Результаты исследования сопротивляемости моторных масел температурной деструкции Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Yanov Evgueny Sergeevich, postgraduate, dex aik(a),rambier, ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.892.2

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОПРОТИВЛЯЕМОСТИ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕСТРУКЦИИ

Б.И. Ковальский, В.Г. Шрам, О.Н. Петров, Е.Г. Кравцова, Г.Н. Химич

Представлены результаты испытания моторных масел различной базовой основы на температурную стойкость. Предложен коэффициент сопротивления температурной деструкции масел, позволяющий их сравнивать на соответствие группе эксплуатационных свойств и определить предельные температуры работоспособности.

Ключевые слова: температура термостатирования, коэффициент поглощения светового потока, коэффициент сопротивления температурной деструкции, предельная температура работоспособности, отработанное масло.

Моторные масла различают по классам вязкости и принадлежности группам эксплуатационных свойств. Однако принадлежность масел классу вязкости легко проверить, принадлежность к группе эксплуатационных свойств проверяется комплексно по методике квалификационных испытаний. Для решения этой проблемы в работе [1] предложен метод контроля температурной стойкости, предусматривающий определение коэффициента сопротивления температурной деструкции по формуле

= О)

где Ятд - коэффициент сопротивления температурной деструкции; Кп - коэффициент поглощения светового потока; Кс - коэффициент испарения.

Целью настоящей работы является апробация предложенного метода на моторных маслах различной базовой основы и групп эксплуатационных свойств.

Методика исследования заключалась в термостатировании моторных масел постоянной массы в диапазоне температур от 140 до 300 °С при атмосферном давлении без доступа воздуха с отводом конденсата в течении 8 часов с последующим увеличением температуры на 10 °С. После каждого испытания определялась масса испарившегося масла и отбиралась проба для фотометрирования и вычисления коэффициента поглощения светового потока. По полученным данным определяли по формуле (1) ко-

169

эффициент сопротивления температурной деструкции, по значениям которого строили графические зависимости от температуры исследования и коэффициента поглощения светового потока.

На рис. 1, а, б представлены результаты испытания моторных масел различной базовой основы.

Рис. 1. Зависимости коэффициента сопротивления температурной

деструкции от температуры испытания (а) и коэффициента поглощения светового потока (б) при деструкции моторных масел: 1 - минеральное М-8Г2к> 2 - частично синтетическое ТНК Супер 5W-40 SL/CF; 3 - синтетическое ESSO ultron 5W-40 SL/CF

Установлено, что независимо от базовой основы изменение коэффициента сопротивления температурной деструкции имеет одинаковое значение до температуры термостатирования 210 °С. С увеличением температуры кривые зависимостей расходятся. Наиболее термостойким оказалось минеральное дизельное масло М-8Г2к по классификации API принадлежит к группе СС. Менее термостойким оказалось частично синтетическое масло ТНК супер 5W-40 SL/CF. Судя по классификации, для дизельных двигателей масло М-8Г2к уступает другим маслам. Масла ТНК Супер 5W-40 SL/CF и ESSO ultron 5W-40 SL/CF относятся по классификации API и одной группе эксплуатационных свойств как для бензиновых двигателей SL, так и для дизельных двигателей CF, однако синтетическое масло является более термостойким. Так, при температуре испытания 240 °С коэффициент сопротивления температурной деструкции Rmd составил для минерального масла 0,965 (кривая 1), частично синтетического - 0,86 (кривая

2), а синтетического - 0,91 (кривая 3), т.е. сопротивление частично синтетического масла в 1,06 раза ниже синтетического и 1,12 раза ниже минерального. Кроме того, минеральное масло М-8Г2к выдержало термостати-рование до температуры 300 °С, а остальные масла до температуры 240 °С.

Зависимости коэффициента сопротивления Rmd от коэффициента поглощения светового потока Кп представлены на рис. 1, б. Показано, что в интервале изменения коэффициента Кп = 0,23 засисимости Rmd = f{Kn) совпадают, что соответствует изменению температуры испытания от 140 до 210 °С. Дальнейшее повышение температуры термостати-рования вызывает различное сопротивление деструкции исследуемых масел. Так, наиболее термостойким является частично синтетическое масло ТНК супер 5W-40 SL/CF (кривая 2), а наименьшими - минеральное М-8Г2к (кривая 1). Это вызвано тем, что при температурах термостатирования масел выше 210 °С оптические свойства частично синтетического масла изменяются с меньшей скоростью, чем у минерального масла М-8Г2к (кривая 1). Так, коэффициент сопротивления Rmd достигает значения 0,9 при значении коэффициента Кп для минерального масла 0,46; частично синтетического 0,91 и синтетического 0,88.

На основании изложенного можно утверждать, что частично синтетическое и синтетическое масла соответствуют классификации SL/CF по изменению оптических свойств при термостатировании, но температурная стойкость синтетического масла выше.

Апробация метода контроля температурной стойкости производилась на маслах с различной классификацией по группам эксплуатационных свойств (рис. 2, а и 2, б). Установлено (рис. 2, а), что зависимости Rmd = f(Kn) для минерального моторного масла Spectral Super universal 15W-40 SF/CC (кривая 1) и синтетического Mobil super 3000 5W-40 SY/CF (кривая

3)

совпадают до температуры термостатирования 240 °С, а при температуре термостатирования 160 °С более термостойким является синтетическое масло.

Зависимости коэффициента сопротивления температурной деструкции от коэффициента Кп представлены на рис. 2, б. Из числа исследованных масел наиболее термостойким является синтетическое масло Mobil super 3000 5W-40 SY/CF, хотя оно по классификации уступает частично синтетическому маслу ТНК 10W-40 SL/CF. Минеральное масло (кривая 1) уступает по классификации частично синтетическому маслу, но превосходит его по температурной стойкости. Поэтому классификация частично синтетического масла завышена. Так, коэффициент сопротивляемости Rmd = 0,8 достигается для минерального масла при Кп = 0,58 , частично синтетического при Кп = 0,46 и синтетического при Кп = 0,75 .

171

Ятд

б 3

-JKn

Рис. 2. Зависимости коэффициента сопротивления температурной

деструкции от температуры испытания (а) и коэффициента поглощения светового потока (б) при термостатировании моторных

масел: 1 - минеральное Spectrol Super universal 15W-40 SF/CC; 2 - частично синтетическое ТНК 10W-40 SL/CF; 3 - синтетическое

Mobil super 3000 5W-40 SY/CF

Если сравнивать результаты исследования масел, представленных на рис. 2, с результатами, представленными на рис. 1, то видно, что рассмотренные на рис. 1 масла превосходят по температурной области применения 220 °С против 180 °С и оптическим свойствам (более светлые). Поэтому применяя предложенный метод контроля температурной стойкости смазочных материалов, можно совершенствовать систему классификации.

Данный метод предлагается применять при обосновании ресурса моторных масел в двигателе внутреннего сгорания. Для исследования выбрано отработанное минеральное моторное масло М-8Г2к- Результаты исследования представлены на рис. 3, а б. Установлено, что в температурном диапазоне от 140 до 210 °С коэффициент сопротивления Rwd изменяется незначительно, а при температурах больше 240 °С он резко понижается, т.е. предельной температурой работоспособности отработанного масла является температура 210 °С, а для товарного масла (рис. 1а, кривая 1) она составляет 240 °С.

1

0.8

0.9

Т,°С

140

180

220

260

1

0.9

0.8

Кп

0.1

0.3

0.5

0.7

Рис. 3. Зависимости коэффициента сопротивления температурной деструкции от температуры испытания (а) и коэффициента поглощения светового потока (б) при термостатировании отработанного минерального моторного масла М-8Г2к

Зависимость коэффициента сопротивления Ктд от коэффициента поглощения светового потока Кп представлена на рис. 3, б. В интервале изменения коэффициента Кп до 0,21 коэффициент сопротивления Ктд стабильный и равен 0,99. При Кп > 0,21 происходит резкое снижение коэффициента сопротивления температурной деструкции, т.е. замену масла необходимо производить при значении Кп = 0,21, а не при 0,13, когда было слито масло.

На основе проведенных исследований показано, что метод контроля температурной стойкости смазочных масел может применяться не только для идентификации на соответствие группам эксплуатационных свойств и установления предельной температуры применения, но и для обоснования ресурса при их эксплуатации.

1. Пат. № 2406087 РФ. МПК GOIN 33/30. Способ определения температурной стойкости смазочных масел. / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безборо-дов, Н.Н.Малышева, С.Б. Ковальский, A.B. Берко; опубликован 10.12.2010.

Список литературы

Ковальский Болеслав Иванович, д-р техн. наук, проф., Labsm(a)inail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,

173

Шрам Вячеслав Геннадьевич, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,

Петров Олег Николаевич, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,

Кравцова Екатерина Геннадьевна, канд. техн. наук, доц., Rina [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,

Химич Глеб Николаевич, асп., [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа

RESULTS RESILIENCE MOTOR OIL TEMPERATURE DESTRUCTION B.I. Kowalski, V.G. Shram, O.N. Petrov, E.G. Kravtsova, G.N. Khimich

The results of tests of motor oils of various basic framework on the temperature resistance are presented. It proposes a temperature coefficient of resistance of degradation of oils, allowing them to compare the respective groups of operational properties and determine the temperature limits of efficiency.

Key words: temperature incubation, the absorption coefficient of the light flux, the drag coefficient of thermal degradation temperature limit efficiency, waste oil.

Kowalski Boleslav Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Shram Vyacheslav Gennadevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Petrov Oleg Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, petrov [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Kravtsova Ekaterina Gennadievna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Khimich Gleb Nikolayevich, postgraduate, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas