2. Современнын тенденции в разработке моторных масел с присадками и добавками

Изменение требований к эксплуатационным свойствам ММ в течение последнего десятилетия и в близкой перспективе в основном обусловлено следующими факторами:

- изменением конструкций поршневых двигателей с целью улучшения их топливной экономичности и экологичноcти;

- все более широким исполъзованием каталитических нейтрализа-торов отработавших газов автомобилей;

- изменением состава и свойств топлив, используемых в двигателях, которое вызвано экологическим законодательством ряда стран и целых регионов;

- деятельностью новых международных и национальных организаций, формирующих требования к современным ММ на основе более строгой системы сертификации ММ.

Удовлетворение требований к ММ некоторых классов стало возможно только при условии использования в качестве их основы синтетических продуктов или частично синтетических базовых масел Это породило новые проблемы совместимости ММ с материалами, используемыми в конструкциях двигателей, а также обострило проблему коррозионной активности ММ в отношении сплавов цветных металлов.

Рассмотрение новых классификаций MM показывает, что:

- усиливаются расхождения в требованиях к ММ между западноевропейскими, американскими и японскими производителями автомобилей;

- повсеместно ужесточаются требования к испаряемости ММ, которые становятся выполнимыми только при использовании масел (нефтяных) очень узкого фракционного состава или синтетических компонентов.

Разрабатывать современные MM можно только при наличии широкого ассортимента присадок, причем' часто становятся необходимыми присадки обладающие высокой и длительной эффективностью в малых концентрациях.

Ассортимент присадок, вырабатываемых на Российских заводах явно недостаточен для производства современных высококачественных ММ. Цены на отечественные присадки выросли настолько, что иностранные фирмы легко конкурируют на российском рынке присадок, а наши мощности работают с неполной загрузкой.

Выход из создавшегося положения может быть найден путем строительства в России специализированного завода по производству присадок и пакетов присадок. Пока эти производства разбросаны по НПЗ и присадки на них не являются главной продукцией, определяющей профиль предприятия, нельзя ожидать существенного прогресса в этой важной отрасли химии и нефтехимии.

3.Основные направления работ в области современных присадок и добавок к моторным маслам

В настоящее время разрабатываются следующие основные типы

присадок и добавок к моторным маслам:

улучшающие смазочные свойства масел;

моюще-диспергирующие;

вязкостные;

депрессорные;

антикоррозионные;

антиокислительные;

антипенные.

3.1. Присадки и добавки, улучшающие смазочные свойства масел

Смазочные свойства моторных масел имеют большое значение для нормальной работы кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов двигателя. В цилиндро-поршневой группе, где возникают наибольшие силы трения, высокие смазочные свойства масел во многом определяют ресурс двигателя до его капитального ремонта. Не меньшее значение имеет постоянное наличие надежной масляной пленки в зоне контакта опорных и шатунных шеек коленчатого вала с подшипниками скольжения. Одним из наиболее экономически выгодных путей увеличения долговечности узлов трения является повышение качества смазочных материалов, в первую очередь смазывающей способности, достигаемое в основном путем введения в них противоизносных, противозадирных и антифрикционных присадок и добавок.

Закономерности процесса смазки и изнашивания.

Смазывающая способность — эксплуатационное свойство, характеризующее особенности и результат процессов трения и проявляющееся в способности масла снижать сопротивление движению (уменьшать силы трения) и предупреждать изнашивание трущихся деталей в условиях жидкофазного и граничного режима.

Смазывающая способность применяемых материалов должна находиться в соответствии с тем процессом трения, который имеет место в каждом конкретном случае смазки.

Все многообразие видов трения в узлах автомобиля можно разделить на три вида: гидродинамическое, граничное и сухое. Даже в одном и том же узле в зависимости от условий работы могут, сменяя друг друга, наблюдаться все виды трения.

Трение без смазки (сухое) возникает при отсутствии на поверхностях трения тел специально введенного смазочного материала (рис. 1 а).

Граничное трение возникает в случае, когда поверхности трения разделены слоем смазки малой толщины (менее 0,1 мкм), не превышающем высоты микронеровностей (шероховатости) поверхности. При этом величина силы трения зависит от природы и состояния трущихся поверхностей (рис. 1 б). При жидкостном (гидродинамическом) трении (рис. 1 в) смазочный слой полностью отделяет взаимоперемещающиеся рабочие поверхности одну от другой и имеет толщину, при которой проявляются нормальные объемные свойства масла.

Коэффициент граничного тренья составляет 0,08-0,15. Режим граничногс трения очень неустойчив и характеризует предел работоспособности узла трения. Если граничный слой разрушается, а нагрузка превышает силы сцеплены смазочного материала с рабочей поверхностью детали, то в месте контакта возникает сухое трение и, как следствие задиры, заклинивания и другие аварийные повреждения деталей (например выплавление антифрикционного слоя вкладышей коленчатого вала).

Коэффициент жидкостного трения находится в пределах 0,003-0,03, что в 50-100 раз меньше, чем при трении без смазки. Сила трения при этом виде смазки зависит только от трения внутренних слоев в смазочном материале.

Антифрикционные свойства – характеристика смазывающей способности.

Эти свойства заключаются в способности смазочного материала уменьшать затраты энергии на трение. Основным показателем антифрикционных свойств жидких смазочных материалов является вязкость. Величина вязкости смазочного масла всецело определяется его групповым углеводородным и фракционным составом.

Противоизносные свойства - характеристика смазывающей способности.

Эти свойства заключаются в способности смазочных материалов сни­жать процесс изнашивания трущихся деталей за счет образования на них

граничного слоя, препятствующего непосредственному контакту трущихся поверхностей. Изнашивание деталей происходит в результате отделений материала с поверхности твердого тела при трении и накопления остаточной деформации с постепенным изменением размеров и форм тела. Изнашивание деталей происходит в результате механического, абразивного, гидроабразивного, коррозионно-механического и окислительного воздействия на трущиеся поверхности.

Противозадирные свойства - характеристика смазывающей способности.

Эти свойства заключаются в способности смазочного материала предотвращать повреждение трущихся поверхностей в направлении скольжения в виде широких и глубоких борозд, которое называется задиром. Задир может произойти в результате процессов схватывания или заедания поверхностей при трении. Схватывание — явление местного соединения двух твердых тел, происходящее при трении вследствие молекулярных сил. Заеданис — процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания и переноса материала. При этом перенос материала состоит в том, что материал одного типа соединяется с другим и, отрываясь от первого, остается на поверхности второго

Противоизносные, противозадирные и антифрикционные присадки и добавки.

Проблема.

Велики потери на трение в двигателе. В результате механических воздействий или химических превращений, возникающих на трущихся поверхностях деталей двигателей внутреннего сгорания появляется износ и существенное выделение теплоты.

Решение проблемы.

Максимальное снижение износа деталей можно обеспечить разделением трущихся поверхностей прочным слоем масла. Однако в реальных условиях эксплуатации это не всегда представляется возможным. В этих случаях степень износа можно снизить, регулируя химический состав масла и содержание в нем поверхностно-активных веществ, определяющих прочность смазочной пленки. С этой целью в моторные масла вводят противоизносные, противозадирные и антифрикцилнные присадки и добавки.

Механизм действия.

По механизму действия данные присадки можно условно разделить на две группы: поверхностно-активные вещества, адсорбирующиеся на рабочих поверхностях деталей и образующие ориентированную структуру (физическая адсорбция) химически активные вещества, при действии которых на поверхности металла образуются новые соединения (хемо-сорбция).

Присадки первой группы придают новые свойства смазочным пленкам, которые приобретают способность в большей мере сопротивляться выдавливанию, чем смазочные пленки, образованные маслами без присадок. Присадки, работающие по принципу физической адсорбции, обычно увеличивают «маслянистость», то есть способность понижать трение в большей мере, чем это следует из значения вязкости масла.

В тяжелых условиях работы, когда износ может принимать ка-тастрофический характер, основной целью использования присадок является предотвращение задира трущихся пар.

Присадки второй группы в результате химической адсорбции образуют на трущихся поверхностях тонкий слой продуктов взаимодействия (вторичных структур), механические свойства которых существенно отличаются от механических свойств металла деталей.

Отечественные присадки и добавки, улучшающие смазочные свойства масел.

Экомин-С, БМА-5, ДФ-11, ДФБ, А-22.

Данные присадки добавляют в масла – до 5%.