Физико-химические свойства масел Для каждого из типов масел, в зависимости от назначения, важны отдельные характеристики. Здесь мы представим основные. 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. В соответствии с нормативнотехнической документацией вязкостно-температурные свойства моторных масел оцениваются индексом вязкости. 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). Кинематическая вязкость моторных масел, используемых в смазочных системах автомобильных двигателей, равна 4-14 мм2/с при 100 °С. С понижением температуры она быстро увеличивается, достигая при –18 °С значения 10000 мм2/с и более. Масла с кинематической вязкостью 4-8 мм2/с используют в зимнее время, с вязкостью 10-14 мм2/с – летом. 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. Температура застывания в какой-то мере характеризует предельную температуру, при которой возможен запуск охлажденного двигателя. Однако, температура запуска двигателя на холоде зависят не столько от температуры застывания масла, сколько от величины его вязкости при данной температуре. Противоизносные свойства характеризуют способность масла уменьшать интенсивность изнашивания трущихся деталей, снижать затраты энергии на преодоление трения. Эти свойства зависят от вязкости и вязкостно-температурной характеристики, смазывающей способности и чистоты масла. 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. Стойкость моторных масел к окислению повышается при введении антиокислительных присадок. Коррозионная активность всех масел зависит, прежде всего, от содержания в них сернистых соединений, органических и неорганических кислот и других продуктов окисления. В лабораторных условиях антикоррозионные свойства моторных масел оценивают по потере массы свинцовых пластин (в расчете на 1 м2 их поверхности) за время испытания при температуре 140 °С. Коррозионный износ деталей определяется также исходным значением щелочности и скоростью ее изменения. Чем больше проработало масло, тем ниже становится показатель щелочности. Поэтому показатель щелочности вводится в число показателей качества масла. 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. В настоящем исследовании будет представлена в том числе информация о производстве основных типов присадок на предприятиях.
Классификация и свойства моторных масел В основу классификации моторных масел в России по ГОСТ 17479.1–85 положены два характерных признака: кинематическая вязкость и качественный уровень, определяемый как сумма важнейших эксплуатационных свойств. По вязкости масла подразделяются на три класса: летние, зимние, всесезонные. Летние масла нормируются значением кинематической вязкости при +100 °С, зимние – при +100 °С и –18 °С. Всесезонные масла обозначаются дробью, в числителе указывается класс вязкости зимнего, а в знаменателе – летнего масла. Система обозначений моторных масел включает несколько знаков: букву М (моторное), цифру, характеризующую класс кинематической вязкости, и букву, обозначающую принадлежность к группе по эксплуатационным свойствам. Дробные цифры в числителе указывают класс вязкости масла при –18 °С, а в знаменателе – класс вязкости при 100 °С. Цифры у букв обозначают следующее: индекс "1" присваивают маслам для бензиновых двигателей, "2" – для дизельных. Универсальные масла, предназначенные для использования как в дизелях, так и в бензиновых двигателях одного уровня форсирования, индекса в обозначении не имеют. Универсальные масла, принадлежащие к разным группам, имеют двойное обозначение, в котором первое характеризует качество масла как дизельного, второе – как бензинового. В необходимых случаях применяют дополнительные индексы: "рк" – рабоче- консервационные масла; "цл" – для циркуляционных и лубрикаторных смазочных систем; "3" – масло, содержащее загущающую присадку; "20", "30" – значение щелочного числа. В таблице ниже представлены классы кинематической вязкости моторных масел.
