Характеристика свойства масел для различных типов двигателей

Характеристика свойства масел для различных типов двигателей.

Прежде всего, масло должно обеспечивать хорошую смазку трущихся деталей и предотвращать их износ. Желательно, чтобы даже при кратковременных нарушениях жидкостного режима смазки (в периоды пуска, остановки и др.) масло хорошо защищало от износа трущиеся детали. Масло в любых условиях эксплуатации должно надежно подаваться к трущимся и охлаждаемым деталям двигателя, агрегата или прибора.

При длительной работе масло  должно сохранять свои свойства и  не давать отложений на деталях, так  как отложения способствуют перегреву  и загрязнению двигателя, агрегата или прибора. Масло не должно вызывать коррозии деталей, оно должно само защищать детали от коррозии. Необходимо, чтобы масла имели невысокую стоимость. Одним из важнейших требований к маслам является их нетоксичность и малая огнеопасность.

Исходя из этих общих требований, желательно, чтобы масла имели  следующие свойства:

• как можно меньшую, но достаточную вязкость для создания надежного жидкостного слоя в зазорах при максимальной рабочей температуре;
• резкое возрастание вязкости с повышением давления;
• пологую вязкостно-температурную характеристику;
• низкую температуру застывания;
• хорошую смазывающую способность;
• отсутствие нестабильных составных частей, выделяющихся в виде отложений в двигателе;
• отсутствие коррозионноактивных примесей и химически нестабильных составных частей, склонных к превращениям в коррозионноактивные вещества;
• высокую температуру вспышки;
• физическую однородность (отсутствие механических примесей и воды).

Масла, полностью удовлетворяющие  всем названным требованиям, получить практически нельзя, так как ряд требований противоречит друг другу. Поэтому подбор масла для конкретного двигателя ведут так, чтобы оно по своим основным показателям наиболее полно соответствовало требованиям для этого двигателя.

В зависимости от вида техники авиационные масла условно делят по областям применения на масла для поршневых и газотурбинных двигателей самолетов и различных агрегатов вертолетов.

В авиации имеется два  типа газотурбинных двигателей — турбореактивные и турбовинтовые.

В турбореактивных двигателях используют маловязкие масла, а в турбовинтовых — более вязкие, что обусловлено применением в этих двигателях редуктора воздушного винта, для которого требуются масла с повышенной несущей способностью.

Масла для поршневых двигателей

В поршневых двигателях масла работают в тяжелых условиях, создаваемых  высокими температурами в зоне поршневых  колец, внутренней части поршней, клапанов и других деталей.

Для обеспечения смазывания двигателя  в условиях высоких температур, давлений и нагрузок применяют высоковязкие масла, подвергнутые специальной очистке. Такие масла должны иметь высокую  смазочную способность, не быть агрессивными к металлам, сплавам и другим конструкционным материалам и обладать достаточной стабильностью к окислению при высоких температурах и в условиях хранения. 

Масла для турбореактивных двигателей

В связи с конструктивными особенностями  газотурбинных двигателей (ГТД) условия  работы смазочных масел в них  существенно отличаются от условий  работы масел в поршневых двигателях. В отличие от поршневого двигателя  смазочное масло в ГТД изолировано от камеры сгорания (зоны горения топлива); кроме того, в наиболее ответственных узлах трения реализуется в основном трение качения, а не скольжения, как в поршневых двигателях (коэффициент трения качения на порядок ниже коэффициента трения скольжения). Вал турбокомпрессора в ГТД хорошо сбалансирован и при большой частоте вращения и больших осевых и радиальных нагрузках работает без резких переменных нагрузок.

Современные газотурбинные двигатели  характеризуются жесткими условиями  работы. Напряженность работы масла  в таких условиях эксплуатации ГТД  определяется количеством тепла, которое  необходимо отвести от поверхностей трения деталей, и при прочих равных условиях характеризуется скоростью  прокачивания масла через двигатель.

Подвод масла к узлам трения у ГТД осуществляется не только для  смазывания поверхностей трения, но и  для отвода тепла от этих узлов. Для  исключения перегрева узлов трения масло непрерывно подводится к следующим  элементам двигателя: подшипникам, зубчатым колесам, контактным уплотнителям и шлицевым соединениям. Наиболее высокий уровень тепловыделения — в радиальноупорных шарикоподшипниках роторов ГТД, воспринимающих осевую нагрузку, поэтому к ним подводят масла больше, чем к другим элементам.

