Печать

Масла для поршневых двигателей

Автор: Николай Евстафиевич. Опубликовано в Масла для Авиационных двигателей

В поршневых двигателях масла работают в тяжелых условиях, создаваемых высокими температурами в зоне поршневых колец, внут­ренней части поршней, клапанов и других деталей.
Для обеспечения смазывания двигателя в условиях высоких температур, давлений и нагрузок применяют высоковязкие масла, подвергнутые специальной очистке. Такие масла должны иметь высокую смазочную способ­ность, не быть агрессивными к металлам, спла­вам и другим конструкционным материалам и обладать достаточной стабильностью к окис­лению при высоких температурах и в условиях хранения.
Характеристики масел приведены в табл. 3.1.


Показатели

МС-14

МС-20

Кинематическая вязкость при 100 'С, мм2/с, не менее

14,0

20,5

Индекс вязкости, не менее

85

80

Коксуемость, %, не более

0,45

0,29

Содержание селективных растворителей, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей

Отсутствие

Температура, 'С: вспышки в открытом тигле, не ниже застывания, не выше

215 -30

265 -18

1ормоокислительная стабильность по методу Папок при 250 'С, мин, не менее

20

18

Масло МС-14 (ГОСТ 21743—76) — масло селективной очистки. Применяют в осевых шарнирах втулок винтов вертолетов и в качестве базового для некоторых моторных масел и смазок. Масло МС-14 в нистоящее время не производится.
Масло МС-20 (ГОСТ 21743—76) — масло селективной очистки. Применяют в поршневых двигателях самолетов; в составе масло- смесей с маслами МС-8, МС-8п (в различных соотношениях) в смазочных системах турбовинтовых двигателей; в осевых шарнирах итулок винтов вертолетов; для смазывания мотокомпрессоров газо­перекачивающих агрегатов, а также в качестве базового компонента для некоторых моторных масел и смазок.
Масла для турбореактивных двигателей
В связи с конструктивными особенностями газотурбинных диигателей (ГТД) условия работы смазочных масел в них существенно отличаются от условий работы масел в поршневых диигателях. В отличие от поршневого двигателя смазочное масло в 1ТД изолировано от камеры сгорания (зоны горения топлива); кроме того, в наиболее ответственных узлах трения реализуется в основном грсние качения, а не скольжения, как в поршневых двигателях (коэффициент трения качения на порядок ниже коэффициента греиия скольжения). Вал турбокомпрессора в ГТД хорошо i ()илансирован и при большой частоте вращения и больших осевых и радиальных нагрузках работает без резких переменных нагрузок.


Показатели

МС-8п

МС-8рк

МК-8п

МК-8

Кинематическая вязкость, мм2/с,

       

при температуре:

       

50 °С, не менее

8,0

8,0

8,3

8,3

-40 °С, не более

4000

5000

6500

6500

Температура, 'С:

       

вспышки в закрытом тигле, не ниже

145

145

135

140

застывания, не выше

-55

-55

-55

-55

Кислотное число, мг КОН/г, не более

0,05

0,15

0,04

0,04

Содержание водорастворимых кислот, щелочей,

       

воды, механических примесей

 

Отсутствие

 

Термоокислительная стабильность,

50(150)

50(150)

10(175)

10(120)

ч (температура, °С)

       

Показатели после окисления:

       

кинематическая вязкость, мм2/с, не более,

       

при температуре:

       

50 С

10,0

11,0

-

-

-40 °С

5500

6750

-

-

кислотное число, мг КОН/г, не более

0,7

0,7

0,6

0,25

массовая доля осадка, нерастворимого в

       

изооктане, %, не более

0,15

0,15

0,10

0,10

коррозия на пластинках, г/м2, не более:

       

сталь ШХ15

Отсутствие

-

-

медь М1 и М2

±0,2

±0,2

-

-

алюминиевый сплав АК4

Отсутствие

-

-

Плотность при 20 "С, кг/м3, не более

875

900

885

885

Трибологические характеристики на ЧШМТ

       

при (20+5) °С:

       

критическая нагрузка, Н, не менее

490

490

-

-

показатель износа при осевой нагрузке 1.96 Н,

       

не более

0,55

0,55

-

-

Синтетические масла (табл. 3.3)
Масло ИПМ-10 (ТУ 38.101299-90) — синтетическое углеводо­родное с комплексом высокоэффективных присадок. Работоспособно в интервале температур от -50 до +200 °С. Применяют в теплона- пряженных газотурбинных двигателях военной и гражданской авиа­ции с температурой масла на выходе из двигателя до 200 °С, а также в авиационных турбохолодилъниках в качестве унифицированного


BT-301*

Однородная подвижная прозрачная жидкость от темно-жел­того до темно-ко­ричневого цвета
8,5
800 2500
260 -60
<0,20
Отсутствие 50(250)

ЛЗ-240

Прозрач­ная жид­кость от светло-ко- ричневого до красно- коричне- вого цвета
4,8 12500
235
-58 <0,50
50(200)

36/1-КУА

Однородная прозрачная жидкость без посто­ронних частиц и волокон
3,5 3600
195 -60 3,2-4,0
Следы 10(200)

Б-ЗВ

Прозрач­ная жид­кость от светло- желтого до коричне­вого цвета
5,0 3500 12500
235 -60 4,4-5,5
ствие
10(200)

ПТС-225

Однородная прозрачная жидкость от желтого до корич­невого цвета с флюорес­ценцией
1,25 (200'С) 6500
235
-60 <0,20
Отсут
50(225), (воздух 10дм3/ч)

ВНИИНП- 50-1-4у

Светлая прозрачная жидкость
3,2
2700 8500 (50 'С)
204
-60 <0,25
гст вие 50(200), (воздух 10дмэ/ч)

ВНИИНП- 50-1-4ф

3,2
2000 11000
204
-60 <0,20
Отсу
50(175), (воздух 10дм3/ч)

ИПМ-10

Прозрачная желтая жидкость
3,0 2000
190
-50 <0,05
50(200), (воздух 3 дмэ/ч)

Показатели

Внешний вид
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре: 100 "С, не менее -30 'С, не более -40 'С, не более -54 °С, не более
Температура, "С: вспышки в открытом тигле, не ниже
застывания, не выше
Кислотное число, мг КОН/г
Содержание: водорастворимых кислот, щело­чей, механических примесей воды
Термоокислительная стабильность, ч (температура, 'С)

Современные газотурбинные двигатели характеризуются жесткими условиями работы: высокие температуры — до 300 °С и выше, большие частоты вращения турбин — 12000-20000 мин1. Напряженность работы масла в таких условиях эксплуатации ГТД определяется количеством тепла, которое необходимо отвести от поверхностей трения деталей, и при прочих равных условиях характеризуется скоростью прокачивания масла через двигатель.
Температура масла на входе в ГТД колеблется от 20 до 50 "С, а на выходе зависит от теплонапряженности двигателя. В двигателях самолетов, летающих с дозвуковыми скоростями, она не превышает 125 °С, а при скорости полета с числом М * « 2 она достигает 200 °С.
Подвод масла к узлам трения у ГТД осуществляется не только для смазывания поверхностей трения, но и для отвода тепла от этих узлов. Для исключения перегрева узлов трения масло непрерывно подводится к следующим элементам двигателя: подшипникам, зубчатым колесам, контактным уплотнителям и шлицевым соеди­нениям. Наиболее высокий уровень тепловыделения — в радиально- упорных шарикоподшипниках роторов ГТД, воспринимающих осевую нагрузку, поэтому к ним подводят масла больше, чем к другим элементам.
Масла для реактивных двигателей летательных аппаратов проходят тщательную проверку. При оценке качества масла учитывают возможные условия эксплуатации и напряженность работы его в двигателе.
Смазочные масла для турбореактивных двигателей должны от­вечать следующим требованиям:
надежное смазывание всех узлов и агрегатов двигателя с минимальным износом в пределах рабочих температур от -50 до +200 °С;
пологая вязкостно-температурная кривая и хорошая прокачи- ваемость при низких температурах (пусковые свойства масла должны обеспечивать надежный запуск двигателя без подогрева до темпера­туры -50 °С);


однородный и стабильный фракционный состав, что обуслов­ливает минимальную испаряемость фракций и сохраняет вязкостные характеристики масла в течение всего времени работы двигателя (целесообразно применять смазочные масла узкого фракционного состава);
высокие антиокислительные свойства и минимальное окисление в двигателе при рабочих температурах 150—200 °С и выше;
минимальная вспениваемость, высокая температура самовос­пламенения;
неагрессивность по отношению к металлам, сплавам, резино­техническим изделиям, покрытиям, клеям и другим материалам.

Минеральные масла (табл. 3.2)
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 применяемое масло на нефтяной основе с комплексом высоко­эффективных присадок. Производят из западно-сибирских и смеси западно-сибирских и приуральских нефтей. Предназначено для газотурбинных двигателей дозвуковых и сверхзвуковых самолетов, у которых температура масла на выходе из двигателя не более 150 "С. Используют в составе маслосмесей с авиационным маслом МС-20 (в соотношении 25:75, 50:50 и 75:25) в турбовинтовых двигателях, а также для консервации маслосистем авиационных двигателей. При­меняют в корабельных газотурбинных установках и в газоперекачи­вающих агрегатах. Масло МС-8п разработано взамен масел МК-8 и МК-8п, оно значительно превосходит их по ряду эксплуатационных показателей, в частности, по вязкости при низких температурах, термоокислительной стабильности, 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 эксплуатационным показателям и значительно превосходит по консервационным характеристикам. 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. Области их применения аналогичны областям применения масел МС-8п и МС-8рк. В насто­ящее время не производятся.


BT-301'

10,0
<0,3
0,12
±2,0
±2,0 ±2,0
1090-1110

* Массовая доля железа —0,017-0,025%.

