CC BY
1
I
SCIENCE TIME
I
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ И КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ МОТОРНЫХ МАСЕЛ
Порядина Дарья Александровна, Военной академии ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого, г. Серпухов
E-mail: [email protected]
Аннотация. В статье представлен ассортимент, приведены руководящие документы и требования к состоянию моторных масел, применяемых в автомобильной технике; приведены результаты исследования 8-ми образцов универсального моторного масла марки МТ-16П на соответствие требованиям ГОСТ по показателям «плотность» и «кинематическая вязкость».
Ключевые слова: моторное масло, контрольный анализ, плотность, кинематическая вязкость.
Поступление горюче-смазочных материалов не надлежащего качества приведет к возникновению неисправности автомобильной техники [1-3].
Применение моторного масла обеспечивает:
1) гидродинамический режим трения и образование несущего масляного слоя на поверхностях сопряженных деталей;
2) граничный режим трения сопряженных деталей при подаче масла разбрызгиванием;
3) организованный отвод теплоты от трущихся сопряженных поверхностей и нагретых деталей;
4) вымывание продуктов износа из зазоров между сопряженными поверхностями трущихся деталей;
5) предотвращение образования и вымывание высокотемпературных отложений в двигателе, образующихся при окислении топлива и масла;
6) защиту от коррозии металлических частей двигателя;
7) уплотнение сопряженных деталей от вытекания масла.
В автомобильной технике применяют моторные масла марок МТ-16 П и М -6з/10В. Состояние моторных масел регламентируется ГОСТ6360-83 (переиздание ГОСТ 6360-2020) для марки МТ-16 П и ШСТ10541-78 (переиздание ГОСТ 10541-2020) для марки М-6з/10В.
Согласно требованиям ГОСТ, качество моторного масла определяется по 15 различным физико-химическим показателям, которые определяются в рамках полного анализа для составления паспорта качества в лабораториях [3].
1 SCIENCE TIME 1
Для приемо-сдаточного анализа определяют 8 показателей:
О 2
1) кинематическая вязкость при 100 С, мм /с;
2) зольность, %;
3) щелочное число, мг КОН на 1 г масла;
4) массовая доля механических примесей, %;
5) массовая доля воды, %;
6) температура вспышки, определяемая в открытом тигле, ОС;
7) температура застывания, С;
8) плотность при 20 С, г/см .
В режиме «на месте» невозможно осуществить полный и приемосдаточный анализ над качеством поступающего моторного масла из-за сложного аппаратурного оформления, отсутствия площадки для проведения исследований и отсутствия необходимых для проведения комплексного анализа высококвалифицированных специалистов.
Плотность характеризует состав масла, от которого зависит подача масла. Плотностью называют меру атомарной упаковки вещества, определяемую как отношение массы вещества к его объему. Размерность плотности в
СИ - кг/м3. В
частности, для нефтепродуктов: чем больше атомов углерода приходится на атом водорода, тем выше плотность нефтепродукта.
Плотность определяет прокачиваемость моторного масла -эксплуатационное свойство, характеризующее особенности и результаты прокачки масла по масляной системе.
При несоответствии показателей качества стандартным значениям произойдет ухудшение пусковых свойств двигателя.
Вязкость является одним из основных параметров, характеризующих эксплуатационные свойства масла, поэтому большинство масел маркируется по их вязкости. Это, прежде всего, связано с обеспечением жидкостного трения для образования необходимого смазочного слоя между трущимися поверхностями и предотвращения непосредственного их контакта. Данному требованию будет удовлетворять масло с большей вязкостью. Но, с другой стороны, увеличение вязкости масла ведет к повышению непроизводительных потерь мощности двигателя на трение и как следствие - к падению его к.п.д. Поэтому вязкость масла должна быть минимальной, но достаточной для создания жидкостного трения. Кроме того, вязкость определяет низкотемпературные свойства масла, т. е. способность обеспечивать легкий запуск двигателя зимой и надежную подачу масла из картера к наиболее ответственным деталям в период пуска и прогрева двигателя. Вязкость масел при понижении температуры возрастает, а при повышении снижается.
При несоответствии показателей качества стандартным значениям произойдет ухудшение пусковых свойств двигателя [3].
1 SCIENCE TIME 1
Таблица 1
Влияние изменений показателей качества моторных масел на работу двигателей внутреннего сгорания
Изменение показателя относительно нормы Влияние изменения на работу двигателя Признаки нарушения работы двигателя
Существенное (на 3-4 сСт) увеличение вязкости Незначительное Доливка масла повышенной вязкости (двигатель исправен)
Высокое содержание нерастворимого осадка, резкое увеличение коксуемости, потемнение центрального ядра и сокращение зоны диффузии на капельной пробе Неудовлетворительные эксплуатационные свойства масла, увеличенный прорыв газов в картер, не работают масляные фильтры.
Масляное пятно за зоной диффузии на капельной пробе коричневого цвета Перегрев двигателя (длительная работа с перегрузкой при высокой температуре окружающего воздуха, накипь в системе охлаждения), загрязнения масляного радиатора.
Существенное (на 3-4 сСт) снижение вязкости Незначительное Доливка масла меньшей вязкости, деструкция присадок в загущенных маслах (двигатель исправен)
Снижение температуры вспышки Течь в системе питания, плохое распыление топлива, конденсация бензина в непрогретом двигателе, переобогащение рабочей смеси
1 SCIENCE TIME 1
Окончание табл. 1
Изменение показателя относительно нормы Влияние изменения на работу двигателя Признаки нарушения работы двигателя
Увеличение содержания воды выше 0,3-0,5 % Снижение щелочного числа, коксуемости, уменьшение нерастворимого осадка, исчезновение зоны диффузии Течь жидкости из системы охлаждения в картер; доливка масла, обводненного при хранении; негерметичность водо-масляного теплообменника
Существенное увеличение нерастворимого осадка Пропорциональное увеличение коксуемости и вязкости Большой прорыв газа в картер из-за износа и потери подвижности поршневых колец
Существенное снижение температуры вспышки Повышение содержания нерастворимого осадка и коксуемости, наличие топливных фракций в масле Течь в топливной системе, плохое распыление топлива, прогар выпускного клапана или днища поршня.
Существенное увеличение содержания продуктов износа Незначительное Неисправен воздухоочиститель, подсос неочищенного воздуха через неплотности впускного тракта, нарушение вентиляции картера
Цель работы оценить соответствие требованиям ГОСТ моторных масел по показателям «плотность» и «вязкость».
В качестве объектов исследования выбраны 8 образцов моторного масла различных производителей марки МТ-16П (табл. 2).
Таблица 2
Характеристика объектов исследования
Наименование Наименование продукта Марка Изготовитель
Образец 1 Моторное масло МТ-16П Омский НПЗ
Образец 2 Уфимский НПЗ
Образец 3 Волгоград НПЗ
Образец 4 Омский НПЗ*
Образец 5 Уфимский НПЗ*
Образец 6 Волгоград НПЗ*
Образец 7 Омский НПЗ*
Образец 8 Уфимский НПЗ*
* - образцы предоставлены одним изготовителем с различной датой розлива.
1 SCIENCE TIME 1
Провели исследование образцов моторных масел на соответствие ГОСТ по показателю плотность по методике ГОСТ 6360-2020 (рис. 1, а).
а) б)
Рис. 1 Определение плотности и кинематической вязкости моторного масла ареометром: а) измерение плотности; б) измерение кинематической вязкости
В стеклянный цилиндр наливали образец моторного масла, в который затем, придерживая за верхний конец, опускают чистый и сухой ареометр так, чтобы он не касался стенок цилиндра.
После успокоения колебаний ареометра в образце моторного масла снимают показания по границе раздела нефтепродукта и окружающего воздуха.
При отсчете глаза должны находиться на уровне мениска жидкости. Одновременно с этим записывают температуру нефтепродукта в цилиндре.
Результаты исследования представлены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты определения плотности кинематической вязкости моторного масла марки МТ-16П
Показатель 1 2 3 4 5 6 7 8
Плотность при 20 ОС, г/см3 не более 0,905 0,897 0,892 0,892 0,888 0,890 0,891 0,894 0,890
Вязкость при 100 ОС, мм2/с 15,5-16,5 15,8 15,8 15,3 16,1 15,1 15,3 15,9 15,7
1 SCIENCE TIME 1
Установлено, что все образцы соответствуют требованиям нормативных документов. В образце №4 показатель плотность занижен среди выборки. В образце №1 показатель плотность завышен среди выборки.
В соответствии со стандартами на масла вязкость определяют при температуре 100 и 50°, и лишь для отдельных марок зимних масел предусмотрено дополнительное определение вязкости при 0 °С.
Для заполнения термостата применяют следующие жидкости при температуре от 50 до 100° - нефтяное прозрачное масло или глицерин, от 20 до 50° - воду, от 0 до 20° - смесь воды со льдом, при более низших температурах этиловый спирт с твердой углекислотой.
Установлено, что по показателю вязкость 5 образцов из 8 соответствуют требованиям ГОСТ. В образцах №3, №5, №6 показатель вязкость ниже регламентированного значения. Применение данных образцов моторного масла при эксплуатации транспортных средств приведет к ухудшению прокачиваемости и смазывающих свойств.
Проведено исследование образцов моторного масла на соответствие требованиям ГОСТ 6360-2020. Сделаны практические рекомендации по применению предоставленных образцов в соответствии с полученными эксплуатационными свойствами.
Литература:
1. ГОСТ 6360-2020 Моторные масла. Масла МТ-16П и М-16ПЦ. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2020. - 8 с.
2. Корчуганова М.А., Сырбаков А.П., Чечкенев И.В. Топливо и смазочные материалы. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. - 159 с.
3. Сафонов А.С., Ушаков А.И., Гришин В.В. Химмотология горючесмазочных материалов. СПб.: НПИКЦ, 2007. - 488 с.
