Научная статья на тему 'Результаты исследования влияния времени испытания на температурные показатели работоспособности моторных масел'

Результаты исследования влияния времени испытания на температурные показатели работоспособности моторных масел Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
130
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ / ИСПАРЯЕМОСТЬ / ПОКАЗАТЕЛЬ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ / ТЕМПЕРАТУРЫ НАЧАЛА ПРОЦЕССОВ ОКИСЛЕНИЯ И ИСПАРЕНИЯ / КРИТИЧЕСКИЕ И ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ / 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

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Ковальский Болеслав Иванович, Балясников Валерий Александрович, Ермилов Евгений Александрович, Батов Николай Сергеевич, Агровиченко Дарья Валентиновна

Представлены результаты исследования термоокислительной стабильности минерального, частично синтетического и синтетического 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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Ковальский Болеслав Иванович, Балясников Валерий Александрович, Ермилов Евгений Александрович, Батов Николай Сергеевич, Агровиченко Дарья Валентиновна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE RESULTS OF STUDIES OF THE EFFECT OF TIME ON THE TEST TEMPERATURE INDICATORS WERE PERFORMANCE MOTOR OILS

The results of the study of thermal oxidative stability of a hundred-mineral, partially synthetic and synthetic engine oils, including determination of the optical properties, volatility index and thermal-oxidative resistance. Installed start temperature oxidation, volatility and changes in the rate of thermal oxidative stability, as well as the critical temperature of these processes.

Текст научной работы на тему «Результаты исследования влияния времени испытания на температурные показатели работоспособности моторных масел»

УДК 621.892.8-721

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ВРЕМЕНИ ИСПЫТАНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

МОТОРНЫХ МАСЕЛ

THE RESULTS OF STUDIES OF THE EFFECT OF TIME ON THE TEST TEMPERATURE INDICATORS WERE PERFORMANCE

MOTOR OILS

Ковальский Болеслав Иванович,

доктор техн. наук, профессор, e-mail: Labsm@mail.ru Kowalski Boleslaw I., Dr. Sc., Professor Балясников Валерий Александрович, соискатель, e-mail: kanzas29@mail.ru Balyasnikov Valery A., candidate for a degree Ермилов Евгений Александрович, соискатель, e-mail: evermilov@mail.ru Yermilov Eugeny A., candidate for a degree.

Батов Николай Сергеевич, соискатель, e-mail: ns.batov@gmail.com Batov Nikolay S., candidate for a degree Агровиченко Дарья Валентиновна, ассистент, e-mail: dashuta2806@mail.ru Agrovichenko Daria V., assistant

Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа. Россия, 660130, г. Красноярск, ул. Свободный пр., 82/1

Siberian Federal University, Institute of oil and gas. Russia, 660130, Krasnoyarsk, Free Ave., 82/1

Аннотация. Представлены результаты исследования термоокислительной стабильности минерального, частично синтетического и синтетического 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.

Abstract. The results of the study of thermal oxidative stability of a hundred-mineral, partially synthetic and synthetic engine oils, including determination of the optical properties, volatility index and thermal-oxidative resistance. Installed start temperature oxidation, volatility and changes in the rate of thermal oxidative stability, as well as the critical temperature of these processes.

Ключевые слова: оптическая плотность, испаряемость, показатель термоокислительной стабильности, температуры начала процессов окисления и испарения, критические и предельно допустимые температуры работоспособности.

Keywords: 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.

Введение.

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 исследование влияния времени термоста-тирования на температурные пределы работоспособности моторных масел различной базовой основы.

Для исследования выбраны: минеральное моторное масло Лукойл Стандарт 10W - 40 SF / СС, частично синтетическое моторное масло Castrol magnatec 1OW - 40 R SL / CF, а так же синтетическое моторное масло GAZPROMNEFT PREMIUM N5W-40 SN/CF.

Таблица 1 - Данные исследования минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10>У-40 ЗБ / СС в _циклах повышения и понижения температуры испытания при 8 и 6 часах испытания._

Марка масла Температура испытания Т, °С Оптическая Испаряемость, Коэфициент термоокислительной стабильности, Птос

