Физико–химические свойства масла.

В тепловозных двигателях дизельное масло работает в весьма сложных условиях, так как температура среды, окружающее масло, меняется в широких пределах – оно находится под воздействием кислорода воздуха, продуктов сгорания топлива, водяных паров и нагретого воздуха. Установлено что при температуре выше 150 градусов наступает усиленное окисление масла, а при температуре выше 450 градусов – термический распад. Продукты окисления и распада, осаждаясь на поршнях, кольцах, клапанах, головках цилиндров, превращаются с течением времени в плотные темные отложения – лаки и нагары, которые нарушают работу дизеля.

Основными физико-химическими свойствами масел являются: плотность, вязкость, температура вспышки и застывания, стабильность, коррозионность, зольность. На качество масел отражаются имеющиеся в них сера, вода и механические примеси.

а) Плотность, т.е. масса тела, заключенная в единице его объема. Определяется ареометром, гидростатическими весами и пикнометром. Плотность масел, а также более вязких нефтепродуктов, не выделяющих осадка при разбавлении. Определяют ареометром или гидростатическими весами.

Плотность масел обычно определяют при температуре 20 градусов. Плотность выражается в г/см3. Измерение плотности необходимо для установления массы нефтепродуктов по занимаемому ими объему или для пересчета объема нефтепродуктов по их массе. Для удобства в расчетах среднюю плотность масел можно принимать за 0.900г/см3.

б) Вязкость или внутреннее трение - это свойство жидких тел оказывать сопротивление их течению под действием внешних сил. В зависимости от того, насколько велика сила взаимодействия между молекулами масла. Оно оказывает большее или меньшее сопротивление взаимному перемещению слоев своих молекул. Чем труднее вызвать это перемещение, тем более вязким считается масло. За единицу вязкости принят пуаз (П). От степени вязкости масла зависят: потери мощности на трение, износ трущихся деталей, расход масла, легкость и быстрота запуска двигателя, температура трущихся деталей. В быстроходных двигателях даже небольшое увеличение вязкости масла значительно увеличивает потери мощности на трение. Таким образом, надежная, устойчивая и экономичная работа узлов трения зависит прежде всего, от правильного выбора вязкости масла.

в) Температура вспышки масла. Температурой вспышки масла называют минимальную температуру, при которой пары нагретого в тигле масла образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

г) Температура застывания называется температура, при которой масло теряет свою подвижность. Она является важной характеристикой масел, работающих при низких температурах, так как понижение текучести смазки затрудняет ее подачу к трущимся поверхностям.

д) Стабильность масла. Важным свойством всякого масла является неизменность его свойств как при хранении так и, в особенности, в процессе использования. Одна из главных причин изменения свойств масла – его неустойчивость по отношению к кислороду. Эта неустойчивость особенно возрастает при повышенной температуре.

Во время работы в двигателе масло постоянно на­ходится в контакте с воздухом. Кислород воздуха в условиях высокой температуры и давления окисляет масло, в результате чего образуются органические кис­лоты, смолы, асфальтены и другие продукты. Накап­ливание в масле продуктов окисления вызывает изме­нение внешнего вида масла и его физико-химических свойств: меняется цвет (масло темнеет), возрастают его вязкость и кислотность, появляются вещества, вы­падающие в виде осадка.

В цилиндрах двигателей внутреннего сгорания обра­зуются лакообразные и твердые углистые осадки (на­гар), которые способствуют преждевременному износу деталей двигателя, понижают его мощность и вызы­вают перебои в работе.

Степень окисляемости зависит от химического сос­тава масла, температурных условий, среды, в которой оно находится, а также от длительности окисления и условий работы.

Способность масла противостоять образованию лакообразных отложений и нагара характеризуется его термоокислительной стабильностью.

е) Коррозионные свойства масел. От смаз­ки требуется, чтобы она во все время работы не разру­шала поверхности материалов, т. е. чтобы масло не обладало коррозионными свойствами. Эти свойства ма­сел оцениваются несколькими показателями. Одним из них является кислотное число, выражаемое в милли­граммах едкого кали, требующегося для нейтрализа­ции 1 г масла. По кислотному числу судят о количест­ве органических кислот, содержащихся в масле. Опре­деляется кислотное число по ГОСТ 5985—79.

Коррозионные свойства масел можно также опреде­лять на приборе ДК-НАМИ по ГОСТ 20502—75. Сущ­ность метода заключается в определении потери массы свинцовой пластиной, подвергшейся периодическому воздействию испытываемого масла и воздуха, нагре­тых до температуры 140°С.

Масла даже с ничтожными следами водораствори­мых минеральных кислот и щелочей непригодны к при­менению, так как вызывают сильную коррозию метал­лов, с которыми соприкасаются. Коррозия может поя­виться из-за присутствия в маслах даже очень неболь­шого количества активных сернистых соединений. Их наличие определяется испытанием на коррозию сталь­ных и медных пластинок.

Зольность масла характеризует содержание в нем солей органических и минеральных кислот и других веществ, которые б небольшом количестве могут оставаться в масле после его очистки. Величина золь­ности зависит главным образом от качества масла. К применению допускаются масла с незначительной золь­ностью. Зольность находят по ГОСТ 1461—75. Соглас­но этому ГОСТу определение зольности заключается в сжигании навески испытуемого масла при помощи фитиля из бумажного обеззоленного фильтра и прока­ливании твердого остатка до постоянной массы.

На железнодорожном транспорте дизельные масла широко применяют на тепловозах и дизель-поездах.

Смазка дизеля. Основными смазываемыми час­тями дизеля являются поверхности трения цилиндро-поршневой группы и подшипники коленчатого вала.

Масло, попадая на стенки цилиндров, нагретые до весьма высокой температуры, становится жидким и свободно стекает с них. Прогреву масла способствует непосредственное соприкосновение его с горячим от сжатия воздухом. При выборе дизельного масла нужно помнить, что возможен не только термический его рас­пад, но также полное выгорание с поверхности цилинд­ра и образование нагара. Кроме цилиндров и колец поршней, дизельное мас­ло должно обеспечить смазку шеек коленчатого вала. При наличии высоких нагрузок на вал к качеству ди­зельного масла предъявляют повышенные требования. Для обеспечения нормальной работы двигателя ди­зельные масла должны иметь определенную вязкость, сохранять смазывающие свойства при высоких темпе­ратурах и достаточную подвижность при низких тем­пературах, обладать высокой термической и противо-окислительной стабильностью. Дизельное масло вырабатывают нескольких сортов. Маркировка их установлена ГОСТом по наличию при­садок и величине кинематической вязкости. В настоя­щее время широкое распространение получили масла из нефти восточных месторождений с комплексными противонагарными и противоокислительными присад­ками.

Наиболее распространены на транспорте для смазывания быстроходных дизельных двигателей масла моторные марки М14Б. Характеристика качества масла приведена в таблице 1.

Таблица1.

Параметры масляной системы дизеля 10Д100