Содержание
Введение………………………………………………………………………...4
1. Основные сведения о трении и смазке……………………………….5
2. Устройство маслосистем………………………………………………20
2.1. Типичные схемы циркуляционных систем………………….….….25
3. Условия работы авиационных масел…………………………….……27
3.1. Общие требования к маслам………………………………………..28
3.2. Основные сведения о производстве масел ……………………......29
3.3. Получение основ нефтяных масел…………………………………29
3.4. Синтетические базовые масла………………………………………35
3.5. Кремнийорганические соединения…………………………………37
4. Присадки к авиационным маслам и механизмы их поведения
в составе товарных продуктов……………………………………………….41
4.1. Вязкостные свойства масел…………………………………….…..41
4.2. Смазывающая способность масел…………………………………46
4.3. Стабильность масел………………………………………………...48
5. Условия работы масел в ТРД…………………………………………51
6. Особенности смазки ТВД………………………………………….....53
7. Масла для вертолетов…………………………………………………54
8. Изменение физико-химических свойств масла во время рабо-
ты в реактивном двигателе…………………………………………..…….54
9. Масла для авиационных поршневых двигателей. Условия работы масла в поршневом двигателе……………………………………………....57
9.1. Изменение свойств масла при работе поршневого двигателя…....58
10. Ассортимент авиационных масел для ГТД отечественного производства……………………………………………………….………..63
10.1. Минеральные масла………………………………………………..63
10.2. Синтетические масла………………………………………………64
11. Зарубежные аналоги отечественных авиамасел, использующиеся
на рынке…………………………………………………………………..66
12. Унификация ассортимента авиационных масел………….………..68
13. Комплекс методов квалификационной оценки масел для ГТД…...70
14. Гидравлические жидкости…………………………………….….....72
14.1. Общие требования и свойства…………………………………….73
Литература……………………………………………................................…81
Введение
Главным назначением смазки любого механизма является уменьшение износа трущихся деталей и уменьшение мощности, которая затрачивается на это. Кроме этого смазывающие материалы отводят тепло от нагретых узлов двигателя, предохраняют детали машин от коррозии, очищают пространство между трущимися поверхностями от продуктов износа, механических примесей и т.д.
Чтобы правильно подобрать и применить масло, необходимо прежде всего знать основные закономерности процессов трения и изнашивания деталей машин, знать условия , в которых работают масла, их качество, состав и возможные изменения качества и состава масел при работе двигателя и других машин и агрегатов.
В начале ХХ века, когда разработка автомобильных и авиационных двигателей носила революционный характер, главной заботой конструкторов двигателей было обеспечить их работоспособность хотя бы на короткое время. Вопрос обеспечения долговечности двигателей в тот период не был первоочередным, так как даже к моменту окончания первой мировой войны, где двигатели прошли апробацию и вполне обеспечили решение боевых задач, ресурс авиационных двигателей составлял всего 18-24 часа, а максимальный у американского двигателя «Либерти» - 100 часов. Ресурс автомобильных двигателей был выше, но не превышал 300 часов. В 1934 г Советское правительство поставило задачу разработать двигатель ГАЗ А ( его прототип Форд А) с межремонтным ресурсом 10 000 км.
Ресурс двигателей того периода ограничивался износом коленчатого вала и гильз цилиндров, а закономерности износа выявлялись с трудом. Так, известный исследователь Х. Риккардо в 1933 г. Говорил о том, что наиболее неприятной и наименее понятной неполадкой является выкрашивание баббита в шатунных подшипниках. Загадочно для автора не само выкрашивание, а массовость и непостоянство этого явления. Трудно объяснимым является не столько выкрашивание подшипников, сколько полное отсутствие подобных неполадок у некоторых фирм, и чем глубже исследовать экспериментальный материал, тем загадочнее и противоречивее представляется вся эта проблема. Теоретическое обоснование процесса всех видов износа тогда отсутствовало, и А.К. Зайцев, поставив задачу обобщить весь известный материал по этому вопросу, писал о том, что если по гидродинамической теории трения и смазки имеется ценный и оригинальный материал, то проблема трения и износа машин и механизмов еще совершенно не объединены; имеются лишь отдельные разрозненные работы и статьи в периодической литературе и в сборниках трудов специальных конференций.
