CC BY
24
22. Недведский А. Анализ рынка добровольного страхования наземных транспортных средств // Страхование в Беларуси. 2010. № 05 (90). С. 14-17.
23. Бульбенков В.В., Сушко А.А., Ливанский О.Г. и др. Состояние безопасности дорожного движения в Республике Беларусь в 1999-2008 годах и наметившиеся тенденции: аналитический сб. Минск: МВД Респ. Беларусь, 2009. 144 с.
24. Бульбенков В.В. и др. Сведения о состоянии дорожно-транспортной аварийности в Республике Беларусь в 2009 году: аналитический сб. Минск: МВД Респ. Беларусь, 2010.
88 с.
25. Бульбенков В.В. и др. Сведения о состоянии дорожно-транспортной аварийности в Республике Беларусь в 2010 году: аналитический сб. Минск: МВД Респ. Беларусь, 2011.
89 с.
26. Ливанский О.Г., Мельченко Н.А. и др. Сведения о состо-
янии дорожно-транспортной аварийности в Республике Беларусь в 2011 году: аналитический сб. Минск: МВД Респ. Беларусь, 2012. 89 с.
27. Профилактика дорожно-транспортного травматизма // Информационный Бюллетень для руководителей здравоохранения ФГУ Центральный НИИ организации и информатизации здравоохранения Росздрава [Электронный ресурс]. URL: http: // whodc.mednet.ru/component/option,com_ attach-ments/id,34/task,download (08.12.2009).
28. Trawen A. International comparison of costs of a fatal casualty of road accidents in 1990 and 1999 // Accident Analysis and Prevention. 2002. № 34. Р. 323-332.
29. Блинкин М.Я., Решевтова Е.М. Безопасность дорожного движения: история вопроса, международный опыт, базовые институции. М.: Высшая школа экономики, 2013. 240 с.
УДК 621.892.1
ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕСТРУКЦИИ НА ПРОЦЕССЫ ОКИСЛЕНИЯ И ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ СВОЙСТВА МОТОРНЫХ МАСЕЛ РАЗЛИЧНОЙ БАЗОВОЙ ОСНОВЫ
© Б.И. Ковальский1, Н.Н. Малышева2, Е.Г. Кравцова3, А.А. Рябинин4, М.С. Лысая5
Сибирский федеральный университет, 660074, Россия, г. Красноярск, ул. Киренского, 26.
Совместно с институтом нефти и газа проведен анализ результатов испытания моторных масел различной базовой основы на температурную стойкость в диапазоне температур от 160 до 300°С и оценено влияние продуктов температурной деструкции на процессы окисления и противоизносные свойства. Полученные данные послужили основой для рекомендаций по изменению технологии изготовления некоторых марок моторных масел различной базовой основы для применения в сибирских условиях. Ил. 6. Библиогр. 2 назв.
Ключевые слова: температурная стойкость; термоокислительная стабильность; вязкость; летучесть; критерий противоизносных свойств; процессы самоорганизации; потенциальный ресурс.
THERMAL DESTRUCTION PRODUCT EFFECT ON OXIDATION AND ANTIWEAR PROPERTIES OF MOTOR OILS OF VARIOUS BASES
B.I. fovalskiy, N.N. Malysheva, E.G. Kravtsova, А.А. Ryabinin, M.S. Lysaya
Siberian Federal University,
26 Kirensky St., Krasnoyarsk, 660074, Russia.
The analysis of the results of testing motor oils of different bases for thermal stability in the temperature range from 160 to 300°C is carried out together with the Institute of Oil and Gas. The effect of thermal destruction products on oxidation processes and anti-wear properties is evaluated as well. On the basis of the obtained data recommendations are given to change the production technology of some brands of motor oils of different bases in order to be used in Siberian conditions.
6 figures. 2 sources.
Key words: temperature stability; thermal-oxidative stability; viscosity; volatility; anti-wear criterion; self-organization processes; potential resource.
1 Ковальский Болