Исследование срабатывания и непрерывного ввода присадок к маслам газодвигателей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

the mechanisms of interaction of the base of roads with the host soils. Attention is drawn to the feasibility of using metallurgical slag for road construction.

Keywords: technological solutions of road design, regulatory documentation, defects of structural elements, metallurgical slags.

УДК 621.4

ИССЛЕДОВАНИЕ СРАБАТЫВАНИЯ И НЕПРЕРЫВНОГО ВВОДА ПРИСАДОК К МАСЛАМ ГАЗОДВИГАТЕЛЕЙ Утаев Собир Ачилович,

utaev.s@list.ru

Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации

сельского хозяйства Йигиталиев Икром, студент Каршинский государственный университет, Узбекистан

В данной статье рассматривается процесс срабатывания присадок моторных масел, уравнение срабатываемости и непрерывного дозированного ввода присадок к маслам газодвигателей

Ключевые слова: двигатель, добавка, концентрация, масла, присадка, роботоспособность, старение, срабатываемость,

В целях улучшения эксплуатационных свойств к маслам добавляется присадки. Только совместное влияние физических свойств базового масла и присадок, составляющих композицию, определяет эксплуатационные свойства масла. Оно составляло 20 % по отношению к базовому маслу. Намечается тенденция к дальнейшему увеличению концентрации присадок в маслах.

Одной из важнейших составных частей процесса старения моторных масел, во многом определяющей работоспособность последних, является срабатываемость присадок содержащихся в масле.

Рассмотрим некоторые закономерности уменьшения концентрации присадок в моторных маслах.

Концентрация присадок в масле уменьшается неравномерно по времени: в первые часы работы двигателя этот процесс протекает особенно интенсивно, а в последующем постепенно затухает. Это объясняется тем, что в начальный период работы двигателя имеет место активное взаимодействие присадки с поверхностью его деталей, смазываемых маслом. Например, при работе двигателя в обогащенной кислородом атмосфере уменьшения концентрации моющих присадки в первые часы работы двигателя особенно значительно.

В настоящий время ест работы посвященные к срабатыванию присадок, в которых теоретически и экспериментально обосновывается дозированный ввод присадок в масла с целью повышения ресурса масел и машин. В этих работах указывается на необходимость поддержания концентрации

присадок в заданном диапазоне путем периодической и непрерывной компенсации их убыли. В работах Альтшулера и других рассматривается закономерность срабатывания присадок [1].

Срабатывание некоторых присадок в начальной период работы масел объясняется их адсорбций на деталях двигателей и на поверхности масляных фильтров[2].

Однако наиболее важная причина срабатывания присадок в процессе работы двигателей- физико- химические воздействия их с продуктами старения масла и сгорания топлива[3].

Щелочные присадки убывают по мере взаимодействия масел с продуктами сгорания топлива, содержащими значительные количество серы и азота. Другая причина снижения щелочности- взаимодействие присадки с продуктами старения самих масел. Замечено, что скорость реакций нейтрализации кислых продуктов убывает по мере исчерпания щелочного запаса масел. Присадки моющего типа убывают по мере накопления нерастворимых в маслах асфальто- смолистых компонентов и других высокодисперсных частиц, для стабилизации которых в высокодисперсном состоянии необходима адсорбция присадок.

Термический распад присадок тоже является одной из причин их срабатывания. При этом наблюдается нетолько срабатывание присадок, но и образование в продуктах распада некоторых веществ, вызывающих коррозию деталей машин.

Изучение кинетики изменения щелочности масла считают наиболее простым способом изучения кинетики срабатывания присадок. Скорость расхода щелочной присадки зависит от содержания в продуктах сгорания топлив кислых веществ. Согласно данным работы [3], скорость изменения щелочности К определяется из формулы

К=0,35у FS (в мг КОН/г) где: F- расход топлива, кг/ч; S- содержание серы в топливе, %.

Y = 0,07. . . 0,013- величина, определяющая, какая часть образовавшихся при сгорании топлива окислов серы поступает в зону поршневых колец и реагирует с щелочной присадкой.

Следует указать, что выражение

К= 0,35у FS

получено при допущении полной нейтрализации попадающих в масло окислов серы.

Выражение для скорости срабатывания присадки можно записать в виде

^=-кс, ж

где С- щелочность, К- константа скорости срабатывания.

Интегрируя это выражение, можно получить простейшую (без учета угара и долива масла) зависимость щелочности масла от времени:

С = Се- * (1)

где С0 - начальная щелочность масла.

При отсутствии угара масла срабатывание в точности подчиняется закону (1). Из этого выражения легко найти время срабатывания присадки до

С

заданного значения концентрации 1:

г _ — 1пС° (2)

К С1

Отсюда видно, что увеличение ресурса масла путем повышения начальной концентрации присадок не является рациональным приемом.

Изменения содержания присадки в масле с учетом непрерывного угара и равного ему долива масла можно записать уравнением [4]:

от — = ~КС + <2дСО -<2уС (3)

С

где: 0т - масса масла, 0у и Од- скорость угара и долива масла, Со - на чальная концентрация присадки.

Интегрируя (3),получим зависимость изменения во времени концентрации присадки[4]:

Со

( К +1, \

к °т + а,

( к + <)

С =------(4)

к+<

Пологая в выражении 1 = да получим предельное значение концентрации присадок, устанавливающейся в масле при длительной работе двигателя:

С (5)

" К + о '

При относительно малом угаре масла, т.е. при К)Ху предельное значение концентрации присадки Сда((С0 может принимать значение ниже предельно допустимого уровня Смин согласно по данным С.Э. Крейна [5]

Смин^ 8, где Б- содержание серы в топливе, %. По другим данным, минимально допустимая щелочность различна для масла различных марок и составляет при содержании серы в топливе до 0,5% 1,5- 2 мг КОН / г, а при содержании серы до 1% -2-5 мг КОН/г.

Зная значения Со и Смин, можно определить предельно допустимый срок работы масла[4]:

Ът кс0

=кто;,п (6)

Отсюда нетрудно какой должна быть начальная концентрация присадки в масле при бессменной его работе и выполнении условия > Смин:

„ Смин ( К + ОУ )

Со =-О---(7)

^¿у

Практический интерес представляет срабатывание присадки в том случае, когда в картер залито масло с одной концентрацией присадки, а угар компенсируется концентрацией присадки. Тогда дифференциальное уравнение срабатывания будет имеет вид :

вт^с = -кс с+ОуР„ (8)

где: Сд - концентрация присадки при доливе масла

Решением этого уравнения является [4]:

с =

к+О

-КТТУ' I К +<у

1 - е Оу

„ -Ч

+ Сое Ъ (9)

V У

Пологая 1 ^ да , получим предельное значение концентрации присадок, устанавливающейся в масле при длительной работе двигателя и вводом присадки:

С= ^^ (10)

" К+Оу

Нетрудно показать, что при вводе концентрации присадок

Со ( к+Оу)

СД (11)

в картере всего времени работы двигателя она будет поддерживатся как в исходном уровне. При С0= Смин концентрация присадки должна быть равна:

„ Смин ( К + ОУ К

СД =-<---(12)

В этом случае в течение всего периода работы масла концентрации в нем присадки будет предельно низком уровне, что с учетом законов срабатывания должна обеспечит минимальный расход присадки.

Согласно расчетам [1,2,3], время Ц. срабатывания присадки до заданной концентрации Смин. равно:

ср

1 ш

К С

С

где: С0 - начальная концентрация присадки в масле;

К- константа скорости срабатывания.

С кинетической точки зрения более целесообразно дробление предна-значенногоколичество присадок на возможно большее число частей и периодическое добавление очередных доз. При делении на ппорций время срабатывания возрастает до

п т С =— 1п

ср К

с0 - С

0_Л

пС,.,.,.

■ +1

(13)

которое в

п

г

г

1п

С

л

1п

С0 - С

о л

Л

V

пС,

1

У

V Смин у

раз превышает время срабатывания при одноразовом введении.

Наибольший прирост величины 1ср можно обеспечить, поддерживая концентрацию присадки вблизи значения Смин путем непрерывного дозирования добавления присадки со скоростью. Равной скорости срабатывания при С = Смин . В этом случае

Кр К

1 С - С.

См

(14)

это в

С - С

0 мин

С

(ЫСо - ¡пСмин )

раз больше, чем при одноразовом вводе присадки.

В нашем случае при эксплуатации газодвигателей в систему не предусмотрен долив свежего масла , убывающая концентрация присадок на угар компенсируется с непрерывным вводам присадок Св . Уравнение (14) буде иметь вид:

1 Со - (Смин + С. )

'ср К

При этом содержание присадки

(Смин ^ Св )

С0 - С

0 м

С ипС0 - 1п(С + С )

мин \ 0 V мин в )

больше, чем при одноразовом вводе присадки.

Если концентрация присадки в масле Со в три раза превышает минимально допустимую концентрацию Смин , замена одноразового общепринятого ввода присадки с маслом на непрерывное дозирование может обеспечить при этом же расходы присадки увеличение срока срабатывания почти в два раза больше. Это обусловлено с непрерывным вводом присадок в масло.

Приведенные указывают на большую перспективность метода непрерывного ввода присадок, так, как при длительной эксплуатации двигателей наблюдается умещение концентрации присадок в масле. В результате чего наблюдается уменьшение щелочности, увеличение кислотного числа, окисление и изменение физико- химических свойствмасла. В целом компенсируется срабатываемая концентрация присадок.Непрерывный ввод присадки обеспечивает компенсацию израсходованной концентрации присадок, что даёт положительный эффект в увеличении срок смены масла.

Список литературы

1.Альтшулер М.А. и др. Нефтепереработка и нефтехимия, Киев 1983

2.Григорьев Б.П.Новый режим смазки двигателей внутреннего сгорания Мурманск 1986

3.Морозов Г.А., Орциомов О.М. Очистка масель в дизелях Л.Машиностроение 1971

4.Венцель С.В. Применение смазочных масел в автомобильных и тракторных двигателях . М.: Химия , 1985 с 223-235

5.Крейн С.Э. Химия и технология топлив и масел № 3, с. 25.

Tutaev Cathedral Achilovich utaev.s@list.ru

Tashkent Institute of irrigation and agricultural mechanization engineers

Iigitaliev Ikrom Karshi state UniversityTo the equation

OPERATION AND CONTINUOUS DATA OIL ADDITIVES GAS ENGINE

Abstract. This article discusses the process of operation of motor oil additives, srabatyvaemosti equation and continuous dosed injection of oil additives gas engines

Keywords: Engine, additive, concentration, oils, additive, robustness, aging, workability