Научная статья на тему 'Влияние предварительного термостатирования на оптические свойства синтетического моторного масла Mobil Super 3000 5W-40 sj/sl/s'

Влияние предварительного термостатирования на оптические свойства синтетического моторного масла Mobil Super 3000 5W-40 sj/sl/s Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
85
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ТЕРМОСТАТИРВОАНИЕ / ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТОЙКОСТЬ / ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ / ВЯЗКОСТЬ / ЛЕТУЧЕСТЬ / ПРОДУКТЫ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕСТРУКЦИИ / ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ РЕСУРС / 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

Представлен анализ результатов влияния предварительного термостатирования синтетического моторного масла в диапазоне температур от 160 до 260°С на оптические свойства. Определен температурный интервал термостатирования, который показывает максимальный потенциальный ресурс.

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.

The analysis results of the influence of a preliminary incubation of synthetic motor oil at temperatures ranging from 160 to 260 ° C for optical properties. The temperature interval of incubation, which indicates the maximum potential resource

Текст научной работы на тему «Влияние предварительного термостатирования на оптические свойства синтетического моторного масла Mobil Super 3000 5W-40 sj/sl/s»

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

УДК 621.43-4

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО МОТОРНОГО МАСЛА MOBIL SUPER

3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF

INFLUENCE PRELIMINARY INCUBATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE SYNTHETIC MOTOR OIL MOBIL SUPER 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF

Рябинин Александр Александрович,

аспирант, e-mail: [email protected] Ryabinin Alexander, 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. Представлен анализ результатов влияния предварительного термостатирования синтетического моторного масла в диапазоне температур от 160 до 260°С на оптические свойства. Определен температурный интервал термостатирования, который показывает максимальный потенциальный ресурс.

Abstract. The analysis results of the influence of a preliminary incubation of synthetic motor oil at temperatures ranging from 160 to 260 ° С for optical properties. The temperature interval of incubation, which indicates the maximum potential resource

Ключевые слова: предварительное термостатирвоание, температурная стойкость, термоокислительная стабильность, вязкость, летучесть, 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.

Стойкость к старению моторных масел определяется термоокислительной стабильностью. Наиболее высокая интенсивность окисления масла в двигателе происходит в тонких пленках образующихся на поверхностях деталей, нагревающихся до высоких температур, контактируя с горючими газами. Объемное окисление масла происходит менее интенсивно. Повышение устойчивости масел к окислению достигают введением в их состав ингибиторов окисления, антиокислительные присадки. За счет многофункциональности вводимых присадок улучшаются антикоррозионные и проти-воизносные свойства. Целью настоящей работы является исследование влияния предварительного термостатирования на оптические свойства синтетического моторного масла MOBIL SUPER 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF.

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 160 до 260 °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

Ко , ед

Рис. 1 - Зависимости коэффициента поглощения светового потока от времени окисления товарного (1) и термостатированного (2 - 7) синтетического моторного масла при температурах термостатирования: 2 - 160 °С; 3 - 180 °С; 4 - 200 °С; 5 - 220 °С; 6 - 240 °С; 7 - 260 °С/

потока значений равных 0,7-0,8 ед.

Результате полученные в ходе экспериментальных исследований и их обсуждение.

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 предельного. 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 термостатированного синтетического моторного масла MOBIL SUPER 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF в диапазоне температур от 160 до 260 °С.

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

Kn=aKt + bK, (1)

где С1К - параметр, характеризующий скорость

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

G: г

Рис. 2 - Зависимость испаряемости от времени окисления товарного (1) и термостатированного (2 -7) синтетического моторного масла Mobil Super 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF при температурах термо-статирования: 2 - 160 °С; 3 - 180 °С; 4 - 200 °С; 5 - 220 °С; 6 - 240 °С; 7 - 260 °С.

Увеличение скорости изменения коэффициента во второй области вызвано образованием продуктов деструкции с более высокой оп-

тической плотностью, т.е. во временном интервале окисления синтетического моторного масла до достижения коэффициентом поглощения значения 0,8 ед образуются два вида продуктов деструкции

Таблица 1 - Регресионные уравнения зависимостей изменения коэффициента поглощения светового потока термостатированного синтетического моторного масла MOBIL SUPER 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF при окислении

Первый участок Второй участок

Без термо-статирования Кп =0,0016Г Кп =0,003»

160 °С Кп = 0,0025/+ 0,208 Кп =0,0008^-0,1707

180 °С Кп = 0,0023t + 0,0095 Кп =0,0048/-0,4990

200 °С Кп =0,0021/ + 0,0213 Кп =0,0061/ -0,7226

220 °С Кп = 0,0022/+ 0,0176 Кп =0,0054/ -0,5885

240 °С Кп = 0,0017/+ 0,0594 Кп =0,0071/-0,8027

260 °С Кп = 0,0015/+ 0,2144 Кп =0,0074/ -0,2282

Коэффициенты корреляции колеблются в диапазоне от 0,9916 до 0,9998

Таблица 2 - Регрессионные уравнения зависимостей испаряемости термостатированного частично-синтетического моторного масла Лукойл Супер 10\¥-40 БО/СЭ масел при окислении всех кривых

имеют вид

Без термостатирования Кп =-0,12-1 (ГУ +0,15?

160 °С = -0,47-10 4 Г +0,13/

180 °С Кп =-0,28-1 O^t2 +0,086?

200 °С Кп =—0,0035-10"4/2 +0,095/

220 °С =-0,29-10 '"V +0,09/

240 °С =-0,20-10 '"V +0,09/

260 °С Кп =-0,1-10 4/2 +0,09/

Коэффициенты корреляции колеблются в ,

- первичные и вторичные. Это подтверждается наличием гелеобразного осадка после центрифугирования окисленных масел, объем которого зависит от температуры [2, 3], а также результатами ИК-спектроскопии.

Согласно проведенного регрессионного анализа установлено, что у масел, термостатированных при температурах 160 °С и выше, в зоне первичных продуктов деструкции появляется параметр Ьк, который характеризует начальную концентрацию продуктов деструкции, полученную при термостатировании масла. Наибольшая скорость образования первичных продуктов установлена для пробы масла, термостатированного при 160 и 260 °С, которая составила соответственно 0,208 и 0,2114 ед/ч, наименьшая скорость - 0,0095 ед/ч установлена для пробы масла термостатированного при температуре 180 °С. Наибольшая скорость образования вторичных продуктов деструкции установлена для пробы масла, термостатированного при 240 °С - 0,80 ед/ч, а наименьшая

- 0,1707 ед/ч для пробы масла, термостатированного при 200 °С. Из всех кривых примечательна кривая, соответствующая пробе масла, термостатированного при 160 и 260°С, здесь с начала проведения опыта образовались вторичные продукты, о чем свидетельствует скорость их образования, которая составила соответственно - 0,208 и 0,2144 ед/ч и наличие гелеобразного осадка при ее центрифугировании.

Испаряемость синтетического моторного масла MOBIL SUPER 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF (рис. 2) является эксплуатационным показателем, поскольку косвенно характеризует процессы деструкции, чем ниже интенсивность изменения зависимости испаряемости от времени окисления, тем медленнее протекают процессы окисления термостатированных масел. Установлено, что масло, термостатированное при 260 °С (№7 на рисунке), имеет самую низкую испаряемость за 250 ч испытания 14,5 г, а масло, термостатированное при 160 °С (№2 на рисунке) имеет самую высокую испаряемость за 250 ч испытания 30 г. В

пазоне от 0,9940 до 0,9996

целом, процесс испарения масел при окислении описывается полиномом второго порядка для всех проб при различных температурах предварительного термостатирования:

G = agt2 +bgt + cg, (2)

где ag - параметр, характеризующий интенсивность изменения испаряемости от времени окисления, г/ч2; bg - параметр, характеризующий скорость испарения, г/ч; cg - параметр, характеризующий начальное значение испаряемости, г.

