Технологічні методи підвищення зносостійкості

Зміст

1. Вступ ;

2. Основні розрахунки  та табличні і графічні матеріали  ;

3. Технологічні методи  підвищення зносостійкості ;

4. Графічна частина  ;

5. Список використаної  літератури .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ.

Типи функціональних присадок для підвищення експлуатаційних властивостей моторних олив

 

Всі сучасні оливи мають в своєму складі присадки - сполуки, що додаються до нафтопродуктів ( в даному випадку до олив) в незначній кількості і значно покращують ті чи інші їх властивості. Оливна основа - основний компонент, від якості якого залежать експлуатаційно-технічні властивості будь-якої оливи. Самі високоякісні сучасні присадки (чи добавки) необхідно вводити в високоочищену олив ну основу відповідно до призначення готової оливи, бо найефективніші присадки не спроможні компенсувати погану якість чи погану очистку оливної основи.

Присадки тільки підвищують, покращують окремі властивості олив, а не надають їм нових властивостей. Додають їх до оливної основи у вигляді заздалегідь змішаної суміші присадок - пакета (композиції) присадок.

Присадки за призначенням розподіляють на декілька груп. Основними групами присадок (за призначенням) до олив е такі: в'язкісні, депресорні, протиокисні (інгібітори окислення), антикорозійні, антифрикційні, протизадирні, протизношувальні, миючі (детергентно-диспергуючі), лужні, антипінні та ін. До складу кожної групи входить багато різних сполук. Присадки повинні повністю розчинятись в оливі (або бути сильно диспергованими) і не осідати з оливи, не випадати з неї під час зберігання, транспортування, експлуатації. Добавлена в оливу присадка не повинна погіршувати інших властивостей оливи чи нейтралізувати дію Інших присадок і не вступати з ними у взаємодію. Це називається сумісність присадок. При виборі присадок до любого тилу оливи обов'язково вивчають їх дію (ефективність) і сумісність. Кожна присадка вводиться в оливу у визначеній кількості Добавка присадки у великій кількості може не покращувати від повідну якість, а навпаки, призвести до її погіршення, викликати негативні явища щодо двигуна. Так, деякі присадки, введені в оливу у великій кількості (наприклад, протизношувальні, протизадирні), можуть спричинити або збільшити корозійне зношування двигуна, особливо при наявності води і високих температурах.

Присадки, відповідно до хімічного складу, розподіляються на зольні (ті, що містять у своєму складі метал) і беззольні. Зольні присадки, незважаючи на їх позитивний вплив за призначенням, спричинюють підвищене зношування двигуна при відповідних умовах за рахунок зольних відкладень. Це відноситься до олив, які містять значну кількість зольних присадок. Зольні відкладення є най небезпечнішими для високофорсованих та високообертових двигунів, деталі яких працюють при гранично допустимих високих температурах. Так, олива, надходячи до камери згоряння бензинових двигунів, утворює золу на стінках камери згоряння, електродах свічок запалювання, тарілках клапанів, при цьому різко погіршуючи роботу двигуна, може спричинити розжарювальне запалювання та детонаційне згоряння палива. Кількість зольних відкладень значно залежить від витрат оливи на угар. Зольні відкладення погіршують відведення теплоти від деталей, що ще більше призводить до їх перегрівання, внаслідок чого буває оплавлення кромки днища і розтріскування поршня, прогар випускних клапанів.

В'язкісні присадки вводять в оливи для покращення індекса в'язкості, одержання так званих загущених олив для всесезонного використання. В'язкісна присадка при введенні в малов'язку оливну основу підвищує її в'язкість. В'язкісно-температурні властивості оливної основи не погіршуються, а частіше - покращуються. Власне, це і є основною причиною використання в'язкісних присадок. Якісна олива повинна забезпечувати добре її прокачування при низьких температурах і легкий пуск холодного двигуна. При високих температурах в нагрітому двигуні олива повинна зберігати високу в'язкість для забезпечення хороших мастильних властивостей і малих її витрат під час роботи.

В'язкісними присадками є різні полімерні продукти: поліізобутилен, поліметакрилат (акрилоїди), сантодекси, вольтолі та ін. Кожна присадка, яку вводять до олив, має свою оптимальну кількість, за значенням якої вона проявляє свою позитивну дію найбільше. Одна і та ж присадка, добавлена до оливи різного хімічного складу, різної первісної в'язкості впливає на покращення в'язкісно-температурних властивостей по-різному. Ефективність присадок в малов'язкій оливній основі і в оливах з високим індексом в'язкості вища порівняно з оливами з малим індексом в'язкості.

При певних умовах роботи загущеної оливи, а власне, при високих температурах і швидкостях переміщення (цьому сприяють малі об'єми оливних систем) полімери можуть деполімеризуватись, що спровоковує підвищення вуглецевих відкладень на поршні. Тому при доборі в'язкюних присадок слід враховувати певні умови роботи оливи і підбирати присадки термо- і механостійю. Найменш стабільними є поліізобутилени.

Депресорні присадки - такі, що понижують температуру застигання оливи і таким чином покращують низькотемпературні властивості. Це особливо важливо для олив, що працюють при низьких температурах. Депарафінізація, що проводиться на нафтозаводах з метою покращення низькотемпературних властивостей олив, є дорогим процесом. До того ж, вилучення зі складу олив н. парафінових вуглеводнів у великій кількості веде до зниження індекса в'язкості, зміни деяких експлуатаційних властивостей олив, що забезпечуються парафінами. Ефективність дії присадки на оливу залежить від хімічного складу оливи, її в'язкості. Депресатор перетворює кристали парафінів у дрібніші частки, забезпечуючи рухомість оливи. Добавка депресаторів не виключає кристалізацію н. парафінових вуглеводнів, тільки змінює ЇХ форму і розміри. Пуск двигуна, можливість прокачування оливи по системі залежить не від температури застигання, а від значення в'язкості при певній температурі (так званої "пускової в'язкості").

Протиокисні та антикорозійні присадки (інгібітори) запобігають утворенню корозійних продуктів при окисленні оливи, самому процесу окислення та виникненню корозійних процесів як продуктами окислення оливи, так і продуктами згоряння палива.

Всі моторні оливи при роботі в двигуні зазнають дію високих температур, кисню, багатьох металів-каталізаторів окислення, відпрацьованих газів. Все це спричинює окислення оливи, перетворення деяких її сполук в корозійні, такі як органічні кислоти. Кислоти, особливо низькомолекулярні, мають підвищену корозійність, діють, насамперед, на кольорові метали підшипників, а такі як оксикислоти часто є причиною "заїдання" поршневих кілець. При окисленні оливи утворюються, крім корозійних, високомолекулярні сполуки, які можуть спричинити підвищення в'язкості оливи, утворення відкладень.

Протиокисні присадки уповільнюють процес окислення оливи.

Механізм дії антикорозійних присадок полягає в утворенні на металі захисних плівок, які перешкоджають безпосередньому впливу корозійно-активних сполук на метал. Для кожної такої плівки існує певний температурний інтервал, при якому вона найбільш ефективно діє. При підвищених температурах плівка руйнується.

Іншим напрямком дії антикорозійних присадок є нейтралізація корозійно-агресивних продуктів, які утворюються при згорянні палива та окисленні оливи.

Протиокисні та антикорозійні присадки часто виконують обидві функції одночасно. Вони не виключають окислення оливи та можливої корозії, але гальмують ці процеси. До протиокисних та антикорозійних присадок належать дуже багато різних хімічних сполук, які підбирають відповідно до умов експлуатації, ефективності дії в конкретних оливах і двигунах. В кожному випадку підбирають оптимальні кількості присадок, добавлення вище яких може спричинити корозію, наприклад, при розкладанні присадок, що містять у своєму складі сірку, фосфор тощо. Для оцінки ефективності конкретної присадки і її дії для певного типу двигуна і оливи проводяться дослідження.

Антифрикційні, протизадирні і протизношувальні присадки додають до олив для зниження коефіцієнта тертя, зношування та задирання поверхонь. Антифрикційні, протизадирні, протизношувальні властивості можна об'єднати загальною властивістю - мастильною, яка залежить, передусім, від відповідного складу оливи. Присадки повинні підсилювати цю властивість.

Дія цих присадок пов'язана з фізичною адсорбцією та хімічною взаємодією з металами - хемосорбцією, з утворенням модифікованих шарів або плівок на поверхні тертя. Останнє характерне для високих навантажень у моменти генерування теплоти безпосередньо в зоні тертя. Якість плівок залежить від хімічного складу присадок та якості оливи, до якої добавлена присадка, конкретних умов роботи оливи. Властивість оливи витримувати високі навантаження зменшується, наприклад, на поверхнях, що працюють із ковзанням (поршневе кільце - стінка циліндра). При обертовій роботі (вал в підшипнику) плівка може витримувати набагато більші навантаження без рсзриву. Більшість протиокисних та антикорозійних присадок одночасно можуть підвищувати міцність оливної плівки, зменшуючи зношування та задири поверхонь тертя.

Широкого застосування набувають антифрикційні присадки та добавки - модифікатори тертя, які одночасно із зменшенням зношування знижують коефіцієнт тертя. Далеко не всі сполуки, що знижують коефіцієнт тертя, одночасно сприяють зменшенню зношування. Наприклад, деякі органічні кислоти, ефіри, запропоновані як антифрикційні присадки, можуть сприяти корозійному зношуванню при певних умовах.

Модифікатори тертя, високотемпературні антифрикційні присадки включають неорганічні та органічні речовини і сполуки. Такими модифікаторами можуть бути колоїдні дисперсії нерозчинних в оливі сполук, наприклад, дисульфід та трисульфід молібдену, графіту, металів та їх оксидів, полімерів тощо. Але при застосуванні модифікаторів треба брати до уваги, що деякі метали або їх оксиди (свинець» мідь, залізо) одночасно можуть бути активними каталізаторами окислення оливи, тоді як молібденові сполуки, графіт є нейтральними речовинами щодо оливи і до металів, не викликаючи корозії останніх. Більшість полімерів при певних умовах деполімеризуються.

Модифікатори тертя корисні у зношених двигунах, трансмісіях. Проникаючи у мікротріщини, вони заповнюють їх і запобігають подальшому зношуванню металів; адсорбуючись на металевих поверхнях, при високих навантаженнях та температурах утворюють хімічні модифіковані шари і "вирівнюють" поверхні. В результаті цього підвищується тиск в системі і збільшується зносостійкість матеріалу. Механізм дії всіх модифікаторів, добавок однаковий, основна різниця полягає в ефективності дії.

Миючі присадки (детергентио-диспергуючі) додають до олив для запобігання нагаро-, лакоутворення. Миючі властивості оливи полягають у її здатності утримувати продукти окислення в розподіленому стані в об'ємі оливи; диспергуючі властивості - неуможливлення утворення великих частинок продуктів окислення і утримання їх у стані сталої суспензії. Деталі двигуна залишаються чистими при використанні моторних олив з високими детергентно-диспергуючими властивостями. Звідси і виникнення терміну "миючі" властивості, "миючі" присадки.

У дизелях більшу частину утворень становлять високотемпературні відкладення - нагари, лаки, а в бензинових двигунах - низькотемпературні (шлами). Дія миючих присадок зумовлена їх властивістю запобігати коагулюванню, утворенню і відкладенню важких сполук на металевих поверхнях, тримати їх у вигляді високодиспергованої суспензії в оливі, а також розпушувати і видаляти відкладення з поверхні деталей.

Вважається також, що миючі присадки направляють окислення оливи з утворенням сполук, розчинних в оливі. Як правило, миючі присадки зольні. Тому при використанні олив з високими детергент-ними властивостями може мати місце накопичення дрібної дисперсної фази, яка забруднює оливу, бо не затримується фільтрами. Накопичення дисперсної фази в оливі іноді зумовлює підвищення в'язкості до такого стану, що прокачування оливи насосом ускладнюється, а це може спричинити руйнування підшипників за рахунок оливного "голодування".

Присадки даного типу необхідно вибирати за хімічним складом до визначених марок олив для забезпечення найбільшої ефективності їх дії. Дизельні двигуни вантажних автомобілів, автобусів, а особливо так званої "важкої" техніки (тягачі, бульдозери тощо), довгий час працюють в умовах високих навантажень. Тому високі миючі-детергентні властивості олив для них мають більше значення порівняно з детергентними властивостями моторних олив легкових автомобілів. Основна відзнака цих олив полягає в ефективності їх "миючої" дії Використання олив, призначених для важких умов роботи, в двигунах легкових автомобілів іноді може спричинити відмови у роботі двигуна. Наприклад, якщо оливу низької якості, що використовувалась в двигуні легкового автомобіля чи мікроавтобуса і в якій утворюються осади у великій кількості (або внаслідок великого прориву відпрацьованих газів в оливний картер), замінити на оливу, призначену для важких умов роботи з високими миючими властивостями, або її долити, осади можуть "змитись" і забити оливопроводи. Можуть бути й інші негативні наслідки.

Миючі присадки більш активні у важких умовах роботи оливи і при високих температурах. Вони утримують осади у розподіленому "завислому" стані, внаслідок чого осади не відкладаються на поршнях і на інших деталях. Але за низьких температур, коли осади є, в основному, наслідком утворень з продуктів неповного згоряння палива, конденсованих газів і води, миючі присадки мало ефективні і не запобігають підвищеному осадоутворенню.

Позначка на оливі "Нй" (важкі умови роботи) підкреслює їх; спеціальне призначення, підвищену ефективність миючих властивостей.

Асортимент миючих присадок великий, до кожного типу оливи підбирають відповідну сполуку, що проявляє найбільшу ефективність У ній і в поєднанні з іншими присадками. Як детергенти моторних олив використовують солі кальцію, барію, магнію та деяких інших металів, деякі "неметалеві" присадки. Для кожної присадки є своя оптимальна кількість, добавлення вище якої може завдати шкоди оливі і двигуну.

До олив додають антипінні та деякі інші за призначенням присадки.

Під час роботи оливи в двигуні присадки спрацьовуються. Робота двигуна на низькотемпературному режимі сприяє не тільки більш швидкому спрацюванню присадок, але й їх розкладу порівняно із спрацюванням та розкладом присадок в оливі при роботі двигуна на високотемпературному режимі. За низької температури розклад присадок відбувається не за рахунок термічних процесів, а в результаті хімічних реакцій присадок з продуктами неповного згоряння палива і водою. При низькотемпературному режимі роботи двигуна відбувається інтенсивна конденсація водяної пари І її накопичення в оливі. Вода спричинює прискорене розкладання присадок безпосередньо в картері. В таких випадках при заміні оливи насамперед витікає емульсія (рижого кольору), а вже потім - відпрацьована олива. Взимку присадки спрацьовуються значно швидше, ніж влітку, що впливає на інтенсивність зношування деталей двигуна.