Установка для очистки масел СОГ-914

Размещено на http://www.allbest.ru/

PAGE 

Введение

В основных направлениях экономического и социального развития СНГ на период до 2000 года отмечена необходимость повышения эффективности использования техники за счет обеспечения надежности машин, а также путем рационального и экономного расхода всех ресурсов снижения их потерь в эксплуатации. В результате анализа явления изнашивания элементов дорожно-строительных машин выделяются факторы, определяющие их долговечность:

эксплуатационные--характер производимых работ; режимы использования механизма; виды и периодичность технических управляющих воздействий (регулировочные крепежные и смазочные операции); климатические работы механизма; состояние смазочных материалов и рабочих жидкостей; состояние фильтрующих и уплотнительных элементов;

конструктивные-- вид трения рабочих поверхностей; характер нагружения; концентрация напряжения; наличие защитных покрытий; наличие компенсаторов износа; кинематика и динамика работы механизма; соотношение материалов деталей сопряжения;

технологические--структура поверхностного слоя металла; методы обработки поверхности; наличие остаточных напряжений; качество сборки сопряжение; наличие технологических загрязнений (стружки, окалины и др.) в картерах и емкостях машины; показатели микро геометрии поверхностей трения;

субъективные особенности оператора.

Конструктивное совершенство и высокое качество изготовления машин не гарантируют их длительную и безаварийную работу. Дополнительными условиями такой работы являются грамотная техническая эксплуатация и целесообразная система ремонтов. Задачами технической эксплуатации являются: обеспечение исправного технического состояния машины во время ее эксплуатации и консервации; обеспечение безаварийной работы установки при надлежащей ее экономичности. Уровень технической эксплуатации машин в общем определяется установкой их в надлежащем месте, рациональным использованием в соответствии с назначением, квалификацией обслуживающего персонала, постановкой ухода за машинами и технического надзора за ними, организацией смазочного хозяйства.

Одной из наиболее острых и актуальных проблем народного хозяйства является экономия топливно-энергетических ресурсов. Доля стоимости топлив, смазочных материалов и рабочих жидкостей составляет 15-20% от общих затрат на эксплуатацию автомобильного парка. По трудоемкости смазочные операции составляют более 30% объема работ по техническому обслуживанию машин. Борьба за повышение эффективности использования техники в народном хозяйстве делает необходимыми более жесткие требования к качеству нефтяных масел, применяемых на этой технике.[13].

В настоящее время в эксплуатирующих организациях скапливается большое количество смазочных масел, в особенности, моторных. Ранее в централизованной системе отработанные продукты должны были сдаваться установленным порядком в определенном количестве. Выполнение плана по сдаче масел за текущей год давала возможность организациям ставить вопрос о получении истребляемого количества свежих масел на следующих планируемый период.

При переходе к новым условиям хозяйствования порядок взаимодействия потребителей СМ с государством существенно изменился. В настоящее время потребитель, исходя из своих экономических возможностей, может приобретать любые СМ как по ассортименту, так и по количеству. Кроме того для удовлетворения своих потребностей он может пользоваться услугами не только отечественной нефтеперерабатывающей промышленности, но и зарубежных фирм, активно действующих на российском рынке.

В то же время рост взаимных неплатежей, развитие инфляционных процессов, а также отсутствие свободных денежных средств не позволяет потребителям в большинстве случаев осуществлять закупки в требуемом количестве свежих масел, вынуждая их к реализации режима жесткой экономии, имеющихся в наличие запасов.

Кроме того требования в отношении обеспечения экологической безопасности и реализации системы природоохранных мероприятий также ограничивает возможность бесконтрольного использования отработанных или работавших смазочных масел.

Это заставляет потребителей проводить активный поиск путей и способов экономически целесообразной и экологически безопасной утилизации отработанных нефтепродуктов.

Сокращение потерь ТСМ при хранении, их рациональное использование, повышение долговечности масел, восстановление их эксплуатационных свойств и повторное использование - эти и другие мероприятия позволяют повысить эффективность применения смазочных материалов и обеспечить благоприятные условия работы узлов трения автомобилей строительных машин.

Таким образом, обеспечение качества и рационального использования нефтепродуктов является исключительно важной задачей. Решение этой задачи невозможно без постоянного контроля качества и состояния ТСМ на предприятии. Отмеченные факторы указывают на то, что эффективность использования техники в значительной степени зависит от обеспечения машин топливом, смазочными материалами и рабочими жидкостями, а также от качества ТСМ.

Основными задачами ТСМ эксплуатационных предприятий являются: составление планов-графиков поступление различных видов нефтепродуктов с нефтебаз и их доставка на склады предприятия; входной контроль качества ТСМ поступающих на склады и в пункты заправки; обеспечение правильного хранения и текущий контроль состояния ТСМ; отпуск и учет расхода нефтепродуктов; организация очистки восстановления эксплуатационных свойств и дальнейшего использования масел; сбор отработавших масел и сдача их на регенерацию; использования оборудования и установок, предназначенных для хранения, транспортирования, раздачи, очистки и контроля качества ТСМ.[14].

Структура службы ТСМ зависит от конкретных условий эксплуатации машин, численности парка удаленности объектов от базы механизации. Для проведения входного и текущего контроля нефтепродуктов в составе службы ТСМ должна быть предусмотрена лаборатория, оснащения необходимыми приборами и химреактивами. Служба ТСМ предприятия включает инженерные сооружения, технические службы, обслуживающий персонал и методическое обеспечение. К инженерным сооружениям относят склады ТСМ, пункты и посты заправки машин топливом, смазочными материалами и рабочими жидкостями.

1. Актуальность темы, цели и задачи

1.1 Назначение смазочных материалов и рабочих жидкостей

Основное назначение смазочного материала заключается в снижении интенсивности изнашивания элементов машин. Слой смазочного материала устраняет непосредственный контакт рабочих поверхностей деталей, поэтому уменьшается механическое и адгезионное взаимодействие поверхностей.