плотность, D G,r

150 0,0000 1Д 0,0110

160 0,0067 1,9 0,0261

Лукойл Стандарт 10\¥ - 40 8Р/СС (8 часов) 170 0,0408 3,9 0,0812

180 0,1128 5,5 0,1712

180 0,0548 3,8 0,0928

170 0,0834 4,7 0,1326

160 0,0907 5,8 0,1525

150 0,1054 6,2 0,1725

160 0,0000 1,0 0,0100

170 0,0202 2,5 0,0456

Лукойл Стандарт 180 0,0548 5,2 0,1085

10\¥ - 40 8Р/СС 180 0,0270 3,2 0,0590

(6 часов) 170 0,0478 5,0 0,0997

160 0,0619 5,8 0,1235

150 0,0690 6,1 0,1345

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, 190 °С в течение 8 и 6 часов, названным циклом повышения температуры окислении. Затем новая проба масла массой 100 ± 0,1 г. термостатировалась в цикле понижения температуры 190, 180, 170, 160, 150 °С также в течение 8 и 6 часов часов, при каждой температуре испытания, проба взвешивалась, определялась масса испарившегося масла и отбиралась часть пробы окисленного масла 2 г для прямого фотометриро-вания и определения оптической плотности при толщине фотометрического слоя 2 мм.

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

Результаты исследования и их обсуждения

В табл. 1 сведены экспериментальные данные исследования минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10W - 40 SF / СС, а на рис 1 графические зависимости оптической плотности, испаряемости и показателя термоокислительной стабильности от температуры и времени испытания 8 и 6 часов.

По полученным данным определялась оптическая плотность D:

D = lg—,

* <Ро

(1)

где (р - монохроматический световой поток падающий на слой окисленного масла; ср0 - световой поток прошедший через слой окисленного масла;

Показатель термоокслительной стабильности рассчитывается по формуле:

Птос = Э+Кг (2)

где К - коэффициент испаряемости.

V т

(3)

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

Представленные зависимости на рис. 1 а, б, в, описываются полиномом второго порядка, а регрессионные уравнения имеют вид представленный в табл. 2 для 8 и в табл. 3 для 6 часов испытания.

В табл. 4 сведены экспериментальные данные исследования частично синтетического моторного масла Castrol magnatec 10W - 40 R SL / CF.

Представленные зависимости выстраиваются аналогично как на рис. 1.

Аналогично происходит обработка графиков.

Полученные регрессионные уравнения представлены в табл. 5 для 8- и в табл. 6 для 6 -часовых опытов.

В табл. 7 сведены экспериментальные данные исследования синтетического моторного масла GAZPROMNEFT PREMIUM N SAE 5W - 40 SN / CF.

Представленные зависимости выстраиваются аналогично как на рис. 1. Аналогично происходит обработка графиков. Полученные регрессион-

ные уравнения представлены в табл. 8 для 8- и

Таблица 2. Регрессионные уравнения при времени проведения испытания 8 часов минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10\¥ - 40 БР / СС.

в табл. 9 для 6 -часовых опытов.

Таблица 3. Регрессионные уравнения при времени проведения испытания 6 часов минерального моторного масла Лукойл Стандарт 101№ -40 8Р / СС.

Регрессионные уравнения цикла повышения температуры испытания

D 1,65 • 10"4 • Т2 - 0,05075 • Т+ 3,9005

G 0.002-Г2-0,508-Г+32,22

Пщос 1,8675 • 10"4 • Т2 -0,0562765 • Т + 4,250335

Регрессионные уравнения цикла понижения температуры испытания

D -4,75 • 10"5 • Г2 + 0,014225 • Г - 0,96625

G -0,00125-Г2 +0,3295-Г-15,055

Пт0С -5-10~5-Г2 + 0,0139-7т-0,791

Регрессионные уравнения цикла повышения температуры испытания

D 7-Ю"5 Т2-0,0211-741,584

G 0,006-Г2-1,83-74140,2

Пщос 1,4-104-Г2 -0,0427-743,258

Регрессионные уравнения цикла понижения температуры испытания

D —3-105 -Г2 +0,0085-Г-0,531

G -0,00375 • Т2 +1,1425 • Т- 80,925

Пщос -7,25 • 10"5 • Т2 + 0,021435 • Т -1,45015

Таблица 4 - Данные исследования частично синтетического масла Саз1го1 та^^Шес 10Ш - 40 Я БЬ / СР в _циклах повышения и понижения температуры испытания._

Марка масла Температура испытания T, °С Оптическая плотность, D Испаряемость, G, г Коэфициент термоокислительной стабильности, Пщос

150 0,0033 0,8 0,0113

160 0,0070 1,4 0,0210

Castrol magnatec 170 0,0260 2,5 0,0520

10W - 40 R SL / 180 0,0600 4,0 0,1040

CF 180 0,0478 2,2 0,0698

(8 часов) 170 0,0834 3,2 0,1163

160 0,1128 3,7 0,1515

150 0,1354 4,2 0,1799

150 0 0,6 0,0060

160 0,0067 1,3 0,0198

Castrol magnatec 170 0,0270 1,9 0,0464

10W - 40 R SL / 180 0,0548 2,9 0,0848

CF 180 0,0202 1,8 0,0382

(6 часов) 170 0,0408 2,4 0,0654

160 0,0548 2,8 0,0838

150 0,0619 3 0,0933

Таблица 5 - Регрессионные уравнения при времени проведения испытания 8 часов частично синтетиче-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ского моторного масла Castrol magnatec 10W - 40 R SL / CF.

