Моторные, трансмиссионные и гидравлические масла для автомобилей

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОТОРНЫЕ, ТРАНСМИССИОННЫЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАСЛА ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ



1. Особенности условий работы масел

Особенностью работы моторных масел являются различные условия смазки в различных узлах трения двигателя.

Например, давление на тонкую масляную пленку между стенкой цилиндра и поршневыми кольцами резко меняется в пределах 0,15-0,3 МПа в зоне компрессионного кольца и 0,5-1,3 МПа в зоне маслосъемного. При этом скорость поршня изменяется от нулевой в мертвых точках до 15 м/сек, и при определенных условиях давление может достигать 2,0 МПа. Температура этой пленки тоже резко варьируется. Верхняя поршневая канавка в современных двигателях нагревается до 270-280°С, а при наличии наддува - до 300-350°С. А когда на такте сжатия из камеры сгорания в картер через пленку прорываются газы (это происходит во всех двигателях, и чем двигатель изношеннее, тем газов больше), температура в зоне поршня может достигать 450°С у карбюраторных моторов и 550-700°С у дизелей.

Не менее тяжелые условия и в зоне трения вкладышей подшипников и шейки коленчатого вала. Там масляная пленка нагревается до 150-160°С при огромном давлении трущихся деталей. А температура масла в картере в рабочем режиме редко падает ниже 80-100°С.

Кроме того, моторное масло подвергается химическому воздействию - кислорода воздуха, других газов, продуктов неполного сгорания топлива, да и самого топлива, которое неминуемо попадает в масло, хотя и в очень малых количествах.

Условия, в которых работает трансмиссионное масло в передачах с зубчатым зацеплением, определяются следующими факторами: температурным режимом, частотой вращения шестерен (скоростью относительного скольжения трущихся поверхностей зубьев), удельным давлением в зоне контакта. Рабочая температура масла в агрегатах трансмиссии меняется в широких пределах -- от температуры окружающего воздуха в начале работы даже до 150 °С в процессе работы. В температурном режиме работы зубчатых передач различают следующие характерные температуры: минимальную -- в начальный момент работы передачи, равную наиболее низкой температуре окружающего воздуха; максимальную -- соответствующую самым экстремальным условиям работы; среднеэксплуатационную -- наиболее вероятную во время работы агрегата. Минимальная температура масла в агрегатах трансмиссии автомобилей в зимний период может достигать -30 °С и ниже. Максимальная и среднеэксплуатационная температура масла зависит от температуры воздуха, условий эксплуатации, вязкости масла и других факторов. Среднеэксплуатационная температура в агрегатах трансмиссии автомобилей обычно составляет 60-90 °С. Фактическая температура масла в зоне контакта зубьев шестерен на 150-200 °С выше температуры масла в объеме. Заметное влияние на температуру оказывает скорость скольжения на поверхности зубьев в зоне их контакта. Скорости скольжения в цилиндрических и конических передачах составляют на входе в зацепление 1,5-3 м/с. В некоторых агрегатах они достигают 9-12 м/с. Для гипоидных передач скорости скольжения достигают 15 м/с и более. В цилиндрических и конических передачах удельные нагрузки в зоне зацепления составляют 0,5-1,5 ГПа, достигая в некоторых случаях 2 ГПа. В гипоидных передачах они в два раза выше. Под действием таких нагрузок условия для гидродинамической смазки ухудшаются.

Масло в гидромеханической передаче (ГМП) выполняет четыре основные функции:

передает к механическому редуктору мощность, развиваемую двигателем;

смазывает узлы гидропередачи и является смазывающей и рабочей жидкостью системы автоматического управления;

служит рабочей средой во фрикционных муфтах и тормозах;

является охлаждающей средой в гидропередаче.

Вследствие этого к маслам для ГМП предъявляются весьма сложные и в значительной мере противоречивые требования. Прежде всего это касается вязкостных, фрикционных, противоизносных и антиокислительных свойств масла. При определении норм по вязкости исходят из необходимости обеспечения возможно меньших потерь мощности в гидропередаче и прокачивания масла через малые диаметры трубок гидравлической системы автоматического управления. В то же время масло должно быть достаточно вязким, чтобы обеспечить смазывание рабочих поверхностей зубьев колес и подшипников, а также исключить значительные потери на испаряемость и утечки через уплотнения.

Высокое значение вязкости масла при отрицательных температурах затрудняет нормальную работу гидравлической системы управления при запуске техники в холодное время года.

Характеристики фрикционных свойств - коэффициенты статического и динамического трения, от которых зависит эффективность работы фрикционных дисков сцепления, являются наиболее важными.

Плохие фрикционные свойства масла в моменты переключения скоростей могут привести к проскальзыванию, в то время как смазочный слой должен обеспечивать контакт дисков с относительно высоким коэффициентом трения. Но такое масло вызывает значительные потери энергии на преодоление трения в других узлах.

Другим противоречием при формировании состава масла является наличие противоизносной присадки, во многих случаях понижающей коэффициент трения. Поэтому в некоторых спецификациях на масла для гидромеханических передач подчеркивается наличие или отсутствие модификаторов трения.

Условия работы гидромуфты и гидротрансформатора, высокие скорости потоков масла - до 100 м/с с целью повышения КПД и обеспечения возможной работы при низких температурах обусловливают минимальную вязкость масла, хотя при этом необходимо подбирать специальные сальники и другие уплотнители. Применение масел с пониженной вязкостью в ГМП и ведущих мостах с блокировкой дифференциала некоторых конструкций автомобилей может привести к возникновению шума. Эта опасность, как правило, устраняется правильным подбором масла и введением в него присадок, улучшающих смазывающую способность.

Наряду с этим масла для гидромеханических передач должны обладать хорошими антикоррозионными и антипенными свойствами, совмещаться с различными уплотнительными материалами. Такие свойства обеспечиваются применением маловязких низкозастывающих хорошо очищенных нефтяных или синтетических базовых масел и комплекса сложных функциональных присадок.

Основная функция рабочих жидкостей для гидравлических систем - передача механической энергии от ее источника к месту использования с изменением значения или направления приложенной силы.

Гидравлический привод не может действовать без жидкой рабочей среды, являющейся необходимым конструкционным элементом любой гидравлической системы. В постоянном совершенствовании конструкций гидроприводов отмечаются следующие тенденции:

- повышение рабочих давлений и связанное с этим расширение верхних температурных пределов эксплуатации рабочих жидкостей;

- уменьшение общей массы привода или увеличение отношения передаваемой мощности к массе, что обусловливает более интенсивную эксплуатацию рабочей жидкости;

- уменьшение рабочих зазоров между деталями рабочего органа (выходной и приемной полостей гидросистемы), что ужесточает требования к чистоте рабочей жидкости (или ее фильтруемости при наличии фильтров в гидросистемах).

С целью удовлетворения требований, продиктованных указанными тенденциями развития гидроприводов, современные рабочие жидкости (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 жидкости в гидросистеме;

- защищать детали гидропривода от коррозии;

- обладать хорошей фильтруемостью;

- иметь необходимые деэмульгирующие и антипенные свойства;

- предохранять детали гидросистемы от износа;

- быть совместимыми с материалами гидросистемы.

2. Современные классификации моторных масел

Классификация SAE J 300 классифицирует моторные масла в соответствии с условной вязкостью

Сейболта на три группы классов:

1) шесть зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W и 25W) классов;

2) пять летних (20, 30, 40, 50 и 60) классов;

3) всесезонные масла.

Всесезонные масла обозначают сдвоенным номером, один из которых соответствует зимнему, а другой - летнему классу, например, SAE 0W-30, 5W-40, 10W-40, 20W-50 и т.п.

Классификация SAE J300 для зимних масел устанавливает максимальные значения динамической вязкости проворачивания и прокачивания при низких температурах и минимальные значения кинематической вязкости при 100°С.

Для определения температур окружающего воздуха, при которых рекомендуется использование моторных масел с соответствующим классом вязкости необходимо воспользоваться рекомендациями производителей автомобилей или таблицей:

Кроме того можно воспользоваться так называемым правилом минус 35, например

Классификация АРI классифицирует масла по условиям их применения и уровням эксплуатационных свойств Обозначение масла состоит из двух букв латинского алфавита, первая из которых указывает категорию масла, а вторая указывает уровень эксплуатационных свойств. Классификация АРI предусматривает три категории масел:

API S (spark - свеча или service) - масла для четырехтактных двигателей с искровым зажиганием;

API C (compression или commercial) - масла для дизельных двигателей;

API T - масла для двухтактных двигателей с искровым зажиганием.

Чем дальше от начала алфавита вторая буква, тем выше уровень эксплуатационных свойств моторного масла.

Категория API ЕС классифицирует также масла по уровню энергосберегающих свойств (экономии топлива) на три типа:

ЕС I - масла, обеспечивающие экономию топлива не менее 1,3% по сравнению с эталонным маслом;

ЕС II - масла, обеспечивающие экономию топлива не менее 2,7% по сравнению с эталонным маслом;

ЕС III - масла, обеспечивающие экономию топлива не менее 3,0% по сравнению с эталонным маслом.



Универсальные масла, которые могут использоваться как для бензиновых так и для дизельных двигателей, имеют двойное обозначение, например API SH/ CI-4 ; API SJ/ CH-4 ECII; API CJ-4/ SM ECIII и т.д.

Классификация JASO (Япония) классифицирует масла по условиям их применения и уровням эксплуатационных свойств на три группы:

1) JASO DX 1 и JASO DX 2 - для высокофорсированных дизельных двигателей;

2) JASO MA и JASO MВ - для четырехтактных мотоциклетных двигателей;

3) JASO FA, JASO FВ и JASO FС - для двухтактных бензиновых двигателей.

4) JASO М 355: 2008 - для высокофорсированных дизельных двигателей: DH1, DL1

Чем дальше от начала алфавита вторая буква (цифра), тем выше уровень эксплуатационных свойств масла.

Классификация IL SAC. Японская Ассоциация Автомобилестроителей(JAMA), а также представители Компаний "Даймлер-Крайслер", "Форд", "Дженерал Моторс" (AAMA) создали организацию, которую назвали "Международный "Комитет по Стандартизации и Одобрению Смазочных Материалов" (ILSAC).

От имени этого комитета издаются стандарты качества масел для бензиновых двигателей легковых автомобилей: ILSAC - GF 1, ILSAC - GF 2, ILSAC - GF 3 и ILSAC - GF 4, которые примерно соответствуют API SH, API SJ, API SL и API SМ соответственно.

Классификация АСЕА. В Европе условия эксплуатации и конструкция двигателей отличаются от американских:

1) более высокой степенью форсирования и максимальными оборотами;

2) меньшей массой двигателей;

3) большей удельной мощностью;

4)большими допустимыми скоростями передвижения;

5)более тяжелыми городскими режимами.

Ввиду этих особенностей испытания моторных масел проводятся на европейских двигателях и по методикам, отличающимся от американских. Это не позволяет напрямую сравнивать уровни требований и стандартов АСЕА и API. Классификация ACЕA 2004 года подразделяет масла на одиннадцать категорий. Описание основных характеристик и назначение масла каждой категории дано в таблице.