Кроме этой основной функции смазочные материалы служат для уменьшения сил трения, более равномерного распределения давления и температуры, отвода теплоты из зоны трения, для защиты рабочих поверхностей деталей от коррозии, для формирования на рабочих поверхностях деталей пленок окислов, обладающих повышенной износостойкостью. От правильного выбора смазочного материала во многом зависит долговечность машины. Поэтому при решении задачи обеспечения надежности машин на стадиях проектирования и эксплуатации смазочные материалы необходимо рассматривать как самостоятельные конструктивные элементы.

В зависимости от физического состояния различают газообразные жидкие, пластичные и твердые смазочные материалы. Жидкие смазочные материалы (масла) при плюсовых температурах в жидком состоянии.

Масла классифицируют по назначению и области применение: моторные, применяемые в двигателях внутреннего сгорания автомобилей и дорожных машин (М6Б, МВБ, М10Б и др.);

автотракторные трансмиссионные, применяемые для смазывания элементов трансмиссий (ТАП-15В) ;

индустриальные общего назначения, применяемые для смазки элементов станков, промышленного оборудования, а также в качестве рабочих жидкостей систем объемного гидропривода (И-12, И-20, ИС-45, ВМГ3, АГМ, МГЕ и др.)

Пластичный смазочный материал представляет собой полутвердый или твердый продукт, состоящий из смеси минерального или синтетического масла, стабилизированного мылами или другими загустителями с возможным содержанием других компонентов. Загуститель образует структурный каркас и придает смазочному материалу свойства твердого тела с невысоким пределом прочности, не превышающим 5000 Па. При повышении температуры до 200- 300 ^ОС пластичные смазочные материалы переходят в жидкое состояние.

По назначению пластичные смазочные материалы делят на антифрикционные, снижающие трение и износ; консервационные (защитные), предохраняющие металлические поверхности от коррозии; уплотнительные, служащие для герметизации зазоров в сопряжениях.

По происхождению жидкие и пластичные смазочные материалы подразделяются на минеральные, нефтяные, растительные, животные и синтетические.

Минеральными называются смазочные материалы минерального происхождения, полученные смешением углеводородов в естественном состоянии или в результате обработки минеральных продуктов. Основными видами сырья для получения минеральных смазочных материалов являются каменный уголь, и торф и сланцы.

Нефтяные смазочные материалы представляют собой очищенное масло, полученное на основе нефтяного сырья.

Растительные и животные масла при переработки продуктов растительного и животного происхождения.

Синтетические смазочные материалы являются продукты синтеза органических или элементоорганических соединений.

Для дорожно-строительных машин обычно применяют жидкие и пластичные смазочные материалы нефтяного происхождения. В последнее время с развитием химической промышленности все шире используют синтетические смазочные материалы. Перспективные также твердые смазочные материалы, которые все шире используют в конструктивных элементах автомобилей, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машин. Виды и основные характеристики смазочных материалов регламентированы ГОСТ 23. 002- 78.[12].

1.2 Эксплуатационные свойства смазочных материалов

Способность смазочного материала выполнять заданные функции в различных условиях эксплуатации машины характеризуется совокупностью эксплуатационных свойств. Эксплуатационные свойства масел оценивают с помощью соответствующих показателей. Основные эксплуатационные свойства масел и их показатели приведены в табл.1.[15].

Противоизносные свойства смазочных масел оценивают по показателю износа Д_И и критической нагрузке N_С, показателю износа Д_И и индексу задира И_3.

Для определения этих показателей проводят испытания масел на четырехшариковой машины. Критической считают нагрузку N_КР (Н), при которой средний диаметр пятен износа нижних шариков соответствуют предельному износу, установленному для данной нагрузки, и увеличение которой на величину последующей нагрузки вызывают увеличение среднего диаметра пятен износа более чем на 0,1 мм

Нагрузкой сваривания N_С(Н) называют наименьшую нагрузку, при которой произошла автоматическая остановка машины при достижении момента трения 1210³ Нм или сваривание шариков.

Индекс задира N₃ - безразмерная величина, вычисленная по результатам измерения износа шариков от начальной нагрузки сваривания.

Показателем износа Д_И (мм) считают среднее арифметическое значение диаметров пятен износа нижних шариков по результатам двух параллельных испытаний.

Показателями вязкостных свойств масел являются кинематическая и динамическая вязкость, а также индекс вязкости ИВ.

Динамическая вязкость характеризует связь силы внутреннего трения F со скоростью v относительного перемещения слоев смазки при трении

=-F/(S^dv),

где ^dv - градиент скорости; у-толщина масляной пленки; S-площадь трущихся поверхностей.

Единица измерения - паскаль-секунда (Па с) или сантипауз (сП). Знак минус означает, что F направлена в сторону, обратную направлению движения слоя, обладающего большой скоростью.

Кинематическая вязкость v представляет собой отношение динамической вязкости к плотности масла , v=/.

Плотность смазочного материала определяется как масса единицы его объема [кг/м³], =m/V (здесь m - масса смазочного материала; V - объем смазочного материала).

Измеряют кинематическую вязкость в м²/с или сантистоксах (1сСт=10^-6 м²/с). Обычно характеризуют свойства смазочного материала кинематической вязкостью при температуре 50 и 100 ^ОС. Простых экспериментальных методов определения динамической или кинематической вязкости не существует. Для оценки этих величин измеряют условную вязкость, которую затем переводят в абсолютные единицы вязкости.

Условную вязкость (ВУ) измеряют с помощью вискозиметра, принцип действия которого основан на регистрации времени истечения установленного объема масла через калиброванное отверстие диаметром 2-3 мм, ВУ=/_в (здесь и _в - время истечения 200 см³ соответственно испытуемого масла при заданной температуре и дистиллированной воды при температуре 20^ОС).

Для определения кинематической вязкости по условной вязкости используют выражение v=0,073ВУ- (0,063/ВУ).

Для оценки склонности масла к изменению вязкостных свойств при изменении температуры применяют показатель, называемый индексом вязкости (ИВ). Этот показатель дает возможность оценить вязкостно-температурные свойства определенного сорта масла по сравнению с эталонными маслами. За эталонные приняты лучшие рафинированные масла, которым присвоен индекс вязкости ИВ-100, и худшие масла из богатой нафтенами нефти, для которых принято ИВ=0.

Чем выше значение ИВ, тем меньше изменяется вязкость масла при изменении температуры, а следовательно, тем выше его вязкостные свойства. Высокий индекс вязкости имеют хорошо очищенные масла. Индекс вязкости современных масел равен 120-150.

Повышение значения ИВ и обеспечение эксплуатационных свойств масел достигается применением различных присадок. Для масел со специальными присадками и синтетических масел ИВ - 250.

Показателем свойств смазочных материалов является также удельная теплоемкость-количество теплоты, необходимое телу (системе) для повышения температуры единицы массы на 1 К. Для минеральных масел при температуре до 100^оС удельная теплоемкость С=2,05-2,1кДж/(кг К).

Температурными показателями эксплуатационных свойств масел являются также температура вспышки, температура воспламенения и температура застывания масла.

Температурой вспышки масла называют минимальную температуру, при которой пары нагретого масла образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающим при контакте с открытым пламенем. Этот показатель характеризует наличие в масле легких углеводородов. Низкая температура вспышки свидетельствует о повышенной огнеопасности масла и указывает на присутствие в нем примесей, главным образом топлива. Температурой воспламенения масла называют температуру, при которой масло загорается при поднесении к нему пламени и горит не менее 5 с.

Температурой застывания масла называют температуру, при которой масло теряет свою подвижность и переходит из жидкотекучего в пластичное состояние. Температура застывания является одним из важнейших показателей эксплуатационных свойств масел, поскольку определяет условия их применения.

Сжимаемость-способность смазочного материала к уменьшению объема под нагрузкой, характеризуется коэффициентом сжимаемости характеризует относительное изменение объема масла, приходящееся на единицу изменения давления. Это свойство особенно важно для масел, используемых в качестве рабочих жидкостей гидравлических систем дорожных машин.

Вспениваемость - способность масла к поглощению воздуха с пенообразованием. Это эксплуатационное свойство оказывает существенное влияние на окислительные процессы при трении и изнашивании. Оно особенно важно для тех масел, которые используют в механизмах, работающих в условиях повышенной температуры.

Эмульгируемость - способность масла к поглощению воды. Оно оказывает влияние на интенсивность коррозионных процессов, сопровождающих трение и изнашивание. Для механизмов, работающих в условиях повышенной влажности, подбирают масла с низкой эмульгируемостью. Вспениваемость и эмульгируемость масел оценивают в баллах на стадиях их разработки и производства экспертными методами по пятибалльной шкале.

Противокоррозионные свойства характеризуют способность жидких и пластичных смазочных материалов оказывать влияние на процессы коррозионного разрушения металлических деталей.

При разработке и производстве смазочных материалов их противокоррозионных свойств обычно оценивают в баллах по результатам сравнительных испытаний. Косвенно эти свойства характеризуются щелочным и кислотным числами КОН.

Кислотное число выражается в миллиграммах едкого кали, требующегося для нейтрализации 1 г масла. По кислотному числу можно судить о количестве органических кислот, содержащихся в масле.

Щелочное число масла свидетельствует о наличии в нем присадок. За общее щелочное число принимают количество едкого кали в миллиграммах, эквивалентное количеству соляной кислоты, израсходованной на нейтрализацию всех основных соединений, содержащихся в 1 г анализируемого масла.

Зольность - показатель, характеризующий содержание в масле солей органических и минеральных кислот. Этот показатель для масел с присадками выражает количество присадки, а для масел без присадок - количество несгораемых примесей.

Липкость и нерастекаемость характеризуют способность масел образовывать на твердых поверхностях прочную пленку, не разрушающуюся при повышении давления, скорости и температуры. Простых и достаточно надежных методов оценки этого свойства масел пока не существует. Косвенной оценкой липкости масел является поверхностное натяжение.

Нетоксичность - это отсутствие отрицательного воздействия смазочного материала или продуктов его окисления на организм человека. Это свойство важно для всех смазочных материалов и учитывается при разработке масел и пластичных смазочных материалов.

Таблица 1. Эксплуатационные свойства масел.

Свойства	Показатели	Обеспечение свойств	Примеры механизмов
Противозадирные	Индекс задира ИЗ, нагрузка сваривания NC,[кгс с]	Присадки ОТП, ЛЗ-23к, ЛЗ-28, АБЭС, Савол, ДФ-1	Работающие при высоких нагрузках и температурах: трансмиссия грузового автомобиля, двигатели внутреннего сгорания, гидродинамические передачи
Противоизносные	Показатель из- носа ДИ [мм], критическая на Грузка NКР, [кг c]	ДФ-11, ВНИИ-НП-354, МНИ-ИП-22К, ЭФО	Срок службы которых определяется величиной износа рабочих поверхностей: ДВС, элементы трансмиссии
Приработанные	Показатель износа ДИ[мм],нагрузка сваривания NС, [кг с]	Специальные присадки	Новые - в период обкатки
Антифрикционные	Динамичес-кая и кинематическая вязкость [сП] и v [сСт], индекс вязкости ИВ	Полярные присадкиМВЧ-1, КГП, ГС-1, АДТФ или синтетические масла	С низким КПД, червячные передачи и др.
Вязкост-ные	Индекс вязко сти ИВ, кинематическая вяз кость v [сСт],плотность , [г/см3],пьезокоэфици-ент вязкости [см2/кг]	Глубокая очистка высокоиндексных масел из специальных нефтей и загущающие присадки к маловязким базовым маслам ПИБ, КП-5,КП-10, ПМАд	Работающие при больших перепадах температур
Сжимаемость	Модуль обемной упругости	Использование масел соответствующего фракционного и углеводородного состава	Гидравлические системы
Застывание	Температура застывания	Применение маловязких масел или масел из специальных нефтей	Работающие в условиях низких температур
Низкая вспениваемость Свойства	Оценивается в балах Показатели	Противопенные присадки типа ПМС-200АОбеспечение свойств	Для всех механизмов и систем Примеры механизмов
Стабильность против старения	Оценивается в балах	Применение антиокислительных присадок ЛАНИ-317 Ионол	Сложные машины с масляными системами большой емкости
Эмульгируемость (низкая)	Оценивается в балах	Антиэмульсионные присадки - деэмульгаторы	Работающие в условиях повышенной влажности
Антикоррозион-ные	Оценивается в балах	Антикоррозионные присадки АКОР-1, В 15/41	Работающие во влажной или агрессивной среде
Стабильность против окисления и старения	Приращение кислотного числа окисленного масла KOH на 1г масла. Приращение смол, % не более	Антиокислительные присадки ЛАНИ-317, Ионол	Для всех механизмов
Липкость и нерастекаемость	Поверхностное натяжение	Полярно-активные и полимерные присадки	Открытые сопряжения
Отсутствие воздействия на неметаллические материалы	Оценивается в балах	Масла с минимальным допустимым содержанием ароматических углеводородов	Гидросистемы, ДВС
Нетоксичность	Оценивается в балах	Присадки, не обладающие токсичностью и не приятным запахом	Для всех механизмов и систем

1.3 Требования, предъявляемые к смазочным материалам

Требования, которым должны удовлетворять смазочные материалы и рабочие жидкости, определяются их назначением и условиями использования. Так, по эксплуатационным свойствам некоторые масла должны отличаться от традиционных. Моторные масла, применяемые в летнее время, по вязкостно-температурным свойствам отличаются от масел, рекомендуемых для использования зимой.

В связи с этим требования к смазочным материалам, целесообразно рассматривать применительно к жидким и пластичным смазочным материалам определенных типов.

Моторные масла.

Условия работы современных двигателей внутреннего сгорания дорожно-строительных машин связаны с большими динамическими нагрузками и значительным повышением температуры в процессе работы. Моторные масла должны не только снижать трение и износ деталей, но и способствовать поддержанию теплового баланса двигателя на необходимом уровне.

В соответствии с современными требованиями моторные масла должны обладать следующими эксплуатационными свойствами: противоизносными и противозадирными, вязкостными, противокоррозионными и антиокислительными. Кроме того, моторные масла, используемые в зимнее время в условиях холодного климата, должны иметь низкую температуру застывания. При низкой температуре окружающей среды рабочая температура (вследствие интенсивного охлаждения) значительно ниже, а вязкость выше, чем в теплое время, поэтому зимние сорта моторного масла должны обладать пониженной кинематической вязкостью.

Моторные масла выбирают, учитывая степень форсирования двигателя. Масла группы А,Б и В предназначены соответственно для нефорсированных, малофорсированных и среднефорсированных двигателей. Для высокофорсированных двигателей применяют масла группы Г, и при работе двигателя в тяжелых условиях - масла группы Д (таб. 2.).[16].

Моторные масла, имеющие в маркировке индекс 1, предназначены для карбюраторных двигателей, индекс 2-для дизелей. Маркировка масел представляет сочетание букв, цифр и индексов. Например, М-14В-масло моторное 14-го класса вязкости (уровень вязкости при 100^ОС [(141) 10^-6 м²/с] предназначено для среднефорсированных дизелей. Для загущенных масел в обозначении цифра над дробью показывает класс вязкости масла при температуре-18^ОС, буква З означает наличие загущающих присадок, а цифра под знаком дроби характеризует вязкость масла при 100^ОС.

Для более точного выбора масла можно воспо пользоваться графиком (рис.2.3.1). При построении графика за критерий форсирования двигателя принято произведение средней скорости поршня на среднее эффективное давление. Показанные на графике кривые равных значений критерия форсирования разграничивают пять областей применения масел для различных по степени форсирования двигателя.

Рис.2.3.1. Зависимости для определения группы моторных масел по степени форсирования двигателя.

Таблица 2. Отечественная классификация моторных масел по эксплуатационным свойствам.

Группа масла	Рекомендуемая область применения
А	Нефорсированные карбюраторные двигатели и дизеля
Б1 Б Б2	Малофорсированные карбюраторные двигатели, работающие в условиях, способствующих образованию высокотемпературных отложений и коррозии подшипников Малофорсированные дизеля
В1 В В2	Среднефорсированные карбюраторные двигатели, работающие в условиях, способствующих окислению масла и образованию всех видов отложений Среднефорсированные дизели, предъявляющие повышенные требования к противокоррозионным, противоизносным свойствам масел и склонности к образованию высокотемпературных отложений
Г1 Г Г2	Высокофорсированные карбюраторные двигатели, работающие в тяжелых эксплуатационных условиях, способствующих окислению масла, образованию всех видов отложений, коррозии и ржавлению Высокофорсированные дизели без наддува или с умеренным наддувом, работающие в эксплуатационных условиях, способствующих образованию высокотемпературных отложений
Д	Высокофорсированные дизели с наддувом, работающие в тяжелых эксплуатационных условиях, или в случае, когда применяемое топливо требует использования масел с высокой нейтрализующей способностью, антикоррозионным и противоизносными свойствами, малой склонностью к образованию всех видов отложений
Е	Лубрикаторные системы смазки цилиндров дизелей, работающих на топливе с высоким содержанием серы

Для дорожно-строительных машин наиболее широко применяют моторные масла группы В₂, содержащие 7 - 8 % композиций присадок, которые обеспечивают моющие, антиокислительные, противоизносные, а также противопенные свойства масел. В зимние сорта масел дополнительно вводят депрессорные присадки для уменьшения температуры застывания.

В моторные масла группы Г, используемые для высокофорсированных дизелей, которые работают при повышенной температуре в особенно тяжелых нагрузочном и скоростном режимах, добавляют до 14 % композиций присадок.

Для нейтрализации коррозионного воздействия на детали двигателя продуктов неполного сгорания топлива, особенно с высоким содержанием серы, в моторные масла вводят присадки, повышающие щелочное до число 2 - 1О гм КОН/ г.

Основные показатели эксплуатационных свойств масел, используемых для двигателей внутреннего сгорания дорожно-строительных, автотракторных и сельскохозяйственных машин, приведены в табл.3.

Таблица 3. Эксплуатационные свойства моторных масел

По вязкости масла подразделяются на 3 класса: летние, зимние, всесезонные (табл. 4). Летние масла нормируются значением кинематической вязкости при +100 ^ОС, зимние -- при +100 и при -18 ^ОС. Всесезонные масла обозначаются дробью -- в числителе указывается класс вязкости зимнего, а в знаменателе -- летнего масла.

Таблица 4. Классы кинематической вязкости моторных масел

Моторные масла в большинстве стран дальнего зарубежья разделены на две группы, имеющие буквальное обозначение: ''S'' (сервис)-для бензиновых двигателей, `'С'' (коммерческие)-для дизелей.

Уровень же эксплуатационных свойств масел обозначается дополнительными буквами латинского алфавита и означает:''SA''-масла без присадок для старых типов бензиновых двигателей; "SВ"-масла с антиокислительными и противозадирными свойствами для моторов, работающих с небольшой нагрузкой:"SC''-масла, предназначенные для двигателей 1964-1967 гг. выпуска и обеспечивающие защиту от низко- и высокотемпературных отложений, износа и коррозии; "SD''-масла для двигателей, выпущенных в 1968-1972 гг., с более высокими качествами по сравнению с группой "SC''; "SE''-масла, превосходящие по качеству "SD'' и предназначенные для моторов, выпускаемых с 1972 года; "SF''-масла для двигателей, производимых с 1980 года, имеющих по сравнению с группой "SE'' лучшую стабильность, антиокислительные, и смазывающие свойства. В последние годы начат выпуск моторных масел с индексами "SG'' и "SH'', которые отличаются от предыдущих возможностями их использования в высокофорсированных двигателях при улучшении смазывающей способности и уменьшении количества масла на угар. Классификация моторных масел по эксплуатационным свойствам предложена Ассоциацией инженеров Американского нефтяного института (API).

Соответствие групп масел по различным классификациям приведено в таблице 5.

Кроме того, общество автомобильных инженеров (SAE) разработало классификацию масел по вязкости. Вязкость выражается в секундах Сейболта, деленных на 2. Условный цифровой индекс вязкости зарубежного масла входит вместе с названием разработчика в обозначение масла. Если же масло зимнее, то в его обозначение вводят букву ''W''.

В соответствии с этой классификацией моторные масла делятся на классы, характеризующие величину вязкости.

Типичные обозначения зимних масел - 5 W, 10W, 15W, 20W, летних - 20, 30, 40, 50.Класс вязкости всесезонного масла обозначают в виде дроби (например, SAE 20W/50), смысл которой тот же, что и в отечественной классификации. При -18^ОС это масло ведет себя как SAE 20, при 100^ОС - SAE 50.

В 1980 г. была предложена и используется новая классификация SAE, которая содержит изменения. Цель их - дать более полную характеристику вязкостно-температурных свойств зимних масел. Новая классификация содержит дополнительно два класса 0W и 25W.

Соответствие классов вязкости моторных масел по ГОСТ 17479.1-85 классификации SAE приводится в таблице 6.

Трансмиссионные масла.

Их применяют для коробок передач, редукторов и элементов механических передач дорожно-строительных машин. Эти масла работают в условиях высоких давлений и поэтому должны обладать повышенной смазывающей способностью, т.е. хорошими противоизносными и противозадирными свойствами. Трансмиссионные масла имеют более высокую вязкость, чем моторные. Если эти масла используют в жаркой, теплой и умеренной климатической зоне, то их кинематическая вязкость при 100 ^ОС должна быть 14-16 мм²/с; если в холодной климатической зоне, то 8-10 мм²/с.

Особые требования предъявляют к трансмиссионным маслам, используемым при отрицательной температуре. С повышением вязкости масла возрастает предел прочности на сдвиг и соответственно увеличиваются потери на преодоление сил внутреннего трения, поэтому верхний предел динамической вязкости масел, применяемых в трансмиссиях одноосных машин, не должен превышать 500-600, а для трансмиссионных масел, используемых в тяжелых многоосных машинах, v=400450 Пас.

В зависимости от степени и характера нагружения сопряжений трансмиссионные масла подразделяют на три группы: первая - для умеренных давлений(100-200 МПа) и температуры до 120^ОС, характерных для цилиндрических и конических передач машин; вторая - для передач со спирально-коническими шестернями, работающими при давлении выше 2000МПа и температуре, превышающей 120^ОС; третья - для передач с гипоидным зацеплением, для которого характерна высокая степень относительного проскальзывания рабочих поверхностей и большие удельные нагрузки.

К первой группе масел относят моторные масла АК-15, МТ-16п и авиационное МС-20. Во вторую группу входят трансмиссионные масла ТАП-15В, ТСп-14, ТСп-14,5 и Тсп-10 (рекомендуемое для применения в условиях Севера). К третьей группе относятся трансмиссионные масла ТСп-14min, ТАд -17 и ТСЗп-9 (для северных условий).

Для улучшения эксплуатационных свойств трансмиссионных масел в их состав вводят противоизносные, противозадирные, антиокислительные и депрессорные присадки.

Масла, используемые в гидромеханических передачах, должны обладать повышенной плотностью, высокой физико-химической стабильностью, малой вспениваемостью, хорошими противокоррозионными свойствами. В масла для гидромеханических передач добавляют моющие, противоизносные, антиокислительные, противокоррозионные присадки.

Для элементов гидромеханических передач применяют масла марки А (для гидротрансформаторов и автоматических коробок передач) и марки Р (для гидроусилителей рулевого привода и гидрообъемных передач). Основные показатели эксплуатационных свойств трансмиссионных масел, используемых в дорожно-строительных, автотранспортных и сельскохозяйственных машинах, приведены в табл.7.

