CC BY
40ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УЛУЧШЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРОТИВ
ОКИСЛЕНИЯ Алимова З.Х.1, Сидиков Ф.Ш.2, Усманов И.И.3
'Алимова Зебо Хамидуллаевна — кандидат технических наук, доцент; 2Сидиков Фахриддин Шамситдинович — старший преподаватель;
3Усманов Илхомжон Икромжанович — ассистент, кафедра транспортных энергетических установок, Ташкентский государственный транспортный университет, г. Ташкент, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье проанализировано влияние процесса окисления моторных масел на работу двигателя. Главной причиной, ведущей к образованию высокотемпературных отложений в двигателях, являются окислительные процессы, протекающие в объеме масла и на металлической поверхности. Эти отложения отрицательно влияют на надежность, экономичность и долговечность работы двигателя. Среди многочисленных свойств, на которых базируется оценка качества смазочных материалов, важными являются антиокислительные свойства. Поэтому предлагаем ввести в моторное масло антиокислительные присадки. Действие таких присадок даёт способность разрыхлять, смывать отложения с поверхности деталей и переводить нерастворимые вещества в суспензию. Ключевые слова: окисление, углеводороды, присадки, осадки в двигателе, химический состав, смазочные материалы, эксплуатационные свойства.
УДК 656 (075)
Под стабильностью смазочных материалов понимают их способность противостоять химическим процессам, ведущим к изменению состава и свойств. Наиболее характерным химическим процессом является окисление.
Стойкость масла против окисления кислородом воздуха (химическая стабильность) является одним из важнейших факторов, определяющих поведение масла в узлах трения во время эксплуатации, а также срок его службы до замены. Окисление приводит к образованию лаковых и углистых отложений (особенно на горячих поверхностях, таких как поршень и поршневые кольца), низкотемпературных отложений — шламов, к коррозии и разрушению металлов, например, вкладышей подшипников образующимися кислыми продуктами [1, с. 2].
Окисление компонентов масла — исключительно сложный процесс, развитие которого в различных направлениях определяется как конкретными условиями эксплуатации, так и химическим составом масла.
Окисление масла происходит либо во всём его объёме или в толстом слое, или в тонком слое, когда масло прокачивается через цилиндро-поршневые узлы трения. В последнем случае углеводороды масла находятся в особо тяжёлых условиях температуры и контакта с кислородом воздуха и металлом.
Окисление масла в потоке происходит во время работы двигателя, когда осуществляется непрерывная циркуляция смазочного масла и детали двигателя все время смазываются новыми порциями его. Окисление масла в покое происходит только при остановках двигателя, когда прекращается циркуляция масла, а детали в течение определенного времени после остановки двигателя сохраняют еще достаточно высокую температуру.
Главной причиной, ведущей к образованию высокотемпературных отложений в двигателях, являются окислительные процессы, протекающие в объеме масла и на металлической поверхности.
Продукты окисления углеводородов (смолы, органические кислоты), присутствующие в масле в растворенном состоянии, способствуют увеличению вязкости и кислотного числа, а асфальтеновые соединения, являющиеся основой образования лаков и особо опасных липких осадков, способствуют залеганию и пригоранию поршневых колец. Продукты глубокой окислительной полимеризации, отличающиеся в зонах высокой температуры и поступающие обратно в картер, как и другие выпавшие отложения, продолжают оказывать негативное влияние на масло. Эти отложения отрицательно влияют на надежность, экономичность и долговечность работы двигателя.
Повышенное давление воздуха ускоряет процесс окисления, так как усиливается процесс взаимной диффузии масла с атмосферным воздухом. При этом решающее влияние на процесс окисления оказывает температура.
В результате окисления изменяется химический состав смазочного материала и его физико-химические свойства. Всё это отражается на способности смазочного материала выполнять предназначенные ему функции, ограничивает срок его службы, ухудшает техническое состояние двигателей. Масла, неустойчивые к окислению, быстрее и в большей степени образуют осадки, чем стабильные масла. Масла со специальными присадками менее склонны к осадкообразованию, по сравнению с чистыми маслами, поскольку присадки дают возможность лучше удерживать нерастворимые примеси и лучше сопротивляться окислению.
Исследования загрязненности смазочных масел в условиях эксплуатации техники показывают, что в условиях жаркого климата и высокой запыленности воздуха моторные масла интенсивно загрязняются механическими примесями, водой, топливом и продуктами органического происхождения, что приводит к преждевременному старению масла.
В данной работе предлагаются способы улучшения стабильности смазочных материалов против окисления. В качестве антиокислителей применяют фенолы и амины, а в качестве деактиваторов металлов - органические соединения серы и фосфора. К антиокислительным присадкам относятся также вещества, уменьшающие активность каталитического действия металлов, их оксидов и солей на процесс окисления - пассиваторы металлов. Однако существующие антиокислительные присадки не могут в необходимой степени затормозить окисление масел в среднетемпературной зоне и полностью предотвратить образование в ней лакообразующих веществ.
Прежде, чем дать рекомендации по применению каких-либо присадок, необходимо изучить их механизм действия, без знания которого невозможно эффективное их использование.
Анализы показывают, что вещества, содержащие одновременно серу и азот обладают весьма эффективными противоокислительными свойствами. Проверка нескольких десятков этих соединений в качестве присадок к маслам показала, что они весьма эффективны не только в свежих маслах, но в отработавших и регенерированных.
Среди истинных антиокислителей наибольшей эффективностью обладают алкил-фенолы.
ОН он
к"
V
СНаНИ !<
Такие присадки хорошо растворяются в маслах и не выпадают из них при низких температурах. Эффективность антиокислительных присадок проявляется при добавке их в количестве 1- 3% при температуре не выше 120-1500 С к глубокоочищенным маслам.
Эти присадки обладают способностью улучшать качественные показатели масел. При окислении смесей углеводородов ароматические углеводороды оказывают тормозящее действие на реакции окисления нафтенов. Это объясняется тем, что продукты окисления ароматических углеводородов— фенолы обладают антиокислительными функциями.
Таким образом, наилучший групповой состав масла с точки зрения его химической стабильности отвечает смеси малоцикличных нафтеновых, ароматических и гибридных углеводородов с длинными боковыми насыщенными цепями.
Данная присадка предохраняет масла от окисления действием направленном на обрыве цепи путём уменьшения количества образующихся радикалов. Действие таких присадок основано на их способности разрыхлять, смывать отложения с поверхности деталей и переводить не растворимые вещества в суспензию и удерживать этих частицы в этом состоянии без укрупнении. Преимущество этой присадки по сравнению с другими присадками она достаточно эффективна при относительно невысоких температурах (до 150-175 °С) и стабильна до 300 °С.
Для достижения необходимого эффекта требуется применять её в количествах 1,2-2,5%. В качестве объекта исследования были выбраны: базовое масло И-20А (40%) + И-50А(60%) - с разным содержанием антиокислительной присадки. В таблице.1 приводятся изменения физико-химических показателей испытываемого масла в зависимости от процентной концентрации присадки.
Таблица 1. Изменения физико-химических показателей испытываемого масла в зависимости от процентной
концентрации присадки
№ Показатели качества Содержания присадки
1,2% 1,4% 1,6% 1,8% 2% 2,5%
1 Вязкость, мм2/с при 1=100оС 16,5 15,6 13,2 11,03 10,1 9,8
2 Щелочное число, мг КОН/г, не менее 4,5 4,8 5,1 5,4 5,8 6,0
Из результатов анализа нами было выбрано содержание присадок 1,8%, которое показывает оптимальное значение вязкости и щелочное число. Заключение
На основании проведенного анализа установлено, что синтезированная присадка имеет высокую моющую способность и может быть использована для эффективного снижения образований лакообразующих веществ, возникающих на поршнях и связанных с ним деталях.
Из результатов анализа нами было выбрано содержание присадок 1,8%, которое показывает оптимальное значение вязкости и щелочное число. При дальнейшим увеличении концентрации вязкость сильно повышается, что может привести к повышенным потерям на трение. С увеличением вязкости возрастает толщина и стойкость к механическим воздействиям масляного слоя между трущимися поверхностями. Это значит, что при использовании такой присадки повысится ресурс работы моторного масла.
Список литературы
1. Джерихов В.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: учебное пособие. Санкт-Петербург: СПГАСУ, 2009. 256 с.
2. Магеррамов А.М., Ахмедова Р.А., Ахмедова Н.Ф. Нефтехимия и нефтепереработка: Учебник для высших учебных заведений. Баку: Бакы Университети, 2009. 660 с.
3. Остриков В.В.. Клейменов О.А., Баутин В.М. Смазочные материалы и контроль их качества в АПК. М.: Росинформатех, 2008. 172 с.
4. Alimova Z. "Research of change of quality of motor oils when operating the engine and improving their" Industrial Technology and Engineering, 2020. 3 (36): Р. 11-17.
5. Alimova Z. "The influence of the process off oxidation of engine oils on engine performance and improving antioxidant properties" Turin Polytechnic University in Tashkent III Engineering Science, 2018. № 1.
6. Григорьев М.А. и др. Качество моторного масла и надёжность двигателей. М.: Изд-во стандартов, 2009. 232 с.