ОПИСАНИЕ КЛАССОВ И КАТЕГОРИЙ
Обозначение класса	Описание
A1/B1-04	* Масла, предназначенные для применения в бензиновых двигателях и дизелях легких транспортных средств, в которых возможно использование масел, снижающих трение, масловязких при высокой температуре и высокой скорости сдвига (от 2,9 до 3,5 мПа·с).
A3/B3-04	* Стойкие к механической деструкции масла с высокими эксплуатационными свойствами, предназначенные для применения в высокофорсированных бензиновых двигателях и дизелях легких транспортных средств и/или для применения с увеличенными интервалами между сменами масла в соответствии с рекомендациями изготовителей двигателей, и/или для применения в особо тяжелых условиях эксплуатации, и/или всесезонного применения маловязких масел.
A3/B4-04	* Стойкие к механической деструкции масла с высокими эксплуатационными свойствами, предназначенные для применения в высокофорсированных бензиновых двигателях и дизелях с непосредственным впрыском топлива.
A5/B5-04	* Стойкие к механической деструкции масла, предназначенные для применения с увеличенными интервалами между сменами масла в высокофорсированных бензиновых двигателях и дизелях легких транспортных средств, в которых возможно использование масел, нижающих трение, масловязких при высокой температуре и высокой скорости сдвига (от 2,9 до 3,5 мПа·с).
С1-04	* Стойкие к механической деструкции масла, совместимые с агрегатами нейтрализации отработанных газов, предназначенные для применения в высокофорсированных бензиновых двигателях и дизелях легких транспортных средств, оборудованных сажевыми фильтрами и трехкомпонентными катализаторами. Они пригодны для двигателей, в которых возможно использование масел, снижающих трение, масловязких при высокой температуре и высокой скорости сдвига (2,9 мПа·с). * Эти масла имеют наименьшую сульфатную зольность и самое низкое содержание фосфора и серы
С2-04	* Стойкие к механической деструкции масла, совместимые с агрегатами нейтрализации отработанных газов, предназначенные для применения в высокофорсированных бензиновых двигателях и дизелях легких транспортных средств, оборудованных сажевыми фильтрами и трехкомпонентными катализаторами. Они пригодны для двигателей, в которых возможно использование масел, снижающих трение, масловязких при высокой температуре и высокой скорости сдвига (2,9 мПа·с). * Эти масла увеличивают срок службы сажевых фильтров и катализаторов и дают экономию топлива.
С3-04	* Стойкие к механической деструкции масла, совместимые с агрегатами нейтрализации отработанных газов, предназначенные для применения в высокофорсированных бензиновых двигателях и дизелях легких транспортных средств, оборудованных сажевыми фильтрами и трехкомпонентными катализаторами, увеличивают срок службы последних.
Е6	* Стойкие к механической деструкции и старению масла, обеспечивающие высокую чистоту поршней, малый износ и предотвращающие негативное влияние сажи на свойства масла. * Рекомендованы для применения в высокооборотных дизелях, работающих в особо тяжелых условиях эксплуатации, выполняющих требования Euro-1, Euro-2, Euro-3 и Euro-4 по эмиссии токсичных веществ, и работоспособных при значительно увеличенных интервалах между сменами масла в соответствии с рекомендациями автопроизводителей. * Они применимы при наличии или отсутствии сажевых фильтров и для двигателей с рециркуляцией отработанных газов, с системой катализаторов снижения уровня оксидов озота. * Масла данной категории следует применять в сочетании с малосернистым дизельным топливом ( 0,005%).
Е7	* Стойкие к механической деструкции и старению масла, обеспечивающие высокую чистоту поршней, малый износ и предотвращающие негативное влияние сажи на свойства масла. Рекомендованы для применения в высокооборотных дизелях, работающих в особо тяжелых условиях эксплуатации, выполняющих требования Euro-1, Euro-2, Euro-3 и Euro-4 по эмиссии токсичных веществ, и работоспособных при значительно увеличенных интервалах между сменами масла в соответствии с рекомендациями автопроизводителей. * Обладают высокими противоизносными свойствами, стойкостью к старению, предотвращают образование отложений в турбокомпрессоре и негативное влияние сажи на свойства масла. * Они применимы в автомобилях без сажевых фильтров и в большинстве двигателей, имеющих рециркуляцию отработанных газов и систему катализаторов снижения уровня оксидов азота.



КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО УРОВНЮ КАЧЕСТВА CCMC

Комитет производителей автомобилей европейского общего рынка (Committee of Common Market automobil Constructors) - сокращенно ССМС, был основан в 1972 году. В 1975 году опубликовал свою первую спецификацию для моторных масел, предназначенных для двигателей, выпущенных в Европе. В 1991 году спецификация была переработана и дополнена. В 1996 году эта классификация ССМС была отменена в связи с выходом классификации АСЕА (Ассоциация европейских производителей автомобилей). Хотя классификация отменена - ее обозначения все еще встречаются на этикетках моторных масел.

Классификация ССМС делит моторные масла на три категории:

G (Gasoline) - масла для бензиновых двигателей. Классы: G1, G2, G3, G4, G5.

D (Diesel) - масла для дизельных двигателей грузовиков. Классы: D1, D2, D3, D4, D5.

PD (Performance Diesel) - масло для дизельных двигателей легковых автомобилей. Классы: PD1, PD2



Классификация моторных масел ССМС

Классификация Global DHD

C февраля 2001 года начала действовать Глобальная мировая спецификация Global DHD-1, которая объединила в себе спецификации ACEA Е5, JASO DX-1 и API CH-4. Она определяет основные требования к моторным маслам для большегрузных автомобилей (более 3,9 тонн) с дизельными двигателями, произведенными начиная с 1998 г, отвечающими новым требованиям к выбросам выхлопных газов. Таким образом, эта спецификация учитывает все требования европейских, американских и японских производителей тяжелых дизельных двигателей.

Эта спецификация требует масел с высоким щелочным числом (TBN) и высокотехнологичным пакетом присадок.

С 2005 году введена в действие спецификация Global DHD-2, для большегрузных автомобилей с катализаторами SCR (Selective Catalytic Redaction). Масла, отвечающие этой спецификации, должны соответствовать нормам стандартов по токсичности отработанных газов EURO IV и EURO V.

Новые мировые спецификации Global DLD были совместно разработаны Ассоциацией европейских производителей автомобилей (ACEA), Ассоциацией компаний-изготовителей двигателей США (EMA) и Японской ассоциацией изготовителей автомобилей (JAMA). Они начали действовать с 1 января 2001 года и представляют собой спецификации на моторные масла для высокоскоростных четырехтактных дизельных двигателей легковых автомобилей и легких коммерческих грузовиков (до 3,9 т). Спецификации Global DLD отвечают требованиям как новых конструкций двигателей с жесткими стандартами по выбросу отработанных газов в атмосферу, так и более старых транспортных средств, произведенных в любой части мира. Спецификации Global DLD включают в себя три категории DLD-1, DLD-2 и DLD-3.

