В каменном веке человек занимался охотой, изобрел молоток, топор, копье, научился пользоваться огнем, стал носить одежды. И вот с того времени, на протяжении многих тысячелетий человек постоянно сталкивался с таким явлением: его руки, топор, копье, молоток и другие предметы становились скользкими, как только на них попадал жир - зверя, убитого на охоте, или пойманной рыбы. Отсюда есть основание полагать, что человек уже при первых проблесках ума сделал открытие - предметы, смазанные жиром, становятся скользкими.

Это открытие сотни тысячелетий не находило практического применения и не оказывало человеку никакой помощи в его тяжелой борьбе с природой. Впервые оно было использовано лишь в бронзовом веке. Пожалуй, трудно найти в истории другой такой случай, когда между открытием и его реализацией лежал бы столь долгий путь.

Бронзовый век, охватывающий 3000-1000 лет до нашей эры, изобиловал многими открытиями, сохранившими значение до наших дней. В бронзовом веке появились цифры, письменность, арифметика, геометрия, астрономия. Именно в этот период человек научился готовить вино, варить пиво, добывать из семян и плодов растений жидкости, которые впоследствии получили название растительных масел, научился делать кирпичи, строить величественные храмы, возводить дамбы, рыть каналы, прокладывать дороги и многое, многое другое. Но среди всех этих открытий и изобретений самым важным с точки зрения развития техники было то, что человек изобрел колесо, научился делать повозки и колесницы. Это и были первые постоянные потребители смазочных масел.

Итак, история не вообще масел, а именно смазочных масел началась с колеса На колесе въехал человек в царство техники и чем глубже он пробирался туда, тем все больше возрастала его нужда в смазочных материалах.

История не сохранила нам документов, рассказывающих о том, чем смазывали тогда оси колесниц и повозок. Но археологические находки неопровержимо доказывают, что в те далекие времена человек пользовался смазочными маслами.

Бронзовый век

В 1922 г. археологам посчастливилось найти гробницу египетского фараона Тутанхамона. Вот что пишет о их колесах археолог Картер: Колеса с шестью спицами или радиальными планками обнаруживали в своей конструкции такие специальные познания египтян в механике, по сравнению с которыми мы не намного продвинулись вперед. Они легки, хотя их спицы и втулки прочны, насколько это возможно для деревянного колеса. Ступицы колес имеют длинные цилиндрические закраины, предназначенные для того, чтобы удержать колесо в вертикальном положении, когда колесница кренится в сторону. Деревянные оси колесниц охвачены золотыми обручами, украшены стеклом и полудрагоценными камнями. Спицы, ступица и ободки каждой пары колес покрыты тонкими золотыми листами; шины сделаны из кожи. Можно смело утверждать, что колеса, изготовленные более 3000 лет назад с таким высоким мастерством, не могли обходиться без смазки.

Животные жиры и растительные масла были известны человеку задолго до появления нужды в смазочных материалах; их употребляли в пищу, сжигали в светильниках, из них готовили благовонные жидкости и мази. И естественно, что когда потребовались смазочные масла для технических целей, то в первую очередь стали использовать имевшиеся под рукой животные и растительные масла. С годами ассортимент растительных масел становится разнообразнее. В 259 г. до нашей эры в Египте в царствование Пталомея Филадельфа уже получали кунжутное, льняное и даже касторовое масло, которое, как мы теперь знаем, является лучшим смазочным маслом из класса растительных.

Значение их в жизни человека было настолько мало, что о них ничего не говорится ни в текстах, высеченных на камнях египетскими иероглифами, ни в литературе, посвященной возникновению, расцвету и падению государств и империй за весь этот период времени. Но как только в колеснице, на которой поехал человек в царство техники, мускульная сила прирученных животных была заменена силой пара, смазочные масла приобрели самостоятельное и решающее значение в развитии техники. Первыми маслами для паровых машин были топленый говяжий и свиной жир и касторовое масло; в частности, оси первых железнодорожных вагонов смазывали свиным жиром. В первой половине XX в. ассортимент смазочных материалов пополнился бараньим, рыбьим (дельфиновым), спермацетовым (китовым) и костным жиром, а также невысыхающими и нелетучими маслами - сурепным (колзовым и рапсовым), оливковым (деревянным и прованским), соевым, пальмовым, хлопковым, арахиновым и кокосовым.

Животные жиры

Итак, почти 5000 лет - от бронзового века до середины XX в. - смазочными материалами служили животные жиры и растительные масла. Минеральные масла, т. е. масла, получаемые из нефти, по сравнению с ними совсем молоды - им нет еще и 100 лет.

