CC BY
12
УДК 621.892.2
МЕТОД КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
СМЕСИ МОТОРНЫХ МАСЕЛ
Б.И. Ковальский, В. И. Афанасов, В.Г. Шрам, Ю.Н. Безбородов
Представлены результаты исследования температурных параметров работоспособности минерального моторного масла Toyota Castle IOW-ЗО SL и его смеси с 20% частично синтетического моторного масла Kixx Gold 10W-40 SJ. Определены температуры начала процесса окисления и испарения масел при термостатировании и критические температуры этих процессов.
Ключевые слова: оптическая плотность, испаряемость, показатель термоокислительной стабильности, температура начала процессов окисления и испарения, критические температуры.
Основным фактором, влияющим на ресурс моторных масел является температура на поверхностях трения, ускоряющая процессы окисления, деструкции и химические реакции с металлами [1, 2]. Поэтому для обоснованного выбора масел для двигателей различной степени загруженности необходимо знать температурные пределы их работоспособности т.е. температуры начала процессов и критические температуры. Кроме того, необходимо разрабатывать технологии повышения температурных пределов работоспособности моторных масел, особенно минеральных масел. Поэтому целью настоящих исследований является изучение влияния синтетических добавок к минеральному маслу на его ресурс и температурную область работоспособности.
Для исследования выбраны всесезонные минеральное моторное масло Toyota Castle IOW-ЗО SL и его смесь с 20% частично синтетического моторного масла Kixx Gold 10W-40 SJ, предназначенных для бензиновых двигателей.
Для испытания использовались следующие средства контроля и испытания: прибор для терма-статирования масел, фотометрическое устройство и электронные весы.
Методика исследования предусматривала два этапа испытания. На первом этапе термостатиро-валось минеральное масло, а на втором его смесь с частично синтетическим маслом при температурах 160, 170 и 180°С. Проба масла массой 100±0,1 г заливалась в стеклянный стакан прибора для термоста-тирования и испытывалось с перемешиванием стеклянной мешалкой с частотой вращения 300 об/мин в течение 8 ч. В процессе испытания температура и частота вращения мешалки поддерживались автоматически. После чего стакан с окисленной пробой взвешивался, определялась масса испарившегося масла, отбиралась часть пробы (2 г) для прямого фотометрирования и вычисления оптической плотности D.
D=lg300/n, (1)
где 300 - показания фотометра при отсутствии масла в кювете, мкА; П - показание фотометра при заполненной маслом кювете, мкА.
После измерения оптической плотности масло с кюветы сливалось в стеклянный стакан прибора для термостатирования, который повторно взвешивался, а испытания продолжались следующих 8 ч. Испытания прекращали после достижения оптической плотности значений больше 0,6. По результатам оптической плотности D и испарения G масла за время испытания определялся показатель термоокислительной стабильности ПТОс.
Птос= D+Kg (2)
где Kg - коэффициент испаряемости.
KG=m/M (3)
где m, М - соответственно масса испарившегося масла и масса оставшейся пробы после окисления, г.
По полученным результатам испытания товарного масла и его смеси строились графические зависимости D= /(t); G= /(t); ПТОс= /(t) для каждой температуры, по которым определялось время достижения оптической плотности и показателя ПТОс значений равных 0,1. По зависимости G=/(t) определялось время достижения испаряемости 3 г для каждой температуры. Креме того, по указанным выше зависимостям определялись значения оптической плотности, показателя термоокислительной стабильности и испаряемости после 8 ч испытания. По полученным данным строились графические зависимости времени достижения указанных значений D, G и ПТОс, а также их значения полученных после 8 ч испытаний от температуры испытания, по которым определялись температуры начала окисления, испарения и изменения показателя ПТОс, а также критические температуры работоспособности исследуемых масел.
На рис. 1 представлены зависимости оптической плотности от времени и температуры термостатирования исследуемых масел. Согласно данных с понижением температуры испытания скорость процессов окисления замедляется как у товарного масла (кривые 1, 2 и 3), так и смеси масел (кривые 1', 2' и 3')- Для оценки влияния температуры на процессы окисления введено понятие потенциального ресурса Р, определяемого временем достижения оптической плотности значения равного 0,6.
На рис. 2 представлены зависимости потенциального ресурса от температуры испарения товарного масла (кривая 1) и его смеси с 20% частично синтетического масла (кривая 2). Установлено, что при температуре 180°С потенциальный ресурс масел одинаков, но при температуре 160°С он составил для товарного масла 87 ч, а смеси -106 ч.
Рис. 1. Зависимости оптической плотности от времени и температуры испытания минерального моторного масла Toyota Castle IOW-ЗО SL и его смеси с 20% с частично синтетического моторного масла Kixx Gold 10W-40 SJ: 1,1'- 180°C, 2, 2' - 170°C, 3,3'- 160°C (цифры со штрихом относятся к смеси масел)
Рис. 2 - Зависимости потенциального ресурса от температуры термостатирования минерального масла Toyota Castle 10W-30 SL (кривая 1) и его смеси (кривая 2) с 20% частично синтетического моторного масла Kixx 10W-40 SJ
Зависимости Р= /(Т) описываются полиномом второго порядка
Р=а-Т2-в-Т+с, (4)
где коэффициенты а, b и с - характеризуют сопротивляемость масел температурным воздействиям.
Регрессионные уравнения данных зависимостей имеют вид для: товарного масла (кривая 1)
Р=0,12Т2-44Т+405 5. (5)
Смеси масел (кривая 2)
РС=0,145Т2-53,35Т+4930. (6)
Коэффициент корреляции равен ~ 1,0.
Решая уравнения 5 и 6 определяем критическую температуру, при которой ресурс исследуемых масел будет минимальным.
Для товарного масла он составил 183,3°С, а смеси 184°С. При этих температурах время достижения оптической плотности значения 0,6 составит для товарного масла 21,7 ч, а для смеси 23 ч.
Важными эксплуатационными показателями моторных масел являются температуры начала процессов окисления и испарения, а также критические температуры этих процессов, при которых запрещается эксплуатация двигателей. Для определения критической температуры окисления исследуемых масел построены зависимости времени окисления от температуры испытания (рис. 3, а) при значении оптической плотности 0,1, а для определения температуры начала процессов окисления - зависимости оптической плотности от температуры испытания за время 8 ч (рис. 3, б).
Рис. 3. Зависимости времени окисления от температуры испытания при D=0,1 (а), и оптической плотности от температуры испытания за время 8 ч (б) при испытании товарного моторного масла Toyota Castle IOW-ЗО SL (кривые 1) и его смеси с 20% частично синтетического моторного
масла Kixx Gold 10W-40 SJ (кривые 2)
Регрессионные уравнения зависимостей имеют вид для: времени окисления товарного масла
(кривая 1)
1=0,05Т2-18,5Т+1722 (7)
времени окисления смеси масел (кривая 2)
1с=0,03Т2-12Т+1199 (8)
оптической плотность товарного масла (рис.3 б, кривая 1)
0=9,25- 10"5Т2-0,0287Т+2,228. (9)
оптической плотность смеси масел (кривая 2)
Вс=1,05-10"4Т2-0,03285Т+2,568 (10)
Коэффициент корреляции равен = 1,0.
Решая данные уравнения вычислим критическую температуру Ткр и температуру начала процессов окисления Тн, которые составили для: для товарного масла Ткр=1850С; ТН=155°С: смеси масел Ткр=200°С; ТН=160°С, т.е. смесь масел увеличивает как температуру начала окисления, так и критическую температуру на 5°С.
Испаряемость как эксплуатационный показатель может вызывать разрыв масляной пленки, разделяющей поверхности трения и способствовать схватыванию микронеровностей, поэтому определение температур начала испарения и критической температуры, позволяет обосновано выбирать масла для двигателей различной степени нагруженности.
На рис. 4 представлены зависимости испаряемости О от времени и температуры испытания исследуемых масел, испаряемости от температуры испытания за время 8 ч. и времени испарения 3 г от температуры испытания. Установлено, что с понижением температуры испаряемость масел уменьшается, так при испарении 6 г время испарения товарного масла (рис. 4 а) составило для температур: 180°С - 16 ч; 170°С - 23 ч; 160°С - 40 ч, а для смеси масел время составило при температурах 180°С - 16 ч; 170°С - 36 ч; 160°С -61ч, т.е. синтетическая добавка снижает испаряемость смеси при температурах 170°С и 160°С.
Температуры начала испарения (рис. 4 б) определялась испаряемостью масел за время испытания 8 ч, зависимость которой от температуры описывается полиномом второго порядка (см.формулу 4), а регрессионное уравнение имеет вид для: товарного масла (кривая 1)
0=0,0025Т2-0,765Т+60,3 (11)
смеси масел (кривая 2)
0С=0,0095Т2-3,095Т+253,3 (12)
Решая данные уравнения вычислим температуры начала испарения для товарного масла 153°С и его смеси 163°С.
Рис. 4. Зависимости испаряемости от времени и температуры окисления минерального моторного масла Toyota Castle IOW-ЗО SL и его смеси с 20% частично синтетического моторного масла Kixx Gold 10W-40 SJ (а), испаряемости от температуры испытания t=8 ч (б) и времени окисления от температуры испытания G=3 г (б): 1,1' 180°С; 2, 2' 170°С; 3, 3' 160°С
Критические температуры определялись временем достижения испаряемости значения 3 г (рис. 4 в). Регрессионные уравнения зависимостей t= /(Т) имеют вид для: товарного масла (кривая 1)
t=0,015T2-5,65T+537 (13)
смеси масел (кривая 2)
tc=-0,0052T2+0,9237T+8,554 (14)
Решая данные уравнения вычисляем критические температуры испарения для товарного масла 188°С и его смеси - 186,5°С.
Cr 2040 60 80 100 ' 160 170 180 160 170 180
Рис. 5. Зависимости показателя термоокислительной стабильности от времени и температуры окисления минерального моторного масла Tayota Castle IOW-ЗО SL (кривая 1) и его смеси с 20% частично синтетического моторного масла Kixx Gold 10W-40 (кривая 2) (а), времени окисления от температуры 11=0,1 (б) и показателя термоокислительной стабильности от температуры t=8 час
(в): 1,1' 180°С; 2, 2' 170°С; 3, 3' 160°С
Если использовать показатель термоокислительной стабильности П тос, который учитывает при термостатировании изменение оптических свойств и испаряемости, то температуры начала окисления и испарения, а также критические температуры будут учитывать их совместное влияние.
На рис. 5 представлены зависимости показателя термоокислительной стабильности от времени и температуры испытания (рис. 5, а), времени изменения показателя Птос от температуры испытания при Птос=0,1 (рис. 5 б) и показателя термоокислительной стабильности от температуры за время испытания 8 ч (рис. 5 в).
Согласно данных (рис. 5, а) смесь масел снижет скорость изменения показателя термоокислительной стабильности при температурах испытания 170°С и 160°С.
Критическая температура для исследуемых масел определялась по зависимостям времени достижения показателя термоокислительной стабильности значений равных 0,1 (рис. 5 б). Регрессионные уравнения зависимостей t= /(Т) имеют вид для: товарного масла (кривая 1)
t=0,03T2-l 1,ЗТ+1070 (15)
смеси масел (кривая 2)
tc=0,02T2-8,2T+836 (16)
Решая уравнения 15 и 16 определяем критические температуры для товарного масла 188°С и его смеси 205°С, что превышает критические температуры процессов окисления и испарения.
Температуры Н&ЧШШ ИЗМСНСНИЯ показателя Птос определяются зависимостями nx0c=f(T), описываемых регрессионными уравнениями для: товарного масла (кривая 1)
Птос=9- 10"5Т2-0,0272Т+2,066 (17)
смеси масел (кривая 2)
ПТОС=2,05- 10"4Т2-0,06545Т+5,237 (18)
Решив данные уравнения вычисляем температуры начала изменения показателя Птос для товарного масла - 151°С, смеси масел - 159°С, что ниже температур начала процессов окисления и испарения.
Выводы: 1. Установлено, что синтетическая добавка к минеральному моторному маслу увеличивает ресурс смеси, повышает температуру начала процессов окисления на 5°С, а критическую температуру на 15°С, температуру начала испарения повышает на 10°С, а критическую температуру испарения понижает на 1,5°С. Температуру начала процессов, протекающих в масле с учетом процессов окисления и испарения повышает от 151°С до 159°С, а критическую температуру повышает от 188°С до 205°С.
Список литературы
1. Ковальский Б.И. Результаты контроля термоокислительной стабильности трансмиссионных масел различной базовой основы (Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, B.C. Янович, H.H. Малышева, A.B. Юдин // Контроль. Диагностика №4(190), 2014. С. 74-76.
2. Петров О.Н. Предложения по выбору смазочных масел и совершенствованию системы их классификации/ О.Н. Петров, Б.И. Ковальский, В.Г. Шрам // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2014. Вып. 3. С. 42-50.
Ковальский Болеслав Иванович, д-р техн. наук, профессор, Labsm(aimail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральны!! университет. Институт нефти и газа,
Афанасов Владимир Ильич, старший преподаватель, skg63@mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральны!! университет. Институт нефти и газа,
Шрам Вячеслав Геннадьевич, канд. техн. наук, доцент, Shram18rus@mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Безбородов Юрий Николаевич, д-р техн. наук, профессор, завевдующий кафедрой, Labsm@mail. ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа, кафедра «Топливообеспечение и горюче-смазочные материалы»
A METHOD OF CONTROLLING THE TEMPERATURE PERFORMANCE OF THE MIXTURE
OF MOTOR OILS
B.I. Kowalski, V.I. Afanasov, V.G. Shram, Yu.N. Bezborodov
Presents results of a study of the temperature performance mineral motor oil Toyota Castle 10W-30 SL and its mixture with 20% semi synthetic engine oil Kixx Gold 10W-40 SJ. Determined the onset temperature of oxidation and evaporation of oil for temperature control, and critical temperature of these processes.
Key words: optical density, rate of evaporation, an indicator of oxidative stability, the temperature of beginning of oxidation and evaporation, critical temperature.
Kowalski Boleslav Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, Labsm@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas, Department of fuel supplies, combustible materials and lubricants,
Afanasov Vladimir Ilyich, senior teacher, skg63@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas, Department offuel supplies, combustible materials and lubricants,
Shram Vyacheslav Gennadevich, candidate of technical sciences, docent, Shram18rus@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas, Department of fuel supplies, combustible materials and lubricants,
Bezborodov Yury Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head. department, Labsm@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas, Department offuel supplies, combustible materials and lubricants
УДК 004
РАЗРАБОТКА ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПОТЕНЦИАЛА УСТРОЙСТВА ВРЕМЕННОГО КРЕПЛЕНИЯ СТЕНОК ВЫЕМОК ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
РАБОТ НУЛЕВОГО ЦИКЛА
Т.Х. Бидов, Р.Т. Аветисян
Рассмотрены организационно-технологические решения, оказывающие влияние на выбор того или иного метода крепления стенок. Предложена научно-техническая гипотеза, состоящая в предположении о возможности повысить результативность производства работ нулевого цикла путем оптимизации организационно-технологических решений по использованию методов крепления стенок котлованов. Такие конструктивные системы испытывают воздействия от различных факторов, оказывающие влияние на принятие организационно - технологических решений. В данной работе сформирована база для создания интегральной модели организационно-технологических решений, позволяющей выбирать оптимальные значения по использования методов креплений стенок нулевого цикла возведения жилых зданий.
Ключевые слова: временные крепления, конструктивные решения, грунтовые факторы, принятие организационно - технологических решений.
При реализации строительного проекта, сегодня должное внимание уделяется выбору рациональных организационных, технических, технологических и управленческих решений с целью повышения эффективности создания конечной продукции. Одной из наиболее актуальных тем для исследования в области подготовки и производства строительных работ является разработка интегральной модели организационно-технологических и управленческих решений, позволяющей выбирать оптимальные критерии создания конечного продукта и последующего мониторинга их выполнения [1]. На основе потенциала эффективности разрабатывается организационно - технологическая модель, которая позволяет выбрать наиболее оптимальные решения при реализации строительного проекта, а также производить мониторинг их выполнения [2].
