Метод контроля Температурных пределов работоспособности синтетических моторных масел Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Ларин Николай Владимирович, каф. физ.-мат. наук, доц., Larinaelenamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANALYSIS OF THE RESONANCE SOUND SCATTERING BY A THERMOELASTIC PLATE

N. V. Larin

Taking as a basis the problem solving of the plane acoustic wavе diffraction on the solid thermoelastic plate, the acoustic reflection intensity calculations is performed. A considerable effect of the plate material thermoelasticity on the sound reflection is revealed. The dispersion equations which determine normal waves in the thermoelastic plate were obtained and solved. Et was demonstrated that only in case of the normal waves generation in the plate, the full sound transmission through it can be observed.

Key words: solid thermoelastic plate, reflection and transmission of sound waves, normal waves, dispersion equations.

Larin Nikolay Vladimirovich, candidate of physical and mathematical sciences, do-cent, Larinaelenamail. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.892.28; 54.08

МЕТОД КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРЕДЕЛОВ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОТОРНЫХ

МАСЕЛ

В.А. Балясников, Б.И. Ковальский, Е.А. Ермилов, Н.С. Батов,

Ю.Н. Безбородов

Представлены результаты исследования термоокислительной стабильности синтетических моторных масел, включающие определение оптических свойств, испаряемости и показателя термоокислительной стойкости. Установлены температуры начала процессов окисления, испаряемости и изменения показателя термоокислительной стабильности, а также критические температуры этих процессов. На основании этих данных предложено классифицировать масла.

Ключевые слова: оптическая плотность, испаряемость, показатель термо-окислительнойстабильности, температуры начала процессов окисления и испарения, критические и предельно допустимые температуры работоспособности.

Ресурс смазочных масел зависит в основном от температуры на поверхности трения, которая ускоряет процессы окисления, температурной деструкции и химических реакций металлов с продуктами окисления и присадками. В этой связи для конструкторов и технологов важно знать температуры начала протекания этих процессов и критические температуры, при которых происходят аномальные явления. Поэтому целью настоящих исследований является апробация метода контроля по определению этих температур.

Для исследования выбраны синтетические моторные масла различной группы эксплуатационных свойств: elf EVOLUTION 900 NF 5W-40SL/CF,Лукойл Люкс 5W - 40 SN/CF и GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W - 40 SN / CF.

Методика исследования включала следующие средства контроля и испытания: прибор для термостатирования масел, фотометрическое устройство [1] и электронные весы. Техническая характеристика приборов описана в работе [2]. Методика исследования заключалась в следующем. Проба масла постоянной массы (100 ± 0,1 г) термостатировалась с перемешиванием при атмосферном давлении с постоянной частотой вращения мешалки последовательно при температурах 150, 160, 170, 180 °С в течение 8 часов, названных циклом повышения температуры окисления. Затем новая проба масла массой 100 ± 0,1 г термостатировалась в цикле понижения температуры 180, 170, 160, 150 °С также в течение 8 часов, при каждой температуре испытания проба взвешивалась, определялась масса испарившегося масла и отбиралась часть пробы окисленного масла 2 г для прямого фотометрирования и определения оптической плотности при толщине фотометрического слоя 2 мм.

Термоокислительная стабильность исследуемых синтетических масел оценивалась по оптической плотности, испаряемости и показателю термоокислительной стабильности.

Результаты исследования и их обсуждения

В табл. 1 сведены экспериментальные данные исследования моторных масел elf EVOLUTION 900 NF 5W-40SL / CF, Лукойл Люкс 5W - 40 SN / CF и GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W - 40 SN / CF, а на рис. 1, 2 и 3 показаны графические зависимости оптической плотности, испаряемости и коэффициента термоокислительной стабильности от температуры испытания.

Таблица 1

Данные исследования синтетических масел elf EVOLUTION 900 NF 5W-40SL/CF, Лукойл Люкс 5W- 40 SN /CF и GAZPROMNEFT PREMIUM

N 5W - 40 SN / CF в циклах повышения и понижения температуры

испытания

Марка масла Температура испытания Т, oc Оптическая плотность, D Испаряемость, G, г Коэффициент термоокислительной стабильности, Птос

elf EVOLUTION 900 NF 5W -40 SL / CF 160 0,0000 1,2000 0,0120

170 0,0134 3,3000 0,0470

180 0,0380 15,0000 0,1947

190 0,0750

190 0,0270 4,7000 0,0740

Окончание табл. 1

Марка масла Температура испытания Т, °С Оптическая плотность, D Испаряемость, G, г Коэфициенттермоокислите-льной стабильности, Птос

elf EVOLUT ION 900 NF 5W - 40 SL/CF 180 0,0619 6,9000 0,1347

170 0,0834 8,4000 0,1746

Лукойл Люкс 5W - 40 SN / CF 150 0,0000 1,0000 0,0100

160 0,0067 2,2000 0,0290

170 0,0202 3,4000 0,0552

180 0,0339 5,1000 0,0872

180 0,0202 2,7000 0,0472

170 0,0408 4,3000 0,0853

160 0,0478 5,1000 0,1018

150 0,0548 5,4000 0,1127

GAZPRO MNEFT P REM IU MN5W-40 SN/CF 160 0,0000 1,5000 0,0150

170 0,0120 2,9000 0,0417

180 0,0580 4,8000 0,1083

190 0,1823 8,1000 0,2694

190 0,0690 4,0000 0,1090

180 0,1431 5,8000 0,2036

170 0,1586 6,6000 0,2293

160 0,1664 7,2000 0,2447

По полученным данным определялась оптическая плотность

Фо

где (р - монохроматический световой поток падающий на слой окисленного масла; <р0- световой поток прошедший через слой окисленного масла;

Показатель термоокслительной стабильности рассчитывается по формуле

Птос = О + кё, (2)

где К - коэффициент испаряемости.

К = М , (3)

где т - масса испарившегося масла, г; М - масса пробы до испытания, г.

Рис. 1. Зависимости оптической плотности (а), испаряемости (б) и показателя термоокислительной стабильности (в) от температуры

окисления синтетического моторного масла elf EVOLUTION 900 NF 5W - 40SL / CF: 1 - цикл увеличения температуры; 2 - цикл понижения

температуры 126

Рис. 2. Зависимости оптической плотности (а), испаряемости (б) и показателя термоокислительной стабильности (в) от температуры окисления синтетического моторного масла Лукойл Люкс - 40 / СГ: 1 - цикл увеличения температуры; 2 - цикл понижения

температуры

Представленные зависимости на рис. 1 - 3 описываются полиномом второго порядка, например, для оптической плотности

О = а ■Т2 +Ь ■Т + с, (4)

где коэффициенты а, Ь и с характеризуют сопротивляемость исследуемого смазочного масла окислению (или испарению, или их совместного действию).

Рис. 3. Зависимости оптической плотности (а), испаряемости (б) и показателя термоокислительной стабильности (в) от температуры окисления синтетического моторного масла GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W - 40 SN / CF: 1 - цикл увеличения температуры;

2 - цикл понижения температуры

Решая уравнения (4) в циклах повышения температуры окисления для оптической плотности, испаряемости и показателя термоокислительной стабильности, определяем температуры начала изменения этих показателей, а в циклах понижения температуры испытания определяем критические температуры процессов окисления, испарения и изменения показателя термоокислительной стабильности. Приравнивая уравнения в циклах

128

повышения и понижения температуры окисления, определяем предельно допустимые температуры по оптической плотности, испаряемости и показателю термоокислительной стабильности.

Данные по исследуемым синтетическим маслам сведены в табл. 2.

Таблица 2

Расчетные данные по температурам начала процессов окисления, испарения и предельно допустимой температуре работоспособности

Марка масла Температуры начала процессов

elf EVOLUTION 900 NF 5W-40 Окисления 154,1

Испарения 162,7

Температурных преобразований 161,6

Критические температуры процессов

Окисления 196,6

Испарения 204,8

Температурных преобразований 199,6

Предельная температура работоспособности

Окисления 183,5

Испарения 174,8

Температурных преобразований 177,3

Лукойл Люкс 5W - 40 SN / CF Температуры начала процессов

Окисления 129,3

Испарения 111,1

Температурных преобразований 125,4

Лукойл Люкс 5W - 40 SN / CF Критические температуры процессов

Окисления 188,7

Испарения 192

Температурных преобразований 189,9

Предельная температура работоспособности

Окисления 176,9

Испарения 172,7

Температурных преобразований 174,5

GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W - 40 SN / CF Температуры начала процессов

Окисления 164,3

Испарения 152

Температурных преобразований 162,6

Критические температуры процессов

Окисления 197,7

Испарения 206,5

Температурных преобразований 199,2

Предельная температура работоспособности

Окисления 184,5

Испарения 181,8

Температурных преобразований 183,8

Исследованные моторные масла относятся к группам эксплуатационных свойств SN / CF и SL / CF, и классу вязкости 5W - 40. Исходя из того, что SN можно использовать для автомобилей класса SL, сравним температурные показатели исследованных масел.

Масла различаются по началу процессов окисления, испарения и изменению показателя термоокислительной стабильности. Так, предельная температура работоспособности по окислению для масла elf EVOLUTION 900 NF 5W - 40 SL / CF составила 183,5 0C, Лукойл Люкс 5W - 40 SN / CF - 176,9 О, а GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W - 40 SN / CF - 184,5 О, по испарению для тех же масел в той же последовательности - 174,8, 172,7, 181,8 О, а температура преобразования в масле - 177,3, 174,5, 183,8 О. Эти данные показывают несовершенство современной системы классификации моторных масел.

Вывод. На основе проведенных исследований показано, что применение предложенного метода контроля температурных пределов работоспособности моторных масел позволяет получить дополнительную информацию о температурных режимах их применения и совершенствовать систему классификации.

Список литературы

1. А. С. N851111 CCCРМКИ3G01J 1/04 Фотометрический анализатор / Б. И. Ковальский, Г. М. Сорокин; опубл. 30.07.81 №28.

2. Ковальский Б.И. Методы и средства повышения эффективности использования смазочных материалов. Новосибирск: Наука, 2005. 341 с.

Балясников Валерий Александрович, соискатель, [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,

Ковальский Болеслав Иванович, д-р техн. наук, проф., Iathsm a mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,

Ермилов Евгений Александрович, соискатель, evermilova mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,

Батов Николай Сергеевич, соискатель, ns. hatovagmail.com, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,

Безбородов Юрий Николаевич, д-р техн. наук, проф., Lahsma mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа

THE METHOD OF CONTROL OF TEMPERATURE LIMITS OF EFFICIENCY OF

SYNTHETIC ENGINE OILS

V.A. Balyasnikov, B.I. Kovalsky, E.A. Yermilov, N.S. Batov, Y.N. Bezhorodov

130

The results of the study of thermal oxidative stability, of synthetic oils, including determination of the optical properties, volatility index and thermal-oxidative resistance are presented. Temperature of beginning of oxidation processes, volatility and change exponent is thermo-oxidative stability, as well as the critical temperature of these processes are determined. Et was suggested to classify oil on the base of these data.

Key words: optical density, volatility, an indicator of thermal oxidative stability, the temperature of the onset of oxidation and evaporation, critical and maximum allowable working temperatures abilities.

Balyasnikov Valery Aleksandrovich, applicant, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Kovalsky Boleslav Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, Labsm@,mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Yermilov Evgeny Aleksandrovich, applicant, evermilovamail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Batov Nikolay Sergeyevich, applicant, ns. batov@gmail. com, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Bezborodov Yury Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, Labsm@,mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas

УДК 539.4

О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ВОДОРОДА С ДЕФЕКТАМИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ В МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ

Н.Н. Сергеев, С.Н. Кутепов

Исследовано взаимодействие водорода с дефектами кристаллической решетки. Приведена классификация водородных ловушек с точки зрения их энергетических уровней. Показано влияние водородных ловушек на коэффициент диффузии водорода в стали.

Ключевые слова: водородные ловушки, диффузия водорода, энергия связи.

Для получения однородного раствора водорода внутри металлической решетки в идеальном монокристалле необходимы предварительные условия, так как концентрации водорода ниже предела растворимости. Однако все реальные твердые тела не являются совершенными кристаллами, потому что они содержат дефекты, которые могут играть решающую роль в поглощении и транспортировке водорода в металлических материалах и их последующем охрупчивании. Следовательно, распределение водорода внутри решетки металла зависит от взаимодействия отдельных

131