Браковочные показатели масел

Под браковочными показателями, или показателями предельного состояния масла, понимаются значения одного или нескольких показателей качества масла, при достижении которых работающее в двигателе масло не обеспечивает его надёжную работу и подлежит замене. Показатели физико-химических свойств масла могут достичь браковочных значений как в результате естественного процесса старения масла, так и в случае повреждения отдельных систем двигателя.

При нормальной работе масло постепенно утрачивает свои первоначальные свойства. Ухудшение качества масла происходит главным образом из-за срабатывания находящихся в нём присадок и загрязнения его растворимыми и нерастворимыми продуктами окисления самого масла, продуктами неполного сгорания топлива, частицами износа, нагара, пыли, воды. При работе двигателя на таком масле повышаются износы смазываемых деталей, усиливаются нагарообразование в цилиндре и отложение шлама в картере, затрудняется работа масляных фильтров, увеличиваются потери на трение. Скорость протекания процесса старения масла в двигателе зависит от многих факторов, главными из которых являются конструкция и форсировка двигателя, его техническое состояние, качество применяемых топлив и масел и совершенство средств очистки масла.

При аварийных обстоятельствах происходит резкое изменение одного или нескольких показателей качества масла. Смена масла по аварийным обстоятельствам, главным образом из-за попадания в масло топлива или воды, происходит намного чаще, чем в результате естественного старения. Это особенно ярко выражено в циркуляционных системах смазки малооборотных дизелей. В этих двигателях масло работает 50…60 тысяч часов и более и заменяется только при аварийных обстоятельствах.

В существующей практике качество работающего в дизелях масла контролируется по следующим показателям:

- кинематической вязкости;

- содержанию нерастворимого осадка;

- температуре вспышки в открытом сосуде;

- щёлочному числу;

- кислотному числу;

- содержанию топлива;

- содержанию воды;

- капельной пробе.

Кинематическая вязкость. При естественном старении масла она постепенно возрастает вследствие испарения лёгких фракций масла, происходящем наиболее интенсивно в первый период работы двигателя, после полной или частичной замены масла.

Вязкость масла может также повыситься в результате накопления в нём нерастворимых примесей, среди которых преобладают продукты неполного сгорания топлива. При содержании в масле свыше 2% нерастворимых примесей вязкость масла может существенно возрасти. Повышение вязкости масла происходит при попадании в него воды, тяжёлого топлива, при добавлении более вязкого масла. С повышением вязкости возрастают потери мощности на трение, ухудшается прокачиваемость (вплоть до нарушения нормальной циркуляции) и растекаемость масла, снижается теплоотвод от узлов трения. Повышение вязкости при попадании тяжёлого топлива приводит к падению смазывающей способности масла.

Понижение вязкости масла происходит из-за попадания в него маловязкого топлива, а также его вспенивания, которое чаще всего происходит из-за конструктивных недостатков циркуляционной системы смазки или плохих противопенных качеств масла. Разжижение масла топливом контролируется по температуре вспышки масла. Так, попадание в масло 5% дизельного топлива снижает его вязкость на 15%, а температуру вспышки на 30%.

Уменьшение вязкости снижает несущую способность масляной плёнки и может явиться причиной повышенных износов деталей двигателя. В тронковых двигателях, цилиндры которых смазываются разбрызгиванием картерного масла, с уменьшением вязкости увеличивается прорыв газов в картер через поршневые кольца, что обусловливает снижение индикаторного к.п.д. и способствует ускорению ухудшения свойств масла.

Считается, что допустимо повышение вязкости масла до 30% вследствие накопления в нём нерастворимого осадка при условии, что масло обладает достаточными диспергирующими свойствами, а при попадании топлива вязкость не должна изменяться на ±20%.

Содержание нерастворимого осадка. При работе двигателя масло загрязняется нерастворимыми в нём веществами: продуктами окисления самого масла и срабатывания присадок, продуктами износа, пылью, продуктами неполного сгорания топлива (основная составляющая). Размеры и количество частиц нерастворимых в масле загрязнений, если оно не содержит диспергирующих присадок, возрастают с увеличением продолжительности работы масла в двигателе. В масле, содержащем диспергирующие присадки, эти загрязнения находятся в тонкодисперсном состоянии, и в процессе работы масла в двигателе увеличивается лишь количество загрязняющих частиц.

В маслах, не содержащих диспергирующих присадок, бóльшая часть загрязнений имеет размеры от 0,5 до 2 мкм. При введении в масло беззольных дисперсантов размеры загрязнений уменьшаются до 0,06…0,2 мкм. В масле с высокими диспергирующими свойствами 95% загрязнений имеют размер 0,1…0,2 мкм. Содержание в масле нерастворимых загрязнений такого размера для тронковых дизелей можно допускать до 4…5%. Если загрязнения имеют размеры свыше 1 мкм, они ухудшают противоизносные свойства масла и способствуют образованию значительного количества отложений на деталях двигателей.

В циркуляционных системах смазки крейцкопфных дизелей, где масло работает практически без смены 15…20 лет, к чистоте масла предъявляются более жёсткие требования, чем к маслам тронковых двигателей. Количество нерастворимого осадка в этих маслах не должно превышать 1%. Эту величину и следует принять (за редкими исключениями) за браковочный показатель содержания загрязнений в маслах крейцкопфных дизелей.

