Основные сведения о трении и смазке (стр. 7 из 19)
Рис. 5. Схема маслосистемы замкнутого типа:
Б- бак; ГЗ-заливная горловина; ФС-фильтрующая сетка; К-кран; РР-нагнетательный насос; КР-редукционный клапан; КО-обратный клапан;; ФО-основной фильтр; КП-перепускной клапан; ФД-дополнительный фильтр; МС-маслосборники; НО-откачивающие насосы; ЦВО-центробежный воздухоотделитель; Ф-фильтр; ТМР-топливомасляный радиатор; ЦС-центробежный суфлер; Ж-жиклер; Н/П, tвх /П, рвх /П, tвых /П – системы измерения уровня масла в баке Н; температуры tвх и давления рвх масла на входе в двигатель, температуры масла tвых на выходе из двигателя; Δр/сг – сигнализатор перепада давления на фильтре; tcт/Сг - термостружкосигнализатор
В магистрали откачки рассматриваемой схемы ( рис. 5 ) установлены маслосборники МС, откачивающие насосы НО, воздухоотделитель ЦВО, фильтр Ф, топливомасляный радиатор ТМР с перепускным клапаном КП и сливным краном К, термостружкосигнализатор tcт/Сг на линии откачки масла от подшипника передней опоры турбины, измеритель температуры масла на выходе из двигателя tвых /П. Откачиваемое масло содержит ценную информацию, позволяющую оценивать техническое состояние находящихся с ним в контакте деталей двигателя. Оно выводит из двигателя продукты износа деталей, испытывает перегрев от узлов трения в случае их повреждений, приводящих к повышенному внутреннему тепловыделению. Отмеченные обстоятельства учитывают, устанавливая в магистралях откачки для контроля загрязнения масла продуктами износа фильтры-стружкоанализаторы, магнитные пробки, термостружкосигнализаторы. Основным элементом системы суфлирования в приведенной на рисунке маслосистеме является центробежный суфлер ЦС, который сообщает с атмосферой масляные полости двигателя и воздушную полость бака и выделяет масло из подведенной к нему воздушно-масляной смеси с возвратом масла в циркуляционный контур
(в магистраль откачки). Суфлирование предмасляных полостей средней и задней опор двигателя осуществляется путем сообщения этих полостей с атмосферой трубопроводами через жиклеры Ж, стравливающих подведенный на наддув маслоуплотнении воздух. Предварительно подобранные проходные сечения жиклеров обеспечивают оптимальные перепады давления между предмасляными и масляными полостями.
3. Условия работы авиационных масел
Смазочные масла по роду исходного сырья подразделяются на минеральные и синтетические. С развитием авиационного двигателестроения повысились тепловые напряжения, скорости движения и нагрузки на трущиеся детали двигателей. Масло в двигателе подвергается воздействию высоких температур, каталитическому влиянию конструкционных материалов, из которых состоит двигатель и смазываемые агрегаты, большим давлениям, окислительному действию кислорода воздуха. Условия работы масла значительно меняются в зависимости от типа двигателя, его конструктивных особенностей. В некоторых случаях для смазки одного и того же двигателя, работающего в различных климатических условиях, требуются различные по качеству масла. Для различных типов авиационных двигателей, а также для агрегатов и приборов требуются прежде всего масла различной вязкости. Вязкость обычно является основным определяющим показателем классификации масел.
По целевому назначению авиационные масла делятся на следующие группы:
1. Масла для авиационных турбореактивных двигателей, маловязкие, с низкой температурой застывания;
2. Масла для авиационных турбовинтовых двигателей, мало- и средневязкие, с низкой температурой застывания и высокой смазывающей способностью;
3. Масла для поршневых авиационных двигателей, высоковязкие, подвергнутые глубокой очистке;
4. Масла для редукторов вертолетов (трансмиссионные масла), высоко-и средневязкие, с хорошей смазывающей способностью.
Агрегатные и приборные масла, маловязкие, подвергнутые глубокой очистке, с низкой температурой застывания.
3.1. Общие требования к маслам
Прежде всего масло должно обеспечивать хорошую смазку трущихся деталей и предотвращать их износ. Желательно чтобы даже при кратковременных нарушениях жидкостного режима смазки (пусковой период и период остановки) масло хорошо защищало от износа трущиеся детали. Масло в любых условиях эксплуатации должно надежно подаваться к трущимся и охлаждаемым деталям двигателя, агрегата или прибора.
