Енциклопедія трибології - Рідкі мастильні матеріали

РІДКІ МАСТИЛЬНІ МАТЕРІАЛИ (ОЛІЇ).

Є основою (базова олія) нафтового, синтетичного, рослинного або змішаного походження та присадки - продукти, введення яких надає рідкому мастильному матеріалу ті чи інші властивості: антифрикційні, протизносні, протизадирні, миючі, захисні та ін. Крім змащувальних функцій олії забезпечують ефективний тепла та продуктів зносу від місця контакту та підтримання забруднюючих частинок (продуктів зносу та продуктів перетворень олії в процесі експлуатації) у зваженому стані, виконуючи тим самим "миючі" функції.

Класифікація олій за основним призначенням:

моторні-олії для змащування поршневих двигунів внутрішнього згоряння. Включає оливи для змащування бензинових (карбюраторних) двигунів (карбюраторні олії), дизелів (дизельні олії), а також універсальні олії, які призначені для змащування обох типів двигунів внутрішнього згоряння;
трансмісійні - олії, що застосовуються для змащування механічних, гідромеханічних та гідрооб'ємних трансмісій, - та редукторні олії;
індустріальні - олії для змащування вузлів тертя різного промислового устаткування. Ділять на олії загального та спеціального призначення;
турбінні, авіаційні, гідравлічні, енергетичні, компресорні та ін. - олії спеціального функціонального призначення.

Олії класифікують також за походженням (нафтові, синтетичні, рослинні), а олії нафтового походження - також за способом їх отримання (дистилятні, залишкові, компаундовані).

Олії повинні мати певний рівень експлуатаційних властивостей. Визначальне властивість - здатність змащувати, тобто. забезпечити необхідні антифрикційні,протизносні та протизадирні характеристики вузла тертя. Здатність рідкого мастильного матеріалу забезпечити оптимальний (гідродинамічний) режим мастила залежить від його в'язкості (внутрішнього тертя), що визначається силами когезії молекул рідини в обсязі та залежить від хімічної будови молекул олії, їх розмірів та форми. В'язкість - це основна характеристика олії, за величиною якої вибирають олію для застосування у кожному конкретному випадку. До основних показників, що характеризують в'язкість олії, відносяться динамічна в'язкість, кінематична в'язкість та індекс в'язкості (ІВ).

Динамічна в'язкість - відношення напруги зсуву до градієнта швидкості зсуву рідини [Па·с]. Характеризує плинність олії в екстремальних умовах - при низькій температурі, а також при високій температурі, високій та низькій швидкостях зсуву. Визначається згідно з ГОСТ 1929-87.

Кінематична в'язкість ν - опір рідини спливу під дією сили тяжіння [мм 2 / c]. Характеризує плинність олії при нормальній і підвищеній температурах.

Індекс в'язкості ІВ - це відносна величина, що показує ступінь зміни в'язкості олії в залежності від температури в градусах Цельсія і визначає пологість кривої кінематичної в'язкості від температури. Дозволяє порівнювати зміну в'язкості з температурою масла з в'язкісно-температурними властивостями двох еталонних масел, одному з яких одному з яких з незадовільними в'язкісно-температурними властивостями (в'язкість сильно змінюється з температурою) присвоєний індекс ІВ=0, а іншому - з хорошими в'язкісно-температурними властивостями (В'язкість мало змінюється з температурою) - присвоєно індекс в'язкості 100. Визначається за ГОСТ 25371-97. Оліїз ІВ. 10-2 МПа-1. При підвищенні тиску від атмосферного до 50…500 МПа та помірної температури в'язкість збільшується в 100…200 разів. При більш високих тисках (для мінеральних масел - при 700 МПа, для ефірних - при 2000 МПа, для полісилоксанів - при 500 ... 2500 МПа) в'язкість може зрости настільки, що масло втрачає рухливість і перетворюється на пластичне або квазитверде тіло.

У тих випадках, коли гідродинамічний шар не забезпечує поділу поверхонь деталей, що контактують, вузол тертя працює в режимі граничного мастила. У цьому випадку велике значення мають антифрикційні, протизадирні та протизносні властивості олій. Ці властивості визначаються здатністю мастильних матеріалів утворювати на поверхнях тертя міцні граничні шари, що перешкоджають безпосередньому контакту поверхонь, що труться.

ГОСТ 9490-75 встановлює найпоширеніший метод оцінки основних характеристик мастильної здатності мастил на чотирикульковій машині.

Оцінка експлуатаційних властивостей масел включає також прискорені випробування на модельних установках, стендах та натурних агрегатах. Так, протизносні властивості моторних олій оцінюють за знос поршневих кілець і гільз циліндра двигуна. Рівень протипіттингових властивостей олій оцінюють на стендах "кулачок - штовхач" або на моторних стендах.

Високо- та низькотемпературні характеристики масел.

Температура спалаху – мінімальна температура, до якої потрібно нагріти олію, щоб її пари утворили з навколишнім повітрям суміш, що спалахує при контакті з відкритим полум'ям. Імітує верхню межу температурного інтервалу застосування мастила. Для комерційних масел становить 160...240°С. Визначається: при нагріванні олії у відкритому тиглі – за ГОСТ 4333-87 та принагріванні олії в закритому тиглі - за ГОСТ 6356-75.

Температура застигання (температура втрати плинності) - температура, при якій олія втрачає рухливість і переходить з рідкого в пластичний стан (ГОСТ 20287-91). Це – нижня межа температурного інтервалу працездатності мастил.

Хімічні властивості олій.

Лужність і кислотність олій виражаються через кількість (мг) гідроксиду калію (КОН), еквівалентне відповідно до вмісту всіх видів лугів в 1 г олії або необхідне для нейтралізації всіх видів кислот в 1 г олії.

Загальне лужне число (число омилення) характеризує наявність в олії присадок і насамперед високолужних детергентів.

Корозійні властивості олій мають значення, т.к. продукти їх окиснення (пероксиди), що містяться в олії присадки, а також пари води, що потрапили в олію, стимулюють корозію деталей, що працюють в олії (особливо кольорових металів). Корозійність олій визначають за рівнем ураження сталевих та мідних пластинок (ГОСТ 2917-76) та свинцевих пластинок (ГОСТ 20502-75). Оцінюють також захисні властивості олій, тобто. їхня здатність захищати метал від атмосферної корозії.

Термоокислювальна стабільність – показник, що оцінює стійкість олії до утворення нагару на гарячих поверхнях (ГОСТ 23175-78).

Коксування масел – схильність масел при нагріванні утворювати залишок після випаровування летких фракцій з подальшим термічним розкладанням цього залишку без повітря. Визначається за ГОСТ 19932-99 лише базових масел.

Зольність характеризує кількість золи, що утворюється після згоряння олії. Для олії без присадок характеризує його засміченість; для олії із зольними присадками – їх наявність (ГОСТ 1461-75).

Миючівластивості олій характеризують їх здатність протистояти утворенню відкладень (опадів, лаків, нагарів) на гарячих (100 – 150°З вище) поверхнях, забезпечувати диспергування продуктів окислення та утримання в маслі у зваженому стані. Оцінюються у балах за ГОСТ 5726-2013.

Інші характеристики масел:

Теплофізичні властивості олій визначають умови тепловідведення від поверхонь тертя, а отже – теплову напруженість трибосполучення. Для нафтових та синтетичних масел питома теплоємність cp = 0,82…2,1 Дж/(кг·К); теплопровідність λ=0,1…0,15 Вт/(м·К).

Стиснення масел характеризується модулем пружності при всебічному стисканні (800 ... 2000 МПа). Гідравлічні масла повинні мати високий модуль пружності, а масла, які повинні мати хороші властивості, що демпфірують, навпаки – низький модуль пружності.

Доценко О.І., Буяновський І.А. / Основи триботехніки. Підручник - М: Інфра-М, 2014.

<!-->