Основные сведения о трении и смазке (стр. 10 из 19)

Полисилоксаны обычно применяют там, где требуется высокая химическая и термическая стабильность, хорошие вязкосно-температурные свойства и не предъявляются высокие требования к смазывающей способности масла.

Полисилоксаны как в чистом виде, так и в смеси с минеральными основами применяются для передачи давления в различных гидросистемах и в качестве рабочей жидкости в гидравлических амортизаторах, а также при изготовлении консистентных смазок и приборных масел.

Еще одним важным направлением применения силоксановых жидкостей является использование их в качестве антипенных присадок к широкому ассортименту масел, т.к. при их работе иногда наблюдается вспенивание моторного масла в двигателе, что препятствует его нормальной работе. Например, пена может заполнить картер и выбиваться наружу через уплотнения. Это приводит к понижению уровня масла, в результате чего смазываемый механизм может выйти из строя, а иногда, сопряжено с пожарной опасностью. Пенообразование при циркуляционной системе смазки нарушает возможность прокачивания масла по маслопроводу и подаче его к смазываемым поверхностям равномерной струей. Насыщенное воздухом масло быстрее окисляется и неспособно обеспечить смазку при граничном трении. В гидравлических системах вспенивание масла также нарушает режим их работы.

Пенообразование возникает вследствие энергичного перемешивания масла с растворенным и диспергированным в нем воздухом, на образование пены существенное влияние оказывают также температура и содержание влаги, вязкость и плотность масла. Чем тяжелее масло, тем больше его склонность к пенообразованию. Это объясняется тем, что тяжелые масла обладают свойством удерживать пузырьки газа и таким образом сохранять устойчивость пены. Стабильность пены зависит от прочности пленок, образуемых вязкими маслами вокруг пузырьков газа; поэтому масла, содержащие некоторые ПАВ ( к которым относятся также моющие и антиокислительные присадки) более склонны к пенообразованию, чем чистые масла.

В качестве противопенных присадок широко используются поли-метилсилоксан (ПМС-200А), полидиметилсилоксан, полиэтилсилоксан и др.

Силоксановые жидкости эффективны как пеногасители в значительно более низких концентрациях, чем обычные органические пеногасители и, обычно их добавляют в масла в концентрациях от 0,0001 до 0,001%. Эффективность применения таких пеногасителей в сильнощелочной среде значительно сни-жается. Их существенным преимуществом является полная безвредность для организма человека.

Кроме устранения пенообразования, противопенные присадки способны влиять на физико-химические и эксплуатационные свойства масел. Они снижают давление насыщенных паров, тем самым уменьшая испаряемость масел при высоких температурах, и улучшают их термоокислительную стабильность, вязкостные и смазывающие свойства. При окислении масел, содержащих полисилоксаны, образуется меньше смолистых и кислотных продуктов, увеличивается индукционный период окисления, уменьшается лакообразование и, тем самым, продлевается ресурс работы масел и двигателя.

В последние годы полисилоксаны получили применение не только как добавки, но и как термостойкие смазочные материалы, имеющие торговую марку жидкостей серии 132 -20; 132-21 и др., предназначеные для смазывания подшипников в различных приборах и узлах трения машин, работающих в интервале температур от -(65-70) до +70 °С. Они представляют собой смесь полиэтилсилоксановой жидкости и минеральных смазочных масел в различных соотношениях.

Как известно, термическая деструкция полисилоксанов начинается при температурах 250 – 300° и интенсивно протекает при 350°. При этом в основном происходит разрыв связей Si – O с образованием низкомолекулярных циклических продуктов, вызывающих снижение вязкости и увеличение летучести полисилоксанов.

4. Присадки к авиационным маслам и механизмы их поведения в

составе товарных продуктов

Для обеспечения нормальной эксплуатации авиадвигателя требуется тщательно подобранное смазочное масло, обеспечивающее нормальную работу узлов и агрегатов на всех режимах эксплуатации двигателя и в разных климатических условиях его использования.

На ранних этапах развития авиационной техники с этими задачами успешно справлялись масляные фракции с подобранными вязкостными харак-теристиками. По мере роста мощностей двигателей, их форсирования и повышения ресурса работы ужесточились и условия работы масел. К ним стали предъявляться все новые требования, обеспечить которые можно только путем значительных технологических усилий, направленных на совершенствование состава смазочных масел. Эти задачи можно было решать, вводя в масляные композиции особые добавки, называемые присадками, которые способны улучшить те или иные эксплуатационные свойства композиции товарных масел.

К основным требованиям инженеров, эксплуатирующих авиационную технику, можно отнести:

-обеспечение оптимальных вязкостных свойств масел в широком интервале температур, характерных для его надежной эксплуатации;

-улучшенные низкотемпературные свойства масел, обеспечивающие надежную работу двигателя в условиях низких температур окружающей среды;

- термическую стабильность масел в условиях эксплуатации и хранения;

- хорошие антифрикционные свойства масел;

- продление ресурса работы двигателя за счет оптимизации смазывающей способности масел, которая определяет их противоизносные и противозадирные свойства;

- улучшенные антикоррозионные свойства масел;

- для поршневых двигателей обеспечение хороших моющедиспергирующих характеристик масел, снижающих возможность образования отложений на разных узлах двигателя.

4.1. Вязкостные свойства масел

Вязкость масел значительно изменяется с изменением температуры, причем эта зависимость различна для разных по составу масел( рис.8).

Рис.8. Вязкостно-температурные характеристики масел:

1-диметилсиликон; 2-диэфир; 3-полигликоль; 4-масло МС-8; 5-масло МС-20; 6-масло МК-22

Поскольку вязкость является одним из основных эксплуатационных характеристик масла, то изучение закономерностей изменения вязкости от температуры является весьма важным. Чем меньше масло меняет свою вязкость при изменении температуры или, другими словами, чем более пологая вязкостно-температурная кривая, тем выше качество масла. Это объясняется тем, что масло с пологой кривой вязкости при высоких температурах сохраняет достаточную вязкость для надежной смазки узлов трения двигателя, а при низких температурах вязкость такого масла не настолько велика, чтобы затруднить его запуск и прокачку масла по маслопроводам. В нормативных документах на масла приводятся значения вязкости как минимум при двух температурах и данные о пологости вязкостно-температурной кривой в виде индекса вязкости (ИВ) – эмпирической величине, которая характеризует изменение вязкости при температурах 100° и 40°С. Чем выше значение ИВ, тем меньше меняется вязкость масла с изменением температуры. Так, для базовых масел, выработанных по обычным технологиям, ИВ колеблется в пределах 80-85 ед. Для гидроочищенных БМ он составляет 90-95 ед., для товарных сортов минерального масла – около 100, а для масел, полученных на гидроочищенных основах, - 100-110. У полусинтетических масел ИВ составляет 110-115, а у синтетических может доходить до 130-145 ед.

С понижением температуры масла его вязкость возрастает. Из-за этого при запуске двигателя в холодное время года затрудняется проворачивание вала двигателя и прокачка масла через маслосистему. Масла, у которых вязкость при понижении температуры резко повышается, т.е. масла с крутой вязкостно-температурной характеристикой, обладают плохими пусковыми свойствами. Для исправления этого недостатка и улучшения вязкостно-температурных свойств масла применяют специальные загущающие или вязкостные присадки.

В качестве вязкостных присадок в настоящее время используются различные высокомолекулярные соединения, в частности полиизобутилен, который получают методом катионной полимеризации изобутилена в присутствии катализаторов. В промышленном масштабе полиизобутилен производят, осуществляя низкотемпературную полимеризацию изобутилена с молекулярной массой 10 000 – 15 000 в присутствии BF₃ или AlCl₃.

В последние годы стали применять аналогичные полимеры с молекулярной массой 1000 – 3000, которые более устойчивы к деструкции в условиях эксплуатации масла в двигателе. За рубежом полиизобутилен, применяющийся в качестве вязкостной присадки, известен под торговой маркой «опанол» и «эксанол». Широко применяется в качестве вязкостной присадки к моторным маслам 20-37% раствор полиизобутилена в минеральном масле – «паратон».

Добавка полиизобутилена не снижает стабильности против окисления и противокоррозионных свойств масел, не влияет на образование углеродистых отложений и осадков при работе двигателя. Полиизобутилен иногда улучшает противоизносные свойства масел – он адсорбируется на поверхности трущихся деталей и тем самым создает более прочную масляную пленку.

Применение вязкостных присадок определяется, в основном, их сырьевой базой. В этом отношении представляют большой интерес сополимеры этилена с пропиленом и продукты их термического разложения - сополимеры этилена с другими α-олефинами или диенами.