Смазочные масла для турбореактивных  двигателей должны отвечать следующим требованиям:

• надежное смазывание всех узлов и агрегатов двигателя с минимальным износом в пределах рабочих температур от -50 до +200°С;
• пологая вязкостно-температурная кривая и хорошая прокачиваемость при низких температурах (пусковые свойства масла должны обеспечивать надежный запуск двигателя без подогрева до температуры -50°С);
• однородный и стабильный фракционный состав, что обусловливает минимальную испаряемость фракций и сохраняет вязкостные характеристики масла в течение всего времени работы двигателя (целесообразно применять смазочные масла узкого фракционного состава);
• высокие антиокислительные свойства и минимальное окисление в двигателе при рабочих температурах 150-200°С и выше;
• минимальная вспениваемость, высокая температура самовоспламенения;
• неагрессивность по отношению к металлам, сплавам, резинотехническим изделиям, покрытиям, клеям и другим материалам.

Масла для турбовинтовых двигателей

Особенности конструкции турбовинтовых  двигателей связаны с наличием в них многоступенчатых зубчатых передач (редукторов), которые предназначены для передачи больших усилий и работают при больших частотах вращения. Выдержать такие нагрузки, как показывает опыт эксплуатации, могут масла с повышенной вязкостью. Поэтому для турбовинтовых двигателей применяют масла с более высокой вязкостью, чем для турбореактивных.

Требования, предъявляемые к маслам для турбовинтовых двигателей, следующие:

• пологая вязкостно-температурная кривая и хорошая прокачиваемость при низких температурах;
• высокие противоизносные и противозадирные свойства; устойчивость к окислению в условиях высоких температур (150— 175 °С) и контакта с возлухом и различными авиационными материалами;
• инертность по отношению к металлам, сплавам, резинам, покрытиям, клеям и другим конструкционным материалам;
• минимальные вспениваемость и испаряемость.

Для смазывания этих двигателей применяют  нефтяные и синтетические масла. Основными смазочными материалами  являются маслосмеси, получаемые смешением на местах потребления авиационных масел МС-8п и МС-20. Благодаря применению высококачественного масла МС-8п качество маслосмесей значительно повышается. Маслосмеси готовят и контролируют их качество по ведомственной инструкции гражданской авиации.

Масла для вертолетов

В вертолетах маслами смазывают  двигатели, редукторы трансмиссии и шарниры втулок винтов. В двигателях вертолетов МИ-6 и МИ-10 используют масла МС-8п и МС-8рк, в вертолетах МИ-2 и МИ-8 — синтетическое масло Б-3В, в турбокомпрессорной части силовой установки вертолета МИ-26 применяют синтетическое изопарафиновое масло ИПМ-10. В двигателе и редукторе перспективных и вновь проектируемых вертолетов рекомендовано использовать синтетическое масло ПТС-225.

Для смазывания редукторов трансмиссии  вертолетов используют широкий ассортимент масел различного назначения, уровень качества которых невысок. Так как маловязкие моторные масла имеют недостаточную смазывающую способность, а высоковязкие нефтяные масла обладают неудовлетворительными низкотемпературными свойствами, то для смазывания редукторов трансмиссий широко применяют смеси масел.

В вертолетах МИ-6 и МИ-8 для летней эксплуатации до температуры -10 °С используют смесь масел СМ-11,5 – 75% (мас.доля) МС-20 и 25 % (мас.доля) МС-8п, для зимней эксплуатации – смесь  СМ-8 – 50 % (мас. доля) МС-20 и 50 % (мас. доля) МС-8п.

В редукторах хвостовой трансмиссии  вертолетов летом широко применяют  масло МС-20 и трансмиссионное  масло ТСгип, а зимой из-за плохих низкотемпературных свойств масел –смесь МС-20 с МС-8п и смесь ТСгип с жидкостью АМГ-10 (маслосмесь СМ-9).

Применение смесей масел усложняет  эксплуатацию вертолетов и не может обеспечить безопасность полетов. Из синтетических масел в редукторах вертолетов МИ-2 и МИ-8, а также в главном редукторе тяжелонагруженного вертолета МИ-26 используют пентаэритритовое масло Б-3В.

Шарниры винтов отечественных вертолетов смазывают сезонными маслами. В осевых шарнирах втулок винтов вертолетов при эксплуатации летом применяют масло МС-20, зимой – ВНИИНП-25 и ВО-12. Масло ВО-12 можно использовать как всесезонное в диапазоне температур от +60 до -50°С. Горизонтальные и вертикальные шарниры втулок винтов вертолетов смазывают летом маслом ТСгип, зимой – смесью масел ТСгип и АМГ-10.