Классификационые признаки моторных масел

В соответствии с ГОСТ 17479.1-85 действует единая система обозначения моторных масел, предназначенных для эксплуатации всех типов двигателей внутреннего сгорания, кроме авиационных. Эта классификация подразделяет масла по уровню эксплуатационных свойств, условиям применения и в зависимости от вязкости.

В зависимости от эксплуатационных свойств для моторных масел установлено шесть групп: А, Б, В, Г, Д, Е. Масла группы А предназначены для малофорсированных двигателей, содержат незначительное количество присадок: группы Б - для малофорсированных бензиновых, газовых и дизельных двигателей, содержат до 5% присадок; группы В - для среднефорсированных бензиновых, газовых и дизельных двигатель; группы Г - для высокофорсированных бензиновых, газовых и дизельных двигателей, содержат до 11% различных композиций присадок; группы Д - для высокофорсированных дизельных двигателей, работающих в тяжелых условиях, содержат до 18% композиций присадок; группы Е - для высокофорсированных дизельных малооборотных двигателей с лубрикаторной смазочной системой, работающих на тяжелом топливе, содержат до 22% присадок.

Масла группы Б, В, Г делятся на две подгруппы: 1 - для карбюраторных двигателей, 2 - для дизелей. Эти индексы указываются в марке. Стандартом предусмотрен также выпуск универсальных масел, которые можно применять как в карбюраторных, так и в дизельных двигателях. В этом случае цифровой индекс не ставится.

В зависимости от уровня вязкости масла при 100^ºС установлены классы вязкости: 3_з, 4 _з, 5_з, 6_з, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 3_з/8, 46/6, 4_з/8, 4_з/10, 5_з/10, 5_з/12, 5_з/14, 6_з/10, 6_з/14, 6_з/16 сСт. По вязкости масла подразделяют на летние, зимние и все сезонные. Для летних и зимних масел нормируется значение вязкости при 100^ºС; кроме того для зимних при -18ºС. Всесезонные масла должны одновременно удовлетворять нормам вязкости определенных образцов летнего и зимнего масла. Они обозначаются дробью, в числителе которой указывается класс вязкости зимнего, а в знаменателе - летнего масла.

Моторные масла обозначаются следующим образом. Вначале идет буква М, которая указывает на то, что масло моторное, затем цифры 6, 8, 10 и др., показывающие значение вязкости в сантистоксах при 100ºС и буква, характерезующая уровень эксплуатационных свойств, с индексом 1 или 2, которых указывает, в каких двигателях можно использовать масла (отсутсвие индекса - универсальное масло). Пример: М-10Г₂ - моторное масло с вязкостью при 100ºС, предназначено для применения в высокофорсированных (Г) дизелях (2).

Маркировка загущенных зимних и всесезонных масел, имеющих улучшенные вязкостно-температурные свойства (индекс вязкости не менее 11Б), несколько сложнее, здесь дополнительно указывается класс вязкости - максимально допустимые значения вязкости при температуре -18ºС. Пример: М-4_з/8Г₂ - масло моторное, класс вязкости 4_з (вязкость при -18ºС не более 2600 сСт), вязкость при 100ºС составляет 8 сСт, предназначено для использования в среднефорсированных дизелях. Буква «з» - масло загущенное, приготовлено из масла с уровнем вязкости 8 сСт (в данном случае).

Код в соответствии с ТН ВЭД

Раздел V.

Минеральные продукты

Группа 27.

Топливо минеральное, нефть и продукты их перегонки; битуминозные вещества; воск минеральный

Позиция 2710 00.

Нефть и нефтепродукты, в том числе полученные из битуминозных пород (за исключением сырых); продукты в другом месте не поименованные, содержащие 70 и более мас.% нефти или нефтепродуктов, полученных из битуминозных пород, причем эти продукты являются основными состовляющими

Субпозиция 2710 00 990.

Масла смазочные для прочих целей

Код в соответствии с ОКП

Свойства моторных масел

Моторное масло следует рассматривать как составляющую смазочной системы двигателя. Оно может длительно и надежно выполнять свои функции только при соответствии свойств тем термическим, механическим и химическим воздействиям, которым масло подвергается в смазочной системе двигателя и на поверхностях смазываемых и охлаждаемых деталей.

К основным свойствам моторных масел относятся моюще-диспергирующие, антиокислительные, противоизносные, антикоррозионные и вязкостно-температурные свойства.

Моюще-диспергирующие свойства характеризуют способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателей, поддерживать продукты окисления и загрязнения во взвешенном состоянии. Чем выше моюще-диспергирующие свойства масла, тем больше нерастворимых веществ - продуктов (старения) может удерживаться в работающем масле без выпадения в осадок, тем меньше лакообразуемых отложений и нагаров образуется и остается на горячих деталях. Масса отложений на поршнях двигателя зависит от концентрации моюще-диспергирующей присадки в масле и содержания серы в применяемом топливе. Кроме концентрации присадок существенное значение имеет их эффективность, а также приемистость к ним базового масла. Наиболее распространенными присадками в композициях моторных масел являются сульфонаты, апкинфенолиты, апкинсалиципаты, фасфанаты кальция, бария или магния в различных сочетаниях друг с другом (зольные присадки), а также с беззольными дисперантами - веществами, снижающими склонность масла к образованию низкотемпературных отложений и скорость загрязнения фильтров.

