Низькотемпературні властивості масел

 

Для масел, які працюють при низьких температурах, велике значення має їх рухомість. Масла з дуже високою в’язкі­стю або такі, що втратили рухомість використовувати заборо­нено. Низькотемпературні властивості масел залежать від хіміч­ного складу. Втрата рухомості масел пояснюється кристаліза­цією високоплавких парафінових вуглеводнів. Температура втра­ти рухомості масел в стандартних умовах (за ГОСТ 20287-74) називається температурою застигання. Цей показник умовний, але ним користуються для приблизного визначення низькотем­пературних властивостей робочих температур і масел. Темпе­ратура експлуатації повинна бути на 20 °С вище температури застигання масла. Масло, що застигло, не тільки не потрапляє до насосу, а й не прокачується по масляній системі. На маслі, що застигло, не можливий запуск двигуна, механізму та будь-якого агрегату. Встановлено, що значення в’язкості під час пуску більш значуще ніж температура застигання. Для пуску двигуна масло повинне мати значення в’язкості не більше 8000-9000 мм²/с для бензинових двигунів та не більше 10000-12000 мм²/с для дизельних. Якщо в’язкість масла при пуску вище цих допустимих границь, необхідно застосовувати додаткові заходи з метою полегшення пуску двигуна, тобто зменшити в’язкість масла - підігрів масла безпосередньо в картері, заправлення прогрітим маслом тощо. Як виключення, допускається розбав­лення моторного масла низькокиплячим бензином перед зупин­кою двигуна на тривалий час. При нагрівання масла бензин випаровується і в’язкість масла зрівнюється з початковою до розбавлення бензином. Такий пуск двигуна виправдовує себе, оскільки палива при ускладненому запуску витрачається більше чим бензину, який витрачається на розбавлення масла При роз­бавленні масла бензином різко знижується в’язкість, що полег­шує пуск двигуна, суттєво зменшуються пускові зноси двигуна. Наприклад, при добавленні до високо-в’язкого авіаційного масла МК-22 15% бензину марки Б-70 в’язкість масла при температурі - 30°С знижується з 1,5·10⁴ мм²/с до 102 мм²/с, тобто більш як в 100 разів. Бензин добавлять в моторні масла після зупинки двигуна при температурі охолоджувальної рідини близько 40 °С. Після добавлення масло перемішують приблизно 1 хв. на малих обертах двигуна. В залежності від температури навколишнього повітря в масло добавляють до 10% бензину. Використання етилованих бензинів, гасу, дизельного палива для цих цілей недопустимо.

Пуск двигуна здійснюється при такій частоті обертання колінчастого валу двигуна, яка забезпечує умови для створення необхідного складу суміші для запалення. Для забезпечення таких умов велику роль відіграє в’язкість масла в момент пуску двигуна. Мінімально допустимі температури навколишнього повітря для запуску двигуна при використанні масел відповід­них марок наведені нижче:

 

Марка двигуна Мінімальна температура пуску, °С

ЯМЗ-238 -10…-15

КамАЗ-740 -16…-17

Москвичі всіх модифікацій -13…-14

ВАЗ всіх модифікацій -23…-24

ЗМЗ-53 -16…-17

ЗИЛ-375 -18…-19

ЗИЛ-130 -20…-21

 

Для масел, які використовуються на Півночі, в’язкість повинна мати наступні значення (ГОСМТ 21531-76):

В’язкість, мм²/с Бензинові двигуни Дизельні двигуни

При 100 °С, не менше 6,0 8,0

При – 40 °С, не більше 19⋅10³ 24⋅10³

Недотримання правил пуску холодного двигуна, відсутність необхідного теплового режиму при його експлуатації приводить до значного збільшення витрати масла та палива, інколи на 20-25%. Знизити температуру застигання масел можна депарафінізацією при добавленні домішок (депресантів).

Механізм дії цих присадок на думку деяких вчених зводиться до утворення на металі захисних плівок, які перешкоджають безпосередньому впливу корозійно-активних речовин на метал. Виникнення плівок є складним процесом, характер, швидкість та глибина якого залежать від хімічного складу домішок та умов їх взаємодії з металом. Вважають, що на першій стадії процесу в результаті взаємодії антикорозійної домішки безпосередньо з металом на його поверхні утворюється захисний шар плівки, а потім на ньому під дією адсорбційних сил нарощуються нові шари.

Для кожного складу металу і домішки є визначений температурний інтервал при якому спостерігається найвища інтенсивність цього процесу. Таким інтервалом для більшості сірко- та фосфороутримаючих домішок є температура 90-120 °С. При більш низьких температурах захисна плівка відновлюється повільно, а при більш високих – вона руйнується При цьому експериментально доведено, що при механічному руйнуванні плівки на поверхні деталі антикорозійна присадка може її відновлювати.

На думку інших вчених, механізм дії антикорозійних присадок (алкілфенолятів лужних та лужноземельних металів) може полягати у нейтралізації корозійно-агресивних продуктів, які утворилися при згорянні (особливо сірчастого палива) та окисленні масла.

В стандартах на деякі, головним чином моторні, нормують експлуатаційний показник – корозійність.

Для оцінки корозійності змащувальних масел запропоновано декілька методів, основними з яких є методи Пінкевича, НАМИ, а також Папок, Зарубина та Захарова (скорочено ПЗЗ).

За методом Пінкевича про корозійність масла судять за втратою маси металевої пластинки (з свинцю та свинцевистої бронзи) при впливі на неї нагрітого до 140°С досліджуваного масла та періодичному контакті з киснем повітря протягом 50 г випробування. Для цього служить спеціальний прибор, схема якого показана на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Схема прибору Пинкевича для визначення корозійності масел

Для кожного виду досліджуваного масла беруть дві ста­ціонарні свинцеві пластини з розмірами 60×20×2,5 мм та важать на аналітичних вагах з точністю 0,02 г. У вісім скляних пробірок 5 (для чотирьох зразків досліджуваного масла) наливають по 80±1,2 г досліджуваного масла 4 та опускають в масляну вану 6 нагріту до 140±2°С. Всі пластинки зв’язані сталевими дротами 2 з кривошипним механізмом 1, за допомогою якого періодично (15 разів за 1 хвилину) піднімають і знову опускають пластинки в масло. Після дослідження пластинки виймають, ретельно промивають та важать.

Корозійність (г/м²) досліджуваного зразка масла підраховують за формулою

(2.4)

де q - маса пластинки до дослідження, г; q₁ - маса пластинки після 50 год. випробування, г; F - площа поверхні пластинки, м².

Таким чином, чим більшу масу втрачає пластинка в про­цесі випробування, тим вище корозійність масла.

За останні роки все більше поширення отримав метод оцінки корозійності масла на приладі ДК-3 НАМИ (ГОСТ 20502-75), який дозволяє визначити потенційну і дійсну корозійність масла.

При випробуванні на потенційну корозійність свинцеві пластинки розміщують у фасонні колби в які заливають по 36,5 г досліджуваного масла. Колби закривають касетами та опускають в масляну ванну, нагріту до 140°С. Касета з колбами обертається в масляній ванні із швидкістю 30 об/хв. При кожному оберті касети навколо осі пластини почергово омиваються гарячим маслом та повітрям. Тривалість випробу­вання 10 годин.

Дійсну корозійність визначають аналогічно потенційній. Різниця лише в тому, що випробування проводять не у відкритих, а у щільно закритих колбах (без доступу повітря) та дослід триває не 10 годин, а за кілька хвилин, що виключає можливість інтенсивного окислення зразка масла під час випро­бувань.

Після досліду корозійність масла (г/м²) визначають за формулою 2.4.

В методі ПЗЗ використовується маслорозмірна лаборатор­на установка, яка імітує умови роботи масла в системі мащення двигуна. Про корозійність масла судять також за зменшенням маси свинцевих пластинок стандартних розмірів (40×20×2 мм).