Основные физико-химические свойства масел

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, 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.

Антикоррозионные свойства. Коррозионная активность моторных 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 моторным 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.

4. Общие свойства, классификация и применение Гидравлических масел Гидравлические масла (рабочие жидкости для гидравлических систем) классифицируются по составу:

• на нефтяные гидравлические масла;
• синтетические гидравлические масла;
• водно-гликолевые гидравлические масла;

По назначению гидравлические масла классифицируются в соответствии с областью применения:

• Гидравлические масла для летательных аппаратов, мобильной наземной, речной и морской техники;
• Гидравлические масла для гидротормозных и амортизаторных устройств различных машин;
• Гидравлические масла для гидроприводов, гидропередач и циркуляционных масляных систем различных агрегатов, машин и механизмов, составляющих оборудование промышленных предприятий.

Основная функция гидравлических масел (как жидких сред) для гидравлических систем - передача механической энергии от ее источника к месту использования с изменением значения или направления приложенной силы.Гидравлический привод обязательно должен работать в жидкой рабочей среде, которая является необходимым конструкционным элементом любой гидравлической системы. В постоянном совершенствовании конструкций гидравлических систем можно выделить следующие направления:

• повышение рабочих давлений в гидравлических системах и связанное с этим расширение верхних температурных пределов эксплуатации гидравлических масел;
• уменьшение общей массы гидравлической системы или увеличение отношения передаваемой мощности к массе, что обусловливает более интенсивную эксплуатацию гиидравлического масла;
• уменьшение рабочих зазоров между деталями рабочего органа (выходной и приемной полостей гидросистемы), что ужесточает требования к чистоте гидравлического масла (или ее фильтруемости при наличии фильтров в гидросистемах).

