Классификация и характеристика масел

Введение

Смазочные масла, вырабатываемые из нефтяных фракций, должны обладать определенными качествами, обусловленными их назначением. Эти качества достигаются  с помощью процессов очистки  и удалением нежелательных компонентов  масляных фракций, а также добавлением  различных присадок. До недавнего  времени смазочные масла получали из так называемых масляных нефтей с применением несюшных процессов  очистки: кислотно-щелочной, отбеливающими  глинами и др.

К таким нефтям относятся  Бакинские нефти - Балахинская масляная, Кара-чухурская, Сураханская отборная и другие, а также Элибенские нефти-Юрская, Доссорская, Байгунасская. Однако их ресурс ограничен.

В связи с огромным ростом механизации и совершенствованием механизмов и двигателей в нашей  стране значительно увеличилось  потребность в производстве смазочных  масел, возросли и требования к их качеству. Для

расширения производства масел и улучшения их качества разработаны и внедрены в промышленность процессы очистки масляных фракций  с помощью селективных растворителей. Это позволило вырабатывать высококачественные масла из различных нефтей, в том  числе из сернистых и смолистых, в масляных фракциях которых содержится значительное количество нежелательных  компонентов (ароматических углеводородов, смол, парафинов, сернистых и азотистых  соединений). Однако в этих нефтях содержатся и весьма ценные компоненты, позволяющие  получать масла высокого качества, превосходящие по некоторым показателям  масла из Бакинских и Эмбенских  нефтей.

Одним из процессов в современной  схеме производства смазочных масел  из сернистых и смолистых нефтей является очистка методом экстракции с помощью избирательно действующих (селективных) растворителей (фенола, фурфурола, N-метилпирролидона и др.). Она предназначена  для удаления ароматических углеводородов, сернистых и других нежелательных  компонентов из смеси, которую представляет масляная фракция

1.1     Классификация  и характеристика масел

Работа смазочного масла  в узле трения значительной степени  зависит от условий эксплуатации (температуры, нагрузки, скорости перемещения, состава окружающей среды и т.п.) и характера работы механизма  или 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.п.); система смазки и материала, 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 подразделяют 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 смещении дистиллятного  и остаточного компонентов; запущенные, полученные введением в базовые  масла полимерных 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. Группы смазочных  масел: моторные, индустриальные и приборные, трансмиссионные, цилиндровые и  судовые, турбинные, компрессорные.

Несмазочные нефтяные масла  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. Моторные масла в зависимости от вида двигателей, 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. Моторные масла предназначены для смазки двигателей различных систем. Доля моторных масел для двигателей внутреннего сгорания в общем объеме мирового производства составляет 50%, а в СССР - примерно 60%. Развитие современного автомобиля - и тракторостроения связано с совершенствованием конструкций и ростом мощности двигателей внутреннего сгорания. Увеличение метровой мощности и давления сжатия привело к повышению температуры стенок цилиндра и канавок поршневых колец и следовательно, температуры масла в картере двигателя (в настоящее время она достигает 150°С, а десятки лет назад редко превышало 100°С). Это, в свою очередь способствует повышенному окислению масла, образованию на поршнях лаков и нагаров, коррозии цилиндров. Появилась необходимость в четкой дифференциации моторных масел по свойствам и условиям применения. В СССР разработана и получила распространение классификация моторных масел (таб.1.) в зависимости от условий эксплуатации и напряженности работы двигателей (ГОСТ 7479-72 «Масла моторные. Классификация»). Эта классификация распространяется на моторные масла с присадками, применяемые для смазывания двигателей внутреннего сгорания (автомобилей, тракторов, морских и речных судов, тепловозов, сельскохозяйственных и строительных машин и др.).

