Эксплуатационные материалы для автомобилей

Июль 2009

Вязкость масла для двигателей влияет на надежность прокачивания масла по системе смазки, на легкость и быстроту пуска двигателя, уплотнение поршневых колец в цилиндре, на степень очистки масла в фильтрах. Поэтому смазочные масла должны иметь определенную вязкость при рабочей температуре. Рабочая температура моторных масел составляет 100°С, что соответствует среднему значению температуры масла в низкотемпературной зоне (картер, коленчатый вал) двигателей внутреннего сгорания. Максимальная температура масла в трансмиссиях большинства автомобилей близка к 100 °С.

Вязкость при температуре 100 °С включается в маркировку всех моторных и некоторых трансмиссионных масел. Например, в марке М-8Б цифра 8 означает номинальную вязкость (в мм2/с) при 100 °С.

Вязкость масла должна возможно меньше изменяться в зависимости от температуры. Так, при охлаждении летнего дизельного масла марки М-10Г2 со 100 до 0°С вязкость его увеличивается в 250 раз.

Вязкостно-температурные свойства отечественных масел в ГОСТ представляют так называемым индексом вязкости. Индекс вязкости — условный параметр, отражающий результат сопоставления по вязкостным показателям данного масла с двумя эталонными маслами, вязкостно-температурные свойства одного из которых приняты за 100, а второго за 0 ед. Индекс вязкости масла определяют при помощи номограммы.

От вязкостно-температурных свойств масла зависят легкость пуска двигателя и износ его деталей при низких температурах. Масло, у которого резко повышается вязкость при отрицательных температурах, плохо перекачивается по системе смазки и не поступает в необходимых количествах к трущимся деталям а также создает большое сопротивление провертыванию коленчатого вала.

Зная предельную вязкость (80… 120 мм2/с), при котор0, стартер автомобиля развивает минимально необходимую для пуска данного двигателя частоту вращения коленчатого вал, (30…50 об/мин для карбюраторных и 100…300 об/мин для дизельных двигателей), по вязкостно-температурной кривой масла можно установить минимальную температуру масла, при которой возможен пуск двигателя.

Смазочные масла — это фракции нефти, содержащие углеводороды, с температурами кипения выше 350°С. Они легче воды (плотность при 20 °С в пределах от 870 до 950 кг/м3) и практически в ней не растворяются.

Все масла нефтяного происхождения делятся в соответствии с ГОСТ 4.21—71 на четыре типа:

моторные (для авиационных газотурбинных, карбюраторных двигателей и дизелей);

трансмиссионные (в том числе для гидропередач; гидродинамических и гидрообъемных приводов);

специальные (турбинные, компрессорные и др.);

различного назначения.

Для смазывания узлов автомобиля в основном используются масла первых двух типов. Автомобильные смазочные масла выполняют следующие функции:

уменьшают износ деталей;

снижают потерю энергии на трение;

обеспечивают герметизацию зазоров между деталями (например, между поршнем и гильзой цилиндра двигателя);

отводят тепло циркулирующим маслом от нагретых деталей;

выводят из зон трения продукты износа и переносят их » фильтрующие устройства систем смазки;

защищают металлические поверхности от коррозии.

Последнее достигается введением в трансмиссионные масла пециальных присадок, включающих соединения хлора, фосфора, серы и цинка. Эти вещества при большом давлении и высокой температуре образуют пленки оксидов, исключающие возникновение сухого трения в точках контакта.

Для повышения химической активности масел к ним добавляют присадки в виде органических соединений серы, фосфора и хлора. При граничном трении потери энергии выше, чем при жидкостном, однако они в 5…10 раз меньше, чем при сухом трении.

Граничное трение часто наблюдается при работе автомобильных деталей (шестеренчатые передачи и др.), так как в некоторые моменты их работы (резкое изменение частоты вращения и направления движения, внезапное увеличение нагрузки и др.) не удается обеспечить жидкостное трение.

Полужидкостное (смешанное) трение наблюдается, когда результате частичного выдавливания масла в местах наибольших неровностей происходит контакт трущихся поверхностей который вызывает сухое и граничное трение.
Применение масел, обеспечивающих жидкостное и частично граничное трение деталей, уменьшает потери на трение и износы деталей, что увеличивает межремонтные пробеги, снижает затраты на ремонт и себестоимость эксплуатации автомобилей.

Масло способствует поддержанию оптимального теплового режима трущихся деталей, так как, соприкасаясь с нагретыми деталями, оно отнимает от них тепло и затем охлаждается в масляном радиаторе или картере.

Масло смывает с поверхности трущихся деталей металлические частицы, образующиеся в результате износа, и очищается от них фильтрованием, проходя через фильтры. Удаление с поверхности деталей продуктов износа увеличивает их срок службы и уменьшает потери на трение. Смазочные масла снижают также коррозионный износ деталей.

Имеется три основных вида трения: сухое, граничное и жидкостное.

По характеру перемещения трущихся деталей различают трение скольжения и трение качения.

Сухое трение возникает при отсутствии масла между трущимися поверхностями. Этот вид трения вызывает максимальный расход энергии на трение, усиленный износ деталей и большое выделение тепла.

Потери энергии при сухом трении в десятки раз выше, чем при трении деталей, разделенных слоем масла, когда коэффициент трения составляет 0,01…0,001.

Сухое трение необходимо для отдельных трущихся деталей тормозного механизма и сцепления. Во всех других случаях, когда потери на трение должны быть минимальными, желательно, чтобы детали работали в условиях жидкостного трения.

Жидкостное трение возникает, когда трущиеся поверхности разделены маслом. При этом происходит трение не между твердыми телами, а между слоями масла. Толщина масляного слоя должна быть 0,02…0,03 мм.

Масляный слой может разрушаться при значительном увеличении нагрузки, а также при резком изменении частоты вращения коленчатого вала и большом повышении температуры, вызывающем уменьшение вязкости масла.

Граничное трение возникает между трущимися деталями, «а поверхности которых остается лишь тончайший молекулярный слой масляной пленки.

Способность масла образовывать масляную пленку зависит от наличия в нем поверхностно-активных молекул, которые адсорбируются на поверхности трения.