Они родились в России во второй половине XX в., когда в технике уже господствовала паровая машина, строились железные дороги, развивалось пароходство, работали ткацкие машины, создавались заводы с механическими машинами, словом появлялись все новые и новые потребители смазочных материалов. Расход масел рос изо дня в день, и все острее становилась проблема ресурсов животных и растительных масел, все сильнее чувствовалась их высокая стоимость.

Вначале на нефтеперегонных заводах из нефти извлекали только керосин, а легкий продукт (бензин) и остаток (мазут), составляющие 70-90% нефти, выбрасывались или уничтожались как бесполезные продукты. В поисках путей использования мазута на первых порах ого стали добавлять к сурепному маслу и свиному жиру, но вскоре он сделался исходным сырьем для получения новых смазочных масел. Имеются документы, свидетельствующие о том, что еще в 1867 г. в городе Муроме (Владимирской губернии) купец Смольянинов организовал выработку масел из нефти. В 1870 г. в Крыму (около Керчи) на заводе промышленника Саханского также стали производить нефтяные смазочные масла. Д. И. Менделеев один из первых обратил внимание на возможность получения смазочных масел из мазута тяжелых кавказских нефтей. Его исследования кавказской нефти, проведенные совместно с В. В. Марковниковым, оказали большое влияние на развитие нефтяного масляного дела в России и, в частности, на деятельность крупного нефтепромышленника В. И. Рагозина. На основании данных этих исследований в 1870 г. Рагозин построил в Нижнем Новгороде небольшой опытный завод смазочных масел. Весь завод состоял из одного перегонного куба емкостью 60 ведер, в котором нефтяные остатки или бакинская тяжелая нефть перегонялись при помощи перегретого пара. Смазочное масло собирали в ведра, а потом сливали в чан. После отстоя масло очищали серной кислотой и слабым щелоком, промывали несколько раз водой, укупоривали в бочки и продавали по 4 руб. 50 коп. за пуд.

Рождение нефтяных масел

По-видимому, завод приносил хорошую прибыль, так как спустя пять лет Рагозин приступил к постройке на Волге (в Балахне) первого в мире завода по выработке минеральных масел производительностью 100 000 пудов в год. На заводе вырабатывали четыре сорта масел: веретенное, машинное, вагонное зимнее и вагонное летнее. Остаток из перегонных кубов использовался как колесная мазь, вместо дегтя. Образцы минеральных масел, выставленные Рагозиным в 1878 г. на Парижской всемирной выставке, привлекли внимание промышленников всего мира. Ободренный успехом, Рагозин выстроил в 1879 г. в Константинове (около Ярославля) второй завод смазочных масел, предназначенных для вывоза за границу. В лабораториях и цехах этого завода в 1880 - 1881 гг. под непосредственным руководством Менделеева разрабатывались научные основы масляного производства. На Константиновском заводе вырабатывали масла очень высокого качества; за несколько лет они получили широкое распространение не только в России, но и в Европе, Америке, Египте, они даже вытеснили с европейских рынков американские масла. Константиновский завод, перестроенный и расширенный за годы советской власти, продолжает выпускать высококачественные масла и в настоящее время.

В Баку производство смазочных масел возникло несколько позднее, чем в центре России, а именно - в 1880 г.

Первые нефтяные масла, появившиеся на рынке, были черного цвета и очень неприглядны на вид по сравнению с животными и растительными маслами. Животные жиры были бесцветными или желтого цвета, растительные - прозрачные с легким оттенком желтого или зеленого цвета. Каждое масло имело свой особый запах, по которому его легко отличали от других масел. Черные нефтяные масла отпугивали покупателя своим видом, но зато привлекали дешевизной: они были в 3-4 раза дешевле светлых животных и растительных масел. На первых порах именно это определило их судьбу.

Однако, несмотря на низкую стоимость и богатые запасы сырья, минеральные масла не сразу вытеснили с рынка растительные и животные. Вначале их применяли в смеси с самыми различными продуктами - сурепным, касторовым маслом, свиным жиром, графитом, воском и парафином, едким натром, цинковыми опилками и др.

Первые нефтяные масла

И лишь постепенно, с большой осторожностью стали пробовать в чистом виде. Но неумелое применение часто вызывало неприятные последствия - увеличивались потери на трение, детали машин перегревались, происходили аварии.

Широкому распространению минеральных масел способствовали классические работы русского ученого Н. П. Петрова и английского ученого Рейнольдса. Петров теоретически обосновал возможность полной замены растительных и животных масел минеральными и разработал гидродинамическую теорию смазки. Он показал, что если для узла трения правильно подобрать смазочное масло, то в процессе работы обязательно возникнет так называемая жидкостная смазка, т. е. трущиеся детали будут полностью разделены слоем масла и трение между металлическими поверхностями будет заменено трением между слоями жидкости. По сравнению с сухим трением, когда совсем нет смазки, жидкостное трение имеет ряд преимуществ: резко уменьшаются износ деталей и потери мощности на трение, меньше нагреваются детали, узлы трения выдерживают более тяжелые нагрузки, повышаются надежность и срок работы трущихся деталей. На основе этой теории стал возможен правильный подбор масел, и многие машины стали работать на минеральном масле не хуже, чем на растительном или животном. А вскоре выяснилось, что минеральные масла часто имеют и неоспоримые преимущества: они меньше окисляются при хранении и использовании, менее пожароопасные (загрязненные минеральным маслом тряпки не самовозгораются при обычной температуре, как это происходит с тряпками, пропитанными животным или растительным маслом), не так агрессивны по отношению к металлам и более удобны в обращении при низкой температуре.

