CC BY
23
Gorshkov Alexander Yuryevich, postgraduate, aleksul686@gmail.com, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Agricultural Academy named after P.A. Stolypin,
Musharipov Damir Rasulevich, master, damir1993233@rambler. ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Agricultural Academy named after P.A. Stolypin
УДК 620.178.162
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ ПОСЛЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ
Б.И. Ковальский, А.Н. Сокольников, В.Г. Шрам, О.Н. Петров, С.И. Иванова
Представлены результаты окисления товарного и предварительно термостатированных минеральных масел Лукойл Стандарт 10Ж-40 $¥/СС в диапазоне температур от 140 до 240 оС. Проведена сравнительная оценка процессов окисления смазочных масел по изменению оптических свойств. Предложен коэффициент сопротивления окислению предварительно термостатированных масел. Установлена температурная область увеличения потенциального ресурса масел после их предварительного термостатирования.
Ключевые слова: коэффициент поглощения светового потока, потенциальный ресурс, коэффициент сопротивления окислению, температурная деструкция, область сопротивления окислению.
В процессе эксплуатации двигателей на поверхностях трения под действием температур одновременно протекают процессы окисления, температурной и механической деструкции моторных масел и химические реакции металлических поверхностей с продуктами этих процессов с образованием комплексных соединений, влияющих на изнашивание. Оценка раздельного влияния продуктов этих процессов на состояние моторных масел позволяет более полно изучить процессы старения масел.
Целью настоящих исследований является анализ процесса окисления смазочных масел при различных температурных режимах предварительного термостатирования.
Методика исследования предусматривала испытания масел в два этапа. На первом этапе масло термостатировалось в течение 8 часов без перемешивания в диапазоне температур от 140 до 240 оС без доступа воздуха при атмосферном давлении с отводом конденсата. Температура термостатирования увеличивалась на 20 оС при испытании новой пробы масла. Второй этап испытания заключался в окислении термостатированных
масел при температуре 180 оС в течение 8 часов с перемешиванием пробы стеклянной мешалкой с частотой вращения 300 об/мин. Окисляемость термостатированных масел оценивалась прямым фотометрированием по коэффициенту поглощения светового потока КП. Толщина фотометрируе-мого слоя составляла 2 мм (таблица). Продолжительность испытания определялась временем достижения коэффициентам КП значений 0,75...0,8.
Техническая характеристика фотометрического
устройства
Наименования параметров Единицы Значения
измерения параметров
Диапазон измерения мкА 0...300
Фотоэлемент - Сф 2-1А
Погрешность измерения % ±2,0
Толщина фотометрируемого слоя:
моторных масел 2
дизельных двигателеи 0,03
бензиновых двигателей мм 0,15
трансмиссионных масел 0,15
гидравлических и индустриальных
масел 8,0
Потребляемый объем масла мг 0,1...1,0
Потребляемая мощность ВА 0,2±0,01
Габариты:
высота мм 105±1
ширина мм 225±1
длина мм 40±1
Масса кг 1,2
Для температур термостатирования в диапазоне от 180 до 240 оС процессы окисления замедляются, что может быть вызвано инициированием антиокислительных присадок. Общей тенденцией изменения зависимостей является их изгиб, который происходит приблизительно после 35 часов окисления термостатированных проб и вызван появлением продуктов с большей оптической плотностью. Процесс окисления термостатированных масел аналогичен товарному маслу, т.е. вначале образуются растворимые продукты, которые доокисляясь преобразуются в гелеобразные с большей оптической плотностью. Отличительной особенностью полученных зависимостей является различное время окисления, зависящее от температуры термостатирования, т.е. температурная стойкость влияет на ресурс смазочного масла, что видно из представленной зависимости ресурса от темпера-
туры испытания (рис. 2). В диапазоне температур от 140 до 160 оС время окисления масла одинаково с товарным маслом. В диапазоне температур от 160 до 220 оС ресурс увеличивается с 50 до 69 часов, т.е. на 38 %. При температуре 240 оС ресурс уменьшается из-за расхода антиокислительной присадки.
На рис. 1 представлены результаты окисления термостатированных масел. При температурах 140 оС (кривая 2) и 160 оС (кривая 3) процессы окисления практически совпадают с товарным маслом (кривая 1) без тер-мостатирования. Однако при температуре 160 оС (кривая 3) в начале испытания окислительные процессы протекают более интенсивно.
10 30 50
Рис. 1. Зависимости коэффициента поглощения светового потока от времени и температуры термостатирования минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10W-40 SF/CC: 1 - товарное масло; 2 -140 оС; 3 -160 оС; 4 -180 оС; 5 - 200 оС; 6 - 220 оС; 7 - 240 оС
В процессе окисления масел сброс избыточной тепловой энергии происходит с образованием продуктов окисления и испарения. Этот процесс происходит параллельно, поэтому сопротивление масла окислению определяется скоростями образования этих продуктов. Вязкость при этом является единичным показателем состояния масел, пределы изменения ко-
270
торой ограничиваются увеличением на 30...35 % или уменьшением на 20 % и не может определять термоокислительную стабильность термостатированных масел, т.к. зависит от концентрации продуктов окисления и температурной деструкции. Поэтому сопротивляемость масел при окислении предложено оценивать коэффициентом ЯО, определяемым по формуле
К П ■ К о
Яа = 1
(1)
к п + к о
где 1 - принятая сопротивляемость товарного масла; Ко - коэффициент испаряемости термостатированного масла при окислении за данный промежуток времени, определяемый по формуле
Ко = т / М, (2)
где т и М - соответственно масса испарившегося масла за время ? и масса пробы после термостатирования за время ?.
Рис. 2. Зависимость ресурса минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10Ж-40 8Е/СС при окислении до значения коэффициента поглощения светового потока КП = 0,7 после термостатирования в диапазоне температур от 140 до 240 оС
Зависимости коэффициента сопротивления окислению от температуры термостатирования представлены на рис. 3.
Так как при окислении образуются два вида продуктов, то кривая 1 характеризует влияние первичных продуктов окисления на коэффициент сопротивляемости, а кривая 2 - влияние вторичных продуктов. Установлено, что при температуре 140 оС коэффициент сопротивляемости ЯО практически соответствует товарному маслу (кривая 1), т.е. первичные продукты не оказывают влияния на процесс окисления. При температуре 160 оС сопротивляемость масла понижается, а в диапазоне температур от 160 до 200 оС первичные продукты повышают сопротивляемость масла окислению от 0,96 до 0,98. Дальнейшее увеличение температуры термостатирования не влияет на скорость процессов окисления.
271
Рис. 3. Зависимости коэффициента сопротивления окислению от температуры термостатирования минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10Ж-40 8Е/СС: 1 - после 16 часов окисления;
2 - после 56 часов окисления
Вторичные продукты окисления (кривая 2) в диапазоне температур от 140 до 160 оС не оказывают влияния на коэффициент сопротивляемости масла окислению, который соответствует товарному маслу. В диапазоне температур от 160 до 220 оС вторичные продукты повышают сопротивляемость масла окислению от 0,88 до 0,91, а дальнейшее увеличений температуры стабилизирует коэффициент сопротивляемости ЯО.
Вывод. На основании проведенных исследований доказано, что при предварительном термостатировании минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10Ш-40 8Б/СС в диапазоне температур от 180 до 220 оС процессы окисления замедляются, а при температуре термостатирования 240 оС - стабилизируются.
Ковальский Болеслав Иванович, д-р техн. наук, проф., ¡лЬмп а таИ.ги, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Сокольников Александр Николаевич, канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой, а$в-коШкоу@,Ьк.ги, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Шрам Вячеслав Геннадьевич, канд. техн. наук, доц., 8Игат18гт@,таИги, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Петров Олег Николаевич, канд. техн. наук, доц., Ре1гоу_о1ец@,таП.ги, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Иванова Светлана Ивановна, старший преподаватель, 2247sia,mail.ги, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа
272
STUDY OF OXIDATION LUBRICATING OILS AFTER THEIR PRELIMINARY
THERMOSTAT
B.I. Kowalski, A.N. Sokolnikov, V.G. Shram, O.N. Petrov, S.I. Ivanova
The results of the oxidation and preincubated commercial mineral oil Lukoil standard 10W-40 SF/CC in the temperature range from 140 to 240 °C. A comparative evaluation of lubricating oil oxidation processes to change the optical properties. A coefficient of resistance to oxidation, temperature-controlled pre-oils. Established to increase the temperature range of potential oil resources after a preliminary incubation.
Key words: absorption coefficient of the light flux, the potential resource factor oxidation resistance, thermal degradation, oxidation resistance area.
Kowalski Boleslav Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, Labsm@,mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Sokolnikov Alexander Nikolayevich, candidate of technical sciences, docent, head of chair, asokolnikov@bk.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,
Petrov Oleg Nikolayevich, candidate of technical sciences, docent, Petrov oleq@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Ivanova Svetlana Ivanovna, senior teacher, 2247si@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas
