Научная статья на тему 'Влияние предварительного термостатирования моторных масел различной базовой основы на оптические свойства'

Влияние предварительного термостатирования моторных масел различной базовой основы на оптические свойства Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
93
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЕ / ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТОЙКОСТЬ / ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ / ВЯЗКОСТЬ / ИСПАРЯЕМОСТЬ / ПРОДУКТЫ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕСТРУКЦИИ / ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕСУРС / WORDS: PRELIMINARY TEMPERATURE CONTROL / TEMPERATURE RESISTANCE / THERMAL STABILITY / VISCOSITY / VOLATILITY / THERMAL DEGRADATION PRODUCTS / OPTICAL PROPERTIES / POTENTIAL RESOURCE

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Рябинин Александр Александрович

Представлены результаты исследования влияния предварительного термостатирования моторных масел различной базовой основы в диапазоне температур от 160 до 300°С на оптические свойства. Установлен температурный интервал термостатирвания, в котором потенциальный ресурс масел максимальный.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Рябинин Александр Александрович

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

INFLUENCE PRELIMINARY INCUBATIO MOTOR OILS OF VARIOUS BASIC FOUNDATION ON THT OPTICAL PROPERTIES

The effect of pre-incubation baseline motor oil of various bases in a temperature range from 160 to 300 ° C for optical properties. Established termostatirvaniya temperature range in which the maximum potential oil resource.

Текст научной работы на тему «Влияние предварительного термостатирования моторных масел различной базовой основы на оптические свойства»

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

УДК 621.43-4

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ РАЗЛИЧНОЙ БАЗОВОЙ ОСНОВЫ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

INFLUENCE PRELIMINARY INCUBATIO MOTOR OILS OF VARIOUS BASIC FOUNDATION ON THT OPTICAL PROPERTIES

Рябинин Александр Александрович,

аспирант, e-mail: s-ryabinin@mail.ru Ryabinin Alexander A., graduate student

Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа. 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82/6.

Siberian Federal University, Oil and Gas Institute 82/6, pr. Svobodniy, Krasnoyarsk, 660041.

Аннотация. Представлены результаты исследования влияния предварительного термостатирова-ния моторных масел различной базовой основы в диапазоне температур от 160 до 300°С на оптические свойства. Установлен температурный интервал термостатирвания, в котором потенциальный ресурс масел максимальный.

Abstract The effect ofpre-incubation baseline motor oil of various bases in a temperature range from 160 to 300 ° С for optical properties. Established termostatirvaniya temperature range in which the maximum potential oil resource.

Ключевые слова: предварительное термостатирование, температурная стойкость, термоокислительная стабильность, вязкость, испаряемость, продукты температурной деструкции, оптические свойства, потенциальный ресурс.

Key words: preliminary temperature control, temperature resistance, thermal stability, viscosity, volatility, thermal degradation products, optical properties, potential resource.

Термоокислительная стабильность моторных масел определяет их стойкость к старению. Окисление масла в двигателе происходит более интенсивно в тонких пленках масла поверхностях деталей, нагревающихся до высоких температур и соприкасающихся с горючими газами. В объеме масло окисляется менее интенсивно. На скорость и глубину окислительных процессов влияют попадающие в масло продукты неполного сгорания топлива. Стойкость масел к окислению повышают введение в их состав антиокислительных присадок, включающих диалкил- и диарилдитнофосфаты цинка, улучшающие так же антикоррозионные и противоизносные свойства. Целью настоящей работы является исследование влияния предварительного термостатирования моторных маселна процессы окисления минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10\У-40 8Р/СС.

Методика исследования предусматривала применение следующих средств контроля и испытания: прибора для предварительного термостатирования; фотометра; прибора для определения термоокислительной стабильности; и электронных весов.

Методика предусматривала 2 этапа исследования, на первом этапе пробу исследуемого масла

термостатировали [1] 8 часов в диапазоне температур от 140 до 300 °С с интервалом в 20 °С без перемешивания, без доступа воздуха, при атмосферном давлении, с конденсацией паров и отводом конденсата, что практически исключало их окисление. Для каждой температуры соответствует новая проба масла. После термостатирования отбирались пробы масла для фотометрирования и определения коэффициента поглощения светового потока.

На втором этапе термостатированные пробы масла подвергались окислению при постоянной температуре в 180°С с перемешиванием стеклянной мешалкой с частотой вращения 300 об/мин. После каждых 8-ми часов окисления проба взвешивалась, определялась масса испарившегося масла, отбиралась проба окисленного масла для фотометрирования. Испытания прекращались при достижении коэффициента поглощения светового потока значений равных 0,7-0,8 ед.

Влияние предварительного термостатирования и базовой основы масла на оптические свойства оценивалось предельным значением коэффициента поглощения светового потока равное 0,8 ед. данное значение отмечено на рис. 1 горизонтальной штриховой линией и принято в качестве предельно-

Таблица 1 -Уравнения регрессии для коэффициента поглощения светового потока термостатированных масел при окислении

Первый участок Второй участок

Без термостатирования #я=0.0056 t #//=0.0151 t- 0.3393

160 °С #/7=0.0101 t #/7=0.0188 t - 0.3557

180 °С #/7=0.0109 t +0.0174 #я=0.0215 t - 0.3500

200 °С #//=0.0082 t +0.0375 #/7=0.0240 t - 0.5950

220 °С #/7=0.0091 t +0.1137 #я=0.0215 t - 0.1700

240 °С #я=0.0067 t +0.0998 #я=0.0168 t - 0.1050

260 °С #/7=0.0109 t +0.0163 #я=0.0200 t - 0.0350

280 °С #я=0.0095 t +0.026 #я=0.0179 t - 0.2520

300 °С #/7=0.0176 / - 0.1406

го. Установлено, что базовая основа и температура предварительного термостатирвания влияют на процессы окисления моторных масел, но не проводит к улучшению оптических свойств не зависимо от температуры термостатирования. На рис. 1 приведены зависимости изменения оптических свойств, оцениваемых коэффициентом поглощения светового потока Кп от времени окисления товарного и термостатированных масел в диапазоне температур от 160 до 300 °С.

Коэффициенты корреляции колеблются в диапазоне от 0,9911 до 0,9999

Установлено, что зависимость имеет перелом, что указывает на наличие двух температурных областей с различной интенсивностью увеличения коэффициента поглощения светового потока. Обе

области описываются линейными уравнениями вида

К="к* + Ьк, (1)

где ак - параметр, характеризующий скорость образования продуктов деструкции, ед/ч; Ьк - параметр, характеризующий начальное значение коэффициента поглощения светового потока, ед.

Увеличение скорости изменения коэффициента Кп во второй области вызвано образованием продуктов деструкции с более высокой оптической плотностью, т.е. во временном интервале окисления минерального моторного масла до достижения коэффициентом поглощения значения 0,8 ед образуются два вида продуктов деструкции - первичные и

Рис. 1 - Зависимости коэффициента поглощения светового потока от времени окисления товарного (1) и термостатированного (2 - 9) минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10W-40 SF/CC при температурах термостатирования: 2-160 °С; 3-180 °С; 4 - 200 °С; 5 - 220 °С; 6 - 240 °С; 7-

260 °С; 8 - 280 °С; 9 - 300°С

G. г

G.r

t. ч

Рис. 2 - Зависимости испаряемости от времени окисления товарного (1) и термостатированного (2 -9) минерального моторного масла Лукойл Стандарт 10W-40 SF/CC при температурах термостати-рования: 2-160 °С; 3 - 180 °С; 4 - 200 °С; 5 - 220 °С; 6 - 240 °С; 7 - 260 °С; 8 - 280 °С; 9 - 300°С

вторичные. Это подтверждается наличием гелеоб- самую высокую испаряемость за 40 ч испытания 8,8

разного осадка после центрифугирования окислен- г. В целом, процесс испарения масел при окисле-

ных масел, объем которого зависит от температуры нии описывается полиномом второго порядка для

[2, 3], а также результатами ИК-спектроскопии. всех проб при различных температурах предвари-

Согласно проведенному регрессионному анали- тельного термостатирования:

зу, установлено, что у масел, термостатированных G = at2+bt + c, (2)

при температурах 180 °С и выше, в зоне первичных g g g

, где а - параметр, характеризующий интенсив-

продуктов деструкции появляется параметр

ность изменения испаряемости от времени окисле-

2- Ья -

параметр, характеризующий ско-

которыи характеризует начальную концентрацию

продуктов деструкции, полученную при термоста- ния> г/ч

тировании масла. Наибольшая скорость образова-

R рость испарения, г/ч; Са - параметр, характеризу-ния первичных продуктов установлена для пробы r r ' ' g ftv г j

масла, термостатированного при 180 и 280 °С, ко- ющий начальное значение испаряемости, г.

торая составила соответственно 0,0109 ед/ч,

Таблица 2 - Регрессионные уравнения зависимостей испаряемости термостатированных масел при окислении всех кривых имеют вид

наименьшая скорость - 0,082 ед/ч установлена для пробы масла термостатированного при температуре 200 °С. Наибольшая скорость образования вторичных продуктов деструкции установлена для пробы масла, термостатированного при 200 °С - 0,0240 ед/ч, а наименьшая - 0,0168 ед/ч для пробы масла, термостатированного при 240 °С. Из всех кривых примечательна кривая, соответствующая пробе масла, термостатированного при 300 °С, здесь с начала проведения опыта образуются одновременно первичные и вторичные продукты, о чем свидетельствует скорость их образования - 0,0176 ед/ч и наличие гелеобразного осадка при ее центрифугировании. Коэффициенты корреляции колеблются в диа-Испаряемость моторного масла (рис. 2) являет- пазоне от 0 9940 до 0 9996

ся эксплуатационным показателем, поскольку кос- Для оценки влияния теМпературы предвари-венно характеризует процессы деструкции, чем ни- тельного термостатирования на противоизносные же интенсивность изменения зависимости испаряе- свойства смаз0чных масел предложен коэффициент мости от времени окисления, тем медленнее проте- вдияния предВарИТеЛьного термостатирования,

Без термостатирования Кп= -3.3 -10"4 /2+0.18/

160 °С Кп= -9.0 -10"4 /2+0.25/

180 °С Кц= -4.7 -10"4 г2+0.24/

200 °С Кп=-0.\ -10"4 t2+0.25t

220 °С Кп= -3.0 -10"4 /2+0.22/

240 °С Кп= -9.0 10"4 i2+0.21/

260 °С Кп=-6.4 10"4 t2+0.20t

280 °С Кп=-3.3 -10"4 /2+0.17/

300 °С Кп=-Ъ.6 -10"4 /2+0.15/

кают процессы окисления термостатированных масел. Установлено, что масло, термостатированное при 300 °С (№9 на рисунке), имеет самую низкую испаряемость за 40 ч испытания 5,4 г, а масло, термостатированное при 180 °С (№3 на рисунке) имеет

определяемый отношением:

(3)

где а - параметр, характеризующий скорость

________7"

•160 180 200 220 240 260 280 300 320 '

Рис. 3 - Зависимость влияния предварительного термостатирования масел от температуры термостатирования

изменения условной концентрации продуктов де- тивоизносные свойства, что значительно расширит струкции на фрикционном контакте предваритель- информацию для потребителей, ного термостатированного масла, 1/мм2; Выводы

аптов- параметр, характеризующий скорость На основании проведенных исследований

минерального моторного масла установлено, что

изменения условной концентрации продуктов де-

3 , г к 3 окисление, характеризуется образованием первич-

струкции на фрикционном контакте товарного масла1/мм2 г ных и вторичных продуктов деструкции, различа-

' т ' , , ющихся оптическими свойствами; установлены

На рис. 3 представлена зависимость коэффици- л

г г ^^ температуры начала образования первичных и вто-

ента влияния предварительного термостатирования ~

^ * * * ричных продуктов деструкции; температурная об-

масел от температуры термостатирования.

* зу у к ласть работоспособности.

Установлено, что при температуре предвари- ~ т-,

п^ С 2. Предварительное термостатирвание мине-

тельного термостатирования 260 С критерии про-

н „ у к у у рального масла влияет на процессы окисления мо-

тивоизносных свойств выше критерия, полученного

п/ ^ ^ 3 торных масел, но не проводит к увеличению потен-

у товарного масла на 74 %, следовательно при та-

3 „ ^ ^ циального ресурса не зависимо от температуры

кои температуре термостатирования противоизнос- термостатирования

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

ные свойства лучше, чем при остальных температу- -> тт г- ¿г

3 »г ^ ^ 3 Наибольшая скорость образования первич-

рах предварительного термостатирования для ми- л

^ ^ г у ^ ных продуктов установлена для пробы масла, тер-

нерального моторного масла. , ол лОЛ ор

к _ ^ „ мостатированного при 180 и 280 С, которая соста-

По результатам исследовании можно предло- лтлл /

^ 3 у „ вила соответственно 0,0109 ед/ч, наименьшая ско-

жить систему снижения износа трибосопряжении. л , ^

3 „ рость - 0,082 ед/ч установлена для пробы масла

На основании проведенных исследовании ми- оп

^ термостатированного при температуре 200 °С, а

нерального моторного масла исследован процесс наименьшая _ 0Д)168 ед/ч для бы масла> _

термоокислительной деструкции, характеризую- статированного при 240 °С.

щийся образованием первичных и вторичных про- 4 температуре термостатирования 300 °С

дуктов деструкции, различающихся оптическими ~

3 „ г с начала проведения опыта образуются одновре-

своиствами; установлены температуры начала обра-

3 V V менно первичные и вторичные продукты, о чем

зования первичных и вторичных продуктов де- ллп^

у I 3 _ свидетельствует скорость их образования - 0,0176

струкции; температурная область работоспособно- ,

' г V ед/ч и наличие гелеобразного осадка при ее цен-

сти; температуры предельного изменения вязкости ,

при испытании масел; критерии температурной « п ал.

г „ „ 5. Предложен коэффициент влияния предва-

стоикости и противоизносных свойств, а также вли-

^ рительного термостатирования масла на противо-

яние на эти процессы предварительного термоста-

^ , , износные свойства, что значительно расширит ин-

тирования масла, предложен коэффициент влияния ф ию для потребителей, а так же система сни-предварительного термостатирования масла на про- жения износа трибосопряЖений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пат. № 2366945 Рос. Федерация: МПК ООШ 33/30. Способ определения температурной стойко-

сти смазочных масел / Б. И. Ковальский, Н. Н. Малышева; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО

«Сибирский федеральный университет». - № 2008117201/04; заявл. 29.04.2008; опубл. 10.09.2009. Бюл.№25.

2. Ю. Н. Безбородое. Определение смазывающей способности моторных масел по параметру сум-ммарной продолжительности деформаций / Ю. Н. Безбородое, О. Н Петров, А. Н. Сокольников, В. Г. Шрам, А. А. Игнатьев // Вестник Иркутского государственного технического университета. Иркутск. №8 (67). 2012. С. 125-129.

3. Шрам В. Г. Исследование термостойкости минеральных моторных масел. Часть 1 / В. Г. Шрам, Б. И. Ковальский, О. И. Петров, Ю. Н. Безбородов, А. Н. Сокольников // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - Т. 15. - № 13.-е. 143-147.

REFERENCES

1. Malysheva; zajavitel1 i patentoobladatel' FGOU VPO «Sibirskij federal'nyj universitet». - № 2008117201/04; zajavl. 29.04.2008; opubl. 10.09.2009. Bjul.№25.

2. Ju. N. Bezborodov. Opredelenie smazyvajushhej sposobnosti motornyh masel po parametru summmarnoj prodolzhitel'nosti deformacij / Ju. N. Bezborodov, O. N Petrov, A. N. Sokol'nikov, V. G. Shram, A. A. Ignat'ev // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Ir-kutsk. №8 (67). 2012. S. 125-129.

3. Shram V. G. Issledovanie termostojkosti mineral'nyh motornyh masel. Chast' 1 / V. G. Shram, В. I. Ko-val'skij, O. N. Petrov, Ju. N. Bezborodov, A. N. Sokol'nikov // Vestnik Kazanskogo tehnologicheskogo universiteta. - 2012. - T. 15. - № 13. - s. 143-147.

Поступило в редакцию 26.05. 2016 Received 26 May 2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.