С 1 января 1987 г. на трансмиссионные масла введен новый ГОСТ 1749.2-85, в соответствии с которым трансмиссионные масла делятся на четыре класса по вязкости (9, 12, 18, 34) и на пять групп по эксплуатационным свойствам.

Расшифровывается новое обозначение, например, марка ТМ-2-9, следующим образом: ТМ- трансмиссионное масло; 2-группа масла по эксплуатационным свойствам; 9-класс вязкости.

В зависимости от кинематической вязкости при температуре 100^ОС трансмиссионные масла делятся на классы, указанные в таблице 8.

В зависимости от эксплуатационных свойств трансмиссионные масла делят на группы 1, 2, 3, 4, 5, указанные в таблице 9.

В США и странах Западной Европы получили распространение две системы классификации автотракторных трансмиссионных масел: классификация SAE Американское общество автомобильных инженеров) по вязкости, последний вариант которой принят в 1979 г., и классификация API (Ассоциация инженеров американского нефтяного института) по эксплуатационным свойствам, последний вариант которой принят в 1971 г Эти классификации дополняют одна другую и их использование обеспечивает правильный выбор необходимого сорта масла.

В таблице 10 приведены предельные значения величин вязкости для каждого класса масел. Для первых трех классов, имеющих индекс W (зимний) установлены требования к низкотемпературным свойствам. Считают, что при такой вязкости масла агрегаты трансмиссии будут легко и надежно работать. Для других классов установлены предельные значения вязкости при положительной температуре.

С учетом различий в конструкции агрегатов трансмиссий и условий их эксплуатации (сроки и нагрузки) к эксплуатационным свойствам масел предъявляются неодинаковые требования. Этот принцип принят за основу классификации API, в соответствии с которой масла подразделяются по типу и степени нагруженности зубчатых передач, в которых они могут использоваться, на следующие группы (таблица 11).

Масла GL-5 и GL-6 составляют группу так называемых универсальных трансмиссионных масел, которые используют в главных передачах, коробках передач, раздаточных коробках. При этом сокращается ассортимент применяемых масел и исключается возможность заправки агрегата несоответствующим сортом масла.

В таблице 12 приведено соответствие классов вязкости и групп трансмиссионных масел отечественного и зарубежного производства.

Рабочие жидкости гидросистем.

В качестве рабочих жидкостей гидравлических систем машин используют индустриальные масла, обогащенные специальными присадками. В зависимости от вязкости эти масла делят на легкие, средние и тяжелые. Вязкость масел первых двух групп нормирована при 50^ОС, последней - при 100^ОС. В маркировке индустриальных масел индекс Г означает, что масло получено методом гидрирования. Масла, прошедшие селективную очистку, имеют индекс С, щелочную - индекс В, сернокислотную - только цифру, которая во всех случаях означает среднее значение кинематической вязкости. Например, маркировка ИГ-30 означает: масло индустриальное получено методом гидрирования, кинематическая вязкость 30мм2/ с.

Рабочие жидкости, применяемые в гидравлических системах дорожно-строительных машин, должны обладать:

хорошими вязкостными свойствами, обеспечивающими оптимальную вязкость в интервале рабочих температур;

хорошей смазывающей способностью, характеризующейся высокой липкостью и нерастекаемостью;

высокой стабильностью против окисления и старения;

высоким модулем объемной упругости, характеризующим низкую сжимаемость масел;

низкими показателями вспениваемости и эмульгируемости;

достаточно высокой температурой вспышки для обеспечения пожарной безопасности;

не вызывать коррозию металлических деталей;

не оказывать разрушающего воздействия на детали из неметаллических материалов (манжеты, уплотнения и др.)

Для рабочих жидкостей гидросистем необходимо обеспечить чистоту масел в процессе транспортирования, хранения и использования. Это объясняется высокой точностью элементов гидропривода, малыми зазорами в сопряжениях и необходимостью обеспечить высокую долговечность прецизионных деталей сборочных единиц, работающих в условиях трения и изнашивания. Показатели основных эксплуатационных свойств рабочих жидкостей гидросистем дорожно-строительных машин приведены в табл.13-15.

1.4 Изменения свойств смазочных материалов в процессе работы

Состояние, а следовательно, и эксплуатационные свойства смазочных материалов в процессе работы машины постепенно ухудшаются. На состояние смазочных материалов влияет резкое повышение температуры в зоне трения в процессе работы сопряжений, окисление масел под действием окружающей Среды, срабатывание присадок, загрязнение смазочных материалов посторонними примесями (водой, топливом, механическими частицами) Ухудшение эксплуатационных свойств масел в процессе работы можно количественно оценить по изменению основных показателей: кинематической вязкости, кислотного и щелочного чисел, объемного или весового содержания примесей, температуры вспышки и т.д. От температуры в зоне трения меняются физико-механические показатели смазочных материалов: вязкость, плотность, модуль упругости, предел прочности на сдвиг.[17].

Плотность масел с повышением температуры также существенно уменьшается. Уменьшение вязкости и плотности масел вызывает увеличение утечек и ухудшение смазочных свойств. Поэтому необходимо подбирать смазочные материалы таким образом, чтобы их вязкость в диапазоне рабочих температур принимала определенные значения.

Давление в зоне трения также оказывает влияние на вязкость масла. При небольших давлениях в тонких пленках вязкость масел остается примерно постоянной, но при давлении выше 100 МПа вязкость резко увеличивается

В течение срока службы смазочные материалы испытывают интенсивное термическое и динамическое воздействие; под действием кислорода воздуха происходит окисление углеводородов масел; легкие фракции масел испаряются, присадки срабатываются. Из окружающей Среды в смазочный материал проникают различные примеси; вода, частицы пыли, продукты износа. Все эти процессы вызывают старение смазочных материалов.

Степень окисления масла определяется кислотным числом К. Чем больше продуктов окисления образуется в масле, тем больше становится кислотное число. Продукты окисления не только свидетельствую об ухудшении смазочных свойств масла, но и активизируют процессы окислительного и коррозионного разрушения металлов.

Процесс срабатывания присадок в масле характеризуется в количественной форме изменением щелочного числа. По мере срабатывания присадок щелочность масел снижается. Компоненты сработавшихся присадок, выпадая в осадок, прекращают оказывать положительное влияние на эксплуатационные свойства масла и в некоторых случаях, попадая в зону трения, могут выступать в роли абразивных частиц.

Особенно серьезное влияние на эксплуатационные свойства масел оказывают механические примеси: технологические загрязнения, частицы пыли и продукты износа. Частицы примесей, обладающие высокой твердостью, скапливаясь в масле, проникают в зону трения, нарушают сплошность смазочной пленки и вызывают повреждение рабочих поверхностей деталей. Интенсивность процесса накопления частиц механических примесей в масле зависит от окружающей Среды (запыленности воздуха, вида работ, типа грунта и др.), типа и состояния фильтрующих элементов. Существует классификация степени загрязнения масел и рабочих жидкостей. Моторные масла и рабочие жидкости гидросистем дорожных машин должны соответствовать 10-13-му классу чистоты.[17].

Вода, попадающая в масло при его хранении, транспортировании и использовании, активизирует процессы коррозионного разрушения металлических поверхностей, ухудшает эксплуатационные свойства масла и интенсифицирует процесс его окисления.

Ухудшение эксплуатационных свойств масла, вызванное его старением, постепенно приводит к тому, что оно перестает выполнять заданные функции и оказывает отрицательное влияние на процессы трения и изнашивания. Для поддержания машины в работоспособном состоянии необходимо периодически контролировать качество смазочных материалов и при необходимости проводить мероприятия по очистке, обогащению или замене масел.

Предельное состояние масел характеризуется определенными значениями показателей их эксплуатационных свойств. В табл.16, 17, 18, приведены браковочные значения показателей эксплуатационных свойств масел и рабочих жидкостей, определяющие их предельное состояние.[16].



Примечание: 1) в скобках приведены обозначения марок масел по старой классификации; 2) в числителе приведены значения показателей масел при хранении, в знаменателе - работавших масел.

Примечание: 1) в скобках приведены обозначения марок масел по старой классификации. 2) в числители приведены значения показателей масел при хранении, в знаменателе--показатели работавших масел.

1.5 Влияние загрязненности нефтяных масел на работу двигателей и механизмов

Влияние загрязненности моторных масел на работу поршневых двигателей.

При наличии загрязнений в моторных маслах происходит повышенный износ сопряженных деталей поршневого двигателя, увеличивается нагароотложение. Загрязнения засоряют каналы для подвода масла к местам смазки, забивают маслоочистительные устройства системы смазки, нарушают температурный режим работы двигателя. В поршневых двигателях наиболее распространенным видом износа деталей является абразивный; ему подвергаются подшипники и шейки коленчатого вала, поршни, цилиндры.[18].

Абразивный износ деталей происходит вследствие попадания твердых частиц в слой жидкой смазки, разделяющей поверхности трения, при контакте этих частиц с трущимися поверхностями. Величина абразивного износа зависит от размеров этих частиц, их соизмеримости с зазорами между поверхностями трения, а также от формы, твердости и механической прочности частиц. Воздействие, оказываемое содержащимися в масле неорганическими загрязнениями на суммарный износ деталей поршневого двигателя, значительно превышает влияние загрязнений, попадающих в двигатель другими путями. В табл.19 приведены данные, подтверждающие влияние содержащихся в масле твердых неорганических загрязнений на износ деталей поршневого двигателя.

Приведенные данные позволяют сделать вывод, что содержащиеся в масле неорганические загрязнения влияют в первую очередь на износ коренных и шатунных шеек коленчатого вала, а загрязнения, попадающие в двигатель с воздухом, способствуют износу поршней. Износ гильз цилиндров и подшипников коленчатого вала происходит, очевидно, в результате суммарного воздействия загрязнений обоих видов. Установлено, что с повышением содержания твердых частиц в масле от 0,05 до0,25% (масс.) скорость износа верхних поршневых колец и гильз цилиндров увеличивается более чем в два раза.[18]. Поскольку долговечность поршневого двигателя определяется степенью износа деталей цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма, количество твердых частиц неорганического происхождения, содержащихся в моторных маслах и способных вызвать интенсивный износ этих узлов, является важным показателем при эксплуатации двигателя.

Органические загрязнения при их сравнительно небольшом содержании в масле не оказывают такого влияния на износ, как твердые неорганические частицы, а если органические загрязнения находятся в масле в мелкодисперсном состоянии, в ряде случаев они даже уменьшают абразивный износ. Такое действие углеводородных загрязнений обусловлено тем, что они обладают повышенной полярной активностью и способны создавать вокруг неорганических абразивных частиц оболочки, препятствующие непосредственному контакту этих частиц с поверхностями смазываемых деталей.

Однако углеводородные загрязнения играют и отрицательную роль - засоряют трубопроводы, масляные каналы и фильтры, нарушают температурный режим работы отдельных деталей и двигателя в целом. Вследствие забивания масляных каналов органическими загрязнениями случаются перебои в подаче масла к отдельным местам смазки, поэтому износ может возрасти в сотни раз, а в наиболее неблагоприятных случаях возможно заклиниваете деталей и выход двигателя из строя. Кроме того, органические примеси способствую загрязнению поршня и вызывают закоксовывание его колец, а также интенсифицируют образование осадка в картере двигателя. Поэтому наряду с удалением из масла твердых неорганических частиц следует одновременно принимать меры к ограничению в нем углеводородных загрязнений

Влияние загрязненности индустриальных, компрессорных и трансформаторных масел на работу машин, станков и оборудования.

