Компрессоры в технологических процессах. Смазочные материалы

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

Н. В. Соколов, С. Н. Кузовова

КОМПРЕССОРЫ

В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ 

ПРОЦЕССАХ. СМАЗОЧНЫЕ 

МАТЕРИАЛЫ

Учебное пособие

Казань

Издательство КНИТУ

2021

УДК 621.51(075)
ББК 31.76я7

С59

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

д-р хим. наук, проф. Б. П. Тонконогов

канд. техн. наук Е. Р. Ибрагимов

С59

Соколов Н. В.
Компрессоры в технологических процессах. Смазочные материалы : 
учебное пособие / Н. В. Соколов, С. Н. Кузовова; Минобрна-
уки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во 
КНИТУ, 2021. – 108 с.

ISBN 978-5-7882-2910-2

Приведены классификация смазочных материалов (масел и смазок), описание 
основных их эксплуатационных свойств. Представлены браковочные параметры 
масел, а также описание сортов и марок масел, их свойств и условий эксплуатации 
применительно к определенному типу компрессоров (центробежные, 
поршневые, винтовые) с учетом состава и параметров сжимаемого газа.

Предназначено для магистрантов, обучающихся по направлению 

15.04.02 «Технологические машины и оборудование».

Подготовлено на кафедре компрессорных машин и установок.

ISBN 978-5-7882-2910-2
© Соколов Н. В., Кузовова С. Н., 2021
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2021

УДК 621.51(075)
ББК 31.76я7

В в е д е н и е

Работоспособность деталей машин и механизмов компрессор-

ного оборудования при правильной эксплуатации определяется тремя 
основными факторами: конструкцией, технологией (качеством) изго-
товления и смазкой. Первым двум факторам посвящено большое коли-
чество работ, достаточное для повышения квалификации студентов и 
инженерно-техническиских работников машиностроения. Учебная ли-
тература, касающаяся третьего фактора, применительно к компрессо-
рам представлена недостаточно.

Данное учебное пособие посвящено изучению научно-теорети-

ческих и практических вопросов смазки, природы смазочного действия 
масел и особенностей их влияния на трение и интенсивность изнаши-
вания деталей механизмов компрессорных машин. Недостаточное зна-
комство с этими вопросами может привести к недооценке влияния ма-
сел на долговечность и работоспособность компрессорного оборудова-
ния, неумению подбирать правильную марку масла для конкретных 
случаев эксплуатации, в том числе для торцевых уплотнений, подшип-
ников скольжения и качения, а также формулировать требования на 
разработку нужного сорта масла.

С повышением производительности компрессорных машин

необходимы разработка и применение новых смазочных материалов, 
обеспечивающих надежную и долговечную работу этой техники. Внед-
рение новых сортов масел с повышенными физико-химическими и три-
бологическими показателями требует разработки новых и изыскания 
оптимальных режимов их использования.

Следовательно, изучение смазочных материалов для студентов, 

изучающих системы уплотнений и подшипников компрессорных ма-
шин и газоперекачивающих агрегатов, является актуальной задачей.

1 . К Л А С С И Ф И К А Ц И Я  С М А З О Ч Н Ы Х  

М А Т Е Р И А Л О В

1 . 1 .
Ф у н к ц и о н а л ь н о е  н а з н а ч е н и е  

и к л а с с и ф и к а ц и я
с м а з о ч н ы х  м а т е р и а л о в

п о а г р е г а т н о м у  с о с т о я н и ю

Для снижения трения и изнашивания узлов трения широко используются 
смазочные материалы. По агрегатному состоянию они могут 
быть жидкими, пластичными, твердыми и газообразными. Наибольшее 
распространение в компрессорной технике получили жидкие смазочные 
материалы (масла) и пластичные смазочные материалы (смазки).

Смазочные масла (как и смазки) являются элементом узла трения, 
во многом определяющим долговечность, надежность и потери 
мощности на трение в трибосопряжениях.

Эффективность использования смазочного масла в узле трения 

зависит от многих факторов: условий его применения (температуры, 
нагрузок, скоростей перемещения, характеристик окружающей среды 
и т. п.), режима эксплуатации машины или механизма (постоянных или 
переменных внешних воздействий, остановок и т. п.), конструктивных 
особенностей узла трения (типа, размера, характера движения трущихся 
поверхностей и др.), состава и свойств материалов, с которыми 
оно контактирует в процессе работы [1].