ЛЗ-240

6,0 20000
<1,5
0,10
Отсутствие
0,45 980-1020
872
0,50

36/1-КУА

5,5 9000
<4,0
0,35 Отсутствие
Отсутствие 0,40 980-997
874
0,60

Б-ЗВ

6,0 20000
0,7-2,0
0,11
0,45 990-997
890

ПТС-225

6,9 30000
<3,08
0,15
Не норми­руется
То хе
«
1000
900 0,50

ВНИИНП-
50-1-4у

3,7
<4,5
0,15
±1,0
±4,0 ±1,0
<928
735 0,45

ВНИИНП- 50-1 -4ф

3500
7,0 <0,4
0,30
;твие
±1,5 ±2,0
<926
840 0,40

ИПМ-10

4,5 5000
<8,0
0,35
Отсутс
±0,2 Отсутствие
>820
710
0,35

Показатели

Показатели после окисления: кинематическая вязкость, мм2/с, не более, при температуре: 100'С -40'С
изменение вязкости при 100 'С, не более
кислотное число, мг КОН/г массовая доля осадка, нераст­воримого в изооктане,%, не более
коррозия на пластинках, г/м2: сталь ШХ15
медь Ml или М2 алюминиевый сплав АК4
Коксуемость, %, не более Плотность при 20 'С, кг/м3 Трибологические характеристики на ЧШМТ при (20±5) 'С: критическая нагрузка, Н, не менее
показатель износа при осевой нагрузке 196 Н, не более


сорта масла и в других агрегатах, в частности, в газоперекачивающих агрегатах с приводом от авиационного двигателя. Можно использовать для недлительной консервации.
Масло ВНИИНП-50-1 -4ф (ГОСТ 13076-86) - синтетическое диэфирное с присадками, повышающими противоизносные свойства и термоокислительную стабильность. Применяют в двигателях с температурой масла на выходе до 175 'Сив турбохолодильниках.
Масло ВНИИНП-50-1-4у (ТУ 38.401-58-12-91) - 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-50-1-4ф. Совместимо с маслом ВНИИНП-50-1-4ф во всех соотношениях, не требуется замена резин и конструкционных материалов. Используют как одно из основных в военной технике (например, МиГ-29). Рекомендуется для перспективной техники.
Масло Б-ЗВ (ТУ 38.101295-85) — синтетическое на основе сложных эфиров пентаэритрита и жирных кислот с комплексом присадок. Применяют в газотурбинных двигателях, редукторах вертолетов и другой технике с температурой масла на выходе из двигателя до 200 °С. Обладает высокими смазывающими свойствами. Недостаток: выпадение в осадок противозадирной присадки при низкой температуре эксплуатации в результате окисления с последующим растворением осадка в масле при 70—90 °С.
Масло 36/1-КУА (ТУ 38.101384-78) — синтетическое на основе сложных эфиров с комплексом присадок; обладает высокими противозадирными свойствами. Используют в газотурбинных двигателях с температурой масла на выходе из двигателя 200 "С. В настоящее время не вырабатывается.
Масло JI3-240 (ТУ 301-04-010-92) — синтетическое на основе сложных эфиров пентаэритрита и жирных кислот с комплексом присадок. Рекомендуется для использования в тех же двигателях, в которых применяется масло Б-ЗВ.
Масло ПТС-225 (ТУ 38.401-58-1-90) — синтетическое высоко­стабильное на основе сложных эфиров пентаэритрита и синтети­ческих жирных кислот С5-С9. Работоспособно в интервале температур от -60 до +225 °С. Рекомендовано к применению в теплонапря- женной авиационной технике, а также в качестве унифицированного масла для отработки новых теплонапряженных авиационных газотур-
«
бинных двигателей (ТРД, ТВД, ТВВД, турбовальных двигателей и редукторов вертолетов). Масло обладает улучшенными вязкостно- температурными свойствами и высокой термоокислительной стабильностью. Рекомендуется для перспективной авиатехники, а также взамен товарных нефтяных и синтетических авиамасел. По своим физико-химическим и эксплуатационным свойствам наиболее (по сравнению с другими маслами) соответствует американской спецификации MIL-L-23699F.
Масло ВТ-301 (ТУ 38.101657—85) — синтетическое на основе кремнийорганической жидкости с присадкой. Характеризуется макси­мальной (по сравнению с другими маслами) термоокислительной стабильностью, низкой летучестью, хорошими низкотемператур­ными свойствами. Можно использовать в газотурбинных двигателях с температурой масла на выходе из двигателя до 250—280 °С.
Масла для турбовинтовых двигателей
Особенности конструкции турбовинтовых двигателей связаны с наличием в них многоступенчатых зубчатых передач (редукторов), которые предназначены для передачи больших усилий и работают при больших частотах вращения. Выдержать такие нагрузки, как показывает опыт эксплуатации, могут масла с повышенной вязкостью. Поэтому для турбовинтовых двигателей применяют масла с более высокой вязкостью, чем для турбореактивных.
Требования, предъявляемые к маслам для турбовинтовых двигателей, следующие:
пологая вязкостно-температурная кривая и хорошая прокачи- ваемость при низких температурах;
высокие противоизносные и противозадирные свойства; устойчивость к окислению в условиях высоких температур (150— 175 °С) и контакта с воздухом и различными авиационными матери­алами;
инертность по отношению к металлам, сплавам, резинам, покрытиям, клеям и другим конструкционным материалам; минимальные вспениваемость и испаряемость. Для смазывания этих двигателей применяют нефтяные и синтетические масла. Основными смазочными материалами являются маслосмеси, получаемые смешением на местах потребления авиационных масел МС-8п и МС-20 в следующих соотношениях (мае. доля, %): 75:25; 50:50; 25:75. Допускается применение масла МС-8рк в составе маслосмесей. Благодаря применению высоко­качественного масла МС-8п качество маслосмесей значительно повышается. Маслосмеси готовят и контролируют их качество по ведомственной инструкции МГА*.
Маслосмесь СМ-4,5 (ТУ 0253-007-39247202-96) - смесь авиационных масел МС-8п и МС-20 в соотношении 75:25 (мае. доля, %). Предназначена для применения в самолетах с турбовинтовыми двигателями типа АИ-20, АИ-24.