При длительной работе масло должно сохранять свои свойства и не давать отложений на деталях, т.к. отложения способствуют перегреву и загрязнению двигателя, агрегата или прибора. Масло не должно вызывать коррозии деталей, и призвано защищать детали от внешних коррозионных факторов. Необходимо, чтобы масла имели невысокую стоимость и длительный ресурс работы. Одним из важнейших требований к маслам является нетоксичность и малая огнеопасность.
Исходя из этих требований желательно, чтобы масла имели следующие свойства:
- возможно меньшую вязкость, но достаточную для создания надежного жидкостного слоя в зазорах при максимальной рабочей температуре;
- резкое возрастание вязкости с повышением давления;
- пологую вязкостно-температурную характеристику;
- низкую температуру застывания;
- хорошую смазывающую способность и высокую нагрузочную прочность пленки;
- отсутствие нестабильных составных частей, выделяющихся в виде отложений в двигателе;
- отсутствие коррозионно-активных примесей и химически нестабильных составных частей, склонных к превращению в коррозионно-активные вещества;
- высокую температуру вспышки, характеризующую стойкость против испарения и выгорания при работе двигателя, а также низкую огнеопасность масла;
- физическую однородность (отсутствие механических примесей и воды).
Масла, полностью удовлетворяющие всем названным требованиям, получить практически нельзя, т.к. ряд требований противоречит друг другу. Поэтому подбор масла для конкретного двигателя ведут таким образом, чтобы оно по своим основным показателям наиболее полно отвечало требованиям для этого двигателя
3.2. Основные сведения о производстве масел
Исходя из требований, изложенных выше, производители масел разрабатывают схемы и рецептуры их производства, включающие следующие процессы:
- производство базовых масел из нефтяного сырья или синтетические основы;
- производство функциональных присадок, обеспечивающих основные требования по эксплуатации масел и создание оптимальных пакетов присадок, обладающих наилучшими характеристиками при их смешении со специально подобранными базовыми маслами:
- производства по смешению (блендингу) базовых масел с пакетами присадок, предназначенных для выпуска основного ассортимента товарной продукции, соответствующей требованиям нормативных документов (ГОСТов, ТУ, спецификаций) и допущенных к применению в конкретных типах двигателях , агрегатах и приборах.
3.3. Получение основ нефтяных масел
Базовые масла обычных технологий получают из одного или смеси нескольких минеральных компонентов (дистиллятных, остаточных), прошедших обработку по классической схеме: селективная очистка или экстракция растворителями – депарафинизация растворителями – очистка адсорбентами. Использование обычных технологий позволяет получить базовые масла со свойствами, достаточными для производства на их основе моторных масел начального уровня качества. В зависимости от химического состава используемой в качестве сырья нефти, различают два типа базовых масел обычных технологий – парафиновые и нафтеновые.
Исходным сырьем для получения базовых масел служат мазуты (остатки от прямой перегонки нефти). Основным способом переработки мазута по масляной схеме является фракционная перегонка. При этом из более легкокипящих фракций мазута получают дистиллятные базовые масла (БМ).
После отгона из мазута масляных дистиллятов в остатке получают гудрон или при менее глубоком отборе - полугудрон. Гудроны и полугудроны используют для получения высоковязких, так называемых остаточных БМ.
Мазуты выкипают в широком интервале температур, причем температура кипения при атмосферном давлении большинства масляных фракций лежит выше температуры их разложения (крекинга). Поэтому фракционную перегонку мазута проводят при пониженном давлении в присутствии водяного пара.
На рис. 6. показана схема вакуумной установки. Мазут сырьевым насосом прокачивается через теплообменники 9 и 11, нагревается в них за счет тепла отходящих дистиллятов и гудрона и затем прокачивается через трубчатую печь 4, откуда с температурой 420°С попадает в ректификационную колонну 3. Колонна представляет собой высокий стальной цилиндр с теплоизоляцией, который изнутри оборудован специальными горизонтальными перегородками (так называемые тарелки) с отверстиями, а иногда, особой конструкции колпачки, обеспечивающие многократный контакт жидкости и пара в противотоке перемещающимися по длине колонны. Схема работы ректификационной тарельчатой колонны приведена на рис. 7.
За счет этих многократных контактов обеспечивается оптимальное фракционирование смеси, позволяющее выделить из нее на определенных уровнях по высоте колонны узких фракций нефтепродуктов с заранее известными свойствами. Здесь мазут разделяется на отдельные фракции, масляные дистилляты с различной вязкостью.