Эксплуатационные характеристики моторных масел по спецификации DLD-1 должны соответствовать основным требованиям, включая антикоррозионные свойства, которые делают такие масла пригодными для рынков с высокими содержание серы в топливе (World Wide Fuel Charter Category 1). Моторные масла, по спецификации DLD-2 должны обеспечивать верхний уровень эксплуатационных требований плюс требования по экономии топлива, а масла спецификации DLD-3 должны обеспечивать самый высокий уровень эксплуатационных характеристик.

Классификация моторных масел в соответствии с ГОСТ 17.479.1-85 «Масла моторные. Классификация и обозначение»

ГОСТ 17.479.1-85 разделяет моторные масла на:

1) классы по кинематической вязкости;

2)группы по назначению и уровню эксплуатационных свойств.

По кинематической вязкости ГОСТ 17.479.1-85 подразделяет масла на следующие классы:

1. летние -8,10,12,14,16, 20, 24 (цифра указывает класс кинематической вязкости- см. раздел 6.2);

2. зимние - 3з, 4з, 5з, 6з;

3. всесезонные - имеют двойное обозначение: первая цифра указывает на зимний класс, которому соответствуют низкотемпературные характеристики масла, вторая - на летний: 33/8, 43/6, 43/8, 43/10, 53/10, 5э/12, 5э/14, 6э/10, 6э/14, 6э/16 (буква "з" рядом с цифрой указывает на то, что масло загущено присадками).

Для всех классов моторных масел нормируются пределы кинематической вязкости при +100°С, а для зимних и всесезонных сортов дополнительно нормируется величина кинематической вязкости при -18°С (см. раздел 6.2).

Группы по эксплуатационным свойствам обозначаются буквами русского алфавита от А до Е (свойства масел улучшаются от А к Е) с индексами: 1 - для бензиновых двигателей, 2 - для дизелей. Буква без индекса обозначает универсальное масло, пригодное для использования в обоих типах двигателей. Если указаны две буквы, то численный индекс первой указывает на тип двигателя, в котором предпочтительнее использовать масло.



В соответствии с ГОСТ 17479.1-85 стандартная марка масла включает следующие знаки: букву М (моторное), цифру или дробь, указывающую класс или классы вязкости (последнее для всесезонных масел), одну или две из первых шести букв алфавита, обозначающих уровень эксплуатационных свойств и область применения данного масла. Универсальные масла обозначают буквой без индекса или двумя разными буквами с разными индексами. Индекс 1 присваивают маслам для бензиновых двигателей, индекс 2 - дизельным маслам:

Примеры обозначений: М -8- В2 , М -6з/10 -Г1 , М - 6з/12 - Е1Д2 , М -10- В

Классификация моторных масел Ассоциации автомобильных инженеров России (ААИ) определяет различные классы масел для бензиновых двигателей от Б1 до Б5, для дизельных от Д1 до Д4. Универсальные моторные масла имеют двойное обозначение, например, «Д3/Б3».



ПРИБЛИЗИТЕЛЬНОЕ СООТВЕТСТВИЕ КЛАССОВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО ГОСТ 17479.1, ААИ , API и SR 13464

Спецификации производителей автомобилей

В классификациях API, АСЕА, ILSAC, JASO, GLOBAL сформулированы минимальные базовые требования к моторным маслам. За автопроизводителями оставлено право выдвигать собственные дополнительные требования к маслам, которые формулируются в собственных спецификациях

Поскольку конструкции двигателей разных марок различаются между собой, условия работы масла в них также различны. К этому можно добавить различия в условиях эксплуатации автомобилей в разных странах. Поэтому изготовители автомобилей проводят испытания масел на двигателях собственного производства. На основании этого они указывают либо определенный класс по какой-либо классификации, либо составляют собственные спецификации, в которых обозначены конкретные марки масел, допущенных к применению.

Автопроизводители могут предъявлять не только дополнительные, но и более высокие требования к маслам, предназначенным для двигателей новейших конструкций. Не дожидаясь очередных международных спецификаций, они заявляют о своих оригинальных методах испытаний или более жестких критериях в рамках действующих международных систем классификации. Эти требования учитываются в дальнейшем в новых международных спецификациях. Наиболее часто упоминаемые фирменные спецификации моторных масел имеют следующие обозначения:

-Volvo VDS, Volvo VDS-2;

-Mercedes-Benz: MB 229.1, MB 228.5, MB 228.2/3, MB 228.0/1, MB 227.0/1;

-MAN 270, MAN 271, MAN QC 13017, MAN M 3275, MAN M 3277;

-MTU Type 1, MTU Type 2;

MACK EO-N Premium Plus . MACK EO-K MACK EO-L;

-Ford: E3E-M2C153-Е (в США), WSE-M2C 903 (в Европе);

При наличии выбора предпочтение следует отдавать тем маркам масел, которые имеют допуск конкретного изготовителя автомобиля или соответствуют требованиям его спецификаций.



3. Современные классификации трансмиссионных масел для передач с зубчатым зацеплением

двигатель моторный масло автомобиль трансмиссия

Классификация SAE. По классификации SAE эти масла разделяются аналогично моторным на классы 70W, 75W, 80W, 85W (зимние), 80, 85, 90, 140 и 250 (летние) и всесезонные - 75W/90, 80W/85, 80W/90, 85W/140 и т.д. Значение вязкости в зависимости от класса представлены в разделе 6,2.

Ниже приведены рекомендации по применению масел с соответствующими наиболее распространенными классами вязкости в зависимости от температуры окружающего воздуха

Военные спецификации США для трансмиссионных масел

MIL-L-2105 А - технические условия на смазочные материалы для коробок передач автомобилей; примерно соответствуют API GL-4.

MIL-L-2105 В - наиболее употребляемые в настоящее время технические условия на трансмиссионные масла для гипоидных передач; могут быть сравнены с API GL-5.

MIL-L-2105 С - действующие с 1976 г. технические условия для всесезонных трансмиссионных масел классов вязкости 75W, 80W/90 и 85W/140. Они превосходят спецификацию MIL-L-2105 В и соответствуют API GL-5.



Классификация API трансмиссионных масел по уровню эксплуатационных свойств

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В АГРЕГАТАХ ZF ("Zahnradfabrik Friedrichshafen", Германия)



Классификация трансмиссионных масел по ГОСТ 17479.2

Согласно ГОСТ 17479.2 обозначение трансмиссионного масла состоит из групп знаков, первая из которых "ТМ" определяет вид смазочного материала (трансмиссионное масло). Цифра, следующая за обозначением вида, характеризует группу эксплуатационных свойств (возможные направления использования масла). Последующая цифра указывает на принадлежность масла к определенному классу вязкости (см. раздел 6.2). Наряду с этим могут использоваться дополнительные знаки, характеризующие отличительные особенности нефтепродукта. Для этого применяются строчные буквы, например, "рк" для рабоче-консервационных масел, "з" для масел, содержащих вязкостную (загущающую) присадку.

Пример обозначения трансмиссионного масла: ТМ-5-12 (рк), ТМ - трансмиссионное масло, 5 - эксплуатационная группа (универсальное масло с противозадирными присадками высокой эффективности, в том числе для гипоидных передач), 12 - класс вязкости. Дополнительные знаки "рк" свидетельствуют о том, что оно может использоваться в качестве рабоче-консервационного.

Классификация трансмиссионных масел по ГОСТ 23652

Трансмиссионные масла обозначают сочетанием букв с указанием через дефис значения кинематической вязкости (в мм2/с) при 100ОС.

В состав условного обозначения включают дополнительные буквы, показывающие

отличительные особенности масла.

Т - трансмиссионное

А - автомобильное

Д - долгоработающее

С - селективной очистки

з - загущенное

п - содержит комплекс присадок

к - принадлежность масла к автомобилям КамАЗ

Э - означает, что масло содержит присадку ЭФО

В - говорит о том, что масло изготовлено из Волгоградской нефти

Масла общего назначения. Их маркировка начинается с букв ТС. Например, сочетание букв и цифр ТС-10-ОТП означает, что это трансмиссионное масло с кинематической вязкостью 10 мм2/с при 100ОС, с противозадирной и противоизносной присадкой ОТП. Буква «п» в масле марки ТСп-15К говорит о том, что это трансмиссионное масло с присадкой, а буква К- что оно разработано для высоконагруженных агрегатов трансмиссии автомобилей КамАЗ.

Трансмиссионные масла для автомобилей. Обозначают их начальными буквами ТА с указанием через дефис значения кинематической вязкости. Дополнительные буквы указывают некоторые другие отличительные особенности масла. Например, в марке масла ТАД-17и буква Д показывает, что в состав масла входят не только остаточные, но и дистиллятные масла или масло долгоработающее, буква «и» - что масло содержит комплекс импортных присадок.



4. Масла для автоматических коробок передач и гидромеханических передач

Одна из разновидностей трансмиссионных масел - трансмиссионно-гидравлические жидкости (ATF - Automatic Transmission Fluid) для автоматических коробок передач (АКП) и других гидромеханических передач.

Задача ATF - смазывать и защищать от износа подшипники и зубчатые передачи, снижать трение, обеспечивать плавность движения механизмов трансмиссии, передавать крутящий момент в гидротрансформаторе, отводить тепло, защищать от коррозии, быть совместимой с эластомерами, надежно работать в широком диапазоне температур, не вспениваться.

Общие классы применения: DEXRON (General Motors), MERCON (Ford). Специальные классы применения:

Allison - разрешение к свободной продаже согласно Allison С3 или С4,

Caterpillar - разрешение к свободной продаже согласно Caterpillar TO-2 или TO-4,

MAN- разрешение к свободной продаже согласно производственных норм фирмы,

Mercedes-Benz - разрешение к свободной продаже согласно норм на эксплуатационные материалы фирмы,

Renk - разрешение к свободной продаже согласно списка смазочных материалов, рекомендованных фирмой,

Voith - разрешение к свободной продаже согласно списка смазочных материалов, рекомендованных фирмой,

ZF TE-ML - разрешение к свободной продаже согласно списка смазочных материалов, рекомендованных ZF .

General Motors: жидкости для автоматических трансмиссий (ATF)



В соответствии с SR 871 (Румыния) масла для автоматических трансмиссий обозначаются буквами ТА, после которых следует кинематическая вязкость при 40оС в мм2/с, например ТА 20.

В соответствии с отраслевыми стандартами (ОСТ) Россия производит масло А для автоматических коробок передач и масло МГТ для гидромеханических передач.



5. Классификация гидравлических масел по ISO

Согласно классификации ISO 6074 гидравлические масла из минерального сырья, используемые в гидравлических системах, объединены в группу Н, которая в свою очередь подразделяется на 4 категории в зависимости от состава масел и основной области их применения.

Классификация гидравлических масел по ГОСТ 17479.3

В соответствии с ГОСТ 17479.3-85 "Масла гидравлические. Классификация и обозначение" обозначение 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 масла к группе по эксплуатационным свойствам, например МГ- 22- В.

По ГОСТ 17479.3-85 (аналогично международному стандарту ISO 3448) гидравлические масла по значению вязкости при 40 °С делятся на 10 классов (см. таблицу).



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

Группа 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.

Группа Б (группа HL по ISO) - 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 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 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.

Классификация гидравлических масел по SR 871 (Румыния)

В соответствии с SR 871 гидравлические масла обозначаются буквой H (hidraulic), после которой следует кинематическая вязкость при 40оС в мм2/с. Присутствие в обозначении букв ЕР указывает на то, что масло может работать при высоких давлениях (extrem presiuni).

КЛАССИФИКАЦИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МАСЕЛ ПО КЛАССИФИКАЦИИ ZF ("Zahnradfabrik Friedrichshafen", Германия)

ZF TE-ML06	Трансмиссия и гидравлические навесные системы тракторов.
ZF TE-ML07	Передачи с гидростатическим и механическим приводом, системы с электроприводом.
ZF TE-ML08	Системы рулевого управления (без гидроусилителя) легковых и грузовых автомобилей, автобусов и внедорожной мобильной техники.
ZF TE-ML09	Системы рулевого управления (с гидроусилителем и маслонасосом) легковых и грузовых автомобилей, автобусов и внедорожной мобильной техники.

6. Старение и сроки замены масел

При эксплуатации автомобиля под воздействием различных факторов масло теряет свои первоначальные свойства, т.е. оно стареет. Окисление углеводородов масла, срабатывание присадок, накопление в масле продуктов неполного сгорания топлива, продуктов изнашивания деталей, воды, пыли - вот основные процессы, происходящие при старении масла. Характер и скорость старения зависят от уровня форсирования двигателей, температуры деталей, качества топлива и масла, степени изношенности деталей и узлов, общего технического состояния машины.

При старении масел изменяются практически все основные показатели качества.

Вязкость. Она увеличивается в результате испарения легких фракций масла, накопления продуктов неполного сгорания топлива в виде сажи и окисления углеводородов масла. Вязкость уменьшается при попадании топлива в масло, а также в результате разрушения полимерной присадки в загущенных маслах.

Температура вспышки. Снижение температуры вспышки возможно при попадании в масло фракций топлива.

Коксуемость. Повышение коксуемости работавшего масла характеризует накопление в нем продуктов окисления масла и неполного сгорания топлива.

Содержание воды. Наличие воды в масле служит показателем попадания воды из системы охлаждения, через негерметичные уплотнения и заправки обводненным маслом.

Щелочное число, кислотное число. Снижение щелочного числа указывает на уменьшение концентрации моющих присадок. Увеличение кислотного числа определяет степень окисления масла и разложения присадок.

Содержание нерастворимого осадка. Количество осадка определяет интенсивность поступления в масло продуктов неполного сгорания топлива, частиц износа, пыли, срабатывание присадок.

Содержание продуктов изнашивания. Для определения частиц износа применяют методы нейтральной активации, спектрального анализа, радиоактивных изотопов. При диагностировании двигателей и коробок передач наибольшее распространение получили методы спектрального анализа.

В процессе старения масла наблюдается изменение концентрации, строения и эффективности присадок в результате разложения, взаимодействия с продуктами сгорания топлива и окисления масла, фильтрующими элементами и деталями машины. В условиях эксплуатации уменьшение щелочного числа (концентрации моющих присадок) сопровождается накоплением в масле кислых продуктов, что может вызвать коррозионный износ деталей. Основной функцией щелочных присадок масла является нейтрализация кислот и защита против коррозии. Особенно опасно попадание в масло легких фракций топлива, которое обладает низкой стабильностью к окислению. Моторные масла, загрязненные топливом, окисляются значительно быстрее с образованием органических кислот и отложений, которые ухудшают их качество. В результате снижается вязкость масла и возможно повреждение подшипников, интенсифицируются процессы нагаро и лакоотложений в ЦПГ двигателя.

Периодичность замены масел устанавливается фирмами-производителями автомобилей в зависимости от уровня качества используемого масла и условий эксплуатации автомобиля, например фирма Фольксваген-Ауди для своих легковых автомобилей дает следующие рекомендации по пробегу до замены моторного масла:

- автомобили выпуска 1986-1996 г.г. с некоторыми типами дизелей - 7 500 км; с бензиновыми двигателями

или дизелями - 15 000 км;

- автомобили выпуска 1997-1999 г. с бензиновыми двигателями или дизелями - 15 000 км;

- автомобили выпуска после 2000 г. с бензиновыми двигателями или дизелями -15 000 км. При соответствии масла

требованиям спецификации "Long Life" - 30 000 км (24 мес). В тяжелых условиях работы - 15 000 км (12 мес).

Подобные интервалы пробега до замены моторных рекомендуют большинство ведущих фирм-изготовителей автомобилей.

ИНТЕРВАЛЫ ДО ЗАМЕНЫ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ДЛЯ ДИЗЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ФИРМ

Фирма-изготовитель	Топливо, масло	Условия эксплуатации	Интервалы для различных моделей, км
CATERPILLAR CUMMINS	Малосернистое, CG-4 15W-40 API CG-4	Магистрали Легкие нормальные тяжелые	40 000 43 400-51 500 35 400-40 000 24 000-29 000
DETROIT DEISEL	Содержание серы до 0.5 %	Магистрали Город Частые остановки, трогание, короткие пробеги	19 200-24 000 9 600-19 200 (3 мес) 9 600-19 000
DETROIT DEISEL	Содержание серы го 0.5 %	Магистрали Город Частые остановки, трогание, короткие пробеги	16 000 6 400 (3 мес) 6 400-12 500
HINO	API CC, CD, СЕ	Япония Северная Америка Прочие страны	7 500-30 000 10 000 7 500-30 000
ISUZU	API CC, CD	Япония Северная Америка Прочие страны	12 000-25 000 (5 мес) 10 000 (3 мес - 1 год) 3 000-8 000
IVECO	ССМС Д4, Д5	до 18000 км/год до 90000 км/год более 90000 км/год	10 000 (12 мес) 20 000 30 000
Mack Trucks	15W-40 5\Л/-40(синтетическое)		40 000-48 000
M.A.N.Trucks	M.A.N. 270/271 M.A.N. ОС 13-017	до 10000 км/год до 80000 км/год более 80000 км/год	20 000 (12 мес) 20 000-30000 30 000-45 000
MERСEDES-BENZ		Тяжелые до 100 000 км/год более 100 ОООкм/год	10 000 20 000-45 000 30 000-45 000
MITSUBISHI	API CC, CD, CE	Япония Северная Америка Другие страны	5 000-30 000 3 000-10 000 3 000-16 000
NISSAN	API CC, CD	Япония Северная Америка Другие страны	5 000-30 000 8 000-10 000 5 000-16 000

Типичный пример сроков замены масла в двигателях с компрессором тяжелых грузовиков по нормативам MERCEDES-BENZ

Большой экономический эффект может обеспечить замена моторных масел по их фактическому состоянию.