С целью удовлетворения требований, продиктованных указанными тенденциями развития гидроприводов, современные гидравлические масла для них должны обладать определенными характеристиками: иметь оптимальный уровень вязкости и хорошие вязкостно-температурные свойства в широком диапазоне температур, т.е. высокий индекс вязкости; отличаться высоким антиокислительным потенциалом, а также термической и химической стабильностью, обеспечивающими длительную бессменную работу гидравлического масла в гидросистеме; защищать детали гидропривода от коррозии; обладать хорошей фильтруемостью; иметь необходимые деаэрирующие, деэмульгирующие и антипенные свойства; предохранять детали гидросистемы от износа; быть совместимыми с материалами гидросистемы. Большинство массовых сортов гидравлических масел вырабатывают на основе хорошо очищенных базовых масел, получаемых из рядовых нефтяных фракций с использованием современных технологических процессов экстракционной и гидрокаталитической очистки. Физико-химические и эксплуатационные свойства современных гидравлических масел значительно улучшаются при введении в них функциональных присадок - антиокислительных, антикоррозионных, противоизносных, антипенных и др. Вязкостные и низкотемпературные свойства гидравлических масел определяют температурный диапазон эксплуатации гидросистем и оказывают решающее влияние на выходные характеристики гидропривода. При выборе вязкости гидравлического масла важно знать тип насоса. Изготовители насоса, как правило, рекомендуют для него пределы вязкости: максимальный, минимальный и оптимальный. Максимальная - это наибольшая вязкость, при которой насос в состоянии прокачивать масло. Она зависит от мощности насоса, диаметра и протяженности трубопровода. Минимальная - это та вязкость при рабочей температуре, при которой гидросистема работает достаточно надежно. Если вязкость используемого гидравлического масла уменьшается ниже допустимой, растут объемные потери (утечки) в насосе и клапанах, соответственно падает мощность и ухудшаются условия смазывания. Пониженная вязкость гидравлического масла вызывает наиболее интенсивное проявление усталостных видов изнашивания контактирующих деталей гидросистемы. Повышенная вязкость значительно увеличивает механические потери привода, затрудняет относительное перемещение деталей насоса и клапанов, делает невозможной работу гидросистем в условиях пониженных температур.Вязкость гидравлического масла связана с температурой кипения масляной фракции, ее средней молекулярной массой, с групповым химическим составом и строением углеводородов. Указанными факторами определяется абсолютная вязкость гидравлического масла, а также его вязкостно-температурные свойства, т.е. изменение вязкости с изменением температуры. Последнее характеризуется индексом вязкости гидравлического масла. Для улучшения вязкостно-температурных свойств гидравлических масел применяют вязкостные присадки - полимерные соединения. В составе товарных гидравлических масел в качестве загущающих присадок используют полиметакрилаты, полиизобутилены и продукты полимеризации винил-бутилового эфира (винипол). Антиокислительная и химическая стабильности характеризуют стойкость гидравлического масла масла к окислению в процессе эксплуатации под воздействием температуры, усиленного барботажа масла воздухом при работе насоса. Окисление гидралического масла приводит к изменению его вязкости (как правило, к повышению) и к накоплению в нем продуктов окисления, образующих осадки и лаковые отложения на поверхностях деталей гидросистемы, что затрудняет ее работу. Повышения антиокислительных свойств гидравлических масел достигают путем введения антиокислительных присадок обычно фенольного и аминного типов. В гидросистемах машин и механизмов присутствуют детали из разных металлов: разных марок стали, алюминия, бронзы, которые могут подвергаться коррозионно-химическому изнашиванию. Коррозия металлов может быть электрохимической, возникающей обычно в присутствии воды, и химической, протекающей под воздействием химически агрессивных сред (кислых соединений, образующихся в процессе окисления масла) и под воздействием химически-активных продуктов расщепления присадок при повышенных контактных температурах поверхностей трения. Устранению коррозии металлов способствуют вводимые в гидравлическое масло присадки - ингибиторы окисления. препятствующие образованию кислых соединений, и специальные антикоррозионные добавки. Стремление к улучшению противоизносных свойств гидравлических масел вызвано включением в новые конструкции гидравлических системинтенсифицированных гидравлических насосов. Наибольшее распространение в качестве присадок, обеспечивающих достаточный уровень противоизносных свойств гидравлических масел, наибольшее распространение получили диалкилдитиофосфаты металлов (в основном цинка) или беззольные (аминные соли и сложные эфиры дитиофосфорной кислоты). К гидравлическим маслам предъявляют достаточно жесткие требования по нейтральности их по отношению к длительно контактирующим с ними материалам. Учитывая, что рабочие температуры масла в современных гидропередачах достаточно высоки и резиновые уплотнения могут быстро разрушаться, в гидравлических маслах недопустимо высокое содержание ароматических углеводородов, проявляющих наибольшую агрессивность по отношению к резинам. Содержание ароматических углеводородов характеризуется показателем "анилиновая точка" базового масла. При работе циркулирующих гидравлических масел недопустимо пенообразование. Оно нарушает подачу масла к узлу трения и, насыщая масло воздухом, интенсифицирует его окисление, ухудшая отвод тепла от рабочих поверхностей, вызывает кавитационные повреждения деталей, перегрев гидропривода и его повышенный износ. Для обеспечения хороших антипенных свойств гидравлического масла преимущественное значение имеет полнота удаления из базового масла поверхностно-активных смолистых веществ. Чтобы предотвратить образование пены или ускорить ее разрушение, в гидравлическое масло вводят антипенную присадку (например, полиметилсилоксан), которая снижает поверхностное натяжение на границе раздела жидкости и воздуха, что приводит к ускоренному разрушению пузырьков пены. В составе гидравлических масел крайне нежелательно наличие механических примесей и воды. Вследствие весьма малых зазоров рабочих пар гидросистем (особенно, оснащенных аксиально-поршневыми механизмами) наличие загрязнений может привести не только к износу элементов гидрооборудования, но и к заклиниванию деталей. Для очистки рабочей жидкости от загрязнений в гидросистемах применяют фильтры различных типов. Даже незначительное количество (0,05-0,1 %) воды отрицательно влияет на работу гидросистем. Вода, попадающая в гидросистему с маслом или в процессе эксплуатации, ускоряет процесс окисления масла, вызывает гидролиз гидролитически неустойчивых компонентов масла (в частности, присадок - солей металлов). Продукты гидролиза присадок вызывают электрохимическую коррозию металлов гидросистемы. Вода способствует образованию шлама неорганического и органического происхождения, который забивает фильтр и зазоры оборудования, тем самым нарушая работу гидросистемы. К некоторым гидравлическим маслам предъявляют специфические, дополнительные требования. Так, гидравлические масла, загущенные полимерными присадками, должны обладать достаточно высокой стойкостью к механической и термической деструкции; для гидравлических масел, эксплуатируемых в гидросистемах речной и морской техники, особенно важна влагостойкость присадок и малая эмульгируемость. В некоторых специфических областях применения гидросистем, таких, как горнодобывающая и сталелитейная промышленности, в отдельную группу выделились огнестойкие гидравлические масла на водной основе (эмульсии "масло в воде", "вода в масле", водно-гликолевые смеси и др.) и жидкости, не содержащие воды (сложные эфиры фосфорной кислоты, олигоорганосилоксаны, фторированные углеводороды и др.). Система обозначения гидравлических масел Принятая в мире классификация минеральных гидравлических масел основана на их вязкости и наличии присадок, обеспечивающих необходимый уровень эксплуатационных свойств конкретной марки гидравлического масла. В соответствии с ГОСТ 17479.3–85 (“Масла гидравлические. Классификация и обозначение”) обозначение отечественных гидравлических масел состоит из групп знаков, первая из которых обозначается буквами “МГ” (минеральное гидравлическое), вторая — цифрами и характеризует класс кинематической вязкости, третья — буквами и указывает на принадлежность гидравлического масла к группе по эксплуатационным свойствам. По ГОСТ 17479.3-85 (аналогично международному стандарту ISO 3448) гидравлические масла по значению вязкости при 40 °С делятся на 10 классов:

Классы вязкости гидравлических масел
Класс вязкости	Кинематическая вязкость при 40 °С, мм2/с
	4,14-5,06
	6,12-7,48
	9,00-11,00
	13,50-16,50
	19,80-24,20
	28,80-35,20
	41,40-50,60
	61,20-74,80
	90,00-110,00
	135,00— 165,00

В зависимости от эксплуатационных свойств и состава (наличия соответствующих функциональных присадок) гидравлические масла делят на группы А, Б и В.

Гидравлические масла группы А (группа НН по ISО) - нефтяные масла без присадок, применяемые в малонагруженных гидросистемах с шестеренными или поршневыми насосами, работающими при давлении до 15 МПа и максимальной температуре масла в объеме до 80 °С.

Гидравлические масла группы Б (группа HL по ISO) - гидравлические масла с антиокислительными и антикоррозионными присадками. Предназначены для средненапряженных гидросистем с различными насосами, работающими при давлениях до 2,5 МПа и температуре масла в объеме свыше 80 °С.

Группа В (группа HM по ISO) - хорошо очищенные гидравлические масла с антиокислительными, антикоррозионными и противоизносными присадками. Предназначены для гидросистем, работающих при давлении свыше 25 МПа и температуре масла в объеме свыше 90 °С.

В гидралические масла всех указанных групп могут быть введены загущающие (вязкостные) и антипенные присадки.
Загущенные вязкостными полимерными присадками гидравлические масла соответствуют группе НV по ISO 6743/4.
В таблице приведено обозначение гидравлических масел существующего ассортимента в соответстствии с классификацией по ГОСТ 17479.3-85.

В таблице кроме чисто гидравлических масел включены масла марок "А", "Р", МГТ, отнесенные к категории трансмиссионных масел для гидромеханических передач. Однако благодаря высокому индексу вязкости, хорошим низкотемпературным и эксплуатационным свойствам и из-за отсутствия гидравлических масел такого уровня вязкости они также используются в гидрообъемных передачах и гидросистемах навесного оборудования наземной техники.

Некоторые давно разработанные и выпускаемые гидравлические масла по значению вязкости нестрого соответствуют классу по классификации, обозначенной ГОСТ 17479.3-85, а занимают промежуточное положение. Например, масло ГТ-50, имеющее вязкость при 40 °С 17-18 мм2/с, находится в ряду классификации между 15 и 22 классами вязкости.

По вязкостным свойствам гидравлические масла условно делятся на следующие:

---

Дата добавления: 2015-08-09