Смазочные материалы

Московский государственный технический университет 
имени Н. Э. Баумана 
Калужский филиал 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
О. А. Царёв, В. В. Зезюля 
 
 
СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

УДК 621.43 
ББК 39.35 
 
Ц18 
 
Рецензент: 

канд. техн. наук, доцент кафедры механизации сельского хозяйства 
ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА  А. П. Шаповалов 
 
Утверждено методической комиссией КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана 
(протокол № 2 от 05.04.11) 
 
 
 
Царёв О. А., Зезюля В. В. 
Ц18 
 
Cмазочные материалы : учебное пособие. — М. : Издательство 
МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2013. — 88 с. 
 
 
 
ISBN 978-5-7038-3818-1 
 
 
 
Учебное пособие предназначено для аудиторной и самостоятельной 
работы студентов по дисциплине «Топливо и смазочные материалы». 
Содержит основные пути и способы получения смазочных материалов. 
Изложены эксплуатационные свойства смазочных материалов и специальных жидкостей, их основные показатели качества и влияние на техникоэкономические характеристики в используемых машинах и механизмах. 
 
 
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 190 109 «Наземные транспортно-технологические средства», 190 201 
«Автомобиле- и тракторостроение», 190 100.62 «Наземные транспортнотехнологические комплексы». 
 
 
УДК 621.43 
ББК 39.35 
 
 
 
 
 
 
 
© Царёв О. А., 
 
 
Зезюля В. В., 2013 
 
© Издательство МГТУ 
ISBN 978-5-7038-3818-1 
 
им. Н. Э. Баумана, 2013 

1. МОТОРНЫЕ МАСЛА 

1.1. ПОНЯТИЕ О ТРЕНИИ И ЕГО ВИДАХ 

При работе различных узлов и механизмов происходит взаимное перемещение соприкасающихся поверхностей деталей, при 
котором возникает трение. В результате трения детали изнашиваются. Поскольку сила трения направлена по касательной к поверхности трущихся деталей в сторону, противоположную движению, 
то она является вредной. От силы трения, на преодоление которой 
затрачивается энергия, будет зависеть коэффициент полезного действия механизма, а от характера трения — износ поверхностей 
и срок службы механизма. 
В зависимости от характера относительного перемещения деталей различают трение скольжения (трение первого рода) и трение 
качения (трение второго рода). Существует также статистическое 
трение — сила, препятствующая началу движения, и динамическое трение — сила, возникающая при движении поверхностей. 

1.2. ВИДЫ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ 

Смазочные материалы классифицируются на группы в зависимости от следующих признаков: происхождение или исходное сырье; внешнее состояние; назначение. 
По происхождению или исходному сырью различают следующие смазочные материалы: 
♦ минеральные или нефтяные, которые являются основной группой выпускаемых смазочных масел (более 90%). Их получают при соответствующей переработке нефти. По способу получения такие материалы классифицируются на дистиллярные, остаточные, компаундированные или смешанные; 
♦ растительные и животные, имеющие органическое происхождение. Растительные масла получают путем переработки 
семян определенных растений. Наиболее широко в технике 
применяется касторовое масло; 

♦ животные масла, вырабатываемые из животных жиров (технический рыбий жир, костное масло и др.). Органические масла 
по сравнению с нефтяными обладают более высокими смазывающими свойствами и более низкой термической устойчивостью. В связи с этим их чаще используют в смеси с нефтяными; 
♦ синтетические, получаемые из различного исходного сырья 
многими методами (каталитическая полимеризация жидких 
или газообразных углеводородов нефтяного и другого сырья, 
получение фторуглеродных масел и др.). Синтетические 
масла обладают всеми необходимыми свойствами, однако 
из-за высокой стоимости их производства применяются только в самых ответственных узлах трения. 
По внешнему состоянию смазочные материалы делятся на: 
♦ жидкие смазочные масла, которые в обычных условиях являются жидкостями, обладающими текучестью (нефтяные и растительные масла); 
♦ пластичные, или консистентные, смазки, которые в обычных 
условиях находятся в мазеобразном состоянии (технический 
вазелин, солидолы и др.). Они подразделяются на антифрикционные, консервационные, уплотнительные и др.; 
♦ твердые смазочные материалы, которые не изменяют своего 
состояния под воздействием температуры, давления и т. п. 
(графит, слюда, тальк и др.). Их обычно применяют в смеси 
с жидкими или пластичными смазочными материалами. 
По назначению смазочные материалы делят на масла: 
♦ моторные, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания; 
♦ трансмиссионные, применяемые в трансмиссиях тракторов, 
автомобилей и других машин; 
♦ индустриальные, предназначенные главным образом для станков; 
♦ гидравлические, для гидравлических систем различных машин; 
♦ компрессорные, приборные, электроизоляционные и др. 

1.3. НАЗНАЧЕНИЕ МОТОРНЫХ МАСЕЛ 

Масла, применяемые в смазочных системах двигателей внутреннего сгорания, называются моторными маслами. Их главное 

назначение — снижать износ деталей двигателя за счет создания 
на поверхности трущихся деталей прочной масляной пленки. Помимо этого, моторные масла должны обеспечивать: 
♦ уплотнение зазоров в деталях цилиндропоршневой группы; 
♦ отвод тепла и удаление продуктов износа из зон трения; 
♦ защиту рабочих поверхностей деталей двигателя от коррозии; 
♦ способствовать облегчению пуска двигателя при низких температурах; 
♦ предотвращать образование всех видов отложений на деталях двигателя при его работе на различных режимах; 
♦ обеспечивать высокую стойкость против окисления, т. е. сохранение физико-химической стабильности в процессе работы, а также при длительном хранении; 
♦ обеспечивать минимальный расход масла при работе двигателя; 
♦ обеспечивать максимальный срок службы до замены без 
ущерба для надежности двигателя; 
♦ обладать хорошей вязкостно-температурной характеристикой; 
♦ обладать высокой моюще-диспергирующей способностью. 

1.4. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МОТОРНЫХ МАСЕЛ 

1.4.1. Вязкость 

Вязкость — один из важнейших показателей, характеризующих 
пригодность масла для применения в том или ином двигателе. 
Определенная вязкость нужна для образования масляной пленки 
между трущимися поверхностями. Для этого лучше использовать 
масла с большей вязкостью. Однако увеличение вязкости масла 
ведет к повышению непроизводительных потерь мощности двигателя на трение, снижению КПД. Поэтому вязкость должна быть 
минимальной, но достаточной для создания жидкого трения (трения первого рода, трения скольжения). 
Кроме того, вязкость определяет низкотемпературные свойства 
масла, т. е. способность обеспечивать легкий пуск двигателя при 
низких температурах окружающей среды и надежную подачу масла к коренным и шатунным подшипникам в период пуска и прогрева двигателя. 

В соответствии с нормативно-технической документацией вязкостно-температурные свойства моторных масел оценивают индексом вязкости. 
Вязкость динамическая — это сила сопротивления двух слоев 
смазочного материала площадью 1 см2, отстоящих друг от друга на 
расстоянии 1 см и перемещающихся один относительно другого со 
скоростью 1 см/с. 
Вязкость кинематическая определяется как отношение динамической вязкости к плотности жидкости. 
Индекс вязкости — относительная величина, показывающая степень изменения вязкости в зависимости от температуры. Индекс 
вязкости рассчитывают по значениям кинематической вязкости при 
40°C и 100°C или находят по таблицам. Вязкостно-температурные 
свойства масел оценивают также по кинематической вязкости при 
низкой температуре (0°C и –18°C). Чем выше индекс вязкости масел, тем в меньшей степени изменяется вязкость с изменением 
температуры, а значит, выше качество масла. Такое масло при высоких температурах надежно смазывает трущиеся детали, а при 
низких обеспечивает легкий пуск двигателя и имеет хорошую прокачиваемость. Масла с кинематической вязкостью 4–8 мм2/с используются в зимнее время, а с вязкостью 10–14 мм2/с — летом. 

1.4.2. Термоокислительная стабильность масел 

Склонность смазочных масел к образованию на деталях лаков и нагаров является важнейшим показателем эксплуатационных свойств 
масла. Этот показатель определяют по термоокислительной стабильности масла, его моторной испаряемости и моющим свойствам. 
На высоконагретых деталях двигателя образуются отложения 
(нагары, лаки). 
Нагарами называются углистые отложения, которые образуются на стенках камеры сгорания, днищах поршней, клапанах, форсунках и свечах. 
Лаки, или лаковые отложения, представляют собой тонкие прочные пленки, образующиеся на поршневых кольцах, канавках и юбках поршней, шатунах и других деталях. 
Процесс нагарообразования заключается в том, что образующиеся в результате окисления и окислительной полимеризации 

смолисто-асфальтовые вещества откладываются на поверхности 
деталей и удерживают продукты неполного сгорания топлива, механические и другие примеси. Под действием высокой температуры 
процесса сгорания рабочей смеси эти продукты закоксовываются 
и частично сгорают. Толщина образующегося слоя со временем 
увеличивается, ухудшается теплоотвод, это приводит к повышению температуры. В этих условиях часть нагара начинает гореть. 
При достижении определенной толщины слоя нагара устанавливается фаза равновесного состояния, при которой скорости образования и сгорания нагара равны. Толщина слоя нагара на деталях может быть различной и зависит от режима работы двигателя. При 
режиме полной нагрузки слой нагара меньше, чем при малонагруженном режиме с более низкой температурой деталей. Нагарообразование в двигателе зависит от полноты сгорания топлива, качества масла и топлива, их загрязненности, пыли, попадающей с воздухом. 
На лакообразование в зоне поршневых колец и поршне в карбюраторных двигателях влияет качество топлива и масла, в дизелях — преимущественно качество масла. Образование лаковых пленок происходит тем интенсивнее, чем более склонно масло к окислению и окислительной полимеризации. Прочность пленок зависит 
от образования оксикислот и смолисто-асфальтовых веществ. При 
повышении содержания серы в топливе повышаются отложения, 
они становятся более плотными и трудноудалимыми. 

