CC BY
45
УДК 621.892.1
ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССОВ
ОКИСЛЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОТОРНЫХ МАСЕЛ
Б.И. Ковальский, О.Н. Петров, В.Г. Шрам, Ю.Н. Безбородов,
А.Н. Сокольников
Приведены экспериментальные данные механизма окисления синтетических моторных масел в диапазоне температур 170...200 °С. Установлены закономерности изменения оптических свойств, кинематической вязкости, испаряемости, сопротивляемости окислению и потенциального ресурса от времени и температуры испытания. Предложены имитационная модель процессов окисления, учитывающая оптические свойства и испаряемость масел при термостатировании, и критерий термоокислительной стабильности.
Ключевые слова: коэффициент поглощения светового потока, коэффициент относительной вязкости, испаряемость масла, потенциальный ресурс, критерий термоокислительной стабильности.
В работах [1 - 5] показана эффективность применения фотометрического метода контроля процессов окисления смазочных масел, позволяющего получить дополнительную информацию о качестве масел, которая используется при их выборе и сравнении с другими маслами, а также при оценке их соответствия классификации по группам эксплуатационных свойств. Однако сложность процессов, протекающих при термостатирова-нии масел, затрудняет разработку теоретических основ процессов окисления.
Целью настоящих исследований является оценка влияния температуры в диапазоне от 170 до 200 °С на процессы окисления синтетических моторных масел.
Методика исследования предусматривала применение следующих средств контроля: прибора для термостатирования масел; фотометрического устройства; малообъемного вискозиметра и электронных весов.
Для исследования выбраны универсальные всесезонные синтетические моторные масла: Mobil 5W-40 SJ/CF и Mobil 0W-40 SJ/CF. Данные масла относятся к разным классам вязкости и одной группе эксплуатационных свойств -SJ/CF.
Проба товарного масла массой 100±0,1 г заливалась в стеклянный стакан прибора для термостатирования и перемешивалась стеклянной мешалкой с частотой вращения 300 об/мин, что обеспечивало интенсивное окисление. После выбранного промежутка времени испытания проба окисленного масла взвешивалась, определялась масса испарившегося масла, отбиралась часть пробы для прямого фотометрирования монохроматическим световым потоком красного спектра и определения коэффициента поглощения светового потока при толщине фотометрируемого слоя 2 мм, характеризующего концентрацию в масле продуктов окисления. Часть
169
пробы (9 г) отбиралась для измерения кинематической вязкости при 100 °С. После измерений пробы сливались в стеклянный стакан, который взвешивался, а испытания продолжались до значения коэффициента поглощения светового потока кп равного 0,75... 0,8.
На рис. 1, а и б представлены зависимости коэффициента поглоще-К
ния светового потока К п от времени и температуры термостатирования исследуемых масел. Процесс окисления масла Mobil 5W-40 SJ/CF (рис. 1, а) можно оценить тремя участками, первый из которых характеризуется резким увеличением коэффициента К п , скорость увеличения которого уменьшается с понижением температуры термостатирования. Причем для температуры 170 °С (кривая 1) процесс окисления в первые 24 часа характеризуется значительно меньшей скоростью.
Второй участок зависимости КП = f (t,T), характеризуется уменьшением скорости окисления, причем переход от первого участка ко второму, по времени, увеличивается с уменьшением температуры испытания и приобретает участок стабилизации коэффициента кп .
Третий участок зависимости для температур испытания 200 °С (кривая 4) и 190 °С (кривая 3) характеризуется общей тенденцией увеличения коэффициента Кп . Для температур 170 и 180 °С (кривые 1 и 2) третий участок отсутствует.
Анализ зависимостей кП = f (t,T) (рис. 1 а) показывает, что первый и второй участки можно описать регрессионными уравнениями для температур:
200 °С КП =-1,47 •10-3 • t2 + 0,0667 • t - 0,1123, (1)
190 °С КП =-6,23 •Ю-4 • t2 + 0,0424 • t - 0,1314, (2)
180 °С КП =-2,74 •Ю-4 • t2 + 0,0304 • t - 0,2763, (3)
170 °С КП =-7,72-10-3 • t2 + 0,0165 • t - 0,3232. (4)
Коэффициент корреляции изменяется от 0,9935 до 0,9939. Максимальная амплитуда изменения коэффициента кп при переходе первого участка во второй составляет для температур: 200 °С-КП = 0,63; 190 °С - КП = 0,58; 180 °С - КП = 0,55 и 170 °С - КП = 0,52.
