О маслах и добавках

О маслах и добавках
Принцип работы машинных масел - создание масляного клина
Машинные масла делятся на моторные, трансмиссионные, индустриальные, гидравлические и
пластичные смазки. Основной задачей машинного масла является снижение трения и износа
трущихся поверхностей путём создания между ними слоя масла, называемого масляным клином.
Клин возникает при относительном движении деталей в результате эффекта аквапланирования.
Подвижная деталь приподнимается на масляном клине над неподвижной. Клин должен исключать
контакт поверхностей трения. Толщина клина зависит от относительной скорости поверхностей,
вязкости масла, нагрузки и зазора в сопряжении. Режим трения в жидкой среде называется
гидродинамическим трением. Поверхности могут работать на клине длительное время при 2-х
условиях: наличии жидкости (гидро-) и движения (динамика). Достаточно нарушения одного из них
для перехода в режим граничного трения, при котором толщина масляного клина уменьшается,
происходит контакт границ поверхностей и их износ. Рассмотрим работу поверхностей трения в
двигателе, зубчатой передаче и подшипнике и выявим места нарушения условий гидродинамики.
Двигатель внутреннего сгорания состоит из деталей скольжения: кольцо-гильза, вал-вкладыш.
1. При пуске двигателя масло к деталям от насоса подаётся с запозданием. Пусковой износ длится
доли секунды. За это время двигатель успевает сделать несколько оборотов без масла. Каждый пуск
по износу равен нескольким км пробега. 2. В цилиндре поршень совершает возвратно-поступательные
движения. Точка, где происходит перекладка поршня, называется мёртвой из-за отсутствия
движения. При прохождении верхней мёртвой точки скорость кольца замедляется и в момент
изменения направления движения становится нулевой. Низкая скорость кольца не позволяет ему
всплывать над гильзой некоторое время. На этом участке в несколько мм возникает граничное трение
и наблюдается максимальный износ гильзы. Несгоревшее топливо, газы и температура разжижают
масло и усиливают износ. Износ увеличивает зазоры в сопряжениях. Снижаются компрессия и
крутящий момент. Потерю крутящего момента приходится добирать за счёт повышения оборотов, т.е.
переключаться на пониженную передачу, что ведёт к перерасходу топлива из-за увеличения
количества тактов двигателя. Повышение оборотов увеличивает скорость поршня или путь,
пройденный кольцом относительно пути автомобиля. А это дополнительный расход топлива на
преодоление граничного трения. Ресурс двигателя, ограниченный ресурсом колец, снижается.
Эффективная мощность Ne пропорциональна произведению оборотов n, зависящим от трения, на
крутящий момент Мкр, зависящий от износа и зазоров: Ne ˜ n × Мкр. Для реализации максимальной
работы газов в двигателе необходимо постоянно уплотнять камеру сгорания в верхней мёртвой точке
и снижать граничное трение колец при её прохождении.
Трансмиссия состоит из деталей качения: зубчатые передачи в КПП и редукторе, подшипники
качения. При качении масло выдавливается из зоны контакта. Контакт сопряжённых деталей
происходит по линии или в точке по вершинам микронеровностей. Малая площадь фактического
контакта вызывает пластические деформации и сминание вершин. Трение здесь в основном
граничное. В результате износа и изменения геометрии деталей в зубчатом зацеплении и подшипнике
качения появляется проскальзывание поверхностей качения. Оно ускоряет износ и является
причиной повышенного шума и механических потерь на трение в трансмиссии.
Добавка в масло и её отличие от присадок, или плёнка вместо клина
Машинное масло состоит из минеральной или синтетической основы и пакета присадок. Пакет
состоит из вязкостных, антипенных, антифрикционных, антикоррозийных, антиоксидантных,
диспергирующих,
моющих
и
других
присадок. Присадки
необходимы
для
улучшения
эксплуатационных свойств машинного масла и масляного клина. В местах граничного трения при
нарушении условий гидродинамики масло не может исключить факт износа и, тем более,
компенсировать утерянный слой металла в результате износа, а присадки всего лишь минимизируют
износ. Следовательно, в условиях недостаточной толщины масляной плёнки (клина), приводящих к
граничному контактному трению и износу трущихся пар, в масле необходимы элементы,
создающие твёрдую плёнку на поверхности металла, компенсирующую недостаток толщины
масляной плёнки и работающую вместо клина. С этой целью в масло вводится добавка. В отличие
от присадок добавка не должна реагировать с маслом и влиять на его свойства, составляя доли
процента от масла. Масло переносит добавку в места граничного трения, где элементы из состава
добавки, взаимодействуя с металлом, образуют твёрдую плёнку. Плёнка должна обладать
восстановительными и антифрикционными свойствами, компенсируя износ и снижая граничное
трение в условиях недостаточной смазки и относительной скорости трущихся поверхностей,
повышенной нагрузки и зазоров в сопряжении. Процесс наращивания должен быть
самоорганизован, т.е. возникать в местах граничного трения и прекращаться при оптимизации
зазоров. Антифрикционный концентрат ЛЕГИРОЛ Легирол - это комплексные соединения
легирующих металлов в органическом связующем. Применение легирующих металлов обусловлено
их восстановительными (способностью наращиваться на изнашиваемый участок зоны трения) и
антифриционными (способностью скользить) свойствами, а также природной близостью к железу.
Перед применением какой-либо добавки необходимо ознакомиться с составом и понимать
назначение и принцип её действия. Очевидно, что добавки, создающие полимерные плёнки, не
восстанавливают износ металла, и, следовательно, не могут изменить компрессию, расход масла на
угар, дымность выхлопных газов, а также повлиять на расход топлива. Мало ощутимый эффект,
пропадающий при смене масла, достигается в лучшем случае некоторым снижением трения и(или)
загущением масла большой дозой препарата. Керамические плёнки в соответствующих добавках
обладают повышенной твёрдостью и хрупкостью. Недостатком обеих плёнок является плохая
теплопроводность, затрудняющая охлаждение поверхности трения маслом. Локальный разогрев
поверхности в местах граничного трения повышает риск модификации полимера или
растрескивания и лавинообразного обрушения слоя керамики. Кроме того, твёрдая керамика плохо
реализует принцип самоорганизации, т.е. постоянный процесс наращивания может нарушить зазоры
и условия смазки.Металлические плёнки лишены этих недостатков. О легировании. В металлургии
применяют объёмное легирование стали. В процессе плавки в расплав добавляют легирующие
компоненты, делающие сталь, например, нержавеющей. В работающем механизме Легирол
осуществляет поверхностное легирование деталей. Легирующие металлы в составе Легирола
переносятся смазочным материалом в места граничного трения. Под воздействием трения
поверхность металла покрывается компонентами добавки. Образующаяся на поверхности трения
металлическая плёнка представляет собой коррозионностойкий сплав с антифрикционными
свойствами. Высокая дисперсность (маленький размер частиц) металлов в Легироле обеспечивает
эффективное плёнкообразование малыми дозами и безопасность в применении. Легирол не даёт
осадка, не проявляет абразивные свойства, не забивает фильтр и масляные каналы, не влияет на
эксплуатационные
свойства
масла.
Процесс
наращивания
плёнки
ионами
металлов
самоорганизован. Плёнка обладает эластичностью и не препятствует дальнейшей механической
обработке поверхности. Конечно, сильно изношенные детали не восстановить. Важно не пропустить
момент, когда толщиной плёнки ещё можно перекрыть износ в сопряжении. На поверхности
образуется до 2 мкм плёнки. Металлы более не удерживаются и возвращаются обратно в смазку. В
результате в паре трения кольцо-гильза плёнка частично или полностью перекрывает износ,
оптимизирует зазоры, уплотняет камеру сгорания и повышает компрессию и М кр. Одновременно
повышается класс шероховатости (гладкость) поверхности. Это снижает трение и повышает n.