Механизм действия зольных моющих присадок объясняют их адсорбцией на поверхности нерастворимых в массе частиц. При работе двигателя на топливах с высоким содержанием серы щелочные моюще-диспергирующие присадки препятствуют нагаро- и лакообразованию на деталях двигателя в результате нейтрализации кислот, образующихся из продуктов сгораемого топлива. Металлосодержащие моющие присадки повышают зольность масла, что может приводить к таким нежелательным явлениям, как образование зольных отложений в камере сгорания, замыкания электродов свечей зажигания и т.д. Поэтому сульфатную зольность масел обычно ограничивают верхним пределом. Ее значение зависит от конструкции двигателя, расхода масла на угар, условий эксплуатации, в частности от содержания серы в топливе.

В лабораторных условиях моющие свойства моторных масел определяют на модельной установке ПЗВ, состоящей из малоразмерного двигателя, приводимого в действие от электромотора и имеющего нагрев цилиндра. В стендовых условиях моющие свойства оценивают стандартными испытаниями на одноцилиндровых моторных установках или полноразмерных двигателях. Критерием оценки служит чистота поршня, а также других деталей двигателя, масляных фильтров, центрифуг.

Антиокислительные свойства. Условия работы моторных масел в двигателях настолько жестки, что предотвратить их окисление полностью не удается. Соответствующей очисткой базовых масел от нежелательных соединений, присутствующих в сырье, а также введением антиокислительных присадок можно значительно затормозить процессы окисления масла, которые приводят к образованию отложений, загрязнению масляных фильтров, к росту вязкости масла, коррозионной активности и другим неблагоприятным последствиям.

Окисление масла в двигателях наиболее интенсивно происходит в тонком слое: на металлических поверхностях деталей, нагревающихся до высокой температуры. В объеме масло окисляется менее интенсивно. Во внутренних полостях двигателя масло находится в виде тумана, что создает благоприятные условия для контакта мелких капель масла с картерными газами и, следовательно, для его окисления.

Значительно влияют на скорость и глубину окислительных процессов частицы метанов и загрязнения неорганического происхождения, которые попадают в масло в результате износа двигателя, недостаточной очистки всасываемого воздуха, нейтрализации присадками неорганических кислот, а также металлоорганические соединения меди, железа и других металлов, образующиеся в результате коррозии металла с органическими кислотами. Все эти вещества каталитически ускоряют поцесс окисления масла.

Стойкость моторных масел к окислению повышается при введении антиокислительных присадок: диалкин и диарипдитиофосфаты цинка и других металлов, аретматические амины, беззольные тиофосфаты и др. Также используются некоторые моюще-диспергирующие присадки, в частности алкилсолицилатные и алкилфенольные.

Действие антиокислительных присадок связано с их способностью разлагать гидропероксиды, деактивировать свободные радикалы и катализаторы окисления, пассировать металлические поверхности. Обычно окисление моторного масла не сопровождается интенсивным ростом вязкости и другими нежелательными явлениями, пока в масле не израсходовали антиокислительные присадки.

В стандартах и технических условиях на моторном масле их стойкость к окислению косвенно характеризуется индукционным периодом осадкообразования в приборе ОК-3 и термоокислительной стабильностью по методу Ланок при 250С. При моторных испытаниях антиокислительные свойства масел оценивают по увеличению их вязкости за время работы в двигателе установки ИКМ или Летер W-1.

Противоизносные свойства. Способность моторных масел уменьшать интенсивность изнашивания трущихся деталей, предотвращать износные отказы двигателей зависит от химического состава и полярности компонентов базового масла, а также от состава композиции присадок. Важную роль играет также вязкостно-температурная характеристика масла с присадками, в частности эффективная вязкость при высокой температуре (130-180С) и высоком градиенте скорости сдвига (10⁵ -10⁷ с^-1), зависимость вязкости от давления, свойства граничных слоев масла, ею способность химически модифицировать поверхностные слои спряженных трущихся деталей.

При работе на топливах с повышенным содержанием серы, а также в условиях, способствующих образованию азотной кислоты из продуктов сгорания (газовые двигатели, дизели с высоким наддувом), важнейшей характеристикой способности масла предотвращать изность поршневых колец и цилиндров является щелочное число, его нейтрализующая способность.

Множественность факторов, влияющих на износ деталей двигателей, принципиальные различия режимов трения и изнашивания узлов сильно затрудняют оптимизацию противоизносных свойств моторных масел. Однако наличие в масле щелочных моющих насадок и антиокислителей, в частностидитиофосфатов цинка, часто оказывается достаточным для предотвращения коррозионно-механического изнашивания и модифицирования поверхности деталей тяжело нагруженных сопряжений во избежание задиров или усталостного выкрашивания. В некоторых случаях в состав масла необходимо вводить дополнительные противоизностные компоненты.