Регрессионные уравнения цикла повышения температуры испытания

D 7,5-Ю"5 Т2-0,02285-741,743

G 0,00225 • Т2 - 0,6355 • Т+45,495

Пщос 1,05-10"4 -Г2-0,03155-Г+2,381

Регрессионные уравнения цикла понижения температуры испытания

D -3,25 • 10-5 • Т2 + 0,007795 • Т- 0,3 0305

G -0,00125 • Г2+ 0,3475-Г-19,825

ПщОС -4,75-10~5 -Г2 +0,012025-Г-0,55625

150 160 170 180 8 часов

Т, °С

0.08

0.06

0.04

0.02

т, °с

150 160 170 180 6 часов

б/г б

150

Я

160 170 8 часов

180

Г, °С

150 160 170 180 6 часов

Т, °С

0.16

0.08

П

т

0.15

0.1

0.05

150 160 170 180 8 часов

Т, °С

150 160 170 180 б часов

т оС

Рис 1. Зависимости оптической плотности (а), испаряемости (б) и показателя термоокислительной стабильности (в) от температуры окисления минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10\¥ - 40 ЭБ / СС: 1 - цикл увеличения температуры; 2 - цикл понижения температуры при циклах в 6 и 8 часов.

Таблица 6 - Регрессионные уравнения при времени проведения испытания 6 часов частично синтетиче-ского моторного масла СаБ^о! 1Т^па1ес 10\¥ - 40 Я / СР.

Регрессионные уравнения цикла повышения температуры испытания

5,275 • 10-5 • Г2 - 0,015 5605 • Г+1,146895

в 7,5-Ю"4-Г2-0,1725-749,625

Пщос 6,15-Ю"5 Т2-0,017665-741,27195

Регрессионные уравнения цикла понижения температуры испытания

-3,375 • 10"5 • Т2 + 0,0097465 Т- 0,640685

в -0,001-72 +0,29-Г-18

Пщос -4,425 • 10"5 • Т2 + 0,0127655 • Т- 0,825895

Таблица 7 - Данные исследования синтетического масла GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W - 40 SN / CF в циклах повышения и понижения температуры испытания при циклах в 6 и 8 часов.

Марка масла Температура испытания T, °С Оптическая плотность, D Испаряемость, G, г Коэфициент термоокислительной стабильности, Пщос

GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W -40 SN/CF (8 часов) 160 0,0000 1,5 0,0150

170 0,0120 2,9 0,0417

180 0,0580 4,8 0,1083

190 0,1823 8,1 0,2694

190 0,0690 4,0 0,1090

180 0,1431 5,8 0,2036

170 0,1586 6,6 0,2293

160 0,1664 7,2 0,2447

GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W -40 SN/CF (6 часов) 160 0,0000 0,9 0,0090

170 0,0067 1,8 0,0249

180 0,0339 3,3 0,0677

190 0,0980 5,3 0,1534

190 0,0339 2,6 0,0599

180 0,0548 3,6 0,0920

170 0,0690 4,2 0,1130

160 0,0762 4,6 0,1248

Таблица 8 - Регрессионные уравнения при времени проведения испытания 8 часов синтетического мо-_торного масла ОАгРЯОМЫЕРТ РЯЕМШМ N 5\¥ - 40 БИ / СР._

Регрессионные уравнения цикла повышения температуры испытания

D 2,8 • 10"4 Т2 - 0,09208 • Г+7,567

G 0,00475 • 10 5 • Т2 -1,4455 • 7+111,225

Птос 3,36-Ю"4 Т2-0,109302-Г+ 8,90445

Регрессионные уравнения цикла понижения температуры испытания

D -1,6525 • 10-4 • Т2 + 0,0547785 • 7 - 4,370775

G -0,003-72+ 0,946-7-67,4

Пщос -1,975 • 10"4 • Т2 + 0,064815 • 7- 5,07325

Таблица 9 - Регрессионные уравнения при времени проведения испытания 6 часов синтетического моторного масла GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W - 40 SN / CF.

