CC BY
4ХИМИЯ (CHEMISTRY)
УДК 541.9
Королев А.Е.
канд. тех. наук, доцент кафедры технические системы в АПК Государственный аграрный университет Северного Зауралья
(г. Тюмень, Россия)
ПРИМЕНЕНИЕ ПРИСАДКИ СЕРЫ В МОТОРНОМ МАСЛЕ
Аннотация: в статье рассматривается эффективность применения химически-активной присадки серы в моторном масле. Для обеспечения надежности двигателей моторное масло должно обладать определенным комплексом свойств в зависимости от их моделей и условий эксплуатации. Триботехнические свойства моторного масла зависят от его базового химического состава и присадок. Представлена классификация присадок по механизму их действия. Проведены лабораторные испытания органической присадки серы на основе физического моделирования реальных условий работы сопряжений. Выполнена оценка коррозионной активности присадки при различной её концентрации. Установлено влияние содержания исследуемого вещества в масле на коэффициент трения деталей.
Ключевые слова: моторное масло, органическая присадка, лабораторные эксперименты, антифрикционные свойства, антикоррозионные свойства.
Детали двигателей находятся под постоянным воздействием высоких нагрузок, скоростей и температур [1]. Следовательно, моторные масла должны обладать комплексом физико-химических свойств, обеспечивающих работоспособность силовых агрегатов на всех этапах жизненного цикла [2]. В настоящее время при производстве масел используется почти половина периодической системы элементов в качестве многофункциональных присадок [3] . Сложность оптимизации состава моторных масел заключается в множественности факторов, влияющих на рабочие процессы двигателей [4]. Присадки к маслам, предназначенные для снижения трения и износа сопряжений, подразделяются на инактивные (коллоидальный графит, дисульфид молибдена, по-
рошки каолина, олова, меди и бронзы), поверхностно активные (жирные кислоты, эфиры органических кислот и спиртов, жирные амины) и химически-активные (соединения хлора, азота, фосфора и серы) [5]. Известно [6], что серосодержащие присадки обладают одновременно антифрикционными и анти коррозионными свойствами в результате образования на поверхности металла защитных сульфидных и меркаптановых плёнок. Предлагается оценить эффективность органической присадки серы ксантогенатного типа, она имеет эмпирическую формулу - СюН^ОБ, содержание основного вещества в ней составляет 98,3 %
Лабораторные опыты проводились на машине трения с образцами, имитирующими процесс работы сопряжения вкладыш-шейка коленчатого вала. Путь трения вычислялся произведением угловой скорости вала и времени испытания. Коррозионная активность масла определялась на приборе по потере массы свинцовых пластин в течение 50 часов. В качестве базового моторного масла использовалось БЛЕ-30.
Коррозия металла возрастает прямо пропорционально времени испытания, а от концентрации присадки имеет параболическую зависимость (рис. 1).
Рис. 1. Изменение коррозионности моторного масла К от содержания серы 8
и продолжительности испытания 1
При увеличении серы до 0,3 % коррозия растёт незначительно, поскольку вначале на поверхности твердого тела происходит концентрирование эфирной группы, которая при взаимодействии с кислородом воздуха обеспечивает пере- 904 -
ход поверхности металла в неактивное, пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений, препятствующих коррозии. При дальнейшем росте концентрации присадки 0,6 % сернистая группа вступает в химическую реакцию с металлом и интенсивность коррозии возрастает. Последующее повышение содержания серы в масле приводит к образованию значительных по толщине модифицированных защитных слоёв, что приводит к снижению степени коррозии и постепенной её стабилизации. Эксперименты показали, что предлагаемая присадка может снизить коррозионность базового масла на 20...25 %.
Трибологические исследования показали, что за период экспериментов коэффициент трения снижается в среднем только на 10%, а от содержания химически активного элемента имеет противоположный коррозии вогнутый вид (рис. 2).
Рис. 2. Изменение коэффициента трения { от концентрации серы 8
и пути трения деталей Ь
При добавке активного вещества в количестве 0,4...0,5 % потери на трение снижаются в несколько раз по сравнению с базовым маслом. В этом диапазоне образуется легкоплавкий поверхностный сульфидный слой металла с пониженным сопротивлением сдвигу, что препятствует вырыванию его на глубину, облегчая разрушение узлов схватывания, а также снижается температура в зоне контакта. На начальном этапе повышения содержания серы до 0,4%
происходит отставание скорости процесса регенерации химиче-ски-модифицированные слоёв от скорости процесса их разрушения. При увеличении концентрации присадки свыше 0,5 % постепенно возрастает толщина и площадь поверхностных плёнок, повышается их экранирующее действие, они легко разрушаются, что приводит соответственно к росту механических потерь. Следовательно, наивысшая коррозионная активность и наилучшие противоиз-носные свойства присадки достигаются при одинаковых ее концентрациях в смазочном масле. Таким образом, лабораторные эксперименты показали, что присадка серы позволяет существенно улучшить триботехнические свойства моторных масел.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Григорьев М.А. Качество моторного масла и надежность двигателей / М.А. Григорьев, Б.М. Бунаков, В.А. Долеикий. - М.: Издательство стандартов, - 1981. -232 с.
2. Королев А.Е. Анализ свойств моторных масел // Вестник ГАУСЗ. - 2016. -№2. - С. 115 - 121.
3. Гуреев А.А. Химмотология / А.А. Гуреев, И.Г. Фукс И.Г., В. Л. Лашхи. -М.: Химия, - 1986. - 368 с.
4. Арабян С.Г. Масла и присадки для тракторных и комбайновых двигателей / С.Г. Арабян, А.Б. Виппер, И.А. Холомонов. - М.: Машиностроение, - 1984. - 208 с.
5. Заславский Ю.С. Механизм действия противоизносных присадок к маслам / Ю.С. Заславский, Р.Н. Заславский. М.: Химия, - 1978. - 224 с.
6. Кузнецов, А.В. Топливо и смазочные материалы. - М.: КолоС, 2007. - 199 с.
Korolev A.E.
Associate Professor of the Department Technical systems in AIC Northern Trans-Ural State Agricultural University (Tyumen, Russia)
APPLICATION OF SULPHUR ADDITIVE IN MOTOR OIL
Abstract: the article is considered the effectiveness of the use of chemically active additive sulfur in in motor oil. To ensure the reliability of engines motor oil must possess a certain complex of the properties depending on their model and operating conditions. The tribotechnicalproperties of motor oil depend on its basic chemical composition and additives. The classification of additives by their mechanism of action is presented. Conducted laboratory tests of organic additive sulfur based on physical modeling of real working conditions of conjugations. An assessment of the corrosively of the additive at its various concentrations was carried out. The influence of the content of the test substance in oil on the friction coefficient of the parts was established. The optimal presence of an additive in motor oil is justified.
Keywords: motor oil, organic additive, laboratory experiments, antifriction properties, anticorrosion properties.