Смазочные свойства, определяемые на четырехшариковой машине трения (ЧШМ), нормируют в стандартах и технических условиях на многие моторные масла для контроля процесса производства и состава масел. Непосредственно связь смазывающих свойств, определяемых на ЧМШ с фактическими противоизносными свойствами моторных масел в двигателях установить не всегда можно. При моторных испытаниях противоизносные свойства масел оценивают по потере массы поршневых колец, задиру или литтингу кулачков и толкателей линейному износу этих деталей и цилиндров.

Антикоррозионные свойства. Коррозионная активность моторных масел зависит от углеводородного состава базовых компонентов, концентрации и эффективности антиокислительных и антикоррозионных присадок, наличия в масле природных антикоррозионных соединений и антиокислителей. Во многих моторных маслах роль и антиокислительных и антикоррозийных присадок выполняют диапкил- или диарилдитофосфаты цинка. В процессе старения коррозионная активность масел возрастает. Более склонны к увеличению коррозионной активности масла из малосернистных нефтей с высоким содержанием парафиновых углеводородов, при окислении образующих агрессивные органические кислоты, которые взаимодействуют с цветными металлами и их сплавами. Действие антикоррозионных присадок связано с торможением процессов окисления масла и, главным образом, с образованием на поверхности антифрикационных сплавов (например, свинцовистой бронзы), прочных пленок нерастворимых соединений, которые защищают находящиеся под пленкой слои от растворения агрессивными кислотами.

Антикоррозионные присадки обычно не защищают от коррозии сплавы на основе серебра и фосфористой бронзы, а даже способствуют очень сильной коррозии таких металлов, особенно при высокой температуре. Двигатели, в конструкции которых использованы подобные антифрикционные материалы, необходимо смазывать специальными маслами, не содержащими дитиофосфатов цинка.

В лабораторных условиях антикоррозионные свойства моторных масел оценивают по потере массы свинцовых пластин (в расчете на 1 м² их поверхности) за время испытания в приборе ОК-3 при температуре 140С. При моторных испытаниях коррозионную активность масел характеризуют потерей массы шатунных подшипников, вкладыши которых залиты свинцовистой бронзой (двигатель ЯАЗ-204 или установка Летер 10-1)

Вязкостно-температурные свойства. Вязкость - одна из важнейших характеристик смазочных масел. Она определяет возможность обеспечения жидкостного трения, эффективность охлаждения, легкость пуска, прокачиваемость масла по смазочной системе. Интенсивность изменения вязкости с изменением температуры зависит от углеводородного состава масел: наименьшая - у парафиновых углеводородов и наибольшая - у ароматических углеводородов, а нафтеновые занимают промежуточное положение.

В соответствии с нормативно-технической документацией вязкостно-температурные свойства моторных масел характеризуют индексом вязкости. Это -относительная величина, показывающая степень изменения вязкости в зависимости от температуры. Индекс вязкости рассчитывают по значениям кинематической вязкости при 40 и 100С (ГОСТ 25371-82) или находят по таблицам. Вязкостно-температурные свойства масел оценивают также кинематической вязкости при низкой (0 и 18С) температуре.

Для улучшения вязкостно-температурных свойств применяют вязкостные (загущающие) присадки. В качестве присадок используют полимерные соединения (полиметакрилаты, полиизобутеин и др.), которые относительно мало влияют вязкость масла при низкой и значительно повышают ее при высокой температуре. Такие масла называют загущенными всесезонными, если охватываемый диапазон вязкостных классов достаточно широк, или зимними.

При температуре 100С вязкость масел существенно снижается. Для обеспечения работоспособности нагруженных подшипников коленчатого вала минимально допустимая кинематическая вязкость при рабочей температуре составляет 4-5 мм²/с. При использовании наиболее распространенных масел температура масла в картере не должна превышать 125С.

Низкотемпературные свойства масел характеризует также температура застывания. Это температура, при которой масло теряет подвижность (при наклоне пробирки с маслом под углом 45 уровень жидкости не меняется в течении 1 мин). Температура застывания зависит в основном от содержания в масле парафиновых углеводородов, их структуры и молекулярной массы. Масла с температурой застывания до -10…-15С получают удалением парафинов в процессе депарафинизации. Для получения зимних масел с температурой застывания -25…-30С и ниже депарафинизация бывает экономически нецелесообразна, и для понижения температуры застывания используют присадки-депрессоры.

Эффективные депрессоры в концентрации от десятых долейпроцента до 1,5 способны понижать температуру застывания масла на 20-25С. Для получения масел с низкой стабильной температурой застывания и низкой предельной температурой прокачиваемости предпочтительны базовые масла,подвергнутые глубокой депарафинизации.