Срок службы масла в двигателях строительной и горнодобывающей техники

Любой владелец тяжелой строительной и горнодобывающей техники знает, как дорого обходится каждая замена масел в системах машины. Замена масла в тяжелой машине иногда может в несколько раз превышать стоимость самого масла. И самым неэкономичным способом замены масел является слив по определенным календарным датам или через определенное количество отработанных моточасов.

Одним из способов сэкономить на этих расходах является увеличение интервалов замены масел. Как можно это сделать, обсудим в данной статье.

Кроме непосредственной стоимости масла и фильтра, на которой можно сэкономить, если увеличить интервалы замены, существует много непрямых затрат, связанных с заменой масла и фильтра, и при увеличении интервалов замены на них тоже можно немало сэкономить. Некоторые исследователи утверждают, что реальные затраты на замену масла обычно превышают стоимость собственно самого масла на величину до 40 раз! То же можно сказать и по отношению к замене фильтра. Что же входит в затраты на замену масла? Потери от простоя машины, не произведенная машиной работа; оформление документации (в том числе запись данных, оформление нарядов на работу, различная документация и т. д.); стоимость контроля качества масла, рабочей силы и контроля за качеством работ; стоимость хранения и транспортировки, функционирования службы материально-технического снабжения; утилизация отработанного масла, вопросы охраны окружающей среды и прочие.

От чего зависит срок службы масла

Существует много эксплуатационных факторов, которые могут сократить срок службы смазочных материалов и фильтров. Конечно, по возможности эти негативные воздействия следует исключать. Однако часто ничего нельзя сделать, т. к. многие факторы определяются условиями работы машины и влиянием окружающей среды. Рассмотрим эти факторы подробнее.

Прежде всего, качество масла может быть ниже заявленного (или неправильно подобрано), соответственно оно не прослужит заявленного срока. Но даже масло наивысшего качества под влиянием неблагоприятных факторов может деградировать. Важно правильно подобрать класс вязкости и другие характеристики масла, чтобы оно могло выдержать высокие нагрузки и прочие неблагоприятные воздействия, которые сокращают срок его службы.

Загрязнения. Если смазочный материал будет загрязнен, ни одна машина и механизм не смогут работать так, как задумано их разработчиками, и не смогут достичь расчетного срока службы. Вот основные источники загрязнения масла:

– масло может поступить изначально загрязненным, либо с изначально чистыми смазочными материалами могут обращаться небрежно и неправильно, и в результате они оказываются загрязненными; чтобы это предотвратить, следует проводить большую работу с поставщиками смазочных материалов;

загрязнения могут заноситься людьми в процессе производства или эксплуатации машины при техобслуживании и ремонте;
загрязнения возникают в процессе работы самой машины под действием трения или химических веществ;
загрязнения поглощаются самой машиной из окружающей среды (пыль, влага, микробы).

Абразивные материалы, т. е. твердые частицы, вызывающие абразивный износ. Хотя наличие в масле одной микроскопической твердой частицы может не выглядеть опасным, она одна может способствовать возникновению еще 20 новых частиц за время от ее появления в масле и до того момента, как она будет задержана фильтром, растерта трущимися деталями или выпадет в осадок. После множества таких этапов «размножения» загрязненное масло может превратиться из «крови» машины в «смертельный яд». Кроме того, если твердые абразивные частицы не будут быстро задержаны фильтром, эффект их отрицательного воздействия будет больше, нежели простая арифметическая сумма воздействий от каждой частицы. Эти частицы будут оказывать действие в комплексе с другими загрязнениями и неблагоприятными условиями, в частности истощать присадки. Твердые частицы – продукты износа действуют как прооксиданты, т. е. каталитически усиливают темп окисления масла.

Например, проводилось исследование зависимости срока службы подшипников и масляного насоса от наличия в масле твердых частиц размером 3–5 мкм и более. Дело в том, что размер таких частиц превышает динамическую толщину масляной пленки между трущимися поверхностями деталей, и они вызывают абразивный износ. Но и абразивные частицы меньших размеров в больших концентрациях содержащиеся во взвешенном состоянии в масляной пленке, на которую воздействует высокое давление, вызывают питтинговую коррозию на поверхностях деталей. Исследование показало, что сроки службы подшипников и насоса значительно увеличиваются, когда большая часть малых абразивных частиц и частиц размером 3–5 мкм и более отфильтровываются из масла.