Как материал узла трения масло выполняет следующие функции [
2]:

1) уменьшает трение, возникающее между сопряженными деталями;


2) снижает интенсивность изнашивания и предотвращает задиры 
трущихся поверхностей;

3) отводит тепло от трущихся поверхностей;
4) защищает трущиеся поверхности и другие неизолированные 

детали от коррозионного воздействия внешней среды;

5) уплотняет зазоры между сопряженными деталями;
6) удаляет из зоны трения продукты износа, коррозии и прочие 

загрязнения.

В большинстве случаев эти требования равнозначны, и смазка 

должна выполнять все указанные функции. Такими свойствами в той 
или иной мере обладают жидкие масла, полученные селективной 
очисткой и депарафинизацией масляных дистиллятов, выделенных из 
мазутов, или синтетические масла. В гидромашинах эти функции выполняет 
вода, в машинах химического производства – та жидкая среда, 
которая транспортируется или перерабатывается машинами и от которой 
трудно изолировать опоры. В подшипниках, несущих весьма малую 
нагрузку и работающих с очень большой окружной скоростью 
скольжения, применяется воздушная или газовая смазка.

В тяжелонагруженных опорах, работающих периодически с постоянной 
или переменной нагрузкой при малой скорости вращения, 
например в зубчатых муфтах тихоходных валов мультипликаторных 
центробежных компрессоров (МЦК) малой мощности, теплоотвод осу-
ществляется в основном непосредственно через трущиеся детали, и 
функции смазки сводятся к уменьшению интенсивности изнашивания 
и коэффициента трения в режиме граничного трения – здесь уместна 
пластичная смазка, содержащая в качестве наполнителей порошкооб-
разные графит или дисульфид молибдена, обладающие высокими ан-
тифрикционными и противоизносными свойствами.

Таким образом, ассортимент смазочных материалов чрезвы-

чайно широк. Промышленность непрерывно вырабатывает новые 
марки нефтяных и синтетических масел, новые виды антифрикцион-
ных полимеров, пластичных и твердых смазок.

По агрегатному состоянию смазочные материалы подразделя-

ются на газообразные, жидкие (масла, смазочно-охлаждающие жидко-
сти (СОЖ)), пластичные (смазки), твердые. Жидкие обладают высокой 
текучестью (нефтяные, синтетические и растительные масла). Пла-
стичные смазки без нагрузки имеют свойства твердых тел, а под 
нагрузкой – свойства жидкостей, и в обычных условиях находятся в ма-
зеобразном состоянии (технический вазелин, солидолы, консталины, 
жиры и др.). Они подразделяются на антифрикционные, консервацион-
ные, уплотнительные и др. Твердые представляют собой порошки, раз-
деляющие трущиеся металлические поверхности. Они изменяют свое 
состояние под действием температуры, давления. Их обычно 
применяют в качестве наполнителей в составе масел и пластичных 
смазок.

1 . 2 . К л а с с и ф и к а ц и я  м а с е л

Смазочные масла в зависимости от происхождения (способа по-

лучения) масляной основы или исходного сырья для получения, от 
назначения (способа применения) готового продукта, от температуры 
применения; от класса вязкости можно разделить на следующие 
группы [3].

I. По происхождению различают такие масла, как нефтяные, 

синтетические и растительные. В наибольших масштабах использу-
ются масла, получаемые путем переработки нефтяного сырья (нефтя-
ные масла, относящиеся к минеральным, являются основной группой 
выпускаемых смазочных масел: более 90 % ассортимента и объема 
производства).

Синтетические масла, полученные на основе углеводородного 

или других видов сырья, получили меньшее распространение; они по-
лучаются из различного исходного сырья различными методами (оли-
гомеризацией олефинов, окисей этилена или пропилена, синтезом 
кислот и спиртов и другими способами). Синтетические масла обла-
дают более высокими эксплуатационными свойствами, однако, из-за 
высокой себестоимости их производства применяют только в самых от-
ветственных узлах трения.

Растительные масла применяются ограниченно из-за крайне 

низкой термоокислительной стабильности. Их получают путем перера-
ботки семян определенных растений, например, касторовое, горчичное 
и сурепное масла. Часто их используют в смеси с нефтяными.

Наряду с чисто нефтяными и синтетическими маслами все чаще 

используют их смеси – полусинтетические масла.