Таблица 1.1 Классы кинематической вязкости моторных масел | Класс вязкости | Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре | | 100˚ C | -18˚ C, не более | | Зимние классы | | 3з | не менее 3,8 | 1250 | | 4з | не менее 4,1 | 2600 | | 5з | не менее 5,6 | 6000 | | 6з | не менее 5,6 | 10400 | | Летние классы | | 6 | 5,6-7 | - | | 8 | 7-9,5 | - | | 10 | 9,5-11,5 | - | | 12 | 11,5-13 | - | | 14 | 13-15 | - | | 16 | 15-18 | - | | 20 | 18-23 | - | | Всесезонные классы | | 3з/8 | 7-9,5 | 1250 | | 4з/6 | 5,6-7 | 2600 | | 4з/8 | 7-9,5 | 2600 | | 4з/10 | 9,5-11,5 | 2600 | | 5з/10 | 9,5-11,5 | 6000 | | 5з/12 | 11,5-13 | 6000 | | 5з/14 | 13-15 | 6000 | | 6з/10 | 9,5-11,5 | 10400 | | 6з/14 | 13-15 | 10400 | | 6з/16 | 15-18 | 10400 | Также, в зависимости от назначения, типа двигателя и эксплуатационных свойств моторные масла подразделяют на группы. В таблице ниже представлено это распределение.
Таблица 1.2 Группы моторных масел по назначению и эксплуатационным свойствам | Группа масел | Рекомендуемая область применения | | А | Нефорсированные бензиновые и дизельные двигатели | | Б | Б1 | Малофорсированные бензиновые двигатели, работающие в условиях способствующих образованию высокотемпературных отложений и коррозии | | Б2 | Малофорсированные дизельные двигатели | | В | В1 | Среднефорсированные бензиновые двигатели, работающие в условиях, способствующих окислению масла и образованию всех видов отложений | | В2 | Среднефорсированные дизели, предъявляющие повышенные требования к противокоррозийным, противоизносным свойствам масел и склонны к образованию высокотемпературных отложений | | Г | Г1 | Высокофорсированные бензиновые двигатели, работающие в тяжелых условиях, способствующих окислению масла, образованию всех видов отложений, коррозии | | Г2 | Высокофорсированные дизели без наддува или с умеренным наддувом, работающие в условиях, способствующих образованию высокотемпературных отложений | | Д | Высокофорсированные дизели с наддувом, работающие в тяжелых условиях, или в случаях, когда применяемое топливо требует использования масла с высокой нейтрализующей способностью, антикоррозионными и противоизносными свойствами, малой склонностью к образованию отложений | | Е | Лубрикаторные системы смазки цилиндров двигателей, работающих на топливе с высоким содержанием серы | Приведем примеры обозначения моторных масел. М-8-В, – буква "М" – моторное масло, цифра "8" – класс вязкости, буква с индексом «В» обозначает, что по эксплуатационным свойствам масло относится к группе «В» и предназначено для смазывания среднефорсированных карбюраторных двигателей;
М-10-Г2к – буква "М" – моторное масло, цифра "10" – класс вязкости, буква "Г" с индексом "2" означает, что по эксплуатационным свойствам оно относится к группе Г и предназначено для смазывания высокофорсированных дизельных двигателей; буква "К" свидетельствует о том, что масло предназначено для автомобилей КамАЗ;
М63/10-В – буква "М" – моторное масло, 63/10 – класс вязкости, буква "З" означает, что масло имеет эксплуатационную присадку, улучшающую вязкостно-температурные свойства масла и предназначено для применения в качестве всесезонного или зимнего сорта, буква "В" без индекса означает, что это масло универсальное и предназначено для смазывания карбюраторных и дизельных двигателей. В странах Западной Европы и США масла классифицируются по вязкости, определяемой по методике американского общества автомобильных инженеров SAE (Society of Automobile Engineers) и по эксплуатационным свойствам согласно квалификационной системе, разработанной Американским институтом нефти API (American Petroleum Institute). По SAE моторные масла делятся на летние, зимние и всесезонные. Масла маркируются следующим образом: летние – 20, 30, 40, 50 и 60 (цифра обозначает вязкость при температуре 98,9 °С); зимние OW, 5W, 10W, 15W и 25W (цифра – вязкость масла, а буква "W" – от английского слова Winter (зима)). Для водителей, эксплуатирующих свой автомобиль круглогодично, предпочтительно применять всесезонные (загущенные) масла. Они обозначаются сдвоенным номером, один из которых соответствует зимнему, а другой – летнему классу, например, 10W/50 обозначает, что данное масло при –17,8 °С соответствует по вязкости SAE 10, а при 98,9 °С соответствует SAE 50. Между двумя обозначениями обычно ставят знак дроби или дефис, а иногда и вовсе ничего. Далее приведем физико-химические свойства некоторых наиболее распространенных масел.
