Моторни масла за строителна техника
Непрестанното развитие на технологиите и постоянният научен прогрес доведоха до навлизането на различни видове модерна строителна техника у нас. Но освен правилният избор на машините и оптимизиране на инвестициите в тях, все по-голямо значение придобива поддръжката и обслужването на техниката с подходящи консумативи. Моторните масла са едни от най-често използваните работни течности, които в същото време са от критична важност за експлоатацията на машините.
Текст: списание Инфрабилд
В сички строителни и пътно строителни фирми е логично да се стремят към максимално ефективна работа на техниката, недопускане на грешки при използване на различните видове масла, спазване на интервалите за смяна, никакви непланирани престои заради повреди в двигателите вследствие на неподходящи масла, оптимизиране на разходите и складовите наличности от масла, лесно поръчване и съхранение, и т.н. Всичко това има пряко отношение към ефективната експлоатация на техниката, а оттам и към реализиране на желаната рентабилност. Постигането на тези цели изисква от една страна създаване на подходяща структура и организация, строго спазване на инструкциите на производителите на техниката, както и съобразяване с професионалните консултации на доставчиците на масла.
От друга страна е необходимо и добро познаване на основните принципи, залегнали в състава, функциите, техническите характеристики и използването на моторните масла, които ще разгледаме на следващите страници. Изискванията към съвременните дизелови двигатели за строителни машини са да притежават висок коефициент на полезно действие, като в същото време трябва да имат минимално неблагоприятно въздействие върху околната среда. Това води до значителни промени в двигателите и техните компоненти. Съвременните моторни масла за строителни машини защитават двигателя като намаляват триенето и износването, охлаждат частите на двигателя, уплътняват горивните камери, почистват частите на двигателя и предпазват от корозия. Тези функции се осъществяват от специални присадки към маслата, които допълват действията им. От друга страна чистото моторно масло е от съществено значение за работата на двигателите с вътрешно горене. Маслените филтри защитават частите на двигателя от вредни замърсители, увеличавайки живота на системата.
Видове моторни масла
Видове моторни масла Моторните масла са три основни вида: минерални, синтетични и полусинтетични. Минералните масла се получават директно чрез дестилация/ректификация от нефт без специална допълнителна обработка. Съставът им варира според качеството на нефта и условията на получаване. По тази причина те са със сравнително по-занижени характеристики. За да се гарантират определени технически показатели, по правило е необходимо влагането на присадки (добавки). Животът на този тип масла е сравнително кратък и изисква по-честа смяна. Предлагането на типично минерални масла през последните години се измества от полусинтетичните.
Синтетичните масла също са на петролна база, но се получават от най-чистите и леки продукти от фракционирането на нефта. Чрез синтез се получават полиалфаолефини, които са основната съставка, различаваща синтетичното от минералното масло. Именно тя значително подобряват вискозитета (течливостта) при различните температурни режими. В същото време те са химически по-стабилни и са по-малко склонни да отделят агресивни разпадни продукти, замърсяващи мотора. В синтетичните масла също се влагат присадки за подобряване на функциите им. За двигатели по-старо производство, с повече моточасове, синтетичните масла не са подходящи, особено в случаите, когато преди това са използвани минерални. Влизащите в техния състав присадки могат да разрушат образуваният стар нагар, който е сработен и не пречи на работата на мотора. Използването на синтетика ще генерира частици и утайки, които могат да задръстят масления филтър и да ускорят износването на металните елементи. Продуктите, съдържащи синтетични съставки, имат нисък вискозитет и могат да протекат през уплътнителните елементи или да ги разрушат. От друга страна използването на минерални масла не се допуска при най-съвременните поколения двигатели, особено при тези, работещи под много голямо натоварване.
Полусинтетичните масла са нещо средно между минералните и синтетичните. Всъщност това са минерални масла с добавка на съставки, характерни за синтетичните масла, като например полиалфаолефини. Животът на полусинтетичните масла е по-дълъг от този на минералните, но това до голяма степен зависи от експлоатационното състояние на двигателя.
Този тип продукти осигуряват добро смазване и почистване на частите на по-съвременните двигатели. Специфичен вид са маслата получени чрез хидрокрекинг - химичен процес при който съставките на минералното масло се модифицират тотално с цел да се подобрят качествата им. Всъщност това са минерални масла, но с по-добри качества от обикновените минерални. Чрез хидрокрекинга производителите постигат свойства, каквито до скоро бяха възможни само за напълно синтетични масла, а в някои случаи могат дори да превъзхождат чистата синтетика. Съществуват и други видове моторни масла като например естерни и полигликолови, но те са по-малко популярни.