Масло МН-7,5у (ТУ 38.101722-85) — унифицированное масло на нефтяной основе с комплексом присадок. Разработано взамен маслосмесей, масел МН-7,5 и ВНИИНП-7. Можно применять в

турбовинтовых двигателях всех типов при температуре масла на выходе из двигателя до 150 °С.
Характеристики масла МН-7,5у и маслосмеси СМ-4,5 приведены в табл. 3.4.
Масла для вертолетов
В вертолетах маслами смазывают двигатели, редукторы транс­миссии и шарниры втулок винтов. В двигателях вертолетов МИ-6 и МИ-10 используют масла МС-8п и МС-8рк, в вертолетах МИ-2 и МИ-8 — синтетическое масло Б-ЗВ, в турбокомпрессорной части силовой установки вертолета МИ-26 применяют синтетическое изопарафиновое масло ИПМ-10. В двигателе и редукторе перспек­тивных и вновь проектируемых вертолетов рекомендовано исполь­зовать синтетическое масло ПТС-225.
Для смазывания редукторов трансмиссии вертолетов исполь­зуют широкий ассортимент масел различного назначения, уровень качества которых невысок. Так как маловязкие моторные масла имеют недостаточную смазывающую способность, а высоковязкие нефтя­ные масла обладают неудовлетворительными низкотемпературными свойствами, то для смазывания редукторов трансмиссий широко применяют смеси масел.
В вертолетах МИ-6 и МИ-8 для летней эксплуатации до температуры -10 "С используют смесь масел СМ-11,5 — 75 % (мае.


Показатели

МН-7,5у

СМ-4,5

Плотность при 20 'С, кг/м3, не более

900

860

Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре:

   

100 'С, не менее

7,5

4,3-4,7

-35 "С, не более

7500

-

Стабильность вязкости после озвучивания на ультразвуковой установке

11

-

в течение 15 мин, %, не более

   

Кислотное число, мг КОН/г, не более

0,1

0,05

Содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей

Отсутствие

Температура, °С:

   

вспышки в закрытом тигле, не ниже

150

138

застывания, не выше

-53

-35

Коксуемость, %, не более

0,1

0,15

Испаряемость (150 "С, 3 ч, расход воздуха 1,5 дм3/мин), %, не более

7,0

-

Трибологические характеристики на ЧШМТ при (20±5) 'С:

   

критическая нагрузка, Н, не менее

840

-

показатель износа при осевой нагрузке 196 Н, не более

0,5

-

Термоокислительная стабильность, ч (175 'С, расход воздуха 10 дм3/ч)

50

-

Показатели после окисления:

   

кинематическая вязкость, ммг/с, не более,

   

при температуре:

   

100'С

10,0

-

-35 'С

11500

-

массовая доля осадка, нерастворимого в изооктане, %, не более

0,15

-

кислотное число, мг КОН/г, не более

0,75

-

коррозия на пластинках, г/м2:

   

сталь ШХ15

Отсутствие

-

алюминиевый сплав АК4

±0,2

-

медь Ml или М2

±0,5

-

Степень чистоты:

   

число фильтраций

1

-

содержание осадка, мг/100 г, не более

60

 

Цвет, ед. ЦНТ, не более

1,5

 

доля) МС-20 и 25 % (мае. доля) МС-8п, для зимней эксплуатации — смесь СМ-8 — 50 % (мае. доля) МС-20 и 50 % (мае. доля) МС-8п.
В редукторах хвостовой трансмиссии вертолетов летом широко применяют масло МС-20 и трансмиссионное масло ТСгип (подроб­ней см. гл. 4) по ТУ 38.101332—90, а зимой из-за плохих низкотемпе-