Для оценки влияния температуры предварительного термостатирования на противоизносные свойства смазочных масел предложен коэффициент влияния предварительного термостатирования, определяемый отношением:

кш=(3) а

П. TOB

где аптс- параметр, характеризующий скорость

изменения условной концентрации продуктов деструкции на фрикционном контакте предварительного термостатированного масла, 1/мм2;

ап тов - параметр, характеризующий скорость

изменения условной концентрации продуктов деструкции на фрикционном контакте товарного масла, 1/мм2.

На рис. 3 представлена зависимость коэффициента влияния предварительного термостатирования частично-синтетического моторного масла Mobil Super 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF от температуры термостатирования.

Установлено, что при температуре предварительного термостатирования 260 °С критерий про-тивоизносных свойств выше критерия, полученного у товарного масла на 74 %, следовательно при такой температуре термостатирования противоизносные свойства лучше, чем при остальных температурах предварительного термостатирования для синтетического моторного масла Mobil Super 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF.

А'

1.8 т

1.6-

1.4-

1.2

0.8-

г.°с

160

180

200

220

240

260

Рис. 3 - Зависимость влияния предварительного термостатирования синтетического моторного масла Mobil Super 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF от температуры термостатирования

По результатам исследований можно предложить систему снижения износа трибосопряжений.

На основании проведенных исследований синтетического моторного масла исследован процесс термоокислительной деструкции, характеризующийся образованием первичных и вторичных продуктов деструкции, различающихся оптическими свойствами; установлены температуры начала образования первичных и вторичных продуктов деструкции; температурная область работоспособности; температуры предельного изменения вязкости при испытании масел; критерии температурной стойкости и противоизносных свойств, а также влияние на эти процессы предварительного термостатирования масла, предложен коэффициент влияния предварительного термостатирования масла на противоизносные свойства, что значительно расширит информацию для потребителей.

Выводы:

1. На основании проведенных исследований синтетического моторного масла исследован процесс термоокислительной деструкции, характеризующийся образованием первичных и вторичных продуктов деструкции, различающихся оптическими свойствами; установлены температуры

начала образования первичных и вторичных продуктов деструкции; температурная область работоспособности.

2. Синтетическая основа и температура предварительного термостатирвания влияют на процессы окисления моторных масел, и проводят к улучшению оптических свойств при температурах термостатирования 180 °С и 200 °С и 220 °С.

3. Наибольшая скорость образования первичных продуктов установлена для пробы масла, термостатированного при 160 и 260 °С, которая составила соответственно 0,208 и 0,2144 ед/ч, наименьшая скорость - 0,0095 ед/ч установлена для пробы масла термостатированного при температуре 180 °С. Наибольшая скорость образования вторичных продуктов деструкции установлена для пробы масла, термостатированного при 240 °С -0,80 ед/ч, а наименьшая - 0,1707 ед/ч для пробы масла, термостатированного при 160 °С.

4. При температуре термостатирования 160 °С и 260 °С с начала проведения опыта образовались вторичные продукты, о чем свидетельствует скорость их образования, которая составила соответственно - 0,208 и 0,2144 ед/ч и наличие гелеоб-разного осадка при ее центрифугировании.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пат. № 2366945 Рос. Федерация: МПК ООШ 33/30. Способ определения температурной стойкости 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 суммарной 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. Безбородое, А. Н. Сокольников // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - Т. 15. - № 13. - с. 143-147.

REFERENCES

1. Malysheva; zajavitel' 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 parametria summmar-noj prodolzhitel'nosti deformacij / Ju. N. Bezborodov, O. N Petrov, A. N. Sokol'nikov, V. G. Shram, A. A. Ig-nat'ev // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Ir-kutsk. №8 (67). 2012. S. 125-129.

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

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 29.10.2016 Received 29 October 2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.