Автомобильное масло

1. П О Ч Е М У М А С Л О ?

ПОЧЕМУ МАСЛО ?

2. НАЗНАЧЕНИЕ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Несмазанные
поверхности
N
Давление и
скольжение
Трение и разогрев
(потеря энергии)
Схватывание
и задир
Смазочный материал - любой материал, снижающий трение.
Его основная функция - разделять две движущиеся поверхности.
Смазанные
поверхности
Давление и
скольжение
N
Слой масла
предотвращает
контакт
Смазывание - любой процесс, снижающий трение между двумя
движущимися поверхностями. Благодаря снижению трения
снижается и изнашивание.

3. КАКИЕ МАТЕРИАЛЫ МОГУТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНЫ В КАЧЕСТВЕ СМАЗОЧНЫХ

Существует четыре основных вида материалов, наиболее часто
используемых в качестве смазочных, как в чистом виде, так и с
присадками:
масла - жидкие смазочные материалы. Могут быть минераль-ными
(нефтяными), природными и синтетическими;
пластичные смазки - полутвердые смазочные материалы,
получаемые добавлением к маслу загустителя, в качестве
которого традиционно используют мыло;
твердые смазочные материалы - дисульфид молибдена и
графит;
газы - воздух и некоторые другие газы.
Наиболее распространенным видом смазочных материалов
является масло , поскольку оно достаточно эффективно
выполняет приведенные выше функции.

4. ПРОИЗВОДСТВО БАЗОВЫХ МАСЕЛ

Источник: Нефть
Перегонка
Экстракция
Депарфинизация
Минеральные
базовые масла
Перегонка
Крекинг, конверсия
и синтез новых молекул
Полусинтетическая
основа
качество зависит от
типа нефти
качество зависит от
процессов очис-тки.
чем глубже очистка, тем
выше качес-тво масла,
но меньше выход и
выше цена.
• целый ряд
преимуществ
синтетических
масел
• умеренная цена
Синтетические
базовые масла
молекулярный
состав
отличается от
нефтяного

5. СВОЙСТВА МАСЛА

Свойства
Минеральные масла
Синтетические
масла
Испаряемость
средняя/высокая
низкая
Индекс вязкости
средний/высокий (85100)
очень высокий
(120-150)
Низкотемпературные удовлетворительные
свойства
хорошие/
очень хорошие
Окислительная
стабильность
удовлетворительная
хорошая/
очень хорошая
Содержание
ароматических у/в
5-30%
0
Содержание серы
0.05 - 1.0%
< 0.05%
Цена
обычная
очень высокая

6.

Базовые компоненты
=
+
П
+
Моющие
+
+
Д и с п е р г ирующие
+
+
+
+
р и с а д к и
+
П р о т и в оизносные
+
+
+
+
+
А н т и о к и с- Модиф. ЗагусАнтил и т е л ь н ы е трения титель пенная

7. Ч Т О Т А К О Е П Р И С А Д К И ?

ЧТО ТАКОЕ ПРИСАДКИ ?

8. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПРИСАДОК

Существует множество
типов присадок.
ДепресАнтиАнтисорные
пенные окислительные Вязкостные/
загущающие
Защита масла
Изменение
свойств масла
Некоторые из них могут выполнять
несколько различных функций.
Моющие
Дисперги(детергенты)
рующие
Ингибиторы
Противокоррозии
износные
Защита поверхности

9. АНТИПЕННЫЕ ПРИСАДКИ

Масло может содержать большое количество растворенного воздуха.
Высокие обороты машины способствуют усиленному пенообразованию. Обильная и стабильная пена опасна: нарушается смазывание,
усиливается окисление масла.
Пузырек
воздуха
на
поверхности
Капельки
антипенной
присадки
Стенка
пузырька
Капелька
Капелька
присадки
присадки
Стенка
пузырька
Капелька
присадки
Кап
ель
ка
при
сад
ки
Капелька
растекается,
утоньшается
и пленка
рвется

10. АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРИСАДКИ

Окисление - обычно, самый важный фактор, ограничивающий срок
службы смазочного материала.
+ О2, Н2О, Ме
Нагрев
Рост вязкости
Ингибитор окисления
(антиокислительная
присадка)
Окисление
Отложения и осадки
Масла реагируют с кислородом, особенно при высокой температуре. В
результате образуются органические кислоты, лакообразные и смолистые вещества, коксо-подобные отложения и осадки (шламы).
Антиокислительные присадки тормозят процесс окисления и тем самым улучшают окислительную стабильность смазочных материалов.
Антиокислительные присадки расходуются при работе масла (“срабатываются”), поэтому масло следует менять через определенный интервал, чтобы их концентрация была достаточной для защиты масла.

11. АНТИФРИКЦИОННЫЕ, ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ, ПРОТИВОЗАДИРНЫЕ ПРИСАДКИ

• Необходимы, когда масляная пленка не в состоянии
предотвратить контакт поверхностей, т.е. в условиях
смешанного и граничного трения - в момент пуска двигателя
или при максимальных нагрузках.
• Эти присадки химически связаны с металлом, образуют на
его поверхности защитный слой и снижают трение:
антифрикционные изменяют коэффициент трения и
изнашивания в смешанном режиме смазывания
противоизносные предотвращают “схватывание”
поверхностей при в граничном режиме,
противозадирные восстанавливают разрушенную
масляную пленку.

12.

(АНТИ)ФРИКЦИОННЫЕ ПРИСАДКИ
Формируют ориентированные слои на
поверхностях пар трения.
Предотвращают контакт поверхностей
при сравнительно невысоких нагрузках.
Fe o Fe
o Fe o
Fe
Fe o Feo Fe
o
Fe
o Fe o
Fe
Fe
Feo
o Fe o Fe o Fe o Feo
o Feo Feo
o
Fe
o
Fe
o
o Feo Feo Fe
o Fe
Слой полярных присадок
на поверхности металла
Изменяют коэффициент трения.

13. ПРОТИВОЗАДИРНЫЕ ПРИСАДКИ

Хлориды металлов
Мыла
металлов
Сульфиды металлов
Фосфиды металлов
Температура, оC
200
400
600
800
1000

14.

ДЕПРЕССОРНЫЕ ПРИСАДКИ - МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ
• Модифицируют форму кристаллов парафина и предотвращают
их агрегацию (формирование пространственной структуры).
• Химически могут быть подобны вязкостным (загущающим) присадкам.
Без депрессора мелкие кристаллы
С депрессором крупные структуры

15. ВЯЗКОСТНЫЕ/ЗАГУЩАЮЩИЕ ПРИСАДКИ

• повышают вязкость масла при высоких температурах;
• повышают индекс вязкости;

16.

ВСЕСЕЗОННЫЕ МАСЛА
зимнее
масло
+
вязкостная
присадка
=
всесезонное
масло
Температура

17. ФУНКЦИИ МОТОРНОГО МАСЛА

Масло - элемент конструкции двигателя.
Его характеристики закладываются на стадии проектирования.
• обеспечивать легкий пуск двигателя;
• смазывать и предотвращать изнашивание;
• снижать трение;
• защищать от коррозии;
• поддерживать чистоту двигателя;
• поддерживать минимальный уровень отложений в камере сгорания
- масло должно обеспечивать подвижность колец, чтобы его попадание
в камеру сгорания было как можно меньше;
- масло, попавшее в пространство над поршнем, должно сгорать как
можно полнее.
• охлаждать детали двигателя;
• уплотнять (поддерживать максимальное давление газов над
поршнем).

18. ТЕМПЕРАТУРЫ В БЕНЗИНОВОМ ДВИГАТЕЛЕ

(зависят от конструкции двигателя)
Камера сгорания
Клапана
Поршень (верх)
Картер (после прогрева)
Подшипники (на выходе)
1000-1600o C
до 500-700oC
до 360oC
90-120oC
120-135oC
В дизеле температуры деталей, с которыми
контактирует масло могут быть на 20-30 oC выше.