При переходе от второго участка к третьему (для температур 200 и 190 °С) наблюдается резкое увеличение коэффициента кп .
Уменьшение значения коэффициента Кп (второй участок зависимости) независимо от температуры может объясняться тем, что при окислении синтетического масла образуются два вида продуктов окисления различной оптической плотности и энергоемкости. Назовем их первичными и вторичными, причем первые являются исходным сырьем для вторичных. Кроме того, вторичные продукты образуются при определенной концентрации первичных продуктов, когда создаются условия для коагуляции, а они создаются при наличии центров коагуляции.
0.1 ТЫ/ ji [я/о >*
_I_I_I_I_I_I_I_11, ч
20 60 100 140 180
Рис. 1. Зависимости коэффициента поглощения светового потока от времени и температуры окисления синтетических моторных масел: а - Mobil 5W-40 SJ/CF; б - Mobil 0W-40 SJ/CF; 1 -170 °С;
2 -180 °С; 3 -190 °С; 4 - 200 °С
В этот период окисления масла первичные продукты коагулируются на центрах, но размеры их таковы, что световой поток ими не поглощается, а огибает - происходит дифракция света, что вызывает осветление окисленного масла за счет снижения в нем концентрации первичных продуктов, и происходит уменьшение значения Кп • Однако с увеличением геометрических размеров центров коагуляции происходят поглощение светового потока и резкое увеличение коэффициента Кп на третьем участке зависимости Кп = f (t,T) для температур 200 и 190 °С (кривые 3 и 4).
Для синтетического масла Mobil 0W-40 SJ/CF (см. рис. 1, б) установлено два участка зависимости Кп = f (t,T) для температур 190.170 °С. Для температуры термостатирования 200 °С данная зависимость описывается линейным уравнением.
Регрессионные уравнения для участков зависимости Кп = f (t,T) и температур, имеет вид:
200 °С КП = 0,0425 • t (5)
Первый участок
190 °С КП =-4,3 10-4 • t2 + 0,0355 • t - 0,14 (6)
180 °С КП = 1,02 10-4 • t2 + 0,005 • t - 0,015 (7)
170 °С КП = 5,82•Ю-5 • t2 + 2,48 10-4 • t-0,0019
Второй участок
190 °С КП = 8,43 •Ю-5 • t2 -0,0052 • t + 0,667 (8)
180 °С КП = 1,9 • 10-5 • t2 - 0,0015 • t + 0,52 (9)
170 °С КП = -2,2 •Ю-5 • t2 + 0,0062 • t - 0,0231 (10)
Коэффициент корреляции изменяется от 0,9636 до 0,9984.
Анализ зависимостей Кп = f (t,T) (см. рис. 1, б) показывает, что механизм окисления синтетических масел Mobil 0W-40 SJ/CFи Mobil 5W-40 SJ/CF одинаков, и характеризуется образованием двух видов продуктов окисления различной энергоемкости. На первом участке происходит образование первичных продуктов окисления для температур 190.170 °С. Для температуры 200 °С в процессе окисления образуются одновременно два вида продуктов. На втором участке зависимостей Кп = f(t,T) происходит доокисление первичных продуктов и преобразование их во вторичные, а так как они более энергоемкие и требуют большего количества тепловой энергии, то процесс окисления замедляется. Необходимо учитывать тот факт, что переход первичных продуктов окисления во вторичные происходит при определенной их концентрации в масле, а скорость перехода зависит от температуры окисления. Так, при температуре 170 °С в диапазоне времени от 110 до 176 часов процесс окисления останавливается и коэффициент Кп стабилизируется на значении 0,4. С увеличением температуры окисления скорость процесса преобразования первичных продуктов окисления во вторичные увеличивается.
Для сравнения масел введен показатель потенциального ресурса, определяемый временем достижения коэффициента Кп значений, равных 0,5 (рис. 2).
Р. ч
_._._._._._._I Т, °С
170 180 190 200
Рис. 2. Зависимости потенциального ресурса синтетических моторных масел от температуры окисления: 1 - Mobil 5W-40 SJ/CF;
2 - Mobil 0W-40 SJ/CF (КП =0,5 ед.)
Потенциальный ресурс масла Mobil 5W-40 81/СЕ(кривая 1) превышает ресурс масла Mobil 0W-40 81/СБ(кривая 2) при температурах от 180 до 200 °С, т.е. оно должно уступать по классификации API маслу 1.
Регрессионные уравнения зависимостей Р = f (T) имеют вид для ма-
сел:
Mobil 5W-40 SJ/CF Mobil 0W-40 SJ/CF
КП = 1,9-10"5 • t2 -0,0015• t + 0,52, (11)
КП =-2,2 •Ю-5 • t2 + 0,0062 • t - 0,0231. (12)
Коэффициент корреляции соответственно 0,9989 и 0,9926. Изменение вязкости в процессе окисления синтетических моторных масел оценивалось коэффициентом относительной вязкости Кm, определяемым отношением кинематической вязкости окисленного масла к кинематической вязкости товарного.
Зависимости коэффициента относительной вязкости от времени и температуры испытания представлены на рис. 3. Независимо от температуры испытания изменение коэффициента Кт имеет U-образный характер
для обоих масел и описывается регрессионными уравнениями: Mobil 5W-40 SJ/CF
200 °С Кц = 4,15-10-5 • t2 -0,0071-1 +1,0673, (13)
190 °С Кт = 1,50 • 10- -4 ^ ■i 2 - 0,0127 • t +1,0170, (14)
180 °С = 9,00 -10" -5 ■i 2 - 0,0089 • t + 0,8898, (15)
170 °С = 2,00 • 10" -4 • i2 - 0,0130 • t + 0,8900, (16)
Mobil 0W-40 SJ/CF
200 °С = 4,45 10" -5 • i2 - 0,0064 • t +1,0361, (17)
190 °С = 1,31-10" -4 ■i 2 - 0,0120 • t +1,0131, (18)
180 °С = 1,07 • 10" -4 ^ ■i 2 - 0,0078 • t + 0,9043, (19)
170 °С = 8,50 -10" 4 ■i 2 - 0,0235 • t + 0,9150. (20)
Коэффициент корреляции изменяется от 0,9904 до 0,9987.
_i-1-1-1-1-1-1-1 г. ч
20 SO 100 140
20 60 100 140 180
Рис. 3. Зависимости коэффициента относительной вязкости от времени и температуры окисления синтетических моторных масел: а - Mobil 5W-40 SJ/CF; б - Mobil 0W-40 SJ/CF; 1 -170 °С; 2 -180 °С; 3 -190 °С; 4 - 200 °С
174
Зависимости испаряемости синтетических масел от времени и температуры испытания представлены на рис. 4 и 5. Установлено, что 10 граммов масла Mobil 5W-40 SJ/CF испаряется при температурах: 200 °С за 23 часа; 190 °С - за 37 часов; 180 °С - за 68 часов и 170 °С - за 145 часов. Для масла Mobil 0W-40 SJ/CF эти данные составили: 200 °С за 12 часов; 190 °С - за 24 часа; 180 °С - за 42 часа и 170 °С - за 80 часов, т.е. испаряемость этого масла значительно выше.
Рис. 4. Зависимости испаряемости синтетического моторного масла Mobil 5W-40 SJ/CF от времени и температуры окисления: 1 -170 °С; 2 -180 °С; 3 -190 °С; 4 - 200 °С
Зависимости испаряемости синтетических моторных масел от температуры испытания после 20 часов термостатирования представлены на рис. 6, которые описываются полиномом второго порядка для масел:
Mobil 5W-40 SJ/CF
Mobil 0W-40 SJ/CF
G = 0,0018 • T2 - 0,4405 • T + 27,b (21)
G = 0,0127 • T2 - 4,3320 • T + 373,5. (22)
Рис. 5. Зависимости испаряемости синтетического моторного масла
Mobil 0W-40 SJ/CF от времени и температуры окисления: 1 -170 °С; 2 -180 °С; 3 -190 °С; 4 - 200 °С
Коэффициент корреляции соответственно 0,9999 и 0,9994.
При термостатировании масел избыточная тепловая энергия поглощается продуктами окисления и испарения. Этот процесс происходит одновременно по двум направлениям.
В этой связи предложена физическая имитационная модель процесса окисления, в которой смазочный материал при термостатировании является аккумулятором энергии, поток которой зависит от сопротивлений R1 и R2, и характеризует сопротивляемость масел окислению и испарению (рис. 7). Тогда эквивалентное сопротивление RЭ данной электрической цепи определяется как
r^^ = . (23)
Э Ri + R2
176
Рис. 6. Зависимости испаряемости от температуры испытания после 20 часов термостатирования синтетических моторных масел: 1 - Mobil 5W-40 SJ/CF; 2 - Mobil 0W-40 SJ/CF
Рис. 7. Схема имитационной модели процессов окисления
смазочных масел [4]
Если принять сопротивление любого смазочного материала процессам окисления за единицу, то при термостатировании оно будет уменьшаться из-за расходования активных присадок. Тогда сопротивление смазочного масла Яд окислению определится по формуле
ЯО = 1 - Кп 'Кв , (24)
О Кп + КС ' 7
где К п - коэффициент поглощения светового потока; К^ - коэффициент испаряемости испытуемого масла (Я = Кп; Я = Ко),
К - m KG - — ■
M
(25)
где m - масса испарившегося масла за время t; M - масса пробы масла после термостатирования за время t.
Коэффициент сопротивления окислению смазочного масла является альтернативным критерием термоокислительной стабильности, т.к. он учитывает влияние температуры на изменение оптических свойств масла и его испаряемость.
Зависимости коэффициента сопротивления окислению от времени и температуры испытания представлены на рис. 8.
Рис. 8. Зависимости коэффициента сопротивления окислению от времени и температуры окисления синтетических моторных масел: а - Mobil 5W-40 SJ/CF; б - Mobil 0W-40 SJ/CF; 1 -170 °С; 2 -180 °С; 3 -190 °С; 4 - 200 °С
Согласно данным с повышением температуры испытания сопротивляемость масел окислению уменьшается. Для сравнения масел по этому показателю рассмотрим его зависимость от температуры после 20 часов испытания (рис. 9). Из представленных данных видно, что в период образования первичных продуктов в диапазоне температур от 170 до 180 °С сопротивляемость масел практически одинакова, однако с появлением вторичных продуктов в диапазоне температур от 190 до 200 °С сопротивляемость масла Mobil 0W-40 SJ/CF падает по отношению к маслу Mobil 5W-40 SJ/CF.
Регрессионные уравнения зависимостей Rq = f (Т) имеет вид для ма-
сел:
Mobil 5W-40 SJ/CF RO =-2,50 -10-5 • T2 + 0,00675 • T + 0,56, (26)
Mobil 0W-40 SJ/CF RO =-1,13 -10-4 • T2 + 0,03678 • T - 2,01. (27)
Коэффициент корреляции 0,9999.
Влияние продуктов окисления на сопротивляемость масел окислению оценивалось зависимостями коэффициента сопротивления окислению от коэффициента поглощения светового потока (рис. 10). Для масла Mobil 5W-40 SJ/CF (рис. 10, а) независимо от температуры испытания сопротивляемость окислению практически одинаковая с увеличением коэффициента КП до значения 0,5.
В общем, зависимость Rq = f ( Кп ) характеризуются тремя участками. Продолжительность первого участка для всех температур определяется значением коэффициента Кп = 0,5. Второй участок также для всех исследуемых температур (170...200 °С) характеризуется уменьшением коэффициента сопротивления окислению, вызванным уменьшением коэффициента КП.
Третий участок зависимостей Rq = f (Кп ) установлен для температур 200 °С (кривая 4) и 190 °С (кривая 3) и характеризуется резким уменьшением коэффициента Rq .
Рис. 9. Зависимости коэффициента сопротивляемости окислению от температуры испытания после 20 часов термостатирования синтетических моторных масел: 1 - Mobil 5W-40 SJ/CF; 2 - Mobil 0W-40 SJ/CF
Для масла Mobil 0W-40 SJ/CF (рис. 10, б) установлены два участка зависимостей Rq = f ( Кп ) для всех температур испытания. Первый - линейный участок, его продолжительность возрастает с увеличением температуры.
Ro
Ro
Рис. 10. Зависимости коэффициента сопротивления окислению синтетических моторных масел от коэффициента поглощения светового потока: а - Mobil 5W-40 SJ/CF; б - Mobil 0W-40 SJ/CF; 1-170 °С; 2-180 °С; 3 -190 °С; 4 - 200 °С
Второй участок зависимостей R0=f(Kn) характеризуется резким уменьшением коэффициента Rö, причем для температуры 170 °С (кривая 1) коэффициент R0 уменьшается при стабилизации коэффициента поглощения светового потока кп = 0,4. Кроме того, для температуры испытания 200 °С коэффициент сопротивления окислению масла выше, чем для температур 180... 190 °С (кривые 2 и 3) при коэффициентах > 0,5.
Для определения более термостойкого масла по коэффициенту сопротивления окислению из числа исследованных необходимо определить время достижения этого коэффициента для значения, например, 0,9. Это время будет характеризовать потенциальный ресурс РКо каждого масла при каждой температуре испытания, для этого необходимо использовать зависимости, представленные на рис. 8. Зависимости потенциального ресурса от температуры испытания для исследованных синтетических масел представлены на рис. 11.
Рис. 11. Зависимости потенциального ресурса от температуры испытания синтетических моторных масел: 1 - Mobil 5W-40 SJ/CF; 2 - Mobil 0W-40 SJ/CF (при коэффициенте сопротивления окислению 0,9)
Потенциальный ресурс масла Mobil 5W-40 81/СЕ(кривая 1) при всех температурах выше более, чем в 1,5 раза, а так как исследованные масла относятся к одной группе эксплуатационных свойств SJ/CF, то классификация масла Mobil0W-40 SJ/CF завышена. Однако степень окисления данного масла при коэффициенте сопротивления окислению, равном 0,9, ниже, чем масла Mobil 5W-40 SJ/CF (рис. 12). Так, при температуре 170 °С степень окисления масла Mobil 0W-40 SJ/CF ниже в 1,32 раза, а при температуре 200 °С - в 1,12 раза.
Регрессионные уравнения зависимостей потенциального ресурса от температуры испытания при коэффициенте сопротивления окислению 0,9 имеют вид:
Mobil 5W-40 SJ/CF PRo = 0,095 • T2 - 38,01 • T + 3815,1, (28)
Mobil0W-40 SJ/CF pRo = 0,188 • T2 - 73,89 • T + 7303,35. (29)
Коэффициент корреляции соответственно равен 0,9925 и 0,9946.
Регрессионные уравнения зависимостей КП = f (T) при коэффициенте сопротивления окислению, равном 0,9, имеют вид:
Mobil 5W-40 SJ/CF КП = 1,25•Ю-4 • Т2 -0,04195• Т + 4,0195
Mobil0W-40 SJ/CF КП = 0,006 •(Т -170) + 0,38
Коэффициент корреляции соответственно равен 0,9995 и 0,9986.
Данные уравнения справедливы в диапазоне температур от 170 до
200 °С.
170 180 190 200
Рис. 12. Зависимости коэффициента поглощения светового потока от температуры испытания синтетических моторных масел: 1 - Mobil 5 W-40 SJ/CF; 2 - Mobil 0 W-40 SJ/CF (при коэффициенте сопротивления окислению 0,9)
На основании проведенных исследований установлено:
1) применение фотометрического метода контроля процессов окисления синтетических моторных масел позволяет с низкой трудоемкостью получить дополнительную информацию об их качестве, а так же осуществлять контроль соответствия масел классификации по группам эксплуатационных свойств;
2) установлено, что при окислении синтетических моторных масел образуется два вида продуктов, различающихся оптическими свойствами и скоростью окисления, причем при доокислении первичных продуктов окисления для масла Mobil 5W-40 SJ/CF установлен эффект дифракции светового потока при фотометрировании окисленных масел;
3) кинематическая вязкость синтетических масел, независимо от температуры испытания, изменяется по U-образной закономерности, причем с образованием первичных продуктов окисления вязкость уменьшается, а вторичные продукты ее увеличивают. Испаряемость синтетических масел увеличивается с ростом температуры испытания;
4) предложен критерий термоокислительной стабильности, выраженный коэффициентом сопротивления окислению, учитывающий склонность масел к окислению и испарению.
Список литературы
1. Ковальский Б.И. Методы и средства повышения эффективности использования смазочных материалов. Новосибирск: Наука, 2005. 341 с.
2. Термоокислительная стабильность трансмиссионных масел ТСгип / Г.М. Сорокин, Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, Н.Н. Малышева // Вестник машиностроения. 2008. №6. С. 30.
3. Термоокислительная стабильность трансмиссионных масел / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, Л.А. Фельдман, Н.Н. Малышева: монография. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2011. 150 с.
182
4. Патент РФ №2406087 МПК G01N 33/30. Способ определения температурной стойкости смазочных масел / Б. И. Ковальский, Ю. Н. Без-бородов, Н. Н. Малышева и др. Опубл. 10.12.2010 г. Бюл. №34.
5. Оптический метод контроля термоокислительной стабильности трансмиссионных масел / Б. И. Ковальский, В. С. Янович, В.Г. Шрам, О. Н. Петров // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. Вып. 11. С. 302-311.
Ковальский Болеслав Иванович, д-р техн. наук, проф., Lahsm@ mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Петров Олег Николаевич, канд. техн. наук, доц., petrov_oleq@mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Шрам Вячеслав Геннадьевич, канд. техн. наук, доц., Shram18rus@,mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Безбородов Юрий Николаевич, д-р техн. наук, проф., Labsm@mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Сокольников Александр Николаевич, канд. техн. наук, доц., asokolnikov@hk.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа
PHOTOMETRIC METHODS OF CONTROL OF THE PROCESS OF OXIDATION
OF SYNTHETIC MOTOR OILS
B.I. Kowalski, O.N.Petrov,V.G. Shram,U.N. Bezhorodov,A.N. Sokolnikov
Experimental data oxidation mechanism synthetic motor oil in the temperature range 170...200 °C. The regularities of change in the optical properties of the kinematic viscosity, volatility, resistance to oxidation and potential resource is time and temperature tested. Proposed simulation model of oxidation that takes into account the optical properties of oils and volatility During incubation and thermo-oxidative stability criterion.
Key words: absorption coefficient of luminous flux, the coefficient of relative viscosity, volatility of oil resource potential, the criterion of thermal oxidative stability.
Kowalski Boleslav Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, Labsm@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Petrov Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, pe-trov oleq@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Shram Vyacheslav Gennadevich, candidate of technical sciences, docent, Shram18rus@,mail.ru, Russia,Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas.
Bezborodov Yuri Nikolayevich, doctor of technical sciences, professor, Labsm@mail.ru, Russia,Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Sokolnikov Alexander Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, asokolni kov(a),bk.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas
УДК 62-237
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ МАКЕТОВ КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ
К.Б. Добросовестнов, В.А. Ермоленко, И.О. Лесовский
Представлена методика расчета стенда для испытаний прочности макета в условиях лунного тяготения. Для моделирования лунной силы тяжести на Земле был рассмотрен амортизатор, который уменьшит конечную скорость падения макета на Земле. В качестве амортизатора применён резиновый шнур. Предлагаемая методика позволяет ввести в расчет любую высоту падения и начальную, а также конечную скорость макета.
Ключевые слова: механизм подъема, козловой кран, амортизатор, расчет подъемного механизма, проектирование.
При высадке на Луну возможна жесткая посадка. Поэтому необходимо провести предварительные испытания объекта на возможное повреждение на Земле, где действует в 6 раз большая сила тяжести. Исследование проводится в рамках участия в проекте «Луна-Глоб», разрабатываемого ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина».
Для моделирования лунной силы тяжести на Земле рассмотрим амортизатор, который уменьшит конечную скорость падения макета на Земле. В качестве амортизатора применён резиновый шнур (ТУ 38 105572), сочленённый с полиспастом. Ход амортизатора
где Н = 3 м - заданная высота падения макета; а = 3 - кратность полиспаста (рис. 1).
Принят диапазон использования диаграммы упругости резинового шнура на участке, где ее отклонение от прямой линии минимально и коэффициент удлинения не превышает 0,65 (для обеспечения долговечности шнура):
КХ = К2-К1 = 0,65 - ОД = 0,55.
