Основные сведения о трении и смазке (стр. 15 из 19)
Рис. 18. Зависимость износа деталей двигателя от сроков службы масла
и износа, происходящего вследствие образования и накопления в масле продуктов старения и неорганических примесей, заносимых извне, т.е. износа, являющегося результатом как прямого воздействия на трущиеся поверхности продуктов старения, так и косвенного их влияния в связи с засорением двигателя различными отложениями:
Y2 = Catk .
Тогда общий износ двигателя будет равен:
Ym = Y1 + Y2 = Bt + CAtk,
где: В –коэффициент, характеризующий свойства свежего масла;
t – время работы двигателя, ч.;
C – коэффициент пропорциональности;
A – коэффициент, характеризующий скорость нарастания продуктов старения масла;
k - показатель степени.
Методика определения срока службы масла заключается в следующем.
На одном из двигателей того типа, для которого устанавливается срок службы масла, проводят серию замеров величин суммарного износа (Ym) через определенные промежутки времени (t). Замер износа производят методом определения железа в масле, методом радиоактивных изотопов, методом разборки и замера основных трущихся деталей или совместно несколькими методами. Зная величину суммарного износа и время, за которое он достигнут, и построив график (рис 19), определяют коэффициенты С и А, и показатель степени k, составив предварительно систему уравнений.
Зная коэффициенты А и С и показатель степени, можно построить график изменения износа двигателя, который обусловлен наличием продуктов старения масла от времени работы по уравнению:
Y2 = Catk .
Рис. 19. Графическое определение допустимого срока службы масла
Зная Ym и Y2, можно построить линию износа, предполагая, что масло в процессе работы двигателя не меняет свои свойства, по уравнению:
Y1 = Ym- Y2.
При максимально допустимом износе Ym макс число часов его работы при открытой циркуляции будет равно td (рис 19). Если масло двигателя не менять, то величина максимального износа двигателя будет достигнута через t ч. Ресурс двигателя назначается по условиям максимальной надежности его работы с учетом износа, прочности и других факторов. Если ресурс двигателя определен в количестве t2 ч., то, выполнив ряд математических преобразований, легко определить срок службы масла и число замен масла в период работы двигателя до выработки ресурса.
Математическое выражение срока службы масла имеет следующий вид:
——————
k-1 / Ym(1-m) t2
t2= │/ ------------------- , где m= ----- ≤ 1.
mt2CA td
Данный метод определения срока службы масла разработан на основании исследований, проведенных по определению ресурса работы моторных масел для наземной техники. Данный метод может использоваться для оценки ресурсов работы масел в двигателях, но даже при беглом знакомстве с ним остается много вопросов, связанных с допущениями, использованными при его объяснении. В последующие годы крупнейшие советские и зарубежные НИИ, такие как ЦИАМ, ГОСНИИ РАТ, 25 Гос НИИ МО РФ, НИИ ГА проводили развернутые исследования по оптимизации методов прогнозирования и оценке ресурса двигателей и масел по состоянию. В результате были разработаны и внедрены в практику инструментальные методы оценки остаточного ресурса масел, базирующиеся на методах феррографии, атомной абсорбции, рентгеновской флюоресценции и ИК спектроскопии, позволяющие оперативно и достоверно оценивать остаточный ресурс работы масел в двигателях. Разработаны отраслевые методы и инструкции по такого рода работам, а в некоторых областях промышленности, например, в ж/д транспорте, такая методика оформлена ГОСТом. За рубежом к настоящему времени действуют два стандарта, определяющие процедуры оценки остаточного ресурса смазочных материалов для двигателей внутреннего сгорания ASTM D 6224 и газовых, и паровых турбин ASTM D – 4378 (подробное рассмотрение данного круга вопросов выходит за рамки данного учебного курса и здесь не рассматривается).
10. Ассортимент авиационных масел для ГТД отечественного производства
10.1. Минеральные масла
В России широкое распространение получили авиационные масла на минеральной основе. Это связано с их высоким качеством и относительно невысокой стоимостью.
Масло МС-8п ( ОСТ 38 101163-78) – наиболее широко распространенное масло на нефтяной основе с комплексом высокоэффективных присадок. Предназначено для ГТД дозвуковых и сверхзвуковых самолетов, у которых температура масла на выходе из двигателя не превышает 150°С, используется вместе с маслом МС-20 (в соотношениях 25:75, 50:50 и 75:25) в составе маслосмесей в ТВД, а также для консервации маслосистем авиационных двигателей. Превосходит масло МК-8 и МК-8п по вязкости при низких температурах, термоокислительной стабильности и ресурсу работы.
Масло МС-8рк (ТУ 38 1011181-88) – рабоче - консервационное масло на базе масла МС-8п с добавлением ингибитора коррозии. Предназначено для смазывания и консервации авиационных двигателей. Равноценно маслу МС-8п по своим эксплуатационным характеристикам и значительно превосходит по консервационным. При консервации маслосистем авиационных двигателей срок защиты составляет: для масла МК-8 – 3 мес., для масла МС-8п – 1 год, для масла МС-8рк – 4-8 лет.
Масла МК-8, МК-8п (ГОСТ 6457-66) – масла на нефтяной основе, производились из бакинских нефтей. Область их применения аналогична областям применения масел МС-8п и МС-8рк. В настоящее время не производятся.
Масло МС-20 (ГОСТ 21743-76) - масло селективной очистки. Используют в шарнирах винтов вертолетов в качестве компонента в маслосмесях для ТВД.
Маслосмесь СМ -4,5 (ТУ 0253-007-39247202-96) - смесь авиационных масел МС-8п и МС-20 в соотношении 75:25. Предназначена для применения в самолетах с ТВД.
Масло МН-7,5у (ТУ 38.101722-85) – унифицированное масло на нефтяной основе с комплексом присадок. Разработано взамен маслосмесей, масла МН-7,5 и ВНИИНП-7. Можно применять в ТВД всех типов при температуре масла на выходе из двигателя до 150°С.
Масло Эридан (ТУ 38.401829-90) обладает высоким уровнем термической стабильности (370°С) и термоокислительной стабильности (180-200°С), трибологичских характеристик (противоизносных, антифрикционных и противозадирных), а также хорошими антикоррозионными свойствами (не хуже масла МС-8рк). Область применения должна уточняться конкретно для каждого типа двигателя в соответствии с рекомендациями, изложенными в книге «Смазочные масла для приводов и нагнетателей газоперерабатывающих агрегатов» (авторы Хурумова А.Ф., Назарова Т.И. и др. -М,: 1996).
10.2. Синтетические масла
В связи с ростом теплонапряженности авиационных двигателей возникла необходимость применения в них более термостабильных масел. Минеральные масла уже не могли удовлетворять требования применения и в начале 60-х годов были начаты исследования по созданию термостабильных масел на основе синтетических продуктов. Из большого класса химических соединений предпочтение было отдано сложным эфирам моноспиртов и двухосновных органических кислот, а также эфирам многоатомных спиртов и синтетических жирных кислот (СЖК). Эти эфиры обладают наиболее приемлемыми физико-химическими свойствами и хорошей приемистостью к различным функциональным присадкам.
Масло ИПМ-10 (ТУ 38.101299-90) – синтетическое углеводородное с комплексом высокоэффективных присадок. Работоспособно в интервале температур от -50°С до +200°С. В конце 60-х годов было разработано и испытано с положительными результатами, не имевшими к тому времени зарубежных аналогов. Синтетическое углеводородное масло ИПМ-10 успешно применялось в качестве рабочего масла в теплонапряженных ТРД и во вспомогательных агрегатах летательных аппаратов. Масло ИПМ-10 вырабатывалось на основе изопарафиновых углеводородов (масло ИПМА -10) – смесь продуктов гидрокрекинга и гидроизомеризации парафина со сложным эфиром ДОС с добавками комплекса функциональных присадок. В 1993 г. производство масла ИПМ-10 было прекращено из-за отсутствия сырья, требуемого качества. С 1999 г. масло ИПМ-10 вырабатывается на основе изопарафиновых углеводородов, полученных в результате других технологических процессов – олигомеризацией альфаолефинов, в результате чего образуются полиальфаолефины (ПАОМы) различной вязкости. Применяют в теплонапряженных ГТД военной и гражданской авиации с температурой масла на выходе из двигателя до 200°С, а также в авиационных турбохолодильниках в качестве унифицированного сорта масла и в других агрегатах. Можно использовать для недлительной консервации.
Масло ВНИИНП -50-1-4-ф (ГОСТ 13076-86) – синтетическое диэфирное масло с присадками, повышающими противоизносные свойства и тер-моокислительную стабильность. На основе сложных эфиров диизоктилового спирта и себациновой кислоты (ДОС). В 60-х годах было разработано и допущено к применению масло ВНИИНП 50-1-4ф, обладающее хорошими низкотемпературными свойствами и термостабильное до 175-180°С. При-меняют в двигателях с температурой масла на выходе до 175°С и в турбохо-лодильниках.
Масло ВНИИНП-50-4-у (ТУ38.401-58-12-91) – синтетическое диэфирное, содержащее эффективную композицию антиокислительных присадок, позволяющих применять масло при температуре от -60 до +200°С с перегревом до 225°С. Допущено к применению во всех авиационных ГТД. Может заменить масло ВНИИНП-50-4-ф во всех отношениях. Не требуется замена резин и конструкционных материалов. Используется как одно из основных в военной технике (например, МиГ-29). Рекомендовано для перспективной техники.