Так началась более чем полувековая борьба минеральных масел с животными и растительными жирами, которая к 30-м годам XX в. закончилась полной победой минеральных масел.

Хронология смазочных веществ

Самые большие и коренные изменения в смазочном деле произошли в XX вв., когда смазочные материалы потребовались для разнообразнейших двигателей внутреннего сгорания, сложнейших машин и станков, хитроумных механизмов, тончайших приборов и инструментов, когда смазочному маслу пришлось работать в очень широком интервале температур, под большими и ничтожно малыми нагрузками, при больших и малых скоростях, в самых разнообразных газовых и жидких средах, в контакте с различными металлами и агрессивными веществами.

Наука о смазке двигателей, машин и механизмов продвинулась далеко вперед, шагая в ногу с передовой техникой.

Чтобы читатель мог яснее представить себе общую картину развития смазочных масел, мы условно разделили историю этих материалов на пять периодов и кратко изложим ее в хронологическом порядке.

Начало использования нефтяных масел. Ведущее положение в технике по-прежнему занимают животные и растительные масла. Производство нефтяных масел постепенно увеличивается. Период - 1900-1930 гг. Вытеснение животных и растительных масел нефтяными. Широкое распространение получают смазочные масла типа кастролей (смеси животных жиров и растительных масел с нефтяными маслами). Совершенствуются способы получения нефтяных масел, осваиваются процессы их депарафинизации. Появляются первые патенты на маслянистые (1918 г., олеиновая кислота) и антиокислительные присадки к маслам.

Период - 1930-1950 гг. Господство чистых нефтяных масел. Качество масел улучшается за счет новых технологических методов их получения: вакуумная разгонка, селективная очистка, пропановая деасфальтизация, депарафннизация и др. Широкое распространение получают масла селективной очистки. Начинают выпускаться синтетические углеводородные и силиконовые масла. Расширяется применение различных присадок: депрессорных, вязкостных, антиокислительных, антикоррозионных, моющих, противоизносных, антипенных, дезактиваторов металлов, ингибиторов ржавления.

Широкое распространение

Период - 1950-1970 гг. Господство нефтяных масел с присадками. Масла с присадками занимают первое место среди всех смазочных материалов. Получают распространение новые смазочные материалы: твердые смазки, газовая смазка. Начинается выработка синтетических масел - диэфирных, полигликолевых, фторуглеродных, силиконовых, полифениловых, не опентиловых, фосфорорганических, - которые успешно конкурируют с лучшими нефтяными маслами, содержащими присадки.

Следует ожидать, что в последующие годы (1970 - 2000) вытеснение минеральных масел синтетическими будет усиливаться.

Было время, когда к смазочному маслу предъявляли только одно требование - уменьшение трения, возникающего между трущимися деталями машин и механизмов. Вскоре этого оказалось недостаточно. Обязательной функцией масла стало снижение износа трущихся деталей, а также предохранение их от заедания, так как без этого нельзя повысить надежность работы и долговечность узлов трения любых двигателей и механизмов. Эти два требования и по сей день определяют основное назначение смазочных масел.

Однако с развитием техники все разнообразнее становятся условия работы смазочного масла, и к нему предъявляются многие другие требования, обусловленные конструктивными особенностями новых узлов трения и условиями их эксплуатации.

Многообразны функции современных смазочных масел и требования, предъявляемые к ним. Масла должны: хорошо охлаждать детали узла трения; обеспечивать его герметичность; защищать детали от коррозии; сохранять свою работоспособность в широком диапазоне температур, при высоких и сверхвысоких давлениях и нагрузках, при самых различных скоростях движения трущихся деталей; не быть причиной взрывов и пожаров; не оказывать вредного влияния на материалы, с которыми масло контактируется в системе смазки; не образовывать вредных и опасных отложений в смазочной системе; обеспечивать смазку при наименьшем расходе смазочного материала; не изменять свойств при хранении, транспортировании и перекачках; иметь устойчивость к радиационному облучению и к химически-агрессивным средам.

В природе не существует веществ, которые смогли бы удовлетворить все эти требования, и человеку приходится изменять свойства природных материалов в нужную ему сторону.