Низькотемпературні властивості
Зміна механічних властивостей масла при низьких температурах має велике експлуатаційне значення. При зниженні температур текучість масла зменшується або взагалі втрачається, що обумовлює недостатнє надходження масла до тертьових деталей і виникнення граничного або сухого тертя, яке призводить до підвищеного зносу.
Втрата рухливості масла обумовлюється, як підвищенням в'язкості, так і випаданням у маслі кристалів парафіну, зрощуванням їх у кристалічний структурний каркас, який порушує текучість масла. Низькотемпературні властивості масел характеризуються температурою застигання, яка встановлюється залежно від температурних умов використання масла.
Сучасні масла для мастила приладів контрольно-вимірювальної апаратури мають температуру застигання мінус 60…70 °С, а масла для двигунів – зимові мінус 25…40 °С, літні до мінус 15 °С.
Схильність до відкладень
Усі масла під дією високих температур і, особливо кисню, погіршують свої властивості. Інтенсивність і глибина цих змін залежать від хімічного складу масла та умов, що на нього діють.
При нормальних умовах масла є хімічно-стабільними речовинами. Проте картина різко змінюється при підвищенні температур. Приблизно з 50…60 °С кисень повітря починає вступати в реакцію з окремими компонентами масла. При температурах 150 °С і вище глибина і швидкість окислювання ростуть. За даними М.І. Чорножукова і С.Е. Крейна при підвищенні температур від 50 до 150 °С швидкість окислювання масел зростає у 1700 разів. Приклад: для одержання тієї ж самої кількості осаду при 50 °С потрібно 10200 годин, а при 150 °С тільки 6 годин.
Спроможність масла протистояти впливу кисню при високих температурах називається термоокисною стабільністю.
За зовнішнім виглядом окислене масло набуває більш темний колір (іноді чорний), збільшується його в'язкість, у маслі накопичуються різноманітні вуглеводневі осадки. У двигунах внутрішнього згоряння окислювання масла відбувається на гарячих деталях двигуна (поршень, циліндр), у маслопроводах, масляному радіаторі, картері.
Термоокисна стабільність масла залежить від його хімічного складу і будівлі вуглеводнів. Тому, при виробництві того або іншого сорту масла підбирають відповідну сировину і технологію його переробки та очищення.
У вивченні термічних властивостей масел велику роботу провів професор К.К. Папок, їм розроблені методики лабораторних випробувань, які дозволяють оцінити поводження масла при його застосуванні.
Миючі властивості
Одним з найбільш важливих експлуатаційних показників масла є миючі властивості, під якими розуміється спроможність масла утримувати у зваженому стані продукти окислення.
Чим вище миючі властивості, тим менше нагаро- і лакоутворень накопичується на гарячих деталях двигуна, тим вище може бути допустима робоча температура (ступінь форсування) двигуна.
Миючі властивості свіжого масла залежать від його хімічного складу, засобів очищення та змінюються у невеликих межах. Для посилення миючих властивостей масел додають спеціальні присадки.
Корозійні властивості
Одним з експлуатаційних вимог, запропонованих до моторних масел, є охорона від корозії змащувальних деталей. Але масла самі можуть викликати корозію через наявність у ньому органічних кислот, сірчистих з'єднань і водорозчинних та органічних кислот і лугів.
Органічні кислоти викликають корозію кольорових металів при підвищених температурах, при наявності вологи і кисню.
Сірка виявляє корозійну дію стосовно міді. Чим вище температурні умови, тим більше її агресивність.
Водорозчинні кислоти і луги агресивні стосовно металів при будь-яких умовах експлуатації.
Кислотне число масла, у визначеному ступені, характеризує його корозійність і вказує кількість мг КОН, яке витрачається на нейтралізацію усіх кислих компонентів, що містяться у 1 г масла. Якісні моторні масла мають кислотне число до 18 мг КОН/г масла. Падіння при роботі до 1 мг КОН/г масла і нижче свідчать про те, що масло необхідно змінити.
Для нейтралізації кислих продуктів у моторні масла додають лужні компоненти.
Корозійність значно посилюється при попаданні у масло води.
Показники безпеки
Як було зазначено раніше, ряд властивостей масел (в'язкість, температура застигання та ін.) залежать від їх фракційного складу. Від нього також залежить і вигоряння масла при експлуатації. Для того, щоб мати можливість зробили висновки про схильність масла до вигоряння, стандартом передбачено визначення температури спалаху масла.
Триботехнічні властивості
Комплекс показників, які характеризують протизносні, протизадирні та антифракційні властивості.
Протизносні властивості масла характеризують його спроможність запобігати або зменшувати зношуваність тертьових деталей. Основними показниками, які зумовлюють ці властивості, є в'язкість і змащувальна спроможність (маслянистість).
Для оцінки протизносних протизадирних та антифрікційих властивостей застосовують різноманітні машини тертя та спеціальні стенди. Частіше усього використовують машину тертя МАСТ-1.
Технічний стан двигуна внутрішнього згорання при його експлуатації можна контролювати без розбирання за зміною величин показників моторного масла. Тому, значення фізико-хімічних показників можуть використовуватися не тільки для контролю характеру експлуатації двигунів, але і для оцінки стану і придатності масла до подальшої роботи.
У фахівців існує думка, що 50% зносу двигуна припадає на останні 20% терміну служби масла. Таким чином, вважається, що основною задачею зберігання працездатності двигуна, є визначення моменту, коли масло відпрацювало 80% свого ресурсу, і заміну його з одночасною заміною масляного фільтра.
У зв'язку з цим, великий науковий і практичний інтерес набувають методи оцінки гранично-припустимої якості масла і вплив на технічний стан двигуна.
Самий простий і попередній аналіз якості відпрацьованого масла може бути проведений візуально.
Наявність вільної води або емульсії свідчать про втрату герметичності системи охолодження. Інтенсивний коричневий колір масла свідчить про накопичення у ньому великої кількості лакових відкладень, а чорний – часток сажі. Слід зазначити, що колір масла не є критичним параметром, за яким можна об'єктивно оцінити його граничний стан.
Ріст рівня масла у картері і, отже, зниження в’язкості може свідчити про наявність у бензині важких фракцій, які не випаровуються при роботі і стікають по стінках циліндрів у картер, а для дизелів – за несправністю паливної апаратури.
Більш об'єктивна оцінка працездатності моторного масла може бути встановлена шляхом лабораторного аналізу проб масла із визначенням фактичних величин фізико-хімічних показників відпрацьованого масла за існуючими стандартними методиками.
Ефективним методом аналізу стану відпрацьованого масла є спектрографічне визначення у ньому металевих продуктів зносу, різновид і кількість яких свідчить про інтенсивність зношування деталей двигуна внутрішнього згорання. Тобто, різке збільшення заліза у маслі свідчить про зношування таких деталей двигуна, як гільза, кільця, кулачки штовхачів, вкладиші підшипників, вал і т.п. Для цього необхідно мати інформацію про динаміку зміни значень основних показників, що оцінюють працездатність двигуна, а також про характер накопичення заліза у маслі за період роботи. По розроблених номограмах визначається залишковий ресурс двигуна та вузла механізму.
Ріст кремнію у маслі свідчить про погане очищення повітря від пилу, що потрапляє у двигун.
Слід зазначити, що метод періодичного відбору проби масла з працюючого двигуна з аналізом на предмет оцінки його працездатності по гранично припустимим значенням показників, дає можливість одержати інформацію про характер процесів, що протікають у маслі, роботу, як окремих систем і механізмів двигуна, так у цілому його технічний стан.
Оцінка технічного стану двигунів без розбирання з визначенням залишкового моторесурсу, є дуже актуальною у плані підвищення ефективності використання машинно-тракторного парку. З цією метою широко застосовуються різноманітні прилади і методи (за кількістю газів, які прориваються у картер двигуна, за тиском масла у головній магістралі, за кількістю заліза, знятого з центрифуги і т.д.)
Розрізняють два типи прогнозування технічного стану складових частин машини: середньостатистичний і тип реалізації зміни параметрів складових частин конкретної машини.
Середньо – статистичне прогнозування засноване на статистичній обробці й аналізі середніх результатів, які отримані у процесі розробки, виробництва та експлуатації машини з наступним встановленням єдиних допустимих параметрів технічного стану і єдиної періодичності обслуговування однотипних складових частин.
Використання середньо – статистичного прогнозування потребує встановлення єдиної періодичності планового технічного обслуговування і ремонту для усіх однойменних складових частин однотипних машин. Перевагою цього виду прогнозування є спрощення організації і планування технічного обслуговування і ремонту машин, але при цьому виникає таке явище, як неповне використання ресурсу вузлів і агрегатів окремих однотипних машин.
Прогнозування по реалізації засноване на виявленні швидкості зміни параметрів технічного стану складових частин машини шляхом безпосередніх вимірів їх значень з наступною обробкою. При цьому є можливість визначення ресурсу складових частин і машини в цілому. Однак, такий процес збільшує трудомісткість виконання вимірів значень параметрів, ускладнює організацію і планування ремонтно-обслуговуючих робіт. Цей вид прогнозування може бути застосований для вузлів машин, по яким визначається міжремонтний ресурс машини в цілому, наприклад, стан кривошипно-шатунного механізму двигуна.