Когда воздушный фильтр засоряется, двигатель начинает испытывать недостаток воздуха, возникает избыток топлива в камере сгорания. Чрезмерно высокий расход топлива может также возникнуть в результате неисправности либо неправильной регулировки двигателя (неправильно выставленное опережение зажигания или впрыска, неправильная установка зубчатой рейки ТНВД, неисправности форсунок). Это приводит к попаданию в моторное масло продуктов неполного сгорания (сажи, несгоревшего топлива) и примесей, присутствующих в топливе (кислота, вода). Эти загрязняющие вещества ухудшают характеристики моторного масла и вызывают быстрое засорение фильтра. Топливо, попадая в масло, уменьшает его вязкость, в результате становится тоньше масляная пленка, разделяющая поверхности трущихся деталей. Топливо разрушает присадки, усиливается процесс окисления масла, вместе с топливом в моторное масло попадают соединения серы и ароматические углеводороды, которые изменяют его вязкость и ухудшают состояние даже наиболее качественных и устойчивых к действию неблагоприятных факторов моторных масел.

Картерные газы. Частые остановки двигателя вследствие перегрузок (двигатель глохнет), серьезный износ деталей двигателя, длительная работа на холостом ходу, движение машины с частыми остановками, работа при отрицательной температуре окружающего воздуха, работа непрогретого двигателя и работа на большой высоте над уровнем моря – все эти факторы способствуют увеличению объема газов, прорывающихся в картер двигателя из камеры сгорания. Картерные газы обычно являются основным источником проникновения в масло таких загрязнений, как грязь, вода, сажа, топливо, окислы азота (NOx) и продукты неполного сгорания топлива (НС).

Приборы определения класса чистоты масла

Утечки охлаждающей жидкости. Этиленгликоль и вода сильно ухудшают диспергируемость (т. е. свойство масла удерживать во взвешенном состоянии посторонние жидкости и твердые частицы, не давая им выпадать в осадок) и усиливают целый ряд других проблем, таких как окисление масла, разрушение присадок, образование коррозии, отложений, засорение фильтра и т. д.

Объем масла в системе. В общем случае чем больше объем масла, циркулирующего в системе смазки, например двигателя, тем меньше концентрация загрязнений в нем. Чем больше емкость масляного картера, тем дольше сохраняются присадки в масле и меньше тепловая нагрузка на масло. Высокие рабочие температуры ускоряют скорость расходования присадок и окисления масла. В результате у тех двигателей, где масляные картеры имеют наибольшие размеры, как правило, наибольшие среди «одноклассников» рекомендованные интервалы замены масла.

При низком уровне масла в картере, т. е. недостаточном общем количестве масла в системе, увеличивается его нагрев, темп загрязнения, поскольку в меньшем количестве масла имеется меньшее количество присадок, противодействующих окислению и деградации масла.

Шлам и лаки. В продуктах разложения масла часто содержатся в высокой концентрации карбоновые кислоты, свободные радикалы и гидроперекиси. Когда отработанное загрязненное масло сливают, а отложения (шлам и лаки) остаются, срок службы заправленного нового масла сокращается. Шлам – это суспензия и эмульсия (и осадок из них) в масле из нерастворимых твердых и смолистых веществ от коричневого до черного цвета. Состав картерного шлама: масло 50–70%; вода 5–15%; остальное – продукты окисления масла и неполного сгорания горючего, твердые частицы.

Степень долива масла. При доливе нового масла повышается содержание присадок и уменьшается содержание загрязнений, но зато все масло приходится менять чаще.

Другие загрязнения. В любую систему смазки или гидросистему, картер коробки передач и редуктора, которые соединяются с атмосферой через сапун, вместе с воздухом попадают пары влаги и при изменениях температуры конденсируется вода, которая вызывает гидролиз (взаимодействие веществ с водой), коррозию, разрушение присадок и т. д. Иногда для улавливания влаги в конструкцию гидравлического фильтра включаются осушители из силикагеля.