В этом случае могут быть исключены повышенный износ двигателя при работе на масле, выработавшем свой ресурс, и дополнительные расходы, связанные с преждевременной заменой масла.

Однако, решение этой задачи связано с выбором критических параметров состояния масла, налаживанием своевременного отбора проб и инструментального контроля их состояния.

В таблице, в качестве примера приведены значения физико-химических показателей работавших моторных масел, при достижении которых необходима замена масла. Эти значения установлены для четырехтактных дизелей фирм Detroit Diesel, Caterpillar, Cummins.

Показатели	Detroit Diesel	Caterpillar	Cummins
Вязкость при 100"С, ммг/с	-	±3	±4
Вязкость при 40'С, ммг/с: - увеличение, %, макс. - снижение, %, макс.	40 15	-	-
Разбавление топливом, %, макс.	2,5	4,0	5,0
Температура вспышки, "С, мин.	Снижение на 20'С, макс.	204	-
Содержание воды, %, макс.	0,3	0,5	0,2
Нерастворимые включения, растворитель-пентан, % мае.	1,0	-	-
Сажа, термогравиметрия, % массы, макс.	1,5	-	1,5
Содержание металлов, ppm, млн-1, макс: - железо - хром - свинец - медь - олово	150 30	100 25 20 20 75	15 25 20 20

7. Технологии регенерации отработанных масел

В процессе эксплуатации масел в них накапливаются продукты окисления, загрязнения и другие примеси, которые резко снижают качество масел. Масла, содержащие загрязняющие примеси, неспособны удовлетворять предъявляемым к ним требованиям и должны быть заменены свежими маслами. Отработанные масла собирают и подвергают регенерации с целью сохранения ценного сырья, что является экономически выгодным. Переработать отработанные моторные масла совместно с нефтью на НПЗ нельзя, т.к. присадки, содержащиеся в маслах, нарушают работу нефтеперерабатывающего оборудования.

В зависимости от процесса регенерации получают 2-3 фракции базовых масел, из которых компаундированием и введением присадок могут быть приготовлены товарные масла (моторные, трансмиссионные, гидравлические, СОЖ, пластичные смазки). Средний выход регенерированного масла из отработанного, содержащего около 2-4 % твердых загрязняющих примесей и воду, до 10 % топлива, составляет 70-85 % в зависимости от применяемого способа регенерации.

Для восстановления отработанных масел применяются разнообразные технологические операции, основанные на физических, физико-химических и химических процессах и заключаются в обработке масла с целью удаления из него продуктов старения и загрязнения. В качестве технологических процессов обычно соблюдается следующая последовательность методов: механический, для удаления из масла свободной воды и твердых загрязнений; теплофизический (выпаривание, вакуумная перегонка); физико-химический (коагуляция, адсорбция). Если их недостаточно, используются химические способы регенерации масел, связанные с применением более сложного оборудования и большими затратами.

Физические методы. Физические методы позволяют удалять из масел твердые частицы загрязнений, микрокапли воды и частично -смолистые и коксообразные вещества, а с помощью выпаривания - легкокипящие примеси. Масла обрабатываются в силовом поле с использованием гравитационных, центробежных и реже электрических, магнитных и вибрационных сил, а также фильтрование, водная промывка, выпаривание и вакуумная дистилляция. К физическим методам очистки отработанных масел относятся также различные массо- и теплообменные процессы, которые применяются для удаления из масла продуктов окисления углеводородов, воды и легкокипящих фракций.

Отстаивание. Отстаивание является наиболее простым методом, он основан на процессе естественного осаждения механических частиц и воды под действием гравитационных сил. В зависимости от степени загрязнения топлива или масла и времени, отведенного на очистку, отстаивание применяется либо как самостоятельно, либо как предварительный метод, предшествующий фильтрации или центробежной очистке. Основным недостатком этого метода является большая продолжительность процесса оседания частиц до полной очистки, удаление только наиболее крупных частиц размером 50-100мкм.

Фильтрация. Фильтрация - процесс удаления частиц механических примесей и смолистых соединений путем пропускания масла через сетчатые или пористые перегородки фильтров. В качестве фильтрационных материалов используют металлические и пластмассовые сетки, войлок, ткани, бумагу, композиционные материалы и керамику. Во многих организациях эксплуатирующих СДМ реализован следующий метод повышения качества очистки моторных масел - увеличивается количество фильтров грубой очистки и вводится в технологический процесс вторая ступень - тонкая очистка масла.

Центробежная очистка. Центробежная очистка осуществляется с помощью центрифуг и является наиболее эффективным и высокопроизводительным методом удаления механических примесей и воды. Этот метод основан на разделении различных фракций неоднородных смесей под действием центробежной силы. Применение центрифуг обеспечивает очистку масел от механических примесей до 0,005% по массе и обезвоживание до 0,6% по массе.

Физико - химические методы. Физико - химические методы нашли широкое применение, к ним относятся коагуляция, адсорбция и селективное растворение содержащихся в масле загрязнений, разновидностью адсорбционной очистки является ионно-обменная очистка.

Коагуляция. Коагуляция т. е укрупнение частиц загрязнений, находящихся в масле в коллоидном или мелкодисперсном состоянии, осуществляется с помощью специальных веществ - коагулятов, к которым относятся электролиты неорганического и органического происхождения , поверхностно активные вещества (ПАВ), не обладающие электролитическими свойствами, коллоидные растворы ПАВ и гидрофильные высокомолекулярные соединения. Процесс коагуляции зависит от количества вводимого коагулянта, продолжительности его контакта с маслом, температуры, эффективности перемешивания и т.д. Продолжительность коагуляции загрязнений в отработанном масле составляет, как правило 20-30 мин., после чего можно проводить очистку масла от укрупнившихся загрязнений с помощью отстаивания, центробежной очистки или фильтрования.

