CC BY
32
Алимова З.Х., канд. техн. наук
профессор ТГТУ Исмадиёров А.А. ассистент ФерПИ Тожибаев Ф.О. ассистент ФерПИ
Узбекистан, г. Ташкент
ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА МОТОРНЫХ МАСЕЛ НА ВЯЗКОСТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Аннотация: По химическому составу моторные масла состоят из групп изопарафиновых, нафтено-парафиновых, нафтено-ароматических и ароматических углеводородов различной степени цикличности, а также гетероорганических соединений, содержащих кислород, серу и азот.
Ключевые слова: изопарафиновые, нафтено-парафиновые,
циклопентан, нефт
Alimova Z.Kh., candidate of technical sciences
professor TGTU Ismailov A.A. assistant FerPI Tazhibaev F. O. assistant FerPI
Uzbekistan, Tashkent
INFLUENCE OF CHEMICAL COMPOSITION OF ENGINE OILS ON VISCOSITY INDICATORS
Abstract: In terms of chemical composition, motor oils consist of groups of isoparaffinic, naphthene-paraffinic, naphthene-aromatic and aromatic hydrocarbons of varying degrees of cyclicity, as well as heteroorganic compounds containing oxygen, sulfur and nitrogen.
Key words: isoparaffinic, naphthene-paraffinic, cyclopentane, petroleum
Условно все входящие в состав масляной фракции группы углеводородов и соединений можно разделить на желательные и нежелательные в составе масла.
Желательные компоненты: изопарафиновые, нафтено-парафиновые, моно- и бициклические ароматические углеводороды с длинными боковыми цепями; именно содержание в масле этих групп углеводородов обеспечивает оптимальное сочетание эксплуатационных свойств и хорошую стабильность в процессе эксплуатации.
Нежелательные компоненты: твёрдые парафиновые углеводороды, полициклические ароматические углеводороды, смолистые и асфальто-смолистые соединения.
Важной характеристикой смазочных масел является вязкость и вязкостно-температурные свойства. Вязкость возрастает с увеличением числа циклов в молекулах нафтеновых и ароматических углеводородов, а также с удлинением их боковых цепей.
Из всех углеводородов нефти парафиновые характеризуются наименьшей вязкостью. Вязкость высокоплавких парафиновых углеводородов с 20-25 углеродными атомами в молекуле чрезвычайно низка (10-12 сст при 380С), поэтому добавка их к маслу заметно снижает его вязкость.
При удалении парафиновых углеводородов из масла вязкость его, соответственно, повышается. Различие в строении нормальных и изопарафиновых углеводородов сравнительно мало сказывается на величине вязкости. При разветвлении цепи вязкость парафиновых углеводородов несколько повышается при умеренных температурах (38-500С) и снижается при более высокой температуре (1000С).
Вязкость циклических углеводородов (нафтеновых, ароматических) значительно выше, чем парафиновых. Поэтому основное влияние на абсолютное значение вязкости оказывают циклические углеводороды и их алкилпроизводные. Вязкость нафтеновых и ароматических углеводородов одинаковой структуры различна. Это различие обусловлено особенностями их строения.
На повышение вязкости циклических углеводородов влияют следующие факторы:
1. увеличение числа колец в молекулах углеводородов;
2. увеличение длины цепи;
3. увеличение числа алкильных цепей;
4. степень разветвления боковых цепей.
Сравнивая уровень вязкости ароматических и нафтеновых углеводородов одинакового строения на основании современных представлений можно констатировать следующие положения:
1. В рядах гомологов бензола, циклогексана и циклопентана одного и того же строения наиболее высокую вязкость имеют гомологи циклогексана, наименьшую — гомологи бензола; среднее положение занимают гомологи циклопентана;
2. Вязкость полициклических нафтеновых и ароматических углеводородов характеризуется, исходя из следующих положений: вязкость
алкилпроизводных декалина выше вязкости соответствующих производных нафталина.
Для масел, работающих в широком диапазоне температур, в частности моторных, большое значение имеют вязкостно-температурные свойства. Необходимо, чтобы вязкость масел с уменьшением температуры повышалась не резко, т.е. чтобы кривая зависимости вязкости от температуры была по возможности более пологой. От вязкости масла зависит легкость пуска двигателя в холодную погоду, износ трущихся деталей, расход масла, а также мощность двигателя ( потери на трение). При пуске холодного двигателя температура масла, как правило, равна температуре окружающей среды. При работе двигателя температура масла возрастает и может превышать 100оС. Для облегчения пуска двигателя вязкость масла должна быть как можно меньше, а при работе прогретого двигателя желательно, чтобы вязкость была достаточно высокой для обеспечения жидкостного трения между его деталями.
От вязкости масла зависит легкость пуска двигателя в холодную погоду, износ трущихся деталей, расход масла, а также мощность двигателя (потери на трение). С одной стороны, чем больше вязкость масла при рабочей температуре, тем лучше уплотняются узлы трения, тем более прочную смазочную пленку оно создает. С другой стороны, чем выше вязкость, тем тяжелее провернуть детали в густом масле и тем труднее прокачивать его по системе смазки. Поэтому при прочих равных, чем гуще масло, тем больше потери на трение, тем меньшую мощность развивает двигатель и тем больше он расходует топливо.
При низкой вязкости масла и увеличении нагрузки в узле трения может разрушиться масляная пленка, что приведет к росту износа деталей.
Вязкостно-температурные свойства смазочных масел оцениваются индексом вязкости (ИВ). Этот показатель определяется расчетным путем при известных кинематических вязкостях при 40 и 1000С. Чем меньше меняется вязкость масла с изменением температуры, тем выше его индекс вязкости. Индекс вязкости зависит от углеводородного состава: наибольшим индексом вязкости обладают парафиновые углеводороды, наименьшим полициклические конденсированные нафтеновые и нафтеноароматические углеводороды.
Наиболее пологую кривую зависимости вязкости от температуры имеют нормальные алканы, ИВ у них превышает 200. У алканов с разветвлённой цепью он ниже и уменьшается с увеличением степени разветвлёности.
Для циклических аренов и циклоалканов характерны следующие особенности:
1. Вязкостно-температурные свойства улучшаются с увеличением отношения углеродных атомов в боковых алкильных цепях к числу углеродных атомов в циклической части молекул;
2. ИВ снижается при увеличении числа колец в молекуле углеводорода;
3. ИВ алкилзамещённых бензола, циклогексана, нафталина и декалина растёт почти пропорционально числу углеродных атомов в молекуле;
4. Циклоалканы имеют лучшие вязкостно-температурные свойства, чем арены.
Чтобы получить масла с высокими вязкостно-темпера-турными свойствами, необходимо максимально удалить из масляных фракций смолисто-асфальтеновые вещества, извлечь (но не полностью) полициклические арены с короткими боковыми цепями. В масле должны быть полностью сохранены алкилзамещённые циклоалканы, арены и циклоалканоарены с большим числом углеродных атомов в боковой цепи.
Использованные источники:
1. Магеррамов А.М. и др. Нефтехимия и нефтепереработка: Учебник для высших учебных заведений. - Баку: Бакы Университети, 2009. -660 с.
2. Ребров И.Ю. и др. Масла и составы против износа автомобилей, Москва, Химия, - 2011г.
3. Алимова З.Х. Пути улучшения свойств смазочных материалов применяемых в транспортных средствах: монография. -T.:«VNESШNVESTROM», - 2020.
4. Джерихов В. Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: учебное пособие. Санкт-Петербург: СПГАСУ, 2009. -256 с.
5. Смирнов А. В. Автомобильные эксплутационные материалы: учебное пособие. - Великий Новгород: НовГУ, 2004. - 176 с.