Увеличение крутящего момента и оборотов повышают мощность Ne (см. акты). При обработке
нового двигателя эффект также заметен, поскольку поверхности трения приобретают оптимальную
геометрию с антифрикционными свойствами. Обработку Легиролом рекомендуется производить уже
после замены заводского масла. Высвободившаяся мощность используется для повышения скорости
или экономии топлива. Расширяется диапазон рабочих оборотов двигателя. На "верхах" отмечается
динамика разгона. На "низах" пропадают рывки. Причина - в малых оборотах и низкой скорости
кольца. Кольцо не может всплыть и перемещается в районе верхней мёртвой точки рывками,
цепляясь за гильзу. Движение кольца передаётся автомобилю. После применения Легирола этот
эффект смещается в сторону более низких оборотов. Работу масляного клина по снижению трения в
месте перекладки поршня берёт на себя защитная плёнка, улучшая эластичность двигателя.
Повышенный крутящий момент, реализации которого не мешает граничное трение, облегчает
трогание с места и езду на подъём. Высокая компрессия улучшает пуск двигателя. Снижается шум,
зависящий от зазоров и чистоты поверхности. В ДВС с турбонаддувом исключается износ
продолжающего вращаться по инерции вала турбокомпрессора в условиях прекращения подачи
масла маслонасосом при останове двигателя. В сопряжениях вал-вкладыш и вал-сальник
долговечность вкладышей, от которых зависит давление масла, а также сальников, от которых
зависит утечка масла, определяется состоянием поверхности вала, которое со временем ухудшается
в результате воздействия абразивных частиц и износа. Плёнка, восстанавливая вал, снижает
шероховатость поверхности, меньше травмирует и лучше уплотняет сопрягаемые с валом
поверхности вкладыша и сальника. В результате повышается давление и снижается утечка масла.
Органическая составляющая Легирола пластифицирует поверхность резины и препятствует
процессам старения, повышая ресурс сальника. В гидрокомпенсаторах уменьшаются перетечки
масла и улучшается их наполняемость, а, следовательно, гарантирован минимальный зазор и шум в
сопряжении деталей газораспределительного механизма. В насосе ГУР уплотнение прецизионных
деталей повышает давление нагнетания. Снижаются шум и усилие на руле. При восстановлении
поверхностей качения в деталях трансмиссии уменьшается проскальзывание. Это снижает потери на
трение, шум и износ. Увеличивается выбег деталей и накат автомобиля. Меняется и трение качения.
Металлы заполняют впадины между вершинами шероховатостей. Увеличивается площадь пятна
контакта, снижаются удельные нагрузки и вероятность задиров, заедания и схватывания.
Увеличивается ресурс деталей.Смягчаются условия работы масел и смазок. Уменьшение трения
понижает температуру поверхностей и самого масла. Это снижает скорость окисления и повышает
ресурс масла до 50%. В двигателе в результате уплотнения поршневой группы уменьшается прорыв
в картер горячих газов, подогревающих масло, что также снижает его окисление.
Продолжительность эффекта определяется сроком жизнеспособности плёнки и зависит от степени
износа, нагрузки и оборотов механизма. Чем выше износ на момент введения добавки, нагрузки и
рабочие обороты в процессе эксплуатации, тем короче эффект. Показателем износа двигателя
является расход масла на угар. В норме он составляет менее 1 л на 1000 л горючего, или 0,1% от
расхода топлива. Для легкового 4-тактного двигателя при этом продолжительность эффекта
составляет в среднем 30000 км, для грузового дизеля - 100000 км, или одну-две замены масла
(плёнка работает при сменах масла до истирания). При повышенном расходе масла (более 0,1%)
обработку двигателя добавкой необходимо совмещать с переходом на минеральное масло 15W/40 и
гуще. Обработка при этом должна включать обработку поршневой группы двигателя (см.