Индустриальные и компрессорные масла, предназначенные для смазки различного промышленного оборудования, работают в условиях, близких к условиям работы других смазочных масел, поэтому действие содержащихся в этих маслах загрязнений на соответствующие узлы и агрегаты проявляется в абразивном износе деталей, забивании масляных каналов и маслоочистительных устройств, интенсификации коррозионных процессов, повышении склонности масла к пенообразованию и окислению и т.д.[18].

Смазываемые узлы (подшипники, валы, цапфы, втулки и т.д.) испытывают главным образом воздействие твердых неорганических частиц - появляется абразивный износ этих узлов. Повышенное содержание таких загрязнений в масле связано с условиями эксплуатации оборудования (в частности, сверлильных, шлифовальных, металлорежущих станков и т.д.) и вызывается попаданием в масло частиц материала в виде отходов производства.

При длительном пребывании индустриального масла в системах смазки в нем интенсивно образуются загрязнения органического происхождения, что приводит к образованию осадков, забивающих агрегаты и трубопроводы.

Компрессорные масла, применяемые в условиях высоких температур, содержит в основном органические загрязнения, образующиеся в результате окислительных процессов и способные отлагаться в виде нагара или выпадать в осадок. При образовании нагара значительно ухудшается теплоотвод от деталей компрессора (поршневые, всасывающие и впускные клапаны), что может привести к преждевременному выходу деталей из строя. Выпадающие из масла осадки забивают маслоподающие магистрали, что увеличивает износ узлов трения и ухудшает их охлаждение. В сопряженных деталях компрессоров наблюдается и абразивный износ вследствие попадания твердых неорганических частиц.

Для трансформаторных масел наиболее важным эксплуатационным свойством является их электроизоляционная способность. Этот показатель ухудшает асфальтосмолистые вещества, образующиеся в результате окисления масла и находящиеся в нем в коллоидном или мелкодисперсном состоянии. С увеличением количества нерастворимых продуктов окисления образуются осадки, оседающие на активной части трансформатора и ухудшающие теплоотвод от сердечника и других деталей, нагревающихся в процессе работы. Осаждаясь на обмотках трансформатора, продукты окисления понижают прочность изоляции и разрушают ее, а также оказывают коррозионное воздействие на металлические детали, что, в свою очередь, снижает электроизоляционные свойства масла вследствие попадания в него продуктов коррозии. Попадание неорганических загрязнений извне (в виде атмосферной пыли) происходит в основном только при заправке масла в трансформатор, и эти загрязнения существенного влияния на работоспособность оборудования не оказывают.

Влияние загрязненности рабочих жидкостей на работу гидравлических систем.

Загрязненность рабочих жидкостей значительно снижает надежность гидравлических систем и долговечность безотказной работы их агрегатов. Современные системы гидравлического привода и гидравлического управления включают агрегаты с прецизионными деталями, имеющими весьма малые диаметральные зазоры, что повышает чувствительность этих агрегатов к наличию в жидкости твердых частиц.[18].

Твердые частицы неорганических загрязнений, попадая в зазоры между поверхностями прецизионных деталей, способны во много раз увеличить усилия, прилагаемые для перемещения этих деталей относительно друг друга. Одновременно происходит абразивный износ трущихся поверхностей. Иногда попадание частиц в зазоры между прецизионными деталями (например, между плунжером и гильзой золотникового устройства) может привести к заклиниванию этих деталей вследствие их взаимного перекоса, что вызовет выход гидравлического устройства из строя. Кроме того, твердые частицы загрязнений способны нарушать смазывающую пленку, образуемую рабочей жидкостью на поверхности деталей, что также повышает интенсивность износа этих деталей. Это явление наиболее заметно проявляется в распределительных устройствах гидравлических двигателей и плунжерных насосов и снижает к.п.д. агрегатов.

При наличии в рабочей жидкости твердых загрязнений могут (частично или полностью) закупориваться капиллярные каналы распределительных устройств и других гидравлических агрегатов, что приводит к возрастанию гидравлического сопротивления системы. При полной закупорке канала гидравлическая система выходит из строя.

Эксплуатационная статистика показывает, что присутствие твердых частиц загрязнений в рабочих жидкостях для гидравлических систем является одной из главных причин ненормальной работы этих систем. Так, вследствие загрязнения рабочей жидкости происходит от 20 до 50% всех отказов основных агрегатов авиационных гидравлических систем. В качестве примера в табл.20 [18]. приведены данные по отказам гидравлических усилителей рулевого управления автомобилей ЗИЛ- 130 из-за снижения давления в системе. Результаты получены при проверке работы 300 автомобилей в условиях южной климатической зоны в летний период. Как видно из приведенных данных, свыше 65% всех отказов происходит по причине износа деталей или забивания фильтров из-за высокой загрязненности рабочей жидкости.

Частицы загрязнений в рабочей жидкости являются основной причиной преждевременного снижения к.п.д. насосов вследствие абразивного износа деталей. У аксиально-поршневых и плунжерных насосов интенсивный износ наблюдается на торцевом распределителе и в цилиндро-поршневой группе, а у шестеренчатых насосов - на торцевых поверхностях, в подшипниках и в прижимных втулках шестерен.

При истечении рабочей жидкости, содержащей твердые частицы, из калиброванных распределительных отверстий с большой скоростью наблюдается абразивный износ кромок этих отверстий, что искажает их первоначальную конфигурацию и изменяет расход протекающей через них жидкости. В результате меняются расчетные параметры гидравлической системы и возникают рассогласования в ее работе.

Если в рабочих жидкостях присутствуют частицы металла, может образоваться стойкая пена. Механизм ее возникновения аналогичен процессу, происходящему в смазочных маслах, и связан с образованием мыл, служащих эмульгаторами при перемешивании рабочей жидкости с воздухом. Одновременно частицы металла выполняют роль катализатора при окислении жидкости под действием кислорода воздуха и способствует увеличению количества органических загрязнений за счет продуктов окисления. Органические загрязнения забивают элементы гидравлической системы и ухудшают физико-химические свойства рабочей жидкости (вязкость, химическую и термическую стабильность, смазывающую способность), что отражается на надежности и долговечности работы гидравлической системы.