CC BY
0
Щ SCIENCE TIME Щ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ И ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАМЕРЗАНИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ Порядина Дарья Александровна, Военная академия ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого, г. Серпухов E-mail: sibilda1@yandex.ru
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 «температура вспышки» и «температура
замерзания».
Ключевые слова: моторное масло, контрольный анализ, температура вспышки и температура замерзания.
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
1 SCIENCE TIME 1
ГОСТ, качество моторного масла определяется по 15 различным физико-химическим показателям, которые определяются в рамках полного анализа для составления паспорта качества в лабораториях [4-5].
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 ОС, г/см3.
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.
Температура вспышки представляет собой косвенный показатель, по которому можно судить: о наличии в масле легкоиспаряющихся фракций, о разбавлении масла топливом, о взрывоопасности смеси паров масла и воздуха. Кроме того, этот параметр показывает ту предельную температуру смазываемой поверхности детали (например, поршня или поршневого кольца, выше которой нормальная смазка недопустима: масло будет коксоваться с образованием нагара. Естественно, чем выше качество моторного масла, тем выше температура его вспышки.
Резкое снижение температуры вспышки может указывать на наличие топлива в моторном масле. Масло с низкой температурой вспышки более склонно с испарению, что приводит в эксплуатации в высокому расходу масла на угар. Определение температуры вспышки, определяемое в открытом тигле при прочих равных условиях выше, чем в закрытом. Для современных моторных масел температура вспышки не должна быть ниже 190...200°С. При дальнейшем нагревании достигается температура воспламенения масла, при которой пары масла и воздуха горят непрерывно не менее 5 с.
Температура застывания - это предельная температура, при которой масло теряет подвижность. Масла, имеющие температуру застывания -15 °С и выше, относятся к летним. Если же температура застывания -20 °С и ниже, то масла относятся к зимним.
Температура застывания в какой-то мере характеризует предельную температуру, при которой возможен запуск охлажденного двигателя. Однако, температура запуска двигателя на холоде зависят не столько от температуры застывания масла, сколько от величины его вязкости при данной температуре [1; 2].
1 SCIENCE TIME 1
При несоответствии показателей качества стандартным значениям произойдет ухудшение пусковых свойств двигателя (табл. 1).
Таблица 1
Влияние изменений показателей качества моторных масел на работу двигателей внутреннего сгорания [2]
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 (износ или потеря подвижности поршневых колец, неполное сгорание топлива, неисправность топливной аппаратуры, закоксовы-вание распылительных форсунок, загрязнение воздушных фильтров), 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)
1 SCIENCE TIME 1
Окончание табл. 1
Изменение показателя относительно нормы Влияние изменения на работу двигателя Признаки нарушения работы двигателя
Снижение температуры вспышки Течь в системе питания, плохое распыление топлива (неисправность топливной аппаратуры, закоксовывание отверстий распылителей форсунок), конденсация бензина в непрогретом двигателе, переобогащение рабочей смеси
Увеличение содержания воды выше 0,3-0,5 % Снижение щелочного числа, коксуемости, уменьшение нерастворимого осадка, исчезновение зоны диффузии и характерное свертывание пятна на капельной пробе 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 «температура вспышки» и «температура застывания».
В качестве объектов исследования выбраны 8 образцов моторного масла различных производителей марки МТ-16П (табл. 2).
SCIENCE TIME
Таблица 2
Характеристика объектов исследования
Наименование Марка Изготовитель
Образец 1 Омский НПЗ
Образец 2 Рязанский НПЗ
Образец 3 Омский НПЗ*
Образец 4 Моторное масло Омский НПЗ*
Образец 5 МТ-16П Волгоградский НПЗ
Образец 6 Омский НПЗ*
Образец 7 Орский НПЗ
Образец 8 Омский НПЗ*
* - образцы предоставлены одинаковым производителем, дата отбора проб различна.
Провели исследование образцов моторных масел на соответствие ГОСТ по показателю температура вспышки по методике ГОСТ 6360-2020 (рис. 1а).
Рис. 1 Определение температуры вспышки и температуры замерзания моторного масла: а) определение температуры вспышки; б) определение температуры замерзания
1 SCIENCE TIME 1
Установка состоит из электрического нагревателя 1, песчаной бани 2, открытого тигля 3 с испытуемым маслом, термометра 4 в нем и щитка 5 (рис. 1а). Кроме того, в работе применяется то или иное зажигательное устройство и секундомер.
Испытуемый нефтепродукт заливают в тигель так, чтобы уровень жидкости отстоял от края тигля на 12.. .18 мм. Сам тигель погружают в песок таким образом, чтобы уровни песка и масла были на равной высоте. Шарик термометра помещают на середине высоты слоя масла в тигле.
Для уменьшения рассеивания паров масла и удобства наблюдения прибор загораживают щитком. Включают нагреватель.
Примерно за 10-15 °С до ожидаемой температуры вспышки, когда над маслом начинают появляться пары, к поверхности подносят пламя зажигательного устройства и медленно проводят им над поверхностью масла. Эту процедуру повторяют через каждые 2 °С подъема температуры до тех пор пока над частью или над всей поверхностью масла не появятся вспышки исчезающего пламени.
Температуру, фиксируемую в этот момент термометром, соотносят с температурой вспышки.
При необходимости определения температуры воспламенения нагревание продолжают до тех пор, пока пары испытуемого нефтепродукта при воздействии зажигательного устройства от вспышек не перейдут к постоянному (не менее 5 с) горению. Эта температура постоянного горения паров принимается за температуру воспламенения нефтепродукта (таблица 3).
Таблица 3
Результаты определения температуры вспышки и температуры замерзания моторного масла марки МТ-16П
Показатель 1 2 3 4 5 6 7 8
Температура вспышки, С, не менее 219 218 256 226 253 219 227 249 263
Температура замерзания, ОС, не менее 219 -25 -25 -25 -25 -25 -25 -25 -25
Установлено, что по показателю «температура вспышки» 6 образцов из 8 соответствуют требованиям ГОСТ.
В образцах №1, №5 показатель «температура вспышки» ниже регламентированного значения. Возможно, в образцы моторного масла добавлено дизельное топливо. При этом увеличивается содержание фракции легколетучих соединений. Применение данных образцов моторного масла при
1 SCIENCE TIME 1
эксплуатации автомобильных средств повышает взрывоопасность, приведет к высокому расходу масла на угар.
Провели исследование образцов моторных масел на соответствие ГОСТ 6360-2020 по показателю температура замерзания (рис. 1б).
При определенных значениях температуры при охлаждении масла становятся нетекучими. Переход в нетекучее состояние вызывается либо выпадением в процессе понижения температуры масла кристаллов высокоплавких углеводородов и образованием из них кристаллического каркаса, либо сильным увеличением его вязкости.
Результаты определения приведены в таблице. Установлено, что по показателю «температура замерзания» все образцы соответствуют требованиям ГОСТ.
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 6360-83 Моторные масла. Масла МТ-16П и М-16ПЦ. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2011. - 8 с.
2. ГОСТ 6360-2020 Моторные масла. Масла МТ-16П и М-16ПЦ. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2020. - 8 с.
3. Сафонов Л.С., Ушаков А.И. Автомобильные топлива: Химмотология. Эксплуатационные свойств. - СПб.: НПИКЦ, 2002. - 264 с.
4. Корчуганова М.А., Сырбаков А.П., Чечкенев И.В. Топливо и смазочные материалы. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. -159 с.
5. Сафонов А.С., Ушаков А.И., Гришин В.В. Химмотология горючесмазочных материалов. - СПб.: НПИКЦ, 2007. - 488 с.