Показатели

СМ-11,5

СМ-8

СМ-9

Кинематическая вязкость, мм2/с, при 100 'С

11-12,6

6,5-7,5

11,0

Температура, °С:

     

вспышки в закрытом тигле, не ниже

165

155

140

застывания, не выше

-22

-30

-45

Кислотное число, мг КОН/г, не более

0,05

0,05

3,5

Зольность, %, не более

0,004

0,004

-

Смазывающие свойства:

     

критическая нагрузка, Н

500

440

-

показатель износа, мм

0,63

0,66

-

ратурных свойств масел — смесь МС-20 с МС-8п и смесь ТСгип с жидкостью АМГ-10 (маслосмесь СМ-9) (табл. 3.5).
Применение смесей масел усложняет эксплуатацию вертолетов и не может обеспечить безопасность полетов. Из синтетических масел в редукторах вертолетов МИ-2 и МИ-8, а также в главном редукторе тяжелонагруженного вертолета МИ-26 используют пентаэритритовое масло Б-ЗВ (см. табл. 3.3).
Шарниры винтов отечественных вертолетов смазывают сезонными маслами (табл. 3.6). В осевых шарнирах втулок винтов вертолетов при эксплуатации летом применяют масло МС-20 (см. табл. 3.1), зимой — ВНИИНП-25 и ВО-12. Масло ВО-12 можно использовать как всесезонное в диапазоне температур от +60 до - 50 °С. Горизонтальные и вертикальные шарниры втулок винтов вертолетов смазывают летом маслом ТСгип (см. гл. 4), зимой — смесью масел ТСгип и АМГ-10.


3.6. Смазочные масла для шарниров винтов вертолетов

Масло

ТУ, ГОСТ

Температура применения

Масла для горизонтальных и ве
Трансмиссионное ТСгип
Маслосмесь СМ-9 (2/3 ТСгип и 1/3 АМГ-10 по объему) Масла для осевых шарниров вту
МС-20
ВНИИНП-25 шарнирное ВО-12

ртикальных шарн
ТУ 38.101332-90
лок винтов верто
ГОСТ 21743-76 ГОСТ 11122-84 ТУ РМ-80-4-95

иров
+60...-5 'С -5...-45 'С
петов
+60...-5 "С -5...-50"С +60...-50 °С

Показатели

ВНИИНП-25

ВО-12

Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре:

   

100'С, не менее

10

12

-30 °С, не более

13500

15000

Кислотное число, мг КОН/г, не более

0,08

0,08

Температура, °С:

   

вспышки в открытом тигле, не ниже

135

240

застывания, не выше

-54

-54

Содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических

Отсутствие

примесей

   

Индекс вязкости, не менее

120

120

Массовая доля золы, %, не более

0,005

0,005

Трибологические характеристики на ЧШМТ при (20±5) 'С:

   

критическая нагрузка, Н, не менее

500

686

показатель износа при осевой нагрузке 196 Н, не более

0,7

0,7

Масло ВНИИНП-25-шарнирное (ГОСТ 11122-84) - нефтяное низкозастывающее масло (зимний сорт), загущенное полимерной присадкой, содержит антиокислительную присадку (табл. 3.7). В настоящее время не производится.
Масло ВО-12 (ТУ РМ-80-4—95) — всесезонное масло (табл. 3.7) для осевых шарниров втулок винтов вертолетов. Разработано взамен масла ВНИИНП-25. Работоспособно при температуре от +60 до -50 °С. Представляет собой смесь синтетического углеводородного и диэфирного масел с комплексом присадок.
Масла для газоперекачивающих агрегатов
Газоперекачивающие агрегаты (ГПА), устанавливаемые на компрессорных станциях (КС) различного назначения, предназ­начены для компримирования природного газа с целью его транспортирования по магистральным газопроводам при температуре окружающей среды от -55 до +45 °С.
ГПА различают по типу привода компрессоров (нагнетателей): газотурбинные с приводом центробежных нагнетателей от стационарных газотурбинных установок (ГТУ) или от конвер­тированных транспортных (авиационных и судовых) газотурбинных двигателей (ГТД);