Таблица 1.3 Параметры и свойства некоторых моторных масел | Параметр | М-10ДМ | М-8ДМ | М-10Г2к | М-8Г2к | М-10Г2 | | Класс вязкости по SAE | 30 | 20 | 30 | 20 | 30 | | Экспл. класс API | CD | CD | СС | СС | СС | | Вязкость кинематическая при 100°С,мм2./с | min 11,4 | 8,0-8,5 | 11,0±0,5 | 8,0±0,5 | 11,0±0,5 | | Индекс вязкости, min | 90 | 102 | 95 | 95 | 85 | | Тем-ра вспышки в открытом тигле,°С, min | 220 | 195 | 220 | 210 | 205 | | Тем-ра застывания, °С, max | минус 18 | минус 30 | минус 18 | минус 30 | минус 15 | | Щелочное число, мг КОН/1 г масла, min | 8,2 | 8,5 | 6 | 6 | 6 | | Зольность, %, max | 1,5 | 1,5 | 1,15 | 1,15 | 1,65 | | Доля активных элементов Ca/Zn, %, min | 0,15/0,04 | 0,30-0,09 | 0,19/0,05 | 0,19/0,05 | 0,15/0,06 | | Параметр | М-10В2 | М-8В2 | М-8В | М-6з/10В | М-10Г2ЦС | | Класс вязкости по SAE | 30 | 20 | SAE 20 | SAE 15W- 30 | 30 | | Экспл. класс API | CB | СВ | API SD/CB | API SD/CB | СС | | Вязкость кинематическая при 100°С,мм2./с | 10,5-11,5 | 7,5-8,5 | 7,5-8,5 | 9,5-10,5 | 10,0-11,0 | | Индекс вязкости, min | 85 | 85 | 93 | 120 | 92 | | Тем-ра вспышки в открытом тигле,°С, min | 205 | 200 | 207 | 207 | 210 | | Тем-ра застывания, °С, max | -15 | минус 25 | минус 25 | минус 30 | -10 | | Щелочное число, мг КОН/1 г масла, min | 3,5 | 3,5 | 4,2 | 5,5 | 9 | | Зольность, %, max | 1,3 | 1,3 | 0,95 | 1,3 | 1,5 | | Доля активных элементов Ca/Zn, %, min | - | Ca 0.08 / Ba 0.18 / Zn 0.05 / P 0.05 | 0,16/0,09 | - | 0,28/0,045 | | Параметр | М-14Г2ЦС | М-16Г2ЦС | МТ-16П | М-14В2 | М-8Г2 | | Класс вязкости по SAE | 40 | 40 | - | 40 | 20 | | Экспл. класс API | СС | СС | - | CB | СС | | Вязкость кинематическая при 100°С,мм2./с | 13,5-15,0 | 15,5-17,0 | 15,5-16,5 | 13,5-14,5 | 8,0±0,5 | | Индекс вязкости, min | 92 | 92 | 85 | 85 | 85 | | Тем-ра вспышки в открытом тигле,°С, min | 215 | 220 | 210 | 210 | 200 | | Тем-ра застывания, °С, max | -10 | -10 | минус 25 | минус 12 | минус 25 | | Щелочное число, мг КОН/1 г масла, min | 9 | 9 | 4 | 4,8 | 6 | | Зольность, %, max | 1,5 | 1,5 | 0,6-1,0 | 1,2 | 1,65 | | Доля активных элементов Ca/Zn, %, min | 0,28/0,04 | 0,28/0,04 | - | Сa 0.15 / Zn 0.045 / P 0.04 / Ba 0.13 | 0,15/0,06 |
|