II. По назначению масла делятся:
1) на моторные, предназначенные для двигателей внутреннего 

сгорания (бензиновых, дизельных, авиационных и др.);

2) индустриальные, применяемые главным образом для станоч-

ного оборудования (гидропрессов, редукторов, прокатных станов, 
направляющих скольжения и другого оборудования промышленных 
предприятий);

3) трансмиссионные, применяемые в трансмиссиях тракторов, 

автомобилей, комбайнов, самоходных и других самоходных машин;

4) турбинные, предназначенные для смазывания узлов трения 

(подшипники скольжения, зубчатые зацепления, уплотнения) паровых, 

водяных и газовых турбин, турбокомпрессоров, турбонасосов, воздухо-
дувок и электрогенераторов. В некоторых конструкциях турбинные 
масла играют роль гидравлических масел. В большинстве конструкций 
они охлаждают узлы трения и передают импульсы давлений в системах 
управления. В генераторах с водородным охлаждением масла исполь-
зуются для герметизаций гидравлических и лабиринтных затворов под-
шипников.

Если турбинное масло играет роль уплотнения водородной си-

стемы охлаждения, в системе смазки имеется дополнительное устрой-
ство для вакуумной дегазации.

Турбинное масло подвергается воздействию температуры 60–

100 °С в условиях контакта с кислородом воздуха и водой и в присут-
ствии металлов, катализирующих процесс его окисления. Поэтому к 
турбинным маслам предъявляются следующие требования [5]: стой-
кость к окислению в условиях контакта с воздухом при температуре 
100–120 °С; отсутствие склонности к эмульгированию с водой; низкое 
пенообразование; хорошие антифрикционные и противоизносные 
свойства; низкое кислотное число для свежего масла и в начале работы; 
низкий коксовый остаток и отсутствие механических загрязнений; отсутствие 
осадков и шламов; высокая температура вспышки.

При работе турбинных масел кислотное число не должно превышать 
0,5 мг КОН/г, вязкость – изменяться более чем на 25 % от 
начального значения, а температура вспышки – снижаться более чем на 
10 °С. Масло, работающее в маслосистеме, должно оставаться прозрачным. 
После превышения этих параметров масло необходимо сменить 
или регенерировать.

Турбинные масла производятся на основе вакуумных дистиллятов 
нефти, от качества которых зависит качество турбинного масла. 
Для производства турбинного масла используются как сернистая парафиновая 
нефть, так и малосернистая беспарафиновая. Дистилляты подвергаются 
глубокой селективной и гидро- очистке. Свойства базового 
масла корректируются присадками: низкотемпературными ингибиторами 
окисления, ингибиторами коррозии, противопенными и деэмуль-
гаторами. При легких условиях работы по нагрузке и температуре при-
меняются масла без присадок. В классификации ИСО 6743/0 (1981 г.) 
для турбинных масел используется символ «Т». Для турбинных масел 
предусмотрена также вязкостная классификация ИСО 3448 (1975 г.);

5) компрессорные. В воздушных, газовых, холодильных ком-

прессорах, воздуходувках и вакуумных насосах разного типа и 

назначения применяются компрессорные масла. Эти масла предназна-
чены для смазывания узлов трения и герметизации. Масло должно под-
бираться в соответствии с условиями работы и вида сжимаемого газа, 
условий сжатия и получаемого давления [5].

Традиционные компрессорные масла делятся на три основные 

группы по их применяемости: для воздушных и газовых компрессоров; 
для холодильных компрессоров; для вакуумных насосов. В стандарте 
ИСО 6743/3 уточнена классификация компрессорных масел, им при-
своен символ «D»; для отечественных компрессорных масел присвоен 
символ «К».

Масло для воздушных и газовых поршневых компрессоров при-

меняется для смазывания трущихся деталей цилиндров и клапанов. Оно 
также выполняет роль герметизирующего фактора для камеры сжатия. 
Требования к качеству масла определяются температурой сжимаемого 
газа, давлением сжатия и чистотой газа. На температуру влияют сте-
пень сжатия, свойства сжимаемого газа и количество отводимой теп-
лоты. Теплота отводится маслом, системой охлаждения цилиндров, в 
многоступенчатых компрессорах система охлаждения газов распреде-
ляется между отдельными ступенями. При необходимости газ может 
охлаждаться при поступлении в компрессор.

Масло в компрессоре подвергается воздействию высокой тем-

пературы, а при сжимании воздуха еще и воздействию атмосферного 
кислорода. Температура масла тесно связана с температурой сжимае-
мого газа. Вязкость масла при самой высокой температуре должна 
быть, с одной стороны, настолько высокой, чтобы обеспечить хорошее 
смазывание поршневых колец и гильзы цилиндра; с другой стороны, 
при пуске компрессора при пусковых температурах настолько незначи-
тельной, чтобы масло быстро достигало смазываемых узлов.

Кроме того, компрессорное масло должно обладать термиче-

ской и термоокислительной стабильностью, отсутствием склонности к 
коксообразованию и температурой вспышки на 50 °С выше самой высокой 
рабочей температуры. Механизм коксообразования следующий: 
вначале образуются липкие осадки, затем под воздействием температуры – 
лаки. Далее под воздействием еще более высокой температуры 
возникают нагары, т. е. коксообразные отложения, смыть которые 
масло не в состоянии. В масле не должно быть летучих компонентов, а 
масляный туман должен сразу оседать на стенках цилиндров. В противном 
случае откладывающийся на стенках кокс может раскалиться и 
привести к самовоспламенению паров масла.

Масло для воздушных компрессоров получают из вакуумных 

остатков парафиновых нефтей (гудронов) путем их деасфальтизации, 
селективной очистки и депарафинизации. Масла для компрессоров небольшой 
производительности не содержат присадок. Масла для стационарных 
компрессоров могут содержать ингибиторы окисления и коррозии, 
противоизносные и моющие присадки.

В винтовых компрессорах, компрессорах с вращающимся 

поршнем и в компрессорах специальных конструкций применяются 
масла на основе базовых нефтяных или синтетических масел.

Масла для холодильных компрессоров применяются для смазы-

вания узлов трения компрессоров, перекачивающих хладагенты: ам-
миак, двуокись углерода, легкие и тяжелые углеводороды, двуокись 
серы, разного рода фреоны, хлорированные углеводороды [5].

При сжатии хладагента в холодильном поршневом компрессоре 

температура масла в камере сжатия может доходить до 230–250 °С, по-
этому оно должно обладать достаточно высокой вязкостью и термо-
стойкостью. В то же время температура застывания у него должна быть 
ниже минимальной рабочей температуры. Поэтому для холодильных 
компрессоров применяется нефтяное масло из беспарафиновой нефти 
с высокой вязкостью и низкой температурой застывания.

Масла для вакуумных насосов предназначены для смазывания 

узлов трения паромасляных высоковакуумных и поршневых насосов. 
Эти масла должны обладать низкой упругостью паров, соответствую-
щей получаемому разрежению, высокой химической и термической 
стабильностью. Для вакуумных насосов применяется масло, получае-
мое в результате разгонки на фракции в вакууме глубоко рафинирован-
ного нефтяного масла [5];

6) приборные, применяемые в качестве уплотняющей среды для 

герметизации камеры сжатия и в специальных приборах;

7) специального назначения.
III. По температуре применения среди масел различают:
1) низкотемпературные масла, используемые при температуре 

не выше 60 °С (приборные, индустриальные и др.);

2) среднетемпературные масла, применяемые при температуре 

150–200 °С (турбинные, компрессорные, цилиндровые и др.);

3) высокотемпературные масла, используемые в узлах, которые 

подвергаются воздействию температур 300 °С и более. Это главным 
образом моторные масла.

Ниже представлена сводная классификационная табл. 1.1 раз-

личных видов масел с указанием области использования.

В процессе работы смазочное масло подвергается воздействию 

таких факторов, как высокая температура скоростного режима работы 
механизма; интенсивные контакты с кислородом воздуха, а в двигате-
лях внутреннего сгорания – с продуктами сгорания; каталитическое 
воздействие металлов и сплавов; весьма высокие удельные нагрузки в 
подшипниках и других узлах трения; изменение скоростного режима 
движения масла; изменение режима работы механизма. Эти факторы,
воздействуя на смазочное масло, приводят к возникновению в нем 
весьма сложных физико-химических процессов, что способствует из-
менению первоначальных качеств масла.

Таблица 1.1

Классификация различных масел

Назначение
Область применения

Моторные

Двигатели внутреннего сгорания: 
карбюраторные, дизельные, авиаци-
онные

Трансмиссионные

Механические и гидромеханические 
передачи автотракторной техники и 
других технических объектов

Индустриальные
Сборочные единицы и механизмы 
промышленного оборудования

Турбинные
Смазка и охлаждение подшипников 
скольжения турбоагрегатов

Компрессорные

Компрессоры низкого и высокого 
давления; детали компрессоров, 
непрерывно соприкасающихся с хо-
лодильными агентами

Приборные
Детали различных приборов, кон-
трольно-измерительной аппаратуры

Электроизоляционные 
(трансформаторные,
конденсаторные, кабельные)

Жидкие диэлектрики: изоляция то-
конесущих частей электрооборудо-
вания, отвод тепла

В целом смазочные масла должны обладать соответствующими 

показателями: 
вязкостью 
и 
индексом 
вязкости, 
высокой