1.4.3. Противокоррозионные свойства масел 

Коррозия металлов и особенно сплавов цветных металлов, применяемых в антифрикционных подшипниках (вкладышах), характеризуется протеканием следующих процессов: появлением на рабочей 
поверхности шероховатых точек и пятен; концентрацией коррозионных точек в области появившихся пятен; образованием в местах 
концентрации коррозионных точек небольших раковин, уходящих 
вглубь металла; появлением трещин, соединяющих образовавшиеся 
раковины; выкрашиванием металла по образовавшимся трещинам. 
Коррозионная активность моторных масел зависит прежде всего от содержания в них сернистых соединений, органических и неорганических кислот и других продуктов окисления. 

Нейтрализующая способность — это важнейшее химическое 
свойство моторных масел, характеризуемое щелочным числом. Оно 
показывает, какое количество кислот, образующихся при окислении масла и попадающих в него из продуктов сгорания топлива, 
может нейтрализовать единица массы щелочи. 
Коррозионный износ деталей определяется также исходным 
значением щелочности и скоростью её изменения. Чем больше 
проработало масло, тем ниже становится показатель щелочности. 
Поэтому показатель щелочности вводится в число показателей качества масла. 

1.4.4. Моюще-диспергирующие свойства масел 

Моющие свойства характеризуют способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя и противостоять лакообразованию на горячих поверхностях, а также препятствовать 
прилипанию углеродистых соединений. 
Диспергирующие свойства характеризуют способность масла препятствовать слипанию углеродистых частиц, т. е. продукты окисления и загрязнения масла не выпадают в осадок, а удерживаются 
в работающем масле. Термины «моющие присадки», «моющие свойства масел» не совсем точны, так как масло, содержащее моющую 
присадку, не смывает лак с деталей, а предупреждает образование 
его на них. 

1.4.5. Температура вспышки и воспламенения 

При нагревании моторные масла испаряются. Пары масла, смешиваясь с воздухом, образуют взрывчатую смесь. 
Температура вспышки — это минимальная температура, при 
которой пары масла образуют с воздухом смесь, воспламеняющуюся от постороннего огня. 
Температура воспламенения — это такая температура нагретого 
масла, при которой оно загорается само. 
Температуры вспышки и воспламенения характеризуют огнеопасность нефтепродукта. По температуре вспышки можно оценивать свойства углеводородов, входящих в состав масла, определять 
наличие в нем примесей топлива. В присутствии топлива значитель

но снижается температура вспышки масел: при попадании в масло 
1% бензина — с 200 до 170°C, а при наличии в масле 6% бензина 
— почти в два раза. 
На температуру вспышки оказывает влияние давление и влажность воздуха. С повышением атмосферного давления температура 
вспышки несколько увеличивается, а с ростом влажности воздуха 
— уменьшается. 

1.4.6. Низкотемпературные свойства 

Эти свойства оценивают по температуре застывания и вязкости. 
Температурой застывания называется температура, при которой масло теряет подвижность, т. е. перестает течь под действием 
силы тяжести. 
Масла, имеющие температуру застывания –15°C и выше, относятся к летним. Если же температура застывания –20°C и ниже, то 
масла относятся к зимним. Температура застывания в какой-то мере характеризует предельную температуру, при которой возможен 
запуск охлажденного двигателя. Однако температура запуска двигателя на холоде зависит не столько от температуры застывания 
масла, сколько от величины его вязкости при данной температуре. 

1.5. ПРИСАДКИ К МОТОРНЫМ МАСЛАМ 

Наиболее эффективным и достаточно дешевым методом улучшения эксплуатационных свойств моторных масел является легирование их специальными присадками. Присадки — это сложные 
химические соединения различных веществ, которые вводятся 
в масла для улучшения их качества или придания маслу новых, 
заранее заданных свойств. 
В зависимости от функционального действия присадки подразделяются на антиокислительные, противокоррозионные, моющие, 
диспергирующие, противоизносные, вязкосные, депрессорные, противопенные и др. Присадки могут вводиться в масло для улучшения или придания одного определенного свойства, например депрессорную — для снижения температуры застывания. Но чаще 
всего используют многофункциональные присадки, улучшающие 
одновременно несколько свойств масла.