электроприводные (ЭГПА) с приводом центробежных нагне­тателей от электродвигателей;
поршневые (газомотокомпрессоры), в которых поршневой компрессор выполнен как одно целое с газовым двигателем.
Масляные системы предназначены обеспечивать смазывание подшипников и других пар трения, охлаждение узлов газопере­качивающих установок (ГПУ), уплотнение вала нагнетателя, работу систем регулирования и защиты, а также:
надежную работу на всех режимах — включение, пуск и аварийная остановка при изменяющихся внешних температурных условиях;
охлаждение масла с минимальными затратами мощности на его прокачку;
пожарную безопасность;
отделение от масла газов, механических примесей и воды; исключение образования в системе воздушных пробок; прогрев масла при запуске (или при нахождении агрегата в «горячем резерве»);
запас масла, достаточный для пробега между нагнетательными перепадами заправки;
минимальные расходы (потери) масла в процессе эксплуа­тации;
достаточную прочность и вибростойкость элементов системы, герметичность соединения; простоту обслуживания.
Масла для ГПА со стационарными ГТУ и электроприводами
В ГПА такого типа широко используют турбинные масла для смазывания и охлаждения подшипников скольжения нагнетателя, стационарных ГПУ, электродвигателей, зубчатых муфт, торсионного вала, а также для обеспечения постоянного превышения давления масла по сравнению с давлением газа на всех режимах работы агрегата с целью исключения прорыва газа из нагнетателя в контейнер турбоагрегата.
Масло в нагнетателе выполняет две функции: 1) смазывает (и охлаждает) опорные и упорные подшипники ротора;
2) уплотняет радиальные зазоры между ротором и статором нагнетателя для ограничения утечек газа в атмосферу.
В современных турбоагрегатах масла работают при повышенных температурах в циркуляционных системах, где к маслу имеется свободный доступ воздуха, а кроме того возможно попадание воды. В связи с этим качество газотурбинных масел определяют такие показатели, как стабильность против окисления, склонность к эмульгированию и вспениванию, способность защищать металличес­кие поверхности от коррозии.
Одна из наиболее важных эксплуатационных характеристик газотурбинных масел — стабильность против окисления и способ­ность сохранясь ее в условиях длительной эксплуатации в широком интервале температур. От этого зависит работоспособность масла и срок его службы.
Для смазывания нагнетателей применяют взаимозаменяемые масла Тп-22с и Тп-22Б.
Основные физико-химические свойства турбинных масел описаны в гл. 5.
Масла для газомотокомпрессорных ГПА
Газомоторный компрессор (ГМК) представляет собой агрегат, состоящий из поршневого газового двигателя (силовой части) и поршневого компрессора, соединенных между собой общим колен­чатым валом и рамой.
Смазочная система двигателей ГМК необходима для умень­шения сил трения и износа поверхностей, а также для отвода тепла, выделяющегося при трении, для охлаждения силовых поршней, уда­ления металлических и неметаллических частиц из зазоров, создания максимальной герметичности между поршнем и цилиндром, в саль­никовых уплотнениях и других узлах агрегата (при нормальных зазорах).
К маслу, предназначенному для газовых двигателей, предъяв­ляют следующие требования:
высокая стабильность, обеспечивающая длительную работу масла без замены;
отсутствие золы, вызывающей перебои в работе запальных свечей, приводящей к калильному зажиганию, задиру цилиндровых втулок и забиванию продувочных окон;
хорошие противоизносные свойства, обеспечивающие длитель­ную работу двигателя до ремонта;
высокие моющие свойства, устраняющие отложение лака и нагара на деталях двигателя.
Температура вспышки масла, применяемого для компрессоров, должна быть на 20—50 °С выше температуры нагнетания.
В поршневых компрессорах смазочное масло находится в прямом соприкосновении со сжатым газом, имеющим высокую температуру. Основным эксплуатационным свойством масел, влия­ющим на долговечную, эффективную и безопасную работу комрес- соров, является их стабильность и способность предотвращать или сводить к минимуму коксообразные отложения в нагнетательных линиях компрессоров. Причиной пожаров, возникающих в смазы­ваемых маслом компрессорах, обычно является образование твердых продуктов распада и уплотнение масла при его эксплуатации.
Наиболее оптимальным, удовлетворяющим требованиям к смазке газомотокомпрессоров, является масло МС-20 (см. табл. 3.1).
Масло МС-20 — остаточное, селективной очистки, вырабаты­вается из малосернистых парафиновых и беспарафиновых нефтей. Характеризуется высокой вязкостью, хорошими смазывающими свойствами, отличной адгезией, температурой вспышки выше 265 °С, но недостаточными низкотемпературными свойствами, что исключает его хранение в зимних условиях Севера и Сибири на открытых площадках, так как для его перекачки на компрессорной станции требуются специальные мощные насосы.
Широкое применение в газомотокомпрессорах нашло масло МГД-14м (табл. 3.8), разработанное взамен масла МС-20.
Масло МГД-14м (ТУ 38.101930—83) вырабатывают из сернис­тых нефтей. Содержит специальную композицию присадок. Предназ­начено для смазывания двигателей и компрессорной части газомото­компрессоров типов 8ГК, 8ГКМ, 10ГКМ, 10ГКН и аналогичных им агрегатов, работающих на природном газе. Это масло применимо и в циркуляционной, и в лубрикаторной смазочных системах газомотокомпрессоров.
Масла для ГПА с приводом от конвертированных авиационных или судовых ГТД
Все большее распространение получают ГПА, в которых в качестве приводов используются конвертированные авиационные или



 

Показатели

МГД-14м

Кинематическая вязкость, мм2/с, при 100 'С

13,5-15,5

Индекс вязкости, не менее

90

Щелочное число, мг КОН/г, не менее

2,0

Зольность сульфатная, %

0,2

Коррозионность на пластинках из свинца, г/м2, не более

10

Температура, 'С:

 

вспышки в открытом тигле, не ниже

215

застывания, не выше

-15

Массовая доля, %:

 

механических примесей, не более

0,015

воды

Следы

Цвет (разбавление 15:85), ед. ЦНТ, не более

4,0

Степень чистоты, мг/100г, не более

400

Стабильность по индукционному периоду осадкообразования, ч, не менее

35

судовые газотурбинные двигатели, имеющие одну общую особенность: каждый такой привод состоит из двух отдельных модулей.
Первый модуль, представляющий собственно модификацию базового двигателя, называют газогенератором. Второй модуль — свободная (или силовая) турбина (СТ), приводящая во вращение нагнетатель ГПА.
Выбор того или иного сорта масла для ГТД определяется тепло- напряженностью элементов его конструкции, контактирующих с маслом.
Применяемое масло должно иметь достаточную термическую и термоокислительную стабильность. Оно не должно разлагаться (с испарением легких фракций и выпадением из него смолистых веществ) при контакте с наиболее нагретыми стенками масляных полостей привода через уплотнения вращающихся валов.
Масла, применяемые для смазывания ГТД, должны отвечать таким же требованиям, как и масла для авиационных турбореак­тивных двигателей.
Среди нефтяных масел наиболее широкое применение полу­чили авиационное масло МС-8п (см. табл. 3.2), МС-8гп и масло для судовых газовых турбин по ГОСТ 10289-70. Применяют также рабоче- консервационное масло МС-8рк (см. табл. 3.2).

Масло для судовых газовых турбин по ГОСТ 10289-79 реко­мендовано для использования в некоторых ГПА, разработанных на базе судовых газовых турбин. Его изготовляют на основе трансфор­маторного масла из сернистых или малосернистых нефтей с добав­лением антиокислительной и противоизносной присадок (табл. 3.9).
Масло МС-8гп (ТУ 0258-003-4006542-97) разработано на базе масла МС-8п, но технология получения базового компонента, температура застывания которого -45 °С (в отличие от -55 °С для масла МС-8п), более простая; комплекс присадок сохранился прежним. Масло МС-8гп предназначено для использования только в газотурбинных двигателях ГПА.
Для смазывания теплонапряженных перспективных двигателей типа НК-36СТ, AJI-31CT предназначены высококачественное масло Петрим по ТУ 38.401939-92 (табл. 3.10) и углеводородное масло ИПМ-10 по ТУ 38.1011299-90 (см. табл. 3.3).
Наличие нескольких сортов масел для смазывания нагнетателей и приводов с авиационными и судовыми двигателями в составе ГПА создает технические сложности при эксплуатации и эконо­мически не эффективно. Создание и применение унифицированного масла позволит улучшить обеспечение и обслуживание ГПА, решит ряд экономических вопросов, повысит надежность работы КС. Как универсальное можно рассматривать масло Эридан (см. табл. 3.10) для смазывания ГТД и трансмиссии самолетов и вертолетов.


3.9. Физико-химические свойства масла для судовых газовых турбин

Показатели

Нормы по ГОСТ 10289-79

Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре:

 

50 "С

7,0-9,6

20 °С, не более

30

Индекс вязкости, не менее

40

Кислотное число, мг КОН/г, не более

0,02

Зольность, %, не более

0,005

Температура, 'С:

 

вспышки в закрытом тигле, не ниже

135

застывания, не выше

-45

Стабильность против окисления (170 "С, 50 ч):

 

массовая доля осадка после окисления, %, не более

0,20

кислотное число окисленного масла, мг КОН/г, не более

0,65

Содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических

 

примесей и воды

Отсутствие

Натровая проба, оптическая плотность (кювета 10 мм), не более

2

Прозрачность масла без присадки при 5 "С

Прозрачное

Цвет, ед. ЦНТ, не более

1,5

Плотность при 20 "С, кг/м3, не более

905


Показатели

мс-агл

Петрим

Эридан*

Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре:

     

100 °С, не менее

8,0

3,0

7,0"

-40 'С, не более

4000

5500

Не нор­

     

мируется,

     

определе­

     

ние обя­

     

зательно

Температура, °С:

     

вспышки в открытом тигле, не ниже

-

170

190

вспышки в закрытом тигле, не ниже

145

-

-

застывания, не выше

-45

-50

-50

Кислотное число, мг КОН/г, не более

0,05

0,05

0,2

Массовая доля серы, %, не более

0,6

-

-

Зольность, %, не более

0,008

-

-

Испаряемость в чашечках в течение 3 ч:

     

потери от испарения, %:

     

при 150 "С, не более

10,0

-

-

при 175 "С

-

Не нормируется,

   

определение

   

обязательно

вязкость после испарения, мм2/с, при -40 'С, не более

5000

Не нормируется,

   

определение

   

обязательно

Трибологические характеристики на ЧШМТ:

     