Она отличается большой подвижностью, связанной с постоянным ужесточением условий работы масел в двигателях и появлением более высококачественных масел. Стандартом установлены соответствующие  обозначения масел (табл. 2). В зависимости  от указанных выше условий по эксплуатационным свойствам, масла разделены на шесть  групп и три подгруппы с  изменением вязкости при 100°С в интервале  от 6 до 20 мм/с (с.С.т). По вязкостным свойствам  моторные масла разделены на И  классов (таб. 2). Товарные масла обозначаются следующим образом - М-8А, М-10Бь М-6з/ЮВ] и т. п: буква «-М» обозначает моторное масло; цифра «6», «8» - класс вязкости  масла; индекс  «3» означает,  что масло содержит  заглушающие вязкостные присадки и применяется как зимнее и всесезонное; буква «В» с индексом «1», что масло по эксплуатационным свойствам относятся к группе«В» и предназначено для смазывания среднефорсированных карбюраторных двигателей. Для улучшения эксплуатационных свойств автотракторных масел к ним как правило, добавляют многофункциональные присадки ВНИИ НП-360, ДФ-11 и т.п. В ГОСТ на автомобильные масла контролируется до 15 показателей их качества. Показатели качества дизельных масел, контролируемых ГОСТ, также, как у автомобильных. В специфических условиях работают масла в судовых дизелях, важным свойством масел для судовых двигателей является способность препятствовать образованию углеродистых отложений на внутренней стенке днища поршня и т.п.

Смазочные масла для авиационных  двигателей в зависимости от объектов применения делят на четыре группы. Специфические условия работы авиационных  поршневых двигателей (средние и  высокие температуры) исключают  применения в них металлосодержащих  присадок, ведущих к накоплению зольных  отложений в камере сгорания. Выпускают  масла нескольких марок и модификаций  в зависимости от состава нефти: МС - 14, МС - 20 и др., ГОСТ на авиационные  масла предусмотрено 12-15 показателей  качества.

Среди газотурбинных двигателей наиболее распространены турбореактивные (ТРД) и турбовинтовые (ТВД) двигатели. В современных турбореактивных  двигателях масло работает при температуре  до 150°С. Поэтому одним из основных требований к маслам для ТРД являются их высокая теплоокислительная стабильность и низкая испаряемость. Масла для  ТРД     должны  обладать  хорошими  вязкостно-температурными  свойствами,

обеспечивать легкий запуск двигателя при температуре окружающего  воздуха до 50°С и в то же время  быть достаточно вязкими при рабочих  температурах. Для реактивной авиации разработана и производится в промышленных масштабах несколько сортов нефтяных и синтетических масел (МК-8, МК-6, МС-6, 36/1 и др.). Авиационные масла для ТВД вводят противоизносные и противозадирные присадки, а также синтетические жидкости.

Таблица 1.1.1 - Классификация  моторных масел по эксплуатационным

свойствам (ГОСТ 17479 - 72)

Индустриальные масла  предназначены для смазки машин  и механизмов, различного промышленного  оборудования. До недавнего времени  по вязкости индустриальные масла делили на легкие (3,5-10мм2/с при50°С), средние (10-58мм2/с при 50°С) и тяжелые (11-96мм2/с  при 100°С).

По условиям применения выделяют две группы масел: для легких и  средних режимов скоростей и  нагрузок; для тяжелых режимов  работ. Легкие инструментальные   масла   применяют  для   смазки   малонагруженных  узлов трения, работающих при высоких скоростях (велосит, вазелиновое швейное, сепараторные  и др.).  Средние индустриальные масла по мере увеличения вязкости используют в более нагруженных и менее быстроходных механизмах ИС-12,   ИС-20,   ИС-30,   ИС-45   и   др.).   Тяжелые   индустриальные   масла применяют   для   смазки   тяжелонагруженных   механизмов   (краны,   буровые установки, оборудования мартеновских печей т. п.).   К этой группе относятся высоковязкие   дистиллятные   масла   -   цилиндровое    11,   цилиндровое   24 (вискозин), цилиндровое 52, для прокатных станов (П-28,П-40) и др. Товарный ассортимент     среди     индустриальных     масел     насчитывает     около     100 наименований. В эти масла, как правило, не добавляют присадок, поэтому они часто   не   отвечают   требованиям   надежной   эксплуатации   оборудования. Индустриальные    масла    должны    удовлетворять    к    ряду    специфических требований, обусловленных их назначением и условиями применения. Так масла для зубчатых передач, обеспечивая надежную передачу мощности с ведущего элемента на ведомый, выполняют следующие функции: снижают трения и потери мощности на его преодоление, уменьшают износ трущихся деталей и предотвращают их коррозию, снижают шум, вибрацию и защищают детали   от   ударных   нагрузок,   вымывают   загрязнения   и   отводят   тепло. Основным критерием подбора масел без присадок является вязкость;  при выборе масел для зубчатых передач учитывают условия работы запепления-нагружность, твердость зубьев, окружную скорость. Масла серий: ИТП, ИСП, ИСПи, ИРП и ИЦП (11  марок с изменением вязкости при 50°С от 27 до 190мм2/с) применяют для смазки малонагруженных зубчатых передач станков, прессов и другого оборудования. Масла серии ИСП и ИСПи предназначены для смазки средненагруженных зубчатых передач и направляющих металлорежущих станков. Для смазки зубчатых передач и средненагруженных узлов трения промышленного оборудования используют масла серии ИРП. Широко применяется приборное масло МВП. Выпускается также более 10 марок часовых масел. Важными специфическими показателями их свойств является: растекаемость, нарастание вязкости при окислении в тонком слое, испаряемость.