«Загадочность» проблемы износа двигателей во многом объясняется тем, что она выходит за рамки звена конструктор двигателя – производитель масел. Большое, а в рассматриваемый период, возможно, решающее значение имели особенности эксплуатации техники. Недостаточная квалификация специалистов в области эксплуатации, их слабые знания в вопросах смазки деталей и механизмов, недостаточное техническое обслуживание двигателей и т.п. – один из потенциальных источников возникновения проблемы. Не обобщая опыт эксплуатации, конструктор двигателя не имел обратной связи и не мог учесть при разработке его эксплуатационные особенности. Сколь велики «накладки», обусловленные некачественной эксплуатацией двигателей, можно судить по некоторым публикациям рассматриваемого периода. Файнгар М. заместитель редактора научно-технического бюллетеня Органефти отмечал, что не всегда получается удовлетворительный результат эксплуатации. Здесь главная причина кроется в малоквалифицированном обращении с машинами, подчас в безобразной эксплуатации этих машин и в большей степени – в неумении правильно хранить и применять нефтепродукты. Мы имеем многочисленные факты того, как аварии тракторов, автомашин и другой автомобильной техники с легкостью объясняются только низким качеством нефтепродуктов.
Главная беда не в том, что технические нормы (на нефтепродукты) у нас недостаточно жестки, главная беда в другом, - что как керосин, так и автолы заправляются в плохо отремонтированные трактора, в подшипники которых залиты суррогатным баббитом, в трактора, картеры которых даже после ремонта остаются грязными, т.е содержат большое количество грязи, песка, волокон от обтирочных материалов и т.п.
Беда в том, что автолы перед заправкой не фильтруются и вместе с ними в мотор попадает грязь, вода, солома, кусочки тряпок, бумаги и т.п. Сетки для масла для ускорения фильтрации пробиваются гвоздями.
В 1937 г. А.Г. Попич рекомендовал перед заливом автола в картер двигателя масло обязательно профильтровывать через сетку во избежание попадания в двигатель механических примесей, могущих привести к прекращению подачи масла к подшипникам и ускоренному износу как подшипников, так и поршневой группы.
Интересный случай описал К.К. Папок, ссылаясь на конструктора А.С. Яковлева. Он пишет, что известный конструктор Ильюшин на яковлевском самолете потерпел аварию. При свидании с конструктором он сказал: «Саша, к тебе претензий нет. Самолет замечательный, но, оказывается, мотор без масла не работает. Авария произошла по вине техника, который забыл заправить самолет маслом.
1. Основные сведения о трении и смазке
По мере накопления опыта эксплуатации двигателей и совершенствования их конструкций появились более четкие критерии оценки качества авиационных масел, которые были призваны обеспечить увеличение рабочего ресурса двигателя и его работы в форсированных, более напряженных условиях, которые были необходимы для создания современных летательных аппаратов как с использованием турбовинтовых, так и турбореактивных двигателей.
Для решения всего комплекса задач, стоящих перед конструкторами и эксплуатационниками двигателей летательных аппаратов (ЛА) следует как можно точнее знать условия работы масла в двигателе и агрегатах ЛА, режимы, характерные для условий их трения, поведение масел в условиях взаимодействия с конструкционными материалами в широком интервале рабочих параметров.
Одним из основополагающих направлений изучения работы масел в двигателях является определение основных закономерностей процессов их трения и износа.
При работе деталей машин различают три принципиально отличные друг от друга вида трения: жидкостное, граничное и сухое трение.
Когда две движущиеся друг по другу поверхности разделены слоем масла, возникает жидкостное трение, т.е. трение между слоями и молекулами масла. Коэффициент жидкостного трения лежит в пределах 0,001-0,010. К пленке масла, разделяющей движущиеся детали, могут быть применимы законы гидродинамики, причем вязкость масла является в данном случае основным фактором.
Петров Н.П, основываясь на законе И.Ньютона (для трения жидких тел) и на своих многочисленных опытах, впервые математически описал закон жидкостного трения и предложил для практического пользования упрощенную формулу:
η S v где: F – сила жидкостного трения, Н;
(1) F= --------- η – абсолютная вязкость масла, Н•сек/м2;
h v - скорость перемещения трущихся
поверхностей, м/сек;
S – площадь соприкасающихся трущихся
тел, м2 ;
h –толщина смазочного слоя, м.
Из приведенной формулы видно, что при жидкостной смазке (гидродинамический режим смазки), трение в подшипнике зависит, в основном, от вязкости масла и не зависит ни от материала деталей подшипника, ни от состояния трущихся поверхностей.