инструкцию). Частота обработок определяется по ослаблению признаков эффекта (тяга, дымность,
расход масла и топлива, шум, накат и т.п.).В итоге отметим, что в машинном масле есть пакет
присадок, предназначенный для обеспечения только жидкостного гидродинамического трения в
масляном клине. Но при работе механизмов возникают области с граничным трением и износом
вследствие недостаточной толщины масляного клина из-за нарушения условий гидродинамики отсутствия движения или масла в зоне трения. В масле нет плёнкообразующих элементов,
восстанавливающих износ. Поэтому в масло вводится добавка, которая в местах граничного трения
создаёт твёрдую плёнку, работающую вместо масла. Плёнка должна обладать восстановительными и
антифрикционными свойствами. Процесс наращивания должен быть самоорганизован. Легирол
производит плёнкообразование легирующими металлами. Легирол добавляется во все моторные,
трансмиссионные, гидравлические масла и пластичные смазки, а также непосредственно на пару
трения (например, в камеру сгорания ДВС через свечное отверстие на пару кольцо-гильза).
Защитная плёнка некоторое время может обеспечивать работу пар трения без масла в
экстремальных условиях эксплуатации.Легирол применим в ДВС, компрессорах, насосах, турбинах,
робототехнике, инструменте, оружии, различных станках и оборудовании.
Рис. Изменения коэффициента трения и температуры в зоне трения от нагрузки, характеристики
двигателя до и после применения антифрикционного концентрата Легирол, схема образования
антифриционной защитной плёнки на поверхностях трения
Универсальный очиститель ЯНТАРЬ
Во время эксплуатации двигателя внутреннего сгорания необходимо содержать в чистоте кольца
и разделяемые ими полости. С одной стороны располагается масляная система, где возможно
образование кокса из моторного масла на стенках масляных каналов. Слой кокса уменьшает
площадь и расход масла через канал к трущимся узлам, что может привести к масляному
голоданию, снижению толщины масляного клина, граничному трению и износу. Кокс на
поверхностях гидрокомпенсатора является причиной его заклинивания. С другой стороны колец
находится камера сгорания. Со временем поверхности камеры сгорания и колец покрываются
коксом, который образуется из моторного масла и несгоревшего топлива под воздействием
высоких температур. Кольца теряют подвижность в поршневой канавке, перестают прижиматься к
гильзе и уплотнять камеру сгорания. Через возникший зазор происходит прорыв газов в картер.
Снижаются компрессия, расход воздуха и мощность. У маслосъёмного кольца ухудшаются
скребковые свойства и эффективность съёма слоя масла с поверхности гильзы в картер.
Повышаются расход топлива, масла и вибрация вследствие механического и газодинамического
дисбаланса двигателя.Раскоксовку колец и очистку масляной системы необходимо производить в
случаях: 1. Неравномерность компрессии в цилиндрах превышает 1 кг/см2 (бензин) или 10% для
всех ДВС.2. Компрессия в каком-либо цилиндре меньше 10 кг/см2 (бензин) или 20 % от
номинальной.3. Повышенный расход масла, дымление, троение и потеря мощности двигателя. 4.
Стук гидрокомпенсатора. 5. При длительной (более 6 месяцев) стоянке.6. Через каждые 50000 км
пробега в качестве профилактики коксовых отложений. Для достижения максимального эффекта
при повышенном расходе масла и дымлении двигателя раскоксовку "залёгших" колец
рекомендуется производить совместно с очисткой масляной системы - добавлять в цилиндры и в
масло. Добавление препарата в свежее масло позволяет длительно на протяжении всего срока
эксплуатации масла воздействовать на коксовые отложения на кольцах. При стуке
гидрокомпенсатора необходимо добавить очиститель в масло не зависимо от состояния масла.
Универсальный очиститель Янтарь:
• "мягко" очищает масляную систему, раскоксовывает кольца, восстанавливает
работоспособность гидрокомпенсатора (растворяющая способность, маслянистость);
• устраняет оксидную плёнку в месте электрического контакта и возобновляет проводимость тока
(химическая активность);
• защищает поверхности от окисления (малая испаряемость);
• освобождает заклинившие винтовые соединения (высокая проникаемость);
• предохраняют замки и петли от влаги и замерзания (гидрофобность и низкая температура
застывания - 70оС ).