Основные физико-химические свойства масел

Основные физико-химические свойства масел:

Вязкость является внутренним трением жидкости, возникающим между молекулами при их перемещении. Она как бы определяет меру текучести. Чем больше вязкость масла, тем меньше его текучесть, и, наоборот, чем меньше его вязкость, тем больше текучесть. Измеряют вязкость в единицах динамической, кинематической и в градусах вязкости условной (ВУ). Вязкость смазочного масла является одним из самых важных эксплуатационных свойств. От нее зависит величина коэффициента трения, а также износ, надежность и экономичность работы трущихся деталей. Поэтому для каждого конкретного узла трения должно быть подобрано масло строго определенной вязкости. Недостаточная вязкость масла приводит к возникновению сухого трения, нагреву и усиленному износу подшипников. Чрезмерно большая вязкость масла ведет к потерям мощности на трение, а следовательно, и к снижению коэффициента полезного действия (к.п.д.) машины или механизмов. Вязкость масла меняется при изменении температуры. При нагревании вязкость масла уменьшается, а при охлаждении она увеличивается. Наиболее ценны те масла, у которых изменение вязкости с изменением температуры протекает плавно, и которые имеют так называемую пологую кривую вязкости. Степень изменения вязкости в зависимости от температуры принято характеризовать отношением кинематической вязкости при 50°С к кинематической вязкости при 100°С. Чем меньше это отношение, тем лучше вязкостно-температурные свойства.

Индекс вязкости - это относительная величина, показывающая степень изменения вязкости масла в зависимости от изменения температуры. Чем индекс вязкости больше, тем менее зависима вязкость масла от температуры. Масло с более высоким индексом вязкости имеет лучшую

текучесть при низкой температуре (запуск холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей температуре двигателя. Высокий индекс вязкости необходим для всесезонных масел и некоторых гидравлических масел (жидкостей). Высоким индексом вязкости обладают масла гидрокрекинга. Гидрокрекинг является одним из основных методов получения масел с высоким индексом вязкости (более 170). Высокий индекс вязкости у синтетических базовых масел: у полиальфаолефинов - до 130-140, у полиалкиленгликолей - до 150, у сложных полиэфиров - около 150. Индекс вязкости масел можно повысить введением специальных присадок - полимерных загустителей. На  пусковые характеристики моторного масла помимо вязкости, индекса вязкости  влияют температура застывания и условная температура проворачиваемости (чем ниже, тем лучше), мощность механических потерь в пусковых режимах (при низких оборотах – от 300 до 1000 об/мин). 

Температурой вспышки масла называется та температура, до которой необходимо нагреть масло, чтобы достаточно выделилось паров, и возникла вспышка при поднесении пламени. Температура вспышки, определяемая в приборе открытого типа, на 20—30°С больше, чем в приборе закрытого типа, так как часть паров масла при нагревании в открытом тигле улетучивается.

Температура застывания – температура, при которой масло перестает течь под действием силы тяжести. Она должна быть, как правило, на 5-7°С ниже той температуры, при которой масло прокачивается по системе смазки двигателя. 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.

Цвет. При введении в масло присадок цвет масла может меняться от светло-желтого до черного с промежуточными оттенками. Поэтому в технических условиях или ГОСТах принято указывать цвет базового масла до введения в него присадки. Необходимость отражения этого показателя обусловлена тем, что на месте производства однотонность цвета базового масла может служить признаком однородности различных партий масла. По цвету также можно судить о степени очистки базового масла. Хорошо очищенные масла имеют светло-желтые тона, а плохо или совершенно неочищенные масла, например осевые или трансмиссионные автотракторные (нигролы), имеют темный (черный) цвет.

Коксуемость. Коксуемостью масла называется склонность его под влиянием высоких температур разлагаться с образованием твердых углистых осадков (кокса). Коксуемость зависит от химического состава масла и степени его очистки. Этот термин используется при определении происхождения масла. При наличии в масле присадки коксуемость может возрасти по сравнению с базовым маслом, но от этого не ухудшается свойство масла. Поэтому коксуемость теряет свое значение, когда в масле находится присадка.

Эксплуатационные свойства моторных масел.

Вязкостно-температурные свойства (вязкость при 100 0С и индекс вязкости) являются основными при выборе моторного масла для конкретного типа двигателя и условии его эксплуатации. Нужно, чтобы при самых высоких рабочих температурах в двигателе вязкость была достаточной для надежной смазки и минимального износа деталей, эффективного уплотнения сопряжении и небольшого расхода масла на угар. При отрицательных температурах вязкость должна обеспечивать эффективный пуск двигателя, своевременную подачу масла к парам трения. Эффективность работы двигателя зависит не от абсолютного значения вязкости при определенной температуре, а от динамики ее изменения при работе в определенном диапазоне рабочих температур и соответствия этой динамики конструкции конкретного мотора.

Антиокислительные свойства в значительной степени определяют стойкость масла к старению. Условия работы моторных масел в двигателях настолько жестки, что предотвратить их окисление полностью не представляется возможным. Соответствующей очисткой базовых масел от нежелательных соединений, присутствующих в сырье, использованием синтетических базовых компонентов, а также введением эффективных антиокислительных присадок можно значительно затормозить процессы окисления масла, которые приводят к росту его вязкости и коррозионности, склонности к образованию отложений, загрязнению масляных фильтров и другим неблагоприятным последствиям (затруднение холодного пуска, ухудшение прокачиваемости масла). Окисление масла в двигателе наиболее интенсивно происходит в тонких пленках масла на поверхностях деталей, нагревающихся до высокой температуры и соприкасающихся с горячими газами (поршень, цилиндр, поршневые кольца, направляющие и стебли клапанов). На скорость и глубину окислительных процессов значительно влияют попадающие в масло продукты неполного сгорания топлива. Они проникают в масло вместе с газами, прорывающимися из надпоршневого пространства в картер. Ускоряют окисление масла частицы металлов и загрязнений неорганического происхождения, которые накапливаются в масле в результате изнашивания деталей двигателя, недостаточной очистки всасываемого воздуха, нейтрализации присадками неорганических кислот, а также металлорганические соединения меди, железа и других металлов, образующиеся в результате коррозии деталей двигателя или взаимодействия частиц изношенного металла с органическими кислотами. Все эти вещества — катализаторы окисления.

Противоизносные свойства. Противоизносные свойства моторного масла определяются его способностью предотвращать механический износ деталей двигателя и коррозионный износ цилиндров, поршней, их колец. Механическому износу подвержены пары трения — сопряженные детали, двигающиеся относительно друг друга. При небольшой скорости перемещения и больших нагрузках (например, деталей газораспределительного механизма) масло не полностью разделяет детали, и они контактируют друг с другом (граничный режим смазки). Во время перемещения выступы микрорельефа поверхности сталкиваются, что приводит к их разрушению. Оно может проявляться в виде “обламывания” выступов или образования “борозды” в металле — задире . Для предотвращения разрушения микрорельефа (износа) в моторное масло вводят противоизносные присадки.

Защитные и антикоррозионные свойства месел обуславливаются их способностью вытеснять воду с поверхности металла, удерживать ее в объеме смазочного материала и образовывать на нем прочные адсорбционные и хемосорбционные пленки, препятствующие развитию коррозионных процессов. Базовые нефтяные масла не способны длительно защищать металлы от коррозии. Их защитные свойства улучшают введением  небольших количеств ингибиторов коррозии.