19. УСЛОВИЯ РАБОТЫ МАСЛА В ДИЗЕЛЬНОМ ДВИГАТЕЛЕ

ГРМ
очень высокие температуры
(при контакте
шероховатостей)
Зона верхнего кольца
высокие температуры
(200-300 °C), высокое
давление, O2, NOx,
топливо, сажа, SОx
Картер
температуры
до 140 °C, O2, NOx
металлы (износ)
H2O, сажа
Клапанная крышка
умеренные температуры,
O2, NOx, H2O
Юбка поршня
высокие температуры
(до 300 °C)
Картерные газы
топливо, сажа, O2,
NOx, H2O, SОx,

20. ТРЕНИЕ И ВЯЗКОСТЬ

Жидкостное трение - единственный источник трения
между двумя твердыми поверхностями, полностью
разделенными слоем/пленкой жидкости.
Основная характерстика - кинематическая
вязкость - отношение динамической вязкости
жидкости к ее плотности.
Единицы измерения :
мм2/с или сантистокс (сСт, sSt)
1 мм2/с = 1сСт (sSt).

21. КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО ВЯЗКОСТИ SAE

Класс
вязкости
0W
5W
10W
15W
20W
25W
20
30
40
40
50
60
Динамическая вязкость, сПз,
не выше, при 0С
имитация
холодного
пуска (CCS)
6200 при -35
6500 при -30
7000 при -25
7000 при -20
9500 при -15
13000 при -10
-
Кинематическая
вязкость, мм2/с,
при 100 0С
прокачиваемость
не ниже
не выше
60000 при -40
60000 при -35
60000 при -30
60000 при -25
60000 при -20
60000 при -15
-
3.8
3.8
4.1
5.6
5.6
9.3
5.6
9.3
12.5
12.5
16.3
21.9
<9.3
<12.5
<16.3
<16.3
<21.9
26.1
{
летние масла
* Для классов SAE 0W, 5W, 10W
* * Для классов SAE 15W, 20W, 25W и всесезонных
Динамическая
вязкость, сПз,
не ниже, при
150 0С и 106 с-1
2.6
2.9
2.9*
3.7**
3.7
3/7
зимние масла

22.

23.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ
ПО ВЯЗКОСТИ SAE
Класс
вязкости
70 W
75W
80W
85W
80
85
90
140
250
Максим. температура,
при которой вязкость
масла не превышает
150000 сПз, 0С
-55
-40
-26
-12
------
Кинематическая вязкость
при 100 0С, мм2/с
минимальная максимальная
4,1
4.1
7.0
11.0
7.0
11.0
13.5
24.0
41.0
---11.0
13.5
24.0
41.0
--

24.

ЛЕТНЕЕ ИЛИ ЗИМНЕЕ? ВСЕСЕЗОННОЕ!
Чрезмерная Вязкость
вязкость
при низких
температурах
ЛЕТНЕЕ МАСЛО (SAE 30)
ВСЕСЕЗОННОЕ
МАСЛО SAE 5W-30
холодно
ЗИМНЕЕ МАСЛО SAE 5W
жарко
Температура
Слишком
низкая вяз кость при
высоких
температурах

25. ВЯЗКОСТНО-ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Вязкость зависит от температуры (и давления).
Вязкость
MVI
LVI
HVI
VHVI
-100C
400C
1000C ИВ
HVI
700
28
4.9
96
MVI
1150
32
4.9
59
LVI
2000
38
5
22
VHVI® 450
25
5
140
Температура
0 oC
40o C
100o C
• Степень зависимости вязкости от температуры характеризуется индексом вязкости - ИВ.
Чем меньше меняется вязкость при изменении температуры
(т.е. чем выше ИВ), тем легче обеспечить достаточно надежное
смазывание при высоких температурах и удовлетворительные
пусковые качества при низких.

26. ФОРСИРОВАННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Бензиновые
◦ увеличение степени сжатия
◦ увеличение частоты вращения коленвала
Дизельные
◦ увеличение эффективного давления (наддув)
◦ увеличение частоты вращения коленвала
Следствие - рост рабочих температур, тепловой
нагрузки на масло. Усиленное окисление.

27. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ МАСЕЛ ДЛЯ БЕНЗИНОВЫХ И ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Бензиновые:
Дизельные:
выше обороты нужны высокие
противоизносные свойства;
выше рабочие температуры нужны
более надежные анти-окислительные
свойства;
риск низко-температурного шламообразования
для нейтрализации окислов серы ЩЧ
и зольность;
опасность детонации и калильного
зажигания ограничения по зольности;
образуется большое количество сажи
сильные диспергирующие и моющие
свойства;
катализатор ограничения по содержанию фосфора.
как правило, рекомендуется более
короткий срок замены.
Наддув (турбо-) - выше температура и давление газов выше риск
окисления необходимы усиленные антиокислительные свойства.

28. ОТЛИЧИЯ CI-4  CH-4

ОТЛИЧИЯ CI-4 CH-4
Масла CI-4 предназначены для двигателей с
системой рециркуляции выхлопных газов
усилена защита от коррозии
усилена защита от изнашивания, вызванного
накоплением сажи
более стабильная вязкость (сажа!)
более стабильная вязкость (окислительная
стабильность и деструкция)

29. Вопросы к этикетке

30. СТАРЕНИЕ МАСЛА И ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ НА ДЕТАЛЯХ ДВИГАТЕЛЯ

Старение масла и образование отложений на деталях двигателя могут вызвать:
закоксовывание, пригорание и потерю подвижности поршневых колец;
повышение температуры деталей ЦПГ из-за ухудшения теплоотвода;
заклинивание клапанов в направляющих втулках;
прогар клапанов;
уменьшение проходного сечения впускного и выпускного трактов ;
загрязнение сеток маслоприемников, насосов, фильтров и масляных каналов,
дренажных отверстий в поршне и кольцах;
рост вязкости масла;
повышение коррозионного износа деталей ЦПГ;
абразивное изнашивание деталей твердыми частицами загрязнений;
повышенную коррозию подшипниковых сплавов.

31.

К лабораторной работе
«Определение качества
моторного масла»

32.

Перечислите
основные функции
моторного масла

33.

Назовите основные признаки
форсирования двигателей

34. ФОРСИРОВАННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Бензиновые
◦ увеличение степени сжатия
◦ увеличение частоты вращения коленвала
Дизельные
◦ увеличение эффективного давления (наддув)
◦ увеличение частоты вращения коленвала
Следствие - рост рабочих температур, тепловой
нагрузки на масло. Усиленное окисление.

35.

Укажите единицы измерения
кинематический вязкости
автомобильного масла

36.

Какое название имеют
присадки для
понижения температуры
застывания?

37.

С какой целью в масла
добавляются загущающие
(вязкостные) присадки?

38.

ЛЕТНЕЕ ИЛИ ЗИМНЕЕ? ВСЕСЕЗОННОЕ!
Чрезмерная Вязкость
вязкость
при низких
температурах
ЛЕТНЕЕ МАСЛО (SAE 30)
ВСЕСЕЗОННОЕ
МАСЛО SAE 5W-30
холодно
ЗИМНЕЕ МАСЛО SAE 5W
жарко
Температура
Слишком
низкая вяз кость при
высоких
температурах

39.

5W – 30
0W - 40
85W - 140

40. КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО ВЯЗКОСТИ SAE

МАСЕЛ
ПО ВЯЗКОСТИ SAE
Класс
вязкости
0W
5W
10W
15W
20W
25W
20
30
40
40
50
60
Динамическая вязкость, сПз,
не выше, при 0С
имитация
холодного
пуска (CCS)
6200 при -35
6500 при -30
7000 при -25
7000 при -20
9500 при -15
13000 при -10
-
Кинематическая
вязкость, мм2/с,
при 100 0С
прокачиваемость
не ниже
не выше
60000 при -40
60000 при -35
60000 при -30
60000 при -25
60000 при -20
60000 при -15
-
3.8
3.8
4.1
5.6
5.6
9.3
5.6
9.3
12.5
12.5
16.3
21.9
<9.3
<12.5
<16.3
<16.3
<21.9
26.1
{
летние масла
* Для классов SAE 0W, 5W, 10W
* * Для классов SAE 15W, 20W, 25W и всесезонных
Динамическая
вязкость, сПз,
не ниже, при
150 0С и 106 с-1
2.6
2.9
2.9*
3.7**
3.7
3/7
зимние масла