Трансмиссионные масла используются в транспортных средствах и предназначены  для смазки зубчатых передач различных  типов цилиндрических, конических, четвертых, гипоидных и др.). Существует несколько разновидностей зубчатых передач с параллельными осями  цилиндрические, конические, планеторные  и др.). Трансмиссионные масла  должны прежде всего предотвращать  задир и заедание в местах контакта зубьев и уменьшать их износ под  действием высоких нагрузок. Важной функцией масел является также уменьшение потерь мощности на трение и отвод  выделяющегося тепла.

Различают масла для механических трансмиссий, где их основной функцией является смазочное действие, и масла  для гидромеханических коробок  передач, где помимо всего основного  назначения они служат и гидравлической средой, заполняющей систему. В зависимости  от условий применения выпускают  три группы трансмиссионных масел: А - без присадок или с химически  малоактивными противозадирными присадками; Б - с противозадирными присадками и  противоизносными присадками средней  активности; В - с высокоактивными  противозадирными присадками. Масла  без присадок используют только в  случае жидкостного режима трения, когда главную роль играет вязкость смазочного материала. В зависимости  от климатических условий различают  летние, зимние (в том числе северные и арктические) и всесезонные  трансмиссионные масла. Большинство  трансмиссионных масел готовят  смешением экстрактов N-МП очистки  с дистиллятными маслами. Для  бессезонных трансмиссионных масел  наряду с вязкостью при двух температурах (или индексом вязкости) важна температура застывания.

Турбинные масла применяют  для смазки и охлаждения подшипников  различных турбоагрегатов (гидротурбин, турбонасосов, компрессоров и т.д.). 

Улучшить качество турбинных  масел можно также, используя  базовые масла с высоким индексом вязкости и температурой вспышки  и низкой температурой застывания. Вырабатывают более 10 марок и модификаций  турбинных масел, различающихся  составом и свойствами. Компрессорные  масла предназначены для смазки цилиндров и клапанов компрессоров, а также используются в качестве уплотнительного смазочного материала  для герметизации камер сгорания и штоков поршней компрессоров.

Компрессорные масла при  работе нагреваются до высоких температур и соприкасаются с различными средами (как высокотемпературными, так и хладоагентами). В связи  с этим они должны обладать высокой  термической и химической стабильностью, высоким индексом вязкости и хорошей  подвижностью при низких температурах (низкой температурой застывания). К  компрессорным маслам для тяжелых  условий работы стали добавлять  различные присадки-ингибиторы окисления  и коррозии, противоизносные и  др.. Ряд специфических требований, обусловленных непрерывным контактом  масла с различными хладоагентами (аммиаком, углекислотой, фреоном и  др.), а также значительными изменениями  температуры и давления серы, предъявляются  к компрессорным маслам для холодильных  машин. Помимо низкой температуры застывания и высокого ИВ при подборе масла  необходимо учитывать возможности  химического взаимодействия хладоагента (сернистого ангидрида, фреона) с углеводородами масла, а также взаимную растворимость  и коррозионную агрессивность образующихся смесей. Масла для компрессоров