Функции на моторното масло
Един от най-важните агрегати в съвременните строителни машини е двигателят с вътрешно горене - в почти всички случаи той е дизелов. Неговата ефективна работа зависи в много голяма степен от използваното моторно масло, което изпълнява редица важни функции. Лесното стартиране на двигателя, например, зависи не само от състоянието на акумулаторната батерия, запалителната система и качеството на горивото, но също и от характеристиките на маслото. През зимата ниските температури сгъстяват всички масла. Ако маслото не е достатъчно течливо (с неподходящ вискозитет), то ще затрудни движещите се елементи на двигателя и той няма да може да „запали“ веднага и да продължи да работи, както се очаква от него. След стартиране маслото трябва да започне да циркулира веднага и да смазва всички движещи се повърхности с цел да елиминира директния контакт на метал в метал. В противен случай може да се стигне до преждевременно износване, задиране и блокиране на елементи на агрегата.
Много важна функция на моторното масло е разнасянето (дисперсията) на саждите, образувани от изгарянето на дизела. Те не се разтварят в маслото, но то трябва да ги задържи под формата на суспензия. Ако това не се случи, саждите се натрупват и могат да доведат до абразивно износване, нежелателно сгъстяване на маслото и образуване на утайка, която на свой ред може да компрометира работата на маслената помпа и от там на целия двигател. Маслото има и почистваща функция. Тя е много важна за отстраняването на нагар от горещите повърхности - особено чувствителни са буталните пръстени и лагерите.
Натрупването на нагар, особено при съвременните дизелови двигатели, води до влошаване на работата на мотора. Освен това маслото трябва да предпазва металните елементи от ръжда и корозия, причинени от кондензати (от вода и вещества, генерирани при непълно изгаряне на дизела), киселини от нормалното окисляване на маслото и др. подобни. Моторното масло има също охлаждаща функция и тя покрива 40% от елементите на двигателя. То също играе голяма роля за поддържане на необходимите работни налягания на газовете в мотора, като уплътнява буталните пръстени и стените на цилиндрите чрез създадения маслен филм. В крайна сметка, ако всички тези функции се изпълняват добре, моторът ще работи дългосрочно в предвидените от производителя параметри (мощност и въртящ момент) и в същото време ще има оптимален разход на гориво.
Присадки в моторното масло
За да подсигурят ефективното изпълнение на всички тези функции на маслото, производителите влагат редица добавки, наричани най-често присадки. Такива са например миещите вещества (детергенти) - химикали с металоорганичен произход, които почистват отлаганията. Обикновено действат заедно с дисперсантите - вещества за фино разпръскване на замърсители, генерирани при работа на двигателя на ниски температури. Детергентите и дисперсантите се прикрепят към частиците на замърсителите, като например сажди и нагар, и точно те ги държат постоянно в състояние на суспензия, предотвратявайки формирането на утайки и натрупвания. Самите замърсители се извеждат от двигателя при смяна на маслото.
Тези две присадки обаче могат да улеснят аерацията на маслото, което от своя страна води до образуване на пяна. Тя намалява мазилните му свойства и може да се отрази неблагоприятно на работата на маслената помпа. За целта се използват пеноподтискащи добавки. На свой ред антиоксидантите (инхибиторите на окисление) свеждат до минимум въздействието на кислорода върху базовото масло. Те намаляват сгъстяването на маслото и генерирането на корозионни киселини. При всички случаи образуването на киселини е нормален процес в дизеловия двигател. Ето защо в маслото се използват присадки, предпазващи стоманените и нестоманените метални компоненти на агрегата - т. нар. инхибитори на ръжда и корозия. Добавките срещу механично износване, задиране и блокиране на триещи се един в друг метални елементи също са много популярни - например цинков диакил-дитиофосфат.
Присадките, подобряващи вискозитета (вискозитетния индекс), са дълговерижни полимери, които могат да се навиват и развиват според промяната в температурата. Когато е ниска, те се навиват на малки топченца, без да увеличават съществено вискозитета, а при висока се развиват в дълги вериги, които се преплитат и повишават вискозитета. Има категории базови масла, съдържащи въглеводороди със склонност да кристализират в парафини при студено време. За понижаване на температурата им на втечняване, съответно подобряване на вискозитета в такива условия, е необходимо да се влагат определени присадки. В някои масла има специални фрикционни модификатори, които могат да понижат разхода на дизел. Тези вещества формират химически или физически свързан филм, намаляващ допълнително триенето между смазваните елементи на двигателя.
Какво точно е вискозитет на моторното масло
Обикновено на всяка опаковка моторно масло могат да се открият означения като 15W-40, 10W-40, 5W-30 и т. н. С тези стойности се обозначава вискозитетът на маслото. Това е неговата течливост, съпротивление при изливане (не трябва да се бърка с плътност). В същото време вискозитетът може да обясни като способността на маслото да се задържа върху повърхността на вътрешните части на двигателя и при това да съхранява своята течливост. Реално вискозитетът е най-променящата се характеристика на маслото спрямо температурата. Посочените числа и буква W са елементи от класификацията на маслата по SAE (Society of Automotive Engineers), която описва вискозитета на маслата при различни работни температури на двигателя. Да вземем за пример 5W-30.
5W е нискотемпературният вискозитет, който означава, че студеният старт на двигателя е възможен при температура не по-ниска от -35°С (от числото преди W изваждаме 40).
Това е минималната температура, при която маслената помпа е в състояние да трансферира маслото през системата, без да допуска сухо триене на вътрешните елементи. Колкото е по-ниско числото преди буквата W, толкова маслото е по-течливо при ниски (зимни) температури. Но по никакъв начин този параметър не влияе на работата на загрелия двигател.
Второто число след буквата W е високотемпературният вискозитет - в нашия пример 30. Това е сборен показател, посочващ минималния и максимален вискозитет на маслото при работни температури на двигателя (100°С или 150°С). Конкретните им стойности са представени подробно в стандарта на SAE в табличен вид. В случая е най-важно да се отбележи, че колкото числото след W е по-голямо, толкова е вискозитетът на маслото по-висок при загрял мотор. Буквата W идва от Winter и означава, че маслото може да се използва също и през зимата и на практика е всесезонно (в днешно време у нас сезонни масла не се използват).
Съществува и още един важен показател - индекс на вискозитета (VI), който характеризира зависимостта на вискозитета от изменението на температурата. Колкото е по-висок той, толкова е по-широк температурният диапазон, който осигурява работоспособността на двигателя, т.е. колкото този индекс е по-голям, толкова поведението на маслото е по-добро. Синтетичните моторни масла имат много по-висок вискозитетен индекс от минералните.
Моторни масла и експлоатация на техниката
Една част от проблемите с използването на моторните масла идва от различните поколения двигатели, които съответстват на различни степени на екологична регулация в ЕС относно изпусканите в атмосферата изгорели газове от мобилна строителна техника: т. нар. Етапи I, II, IIIA, IIIB, IV и най-актуалния сега V. За различните генерации дизелови агрегати се използват масла със следните основни вискозитети: 15W-40 (минерално или полусинтетично), 10W40 (полусинтетично или синтетично), 10W-30 (синтетично) и 5W-30 или 5W-40 (синтетично). Обикновено за Етап IV и V се предписват масла 10W-40/10W-30 и 5W-50/5W-30, а за предходните етапи 15W40. В последно време се появиха продукти с вискозитет 15W-40 за Етап V. Това очевидно налага точно следване на инструкциите на производителя на техниката или избрания доставчик на масла, за да не се допусне използване на продукт с неподходящ вискозитет и съответно непланирани престои за ремонт на двигател.
Характерно за новите поколения дизелови агрегати (от Етап IIIB до Етап V) е използването и комбинирането на различни технологии за третиране на изгорелите газове с цел намаляване на вредните емисии в тях - главно сажди и азотни оксиди. Основно се прилагат рециркулация на изгорели газове (EGR), филтър за частици/сажди (DPF), дизелов окислителен катализатор (DOC) и система за селективна каталитична редукция (SCR) с разтвор на урея - AdBlue.
По принцип тези системи не са свързани към циркулацията на маслото, но в процеса на изгаряне на дизела изгаря и някакво съвсем малко количество масло. Остатъчни частици от него преминават през системата за третиране изгорелите газове и могат да окажат негативно влияние върху нормалното действие на катализиращите флуиди или метали, или да запушат филтъра DPF, който е най-уязвим.
DPF-ът събира почти всички частици в емисиите под формата на сажди и пепел, като по-голямата част от тях изгарят в него по време на заложените цикли за регенерация (пепелта е негорим материал, получен от металните присадки на маслата). С течение на времето филтърът DPF може да се задръсти от сажди и/или пепел. Това може да се случи поради некачествено дизелово гориво, но по-често поради неправилно избрано масло - с неподходящи добавки. В случай на задръстване на DPF машините трябва да спрат работа за принудителна регенерация, почистване или дори смяна на DPF. Това е свързано с непланиран престой на техниката, който може да доведе до по-големи или по-малки загуби поради прекъсване на работата, като например неустойки за неспазване на срокове в строителството. Едно от решенията в тази посока е използването на масла за съвременни двигатели, които имат ниско съдържание на сулфатна пепел, фосфор и сяра - елементи, най-често съкращавани като SAPS (Sulphated Ash, Phosphorous and Sulphur). Такива моторни масла се наричат и нископепелни (Low SAPS). Тяхното приложение става все по-масово, тъй като цялостната смяна на DPF е доста скъпо удоволствие.