CC BY
24
УДК 621.89.09
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ВРЕМЕНИ ИСПЫТАНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТРАНСМИССИОННОГО МАСЛА G - BOX EXPERT 75W - 90 GL 5
THE STUDY TESTED THE EFFECT OF TIME ON THE THERMAL PERFORMANCE GEAR OIL PERFORMANCE G - BOX EXPERT 75W - 90 GL 5
Балясников Валерий Александрович,
соискатель, e-mail: kanzas29@mail.ru Balyasnikov Valery A., candidate for a degree Ковальский Болеслав Иванович, доктор техн. наук, профессор, e-mail: Labsm@mail.ru Kowalski Bolestaw I., Dr. Sc., Professor Безбородов Юрий Николаевич, доктор техн. наук, профессор, e-mail: Labsm@mail.ru Bezborodov Yuri N., Dr. Sc., Professor 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
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 частично синтетического трансмиссионного масела, включающие определение оптических свойств, испаряемости и показателя термоокислительной стабильности. Установлены температуры начала процессов окисления, испаряемости и изменения показателя термоокислительной стабильности, а также критические температуры этих процессов. Опыты проведены при разных временных циклах испытания (8 и 6 часов испытания).
Abstract. The results of the study of thermal oxidative stability ofpartially synthetic gear oils, including determination of the optical properties, volatility index and thermal-oxidative stability. Installed start temperature oxidation, volatility and changes in the rate of thermal oxidative stability, as well as the critical temperature of these processes. The experiments were carried out at different time cycles of the test (8 and 6 hours of testing).
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 трансмиссионных 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 термостатирования на
температурные пределы работоспособности трансмиссионного масла.
Для исследования выбрано частично синтетическое трансмиссионное масло G - Box Expert 75W - 90 GL 5.
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 следую-
Таблица 1 - Данные исследования синтетического масла G - Box Expert 75W - 90 GL 5 в циклах по-__вышения и понижения температуры испытания. _
Марка масла Температура испытания T, °С Оптическая плотность, D Испаряемость, G, г Коэффициент термоокислительной ста-
бильности, Птос
130 0,0000 1,2 0,0120
140 0,0067 2,2 0,0292
G - Box Expert 75W - 90 GL 5 150 0,0478 3,2 0,0950
160 0,1230 5,1 0,2100
(8 часов) 160 0,0619 4,6 0,1079
150 0,1354 5,9 0,1976
140 0,2100 6,4 0,2800
130 0,2400 6,5 0,3109
140 0,0000 1,2 0,0120
150 0,0270 2,3 0,0505
G - Box Expert 160 0,1985 4,8 0,2483
75W - 90 GL 5 160 0,0548 4,0 0,0948
(6 часов) 150 0,0834 5,1 0,1367
140 0,1128 5,6 0,1724
130 0,2231 5,9 0,2865
щем. Проба масла постоянной массы (100 ± 0,1 г.) термостатировалась с перемешиванием при атмосферном давлении с постоянной частотой вращения мешалки последовательно при температурах 130, 140, 150, 160 °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 160, 150, 140, 130 °С, также в течение 8 и 6 часов, при каждой температуре испытания, проба взвешивалась, определялась масса испарившегося масла и отбиралась часть пробы окисленного масла 2 г для прямого фотометрирования и определения оптической плотности при толщине фотометрического слоя 2 мм.
Термоокислительная стабильность исследуемого частично синтетического масла оценивалась по оптической плотности, испаряемости и показателю термоокислительной стабильности.
Результаты исследования и их обсуждения.
В табл. 1 сведены экспериментальные данные исследования частично синтетического трансмиссионного масла G - Box Expert 75W - 90 GL 5, а на рис 1 графические зависимости оптической плотности, испаряемости и коэффициента термоокислительной стабильности от температуры испытания. По полученным данным определялась оптическая плотность D:
<Р
D = l3f>
<Ро
(1)
где ср - монохроматический световой поток падающий на слой окисленного масла; (р0 - световой поток прошедший через слой окисленного масла.
Показатель термоокслительной стабильности рассчитывается по формуле:
пшк=о+кг (2)
где К^ - коэффициент испаряемости.
(3)
где т - масса испарившегося масла, г; М - масса пробы до испытания, г.
Таблица 2 - Регрессионные уравнения при 8-ми часовых испытаниях.
Регрессионные уравнения цикла повышения температуры испытания
D 1,75 • 10"4 • х2 - 0,04665 • х+3,107
G 0,00225 • х2 - 0,5255 • х+31,535
Птос 2,45 • 10"4 • х2 - 0,06445 • х+4,25
Регрессионные уравнения цикла понижения температуры испытания
D -1, 1-Ю"4-х2+0,02578-х-1,2501
G -0,003 • х2 + 0,808 • х - 47,68
Птос -1,5-Ю"4. х2+0,03658-х-1,9081
Таблица 3 - Регрессионные уравнения при 6-ми часовых испытаниях.
Регрессионные уравнения цикла повышения температуры испытания
D 7,225 • 10-4 • х2 - 0,206825 • х+14,7945
G 0,007-х2-1,92-х+132,8
Птос 8-Ю-4 -х2 -0,2282-х+16,28
Регрессионные уравнения цикла понижения температуры испытания
D 2,0425 • 10"4 • х2 - 0,0645755 • х+5,16208
G -0,002-х2 +0,518-х-27,66
Птос 1,8-Ю-4-х2-0,05832-х+4,8214
D
0.2
0.1
130
G, г
Я
0.3
0.2
0.1
8 часов
160
т, °с
130 140 150 160
130 140 150 160 8 часов
Т, °С
130
а г
т, °с
п
m
0.3
1 0.2
2 0.1
140
150 160 6 часов
6 часов
Т,° С
130 140 150 160
Г, °С
130 140 150 160 6 часов
Т,°С
Рис 1. Зависимости оптической плотности (а), испаряемости (б) и показателя термоокислительной стабильности (в) от температуры окисления частично синтетического трансмиссионного масла G -Box Expert 75 W - 90 GL 5: 1 - цикл увеличения температуры; 2 - цикл понижения температуры.
Представленные зависимости на рис. 1 а, б, в, Решая регрессионные уравнения в циклах по-
описываются полиномом второго порядка, напри- вышения температуры окисления, для оптической
мер, а регрессионные уравнения имеют вид пред- плотности, испаряемости и показателя термоокис-
ставленный в табл. 2 для 8 - ми и в табл. 3 для 6 - лительной стабильности определяем температуры
ти часовых опытов. начала изменения этих показателей, а в циклах
Таблица 4 - Расчетные данные по температурам начала процессов окисления, испарения и предельно _допустимой температуре работоспособности._
Марка масла Температуры начала процессов По-
Время испытаний 8 часов 6 часов грешность, %
Окисления 133,2 146,2 8,8
Испарения 116,7 137 14,8
Температурных преобразований 131,4 142,6 7,8
G - Box Expert 75W - 90 GL 5 Критические температуры процессов
Окисления 165,8 158 4,7
Испарения 181,3 183,7 1,3
Температурных преобразований 168,2 161,9 3,7
Предельная температура работоспособ ности
Окисления 156,3 153 2,1
Испарения 158,7 158,1 0,3
Температурных преобразований 155,5 53,9 1
понижения температуры испытания определяются критические температуры процессов окисления, испарения и изменения показателя термоокислительной 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 синтетическом мас-лем сведены в табл. 4.
Погрешность рассчитывается по показателям процессов окисления, испарения и изменениям показателя термоокислительной стабильности. Так максимальные погрешности для частично синтетического трансмиссионного масла G - Box Expert 75W - 90 GL 5, в критических температурах составила 4,7, в придельных температурах 2,1. Стоит отдельно выделить погрешность температуры начала процесса испарения которая выделя-
ется из общего ряда и составляет 14,8. Это обусловлено наличием легких фракций выкипающих в начальных этапах проведения опыта.
Вывод. На основе проведенных исследований показано, что применение предложенного метода контроля температурных пределов работоспособности трансмиссионного масла, позволяет получить дополнительную информацию о температурных режимах его применения и совершенствовать систему классификации. Проведена проверка температурных параметров при разном времени испытании, которая показала, что температурные параметры исследуемого трансмиссионного масла практически не зависят от времени испытания. Выделяется температура начал процесса испарения, которая объясняется выкипанием легких фракций на начальных этапах проведения опытов. Для сравнения масел одного назначения целесообразно исследования проводить 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 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 15.01.2017 Received 15.01.2017
