоих типов. Все современные моторные масла состоят из базовых масел и улучшающих их свойства присадок. По температурным пределам работоспособности моторные масла подразделяют на летние, зимние и всесезонные. В качестве базовых масел используют дистиллятные компоненты различной вязкости, остаточные компоненты, смеси остаточного и дистиллятных компонентов, а также синтетические продукты (поли-альфа-олефины, алкилбензолы, эфиры). Большинство всесезонных масел получают путем загущения маловязкой основы макрополимерными присадками. По составу базового масла моторные масла подразделяют на синтетические, минеральные (автол) и частично синтетические (смеси минерального и синтетических компонентов). Таблица 1.1. Классификация моторных масел по эксплуатационным свойствам (ГОСТ 17479-72)
Моторное масло — это важный элемент конструкции двигателя. Оно может длительно и надежно выполнять свои функции, обеспечивая заданный ресурс двигателя, только при точном соответствии его свойств тем термическим, механическим и химическим воздействиям, которым масло подвергается в смазочной системе двигателя и на поверхностях смазываемых и охлаждаемых деталей. Взаимное соответствие конструкции двигателя, условий его эксплуатации и свойств масла — одно из важнейших условий достижения высокой надежности двигателей. Современные моторные масла должны отвечать многим требованиям, главные из которых перечислены ниже: высокие моющая, диспергирующе-стабилизирующая, пептизирующая и солюбилизирующая способности по отношению к различным нерастворимым загрязнениям, обеспечивающие чистоту деталей двигателя; высокие термическая и термоокислительная стабильности позволяют использовать масла для охлаждения поршней, повышать предельный нагрев масла в картере, увеличивать срок замены; достаточные противоизносные свойства, обеспечиваемые прочностью масляной пленки, нужной вязкостью при высокой температуре и высоком градиенте скорости сдвига, способностью химически модифицировать поверхность металла при граничном трении и нейтрализовать кислоты, образующиеся при окислении масла и из продуктов сгорания топлива, отсутствие коррозионного воздействия на материалы деталей двигателя как в процессе работы, так и при длительных перерывах; стойкость к старению, способность противостоять внешним воздействиям с минимальным ухудшением свойств; пологость вязкостно-температурной характеристики, обеспечение холодного пуска, прокачиваемости при холодном пуске и надежного смазывания в экстремальных условиях при высоких нагрузках и температуре окружающей среды; совместимость с материалами уплотнений, совместимость с катализаторами системы нейтрализации отработавших газов; высокая стабильность при транспортировании и хранении в регламентированных условиях; малая вспениваемость при высокой и низкой температурах; малая летучесть, низкий расход на угар (экологичность). К некоторым маслам предъявляют особые, дополнительные требования. Так, масла, загущенные макрополимерными присадками, должны обладать требуемой стойкостью к механической термической деструкции; для судовых дизельных масел особенно важна влагостойкость присадок и малая эмульгируемость с водой; для энергосберегающих — антифрикционность, благоприятные реологические свойства. Трансмиссионные масла Общие сведения. Масла, относящиеся к группе трансмиссионных, предназначены для смазки таких механизмов тракторов, автомобилей, комбайнов и других самоходных машин, как коробки передач, главные и бортовые передачи, раздаточные коробки, дифференциалы, механизмы рулевого управления и т. п. Расход этих масел в механизмах трансмиссий и других частей различных машин намного меньше расхода моторных масел. Однако для правильной эксплуатации современной техники они имеют не менее важное значение. Основные функции трансмиссионных масел — предотвращение износа зубчатых зацеплений, снижение механических потерь на трение, предохранение рабочих поверхностей зубьев шестерен от коррозии, отвод тепла, снижение ударных нагрузок и шума зубчатых зацеплений и т. д. Условия работы трансмиссионных масел очень тяжелы. Зубчатые передачи механизмов трансмиссии различных самоходных машин подвергаются действию весьма высоких удельных нагрузок. В червячных и конических передачах эти нагрузки на зубья шестерен достигают (1,5—2,0) 103 МП а, или (15-5-20) 103 кгс/см2, а в гипоидных могут превышать и вдвое. Трансмиссионные масла должны выполнять возложенные на них функции в широком диапазоне температур окружающей среды (от минус 50—60°С в северных районах и до 50—60°С в южных районах страны). Помимо резких температурных воздействий, эти масла подвергаются разбрызгиванию и аэрации, каталитическому воздействию металлов смазываемых деталей, окислению, вибрациям и т. д., что предъявляет к ним целый ряд специфических требований по сравнению с моторными маслами. С повышением скоростей, с ростом нагрузок самоходных машин условия работы трансмиссионных масел становятся еще жестче, а это требует применения все более высококачественных масел с комплексом различных присадок, обеспечивающих улучшение нескольких эксплуатационных свойств. Чтобы работа механизмов была надежной и долговечной в любых условиях эксплуатации, трансмиссионные масла должны отвечать следующим основным требованиям: уменьшать износ рабочих поверхностей зубьев шестерен и других высоконагруженных деталей; снижать потери на трение в зубчатых передачах; хорошо отводить тепло и удалять с трущихся поверхностей продукты износа и посторонние механические примеси; не вызывать коррозию деталей; не вспениваться в процессе работы зубчатых передач; как можно дольше сохранять при эксплуатации первоначальные свойства; полностью выполнять свои функции в различных условиях эксплуатации, в широком диапазоне разнообразных воздействий. Свойства трансмиссионных масел оцениваются соответствующими физико-химическими показателями: вязкость, вязкостно-температурная характеристика, температура застывания, коррозионность, содержание механических примесей и воды, смазывающая способность и др. Противоизносные и противозадирные свойства трансмиссионных масел являются их основной характеристикой. При соответствующей смазывающей способности масла на трущихся поверхностях зубьев шестерен создается прочная масляная пленка, которая предотвращает сваривание и задир микронеровностей. Это обеспечивается поверхностно-активными веществами, содержащимися в наибольшем количестве в высокосмолистых остаточных нефтепродуктах, из которых и получают трансмиссионные масла. Кроме того, для усиления противозадирных свойств в масла добавляют специальные присадки, куда входят соединения хлора, фосфора, серы. Данные вещества, взаимодействуя с металлом, при больших давлениях и высоких температурах образуют соответствующие пленки окислов, которые предохраняют металлические поверхности от схватывания в точках контакта. Так как температура масла в картерах механизмов трансмиссий машин значительно ниже, чем в двигателях, трансмиссионные масла, несмотря на неглубокую очистку, оказываются сравнительно стабильными при работе. В качестве противоизносных и противозадирных присадок к трансмиссионным маслам выпускаются следующие: ЛЗ-6/9 — дибутилксантат этилена с содержанием 38— 41% серы (при низких температурах эта присадка выпадает в осадок, что делает невозможным ее применение в северных районах); ЭЗ-2, ЭЗ-5, ЭЗН-2—продукт обработки касторового масла серной кислотой и пятисернистым фосфором; ОТП — осерненный тетрамер пропилена, получаемый осернением фракции олефиновых полимеров (содержит около 20% серы); ЭФО — продукт взаимодействия экстракта фенольной очистки остаточных масел с пятисернистым фосфором. Данные присадки добавляются к маслам в количестве до 5%. Вязкостно-температурная характеристика отражает зависимость вязкости трансмиссионных масел от температуры. Поскольку эти масла являются остаточными высокомолекулярными соединениями, содержащими большое количество смолистых веществ, то с понижением температуры у них- резко возрастает вязкость, что, в свою очередь, вызывает значительные потери мощности на преодоление трения в узлах трансмиссии (особенно при трогании машин с места). Предельная вязкость масла, при которой еще возможно провертывание механизмов автомобильных и тракторных трансмиссий, составляет около 5000 сСт. Эксплуатация машин (особенно в зимний период) значительно легче, если трансмиссионное масло обладает оптимальной вязкостью и пологой вязкостно-температурной характеристикой. На рисунке 1.8 показана зависимость тягового усилия Р, необходимого для обеспечения движения автомобиля, в зависимости от сорта трансмиссионного масла и его температуры в картере главной передачи, В данном случае значение тягового усилия характеризует сумму сопротивлений провертыванию механизмов трансмиссии и качению колес автомобиля. Если разделить эти сопротивления, то оказывается, что для трансмиссионного зимнего масла (кривая 2) при температуре —12°С около 80% тягового усилия затрачивается на преодоление сопротивления в механизмах трансмиссии и только около 20%—на преодоление сопротивления качению колес автомобиля.  | |||||||||||||||||||||||||||