41.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ
ПО ВЯЗКОСТИ SAE
Класс
вязкости
70 W
75W
80W
85W
80
85
90
140
250
Максим. температура,
при которой вязкость
масла не превышает
150000 сПз, 0С
-55
-40
-26
-12
------
Кинематическая вязкость
при 100 0С, мм2/с
минимальная максимальная
4,1
4.1
7.0
11.0
7.0
11.0
13.5
24.0
41.0
---11.0
13.5
24.0
41.0
--

42. КОЛИЧЕСТВО ПЕРЕХОДИТ В КАЧЕСТВО

SAE 40
SAE 30
SAE 20
Длина стрелки
пропорциональна
количеству загустителя,
необходимому для
получения из зимнего
всесезонного масла с
соответствующей
летней характеристикой
0W
5W
10W
Класс вязкости базового масла

43.

Что является
основным показателем ВТХ
моторных масел?

44. ВЯЗКОСТЬ И ТЕМПЕРАТУРА

Вязкость зависит от температуры (и давления).
Вязкость
MVI
LVI
HVI
VHVI
-100C
400C
1000C ИВ
HVI
700
28
4.9
96
MVI
1150
32
4.9
59
LVI
2000
38
5
22
VHVI® 450
25
5
140
Температура
0 oC
40o C
100o C
• Степень зависимости вязкости от температуры характеризуется индексом вязкости - ИВ.
Чем меньше меняется вязкость при изменении температуры
(т.е. чем выше ИВ), тем легче обеспечить достаточно надежное
смазывание при высоких температурах и удовлетворительные
пусковые качества при низких.

45.

Расшифруйте аббревиатуру
«VHVI»

46.

SC/CA
CA/SC
GL-4

47. Пояснение к опыту №1

Зарисовать пробирку с образцом масла;
Оценить его внешний вид (цвет, наличие механических примесей);
Расшифровать марку масла по ГОСТ;
Найти соответствие данной марки масла по SAE и API (см. таблицы на стр.
13, 15).

48.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СМАЗЫВАНИЯ
Эффективность смазывания в значительной степени
зависит от способности системы и смазочного материала
образовывать и поддерживать между движущимися
поверхностями масляную пленку необходимой толщины.
Точки контакта поверхностей
Толщина пленки масла (и ее несущая способность)
возрастает с:
– ростом вязкости;
– снижением температуры (влияет на вязкость);
– снижением нагрузки;
– ростом скорости движения поверхностей.

49. РАБОЧАЯ ВЯЗКОСТЬ

С развитием техники были определены номинальные зна- чения
кинематической вязкости при условной температуре (40 0С или
100 0С), которые обеспечивают потребности смазки машин жидкими
смазочными материалами.
Область применения
Диапазон вязкости
при рабочих температурах, сСт
Моторные масла
10-50
Турбинные масла
10-50
Компрессорные масла
10-50
Гидравлические системы
20-100
Подшипники качения
10-300
Подшипники скольжения
20-1500
Трансмиссии
15-1000
На основе этих значений построены классификации масел
по вязкости ISO (для индустриальных), SAE (для моторных
и трансмиссионных) и ГОСТ.

50. САЛИЦИЛАТНЫЕ МОЮЩИЕ ПРИСАДКИ SHELL: УНИКАЛЬНЫЕ КАЧЕСТВА

ЩЧ
ОН
Другие детергенты
О
С
R
ОН
Алкилсалициловая
кислота
Салицилаты
Дополнительная
защита
Опасная зона
время
защищают смазываемые поверхности;
снижают отложения углерода и лака при высоких температурах;
нейтрализуют кислоты;
тормозят окисление
снижают трение

51.

ЩЕЛОЧНОЕ ЧИСЛО, КАК ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА
• Уровень нейтрализующих свойств масла выражается через
щелочное число.
Сульфатная зольность прямо пропорциональна начальному
значению ЩЧ.
Высокое ЩЧ (излишняя зольность) может привести к усиленному образованию отложений над верхним поршневым кольцом.
Оптимальное ЩЧ - не обязательно максимальное ЩЧ !
Щелочное число свежего масла не является четким показателем запаса
его нейтрализующей способности. Важна
скорость
потери уровня щелочности, которая зависит от антиокислительных
свойств масла, содержания серы в топливе, баланса моющих,
диспергирующих и противоизносных присадок.