Адсорбционная очистка. Адсорбционная очистка отработанных масел заключается в использовании способности веществ, служащих адсорбентами, удерживать загрязняющие масло продукты на наружной поверхности гранул и на внутренней поверхности пронизывающих гранулы капилляров. В качестве адсорбентов применяют вещества природного происхождения ( отбеливающие глины, бокситы, природные цеолиты) и полученные искусственным путем (силикагель, окись алюминия, алюмосиликатные соединения, синтетические цеолиты). Адсорбционная очистка может осуществляться контактным методом - масло перемешивается с измельченным адсорбентом, перколяционным методом - очищаемое масло пропускается через адсорбент, методом противотока - масло и адсорбент движутся навстречу друг другу. К недостаткам контактной очистки следует отнести необходимость утилизации большого количества адсорбента, загрязняющего окружающую среду. При перколяционной очистке в качестве адсорбента чаще всего применяется силикагель, что делает этот медом дорогостоящим. Наиболее перспективным методом является адсорбентная очистка масла в движущемся слое адсорбента, при котором процесс протекает непрерывно, без остановки для периодической замены, регенерации или отфильтрования адсорбента, однако применение этого метода связано с использованием довольно сложного оборудования, что сдерживает его широкое распространение.

Ионно-обменная очистка. Ионно-обменная очистка основана на способности ионитов (ионно-обменных смол) задерживать загрязнения, диссоциирующие в растворенном состоянии на ионы. Иониты представляют собой твердые гигроскопические гели, получаемые путем полимеризации и поликонденсации органических веществ и не растворяющиеся в воде и углеводородах. Процесс очистки можно осуществить контактным методом при перемешивании отработанного масла с зернами ионита размером 0,3-2,0мм или преколяционным методом при пропускании масла через заполненную ионитом колонну. В результате ионообмена подвижные ионы в пространственной решетке ионита заменяются ионами загрязнений. Восстановление свойств ионитов осуществляется путем их промывки растворителем, сушки и активации 5%-ным раствором едкого натра. Ионно-обменная очистка позволяет удалять из масла кислотные загрязнения, но не обеспечивает задержки смолистых веществ.

Селективная очистка. Селективная очистка отработанных масел основана на избирательном растворении отдельных веществ, загрязняющих масло: кислородных, сернистых и азотных соединений, а также при необходимости полициклических углеводородов с короткими боковыми цепями, ухудшающих вязкостно-температурные свойства масел. В качестве селективных растворителей применяются фурфурол, фенол и его смесь с крезолом, нитробензол, различные спирты, ацетон, метил этиловый кетон и другие жидкости. Селективная очистка может проводиться в аппаратах типа "смеситель - отстойник" в сочетании с испарителями для отгона растворителя (ступенчатая экстракция) или в двух колоннах экстракционной для удаления из масла загрязнений и ректификационной для отгона растворителя (непрерывная экстракция). Второй способ экономичнее и получил более широкое применение. Разновидностью селективной очистки является обработка отработанного масла пропаном, при которой углеводороды масла растворяются в пропане , а асфальтосмолистые вещества, находящиеся в масле в коллоидном состоянии, выпадают в осадок.

Химические методы. Химические методы очистки основаны на взаимодействии веществ, загрязняющих отработанные масла, и вводимых в эти масла реагентов. При этом в результате химических реакций образуются соединения, легко удаляемые из масла. К химическим методам очистки относятся кислотная и щелочная очистки, окисление кислородом, гидрогенизация, а также осушка и очистка от загрязнений с помощью окислов, карбидов и гидридов металлов. Наиболее часто используются:

Сернокислотная очистка. По числу установок и объему перерабатываемого сырья на первом месте в мире находятся процессы с применением серной кислоты. В результате сернокислотной очистки образуется большое количество кислого гудрона - трудно утилизируемого и экологически опасного отхода. Кроме того, сернокислотная очистка не обеспечивает удаление из отработанных масел полициклических аренов и высокотоксичных соединений хлора.

Гидроочистка. Гидрогенизационные процессы все шире применяются при переработке отработанных масел. Это связано как с широкими возможностями получения высококачественных масел, увеличения их выхода, так и с большой экологической чистотой этого процесса по сравнению с сернокислотной и адсорбционной очистками. Недостатки процесса гидроочистки - потребность в больших количествах водорода, а порог экономически целесообразной производительности (по зарубежным данным) составляет 30-50 тыс. т/год. Установка с использованием гидроочистки масел, как правило, блокируется с соответствующим нефтеперерабатывающим производством, имеющим излишек водорода и возможность его рециркуляции.

Процессы с применением натрия и его соединений. Для очистки отработанных масел от полициклических соединений (смолы), высокотоксичных соединений хлора, продуктов окисления и присадок применяются процессы с использованием металлического натрия. При этом образуются полимеры и соли натрия с высокой температурой кипения, что позволяет отогнать масло. Выход очищенного масла превышает 80 %. Процесс не требует давления и катализаторов, не связан с выделением хлоро- и сероводорода. Несколько таких установок работают во Франции и Германии. Среди промышленных процессов с использованием суспензии металлического натрия в нефтяном масле наиболее широко известен процесс Recyclon (Швейцария). Процесс Lubrex с использованием гидроксида и бикарбоната натрия (Швейцария) позволяет перерабатывать любые отработанные масла с выходом целевого продукта до 95 %.

Для регенерации отработанных масел применяются разнообразные аппараты и установки, действие которых основано, как правило, на использовании сочетания методов (физических, физико- химических и химических), что дает возможность регенерировать отработанные масла разных марок и с различной степенью снижения показателей качества.

Необходимо отметить, что при регенерации масел возможно получать базовые масла, по качеству идентичные свежим, причем выход масла в зависимости от качества сырья составляет 80-90%, таким образом, базовые масла можно регенерировать еще по крайней мере два раза., но это возможно реализовать при условии применения современных технологических процессов.

Размещено на Allbest.ru