критическая нагрузка при 20 'С, Н, не менее

500

600

600

показатель износа при осевой нагрузке 196 Н, мм,

     

не более

0,5

0,35

0,8

Термоокислительная стабильность в течение 50 ч***:

     

кинематическая вязкость после окисления, ммг/с,

     

не более, при температуре:

     

100'С

-

5,0

9,0

50 °С

10,0

-

-

-40'С

5500

7000

13000

кислотное число после окисления, мг КОН/г, не более

0,7

2,5

1,0

массовая доля осадка, нерастворимого в изооктане, %,

     

не более

0,15

0,15

-

коррозия на пластинках после окисления, мг/см2:

     

сталь ШХ15

 

Отсутствие

 

алюминиевый сплав АК4

 

Отсутствие

 

медь М1 или M2

+0,2

±0,2

Отсутствие

Плотность при 20 "С, кг/м3

<865

>820

Не нор­

     

мируется

Цвет, ед. ЦНТ, не более

1,5

-

-

* Стабильность вязкости после озвучивания на ультразвуковой установке УЗДН-1 в течение 15 мин: относительное снижение вязкости после озвучивания не более 3 %.
** Вязкость масла Эридан зависит от требований заказчика к качеству и может составлять от 3 до 8 мм2/с при 100 °С.
*** Для масла марки МС-8гп — при 150 °С, для масел Петрим и Эридан — при 175 °С.
Примечание, Для всех масел содержание водорастворимых кислот, щелочей, воды, механических примесей — отсутствие.

Масло Эридан (ТУ 38.401829—90) обладает высоким уровнем термической (370 °С) и термоокислительной (180—200 °С) стабиль­ности, трибологических характеристик (противоизносных, анти­фрикционных и гхротивозадирных), а также хорошими антикорро­зионными свойствами (не хуже, чем у масла МС-8рк).
Рекомендации по применению конкретных марок масел для авиационных и судовых ГТД в приводах ГПА подробно изложены в книге «Смазочные масла для приводов и нагнетателей газоперера­батывающих агрегатов (авторы: А.Ф. Хурумова, Т.И. Назарова, А.Е. Троянов и др.; М.: 1996).
При подборе масла для конкретных изделий авиационной техники кроме основных характеристик, приведенных в нормативно- технической документации, требуются данные по вспениваемости и совместимости с другими маслами и конструкционными материалами (резинами, покрытиями и др.), по коррозионному воздействию на различные металлы и сплавы, токеокологические и санитарно-гигиенические, теплофизические, электрические характе­ристики, сведения о зарубежных аналогах и др.
В табл. 3.11, 3.12 приведены некоторые дополнительные данные по авиационным маслам различных типов.


3.11. Смазывающие свойства авиационных масел (ГОСТ 9490-75)

Марка масла

Критическая

Показатель

Марка масла

Критическая

Показатель

 

нагрузка,Н

износа*, мм

 

нагрузка,Н

износа*, мм

ИПМ-10

710

0,35

МС-8п

500

0,5

36/1КУА

790

0,50

МС-брк

500

0,5

ВНИИНП-50-1-4ф

840

0,4

Б-ЗВ

890

0,45

ВНИИНП-50-1-4у

750

0,45

/13-240

890

0,5

ПТС-225

900

0,5

МН-7,5у

840

0,5

ВТ-301

900

1,10

ВНИИНП-25

500

0,7

* При осевой нагрузке 196 Н и температуре (20±5) 'С.

Марка

МС-8П

МС-8рк

ЛЗ-240

Б-ЗВ

ИПМ-10

вниинп

вниинп

ПТС-

ВТ-301

масла

         

-!>0-1-4ф

-50-1-4у

225

 

МС-8п

 

С

   

с

с

С

-

 

МС-8рк

С

 

-

-

с

С'

с*

-

-

ЛЗ-240

-

-

 

С

с

-

-

С*

-

Б-ЗВ

-

-

С

 

с»

-

-

С'

-

ИПМ-10

С

С

с

с*

 

с

с

-

н

ВНИИНП-

с*

с*

-

-

с

 

с

-

-

50-1-4ф

                 

ВНИИНП-

с*

с*

-

-

с

с

 

-

-

50- 1-4у

                 

ПТС-225

-

-

с*

с*

-

-

-

 

-

ВТ-301

-

-

-

-

н

-

-

-

-

Принятые сокращения: С — масла совместимы, при замене масла промывка смазочной

системы заменяемым маслом не требуется; срок эксплуатации смеси масел определяется

наименьшим сроком эксплуатации одного из компонентов (до первой замены);

   

С*-

масла смешиваются, но эксплуатационные свойства смеси хуже свойств каждого из

смешиваемых масел; при замене требуется однократная промывка маслосистемы заменяемым

маслом;

                 

Н—масла несовместимы, при замене масла требуется двукратная промывка маслосистемы

заменяемым маслом;

               

Прочерк означает, что смеси не исследовались.

       

Примечание. Минеральное масло МН-7,5у совместимо с маслосмесями.