Топливо в масле и температура вспышки масла. При попадании в маслотоплива температура вспышки понижается. Например, при попадании 5% остаточного топлива температура вспышки, определённая в закрытом тигле, снижается на 60°С. Маловязкие сорта топлив ещё в большей степени понижают температуру вспышки. Топливо ухудшает смазывающие свойства масла, усиливает отложение на деталях двигателя лаков и нагаров и шлама в картере, повышает взрывоопасность масляных паров.

Температура вспышки может также понизиться в результате термического разложения его углеводородов и находящихся в масле присадок в случае местного перегрева масла, однако при этом не происходит понижения вязкости.

В любом случае в соответствии с правилами техники безопасности не допускается применение для двигателей масел с температурой вспышки ниже 170°С.

Щёлочное число. Щелочные присадки, вводимые в масла, представляют собой металлоорганические соединения щёлочно-земельных элементов - кальция, магния, бария. Помимо нейтрализации кислот, они сообщают маслу хорощие диспергирующие свойства. Наиболее перспективными являются беззольные присадки.

В начальный период работы масла, залитого в двигатель, его щёлочное число понижается, а затем устанавливается на некотором уровне. В циркуляционных системах смазки крейцкопфных дизелей масло, даже не содержащее щёлочных присадок, работает 50…60 тысяч часов и более без значительного ухудшения его качества. Для этих двигателей применение масел со щёлочными присадками снижение щёлочного числа до нуля не может служить основанием для смены масла, если другие показатели находятся в безопасных пределах. Обычно стабилизация щёлочного числа наступает при значениях 50…30% от щёлочности свежего масла, которая может составлять 5…10 мг КОН/г. Для тронковых двигателей к щёлочности масла предъявляются более жёсткие требования, обусловленные необходимостью нейтрализации продуктов сгорания сернистых топлив. Для них при содержании серы в топливе до 2% целесообразно применять масла со щёлочным числом около 20, а при бóльшем содержании серы нужна ещё более высокая щёлочность. Имеющийся опыт показывает, что при наличии в масле активных диспергирующих присадок можно допустить снижение щёлочного числа масла во вспомогательных дизелях до 2 мг КОН/г, а в главных - до 5.

В циркуляционных системах смазки крейцкопфных дизелей при использовании щёлочных масел щёлочное число не должно падать ниже 10% от щёлочного числа свежего масла.

Кислотное число. После заливки в двигатель свежего масла его окисление происходит медленно, однако в конце этого индукционного периода, длительность которого зависит от наличия в масле антиокислительных присадок, углеводородного состава базового масла, скорость окисления может резко возрасти. Это сопровождается образованием на деталях лакообразного нагара и шлама в картере. Вода в масле усиливает реакционную способность кислоты, и в обводнённом масле допускается меньшее значение кислотного числа. Так, для двигателей с баббитовыми подшипниками при содержании воды 1% допускается кислотность масла до 1 мг КОН/г. При отсутствии воды в масле общая кислотность не должна превышать 2 мг КОН/г. Присутствие в масле минеральных кислот не допускается.

Содержание воды. Наиболее часто встречается загрязнение масла водой. Одними из следствий присутствия в масле воды является снижение щёлочности масла, повышение износов, рост лаков и нагаров, увеличение шлама в картере. Если в обводнённом масле имеются диспергирующие присадки, может образоваться стойкая эмульсия, которая не разделяется сепарированием. Она снижает несущую способность масла в подшипнике.

Попадание воды в уже работавшее масло сильнее ухудшает его смазывающие свойства, чем в свежее. При наличии воды создаются благоприятные условия для быстрого размножения бактерий, которые вызывают деградацию углеводородов масла.

Для среднеоборотных двигателей с тонкостенными вкладышами подшипников при содержании воды в масле 0,3% необходимы срочные меры по удалению воды. Для малооборотных дизелей с баббитовыми подшипниками если кислотное число масла не превышает 1 мг КОН/г, содержание воды допускается не выше 1%.

Капельная проба. По характеру пятна, образовавшегося после впитывания масла, можно судить о загрязнённости масла нерастворимыми продуктами, способности диспергировать эти продукты, о степени окисления масла, о попадании воды.

Если в масле находится активная диспергирующая присадка, нерастворимые в нём вещества будут в тонкодиспергированном виде, а вокруг нанесённого пятна после высыхания будет отчётливо видна зона диффузии. Если цвет пятна чёрный, оно блестящее и легко размывается, а само пятно близко по размерам к нанесённой капле масла, это означает, что в масле происходит слипание и увеличение размеров нерастворимых в нём веществ и диспергирующие присадки полностью израсходовались. Такое масло подлежит смене.

Для масел без диспергирующих присадок по капельной пробе можно судить о загрязнении циркуляционного масла стоками из цилиндров. При значительном загрязнении масла этими стоками вокруг пятна будет зона диффузии, а само ядро чёрного цвета и легко размывается.

Дата добавления: 2015-08-09