Регрессионные уравнения цикла повышения температуры испытания

D 1,475-Ю"4 Т2-0,048415-743,97125

G 0,00275 • Т2 - 0,8155 • Т + 60,975

ПщОС 1,775 • 104 • Т2 - 0,057375 • Т + 4,64575

Регрессионные уравнения цикла понижения температуры испытания

D -3,5-10"5 Т2 +0,01081-7-0,7575

G -0,0015-Г2+0,459-7-30,45

Пщос -5,5-Ю"5 Т2 +0,01709-7-1,2025

Таблица 10 - Расчетные данные по температурам начала процессов окисления, испарения и предельно

допустимой температуре работоспособности.

Марка масла Температуры начала процессов Погрешность, %

Лукойл Стандарт 10W-40 SF/CC Время испытаний, часов 8 6

Окисления 153,7 160 3,9

Испарения 127,1 152,5 16,6

Температурных преобразований 150 152,5 1,6

Критические температуры процессов

Окисления 195,3 190,3 2,5

Испарения 204,7 192,6 5,9

Температурных преобразований 198,1 190,8 3,6

Предельная температура работоспособности

Окисления 174,5 175,4 0,5

Испарения 174,1 176 1

Температурных преобразований 174,06 175,7 0,6

Castrol magnatec 10W - 40 R SL / CF Температу ры начала процессов

Окисления 152,2 147,5 3

Испарения 141,1 115,2 18,3

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Температурных преобразований 150,2 143,8 4,2

Критические температуры процессов

Окисления 191 184,5 3,4

Испарения 197,8 200 1Д

Температурных преобразований 192,2 190,5 0,8

Предельная температура работоспособности

Окисления 178,3 173,3 2,8

Испарения 172,9 173 0,05

Температурных преобразований 176,7 173,2 1,9

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

Окисления 164,3 164,1 0,00001

Испарения 152 148,2 2,5

Температурных преобразований 162,6 161,6 0,6

GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W -40 SN/CF Критические температуры процессов

Окисления 197,7 201,3 1,7

Испарения 206,5 208,7 1

Температурных преобразований 199,2 203 1,8

Предельная температура работоспособности

Окисления 184,5 182,6 1

Испарения 181,8 181 0,4

Температурных преобразований 183,8 182,2 0,8

Решая регрессионные уравнения 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 определяются критические температуры процессов окисления, испарения и изменения показателя термоокисли-

тельной стабильности. Приравнивая уравнения в циклах повышения и понижения температуры окисления определяется предельно допустимые температуры по оптической плотности, испаряемости и показателю термоокислительной стабильности.

Данные по исследуемым синтетическим маслам сведены в табл. 10.

Для полученных данных при испытаниях в 8 часов и данных для доказательной базы в 6 часов, необходимо вычислить погрешность. Так, для минерального масла Лукойл Стандарт 10W-40 SF / СС максимальная погрешность в критических температурах составила 5,9%, а предельно допустимых температурах 1%. Для частично синтетического масла Castrol magnatec 10W - 40 R SL / CF максимальная погрешность в критических температурах составила 3,4%, а предельно допустимых температурах 2,8%. Для синтетического масла GAZPROMNEFT PREMIUM N 5W - 40 SN / CF максимальная погрешность в критических температурах составила 1,8%, а предельно допустимых температурах 1%. Отдельно стоит выделить погрешность в температурах начала процессов испарения, которая составляет для масел в той же последовательности соответственно 16,6%, 18,3%, 2,5% что обусловлено наличием легких фракций,

которые выкипают на первых этапах проведения опыта.

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, а также проведена проверка температурных параметров при разном времени испытания, которая показала, что получаемые данные не имеют сильного отличия от времени проведения опытов, кроме температуры начала процесса испарения, которая в свою очередь обусловлена выкипанием легких фракций. Для сравнения масел одного назначения целесообразно проводить исследования при одном времени испытания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 А. С. N851111 СССР МКИ3 G01J 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 / Б. И. Ковальский. - Новосибирск: Наука, 2005. - 3410.

REFERENCES

1 A. S. N851111 CCCR MKI3 G01J 1/04 Fotometricheskij analizator / В. I. Koval'skij, G. М. Sorokin; opubl. 30.07.81 №28.

2 Koval'skij В. I. Metody i sredstva povyshenija jeffektivnosti ispol'zovanija smazochnyh materialov / В. I. Koval'skij. - Novosibirsk: Nauka, 2005. - 3410.

Поступило в редакцию 26.01.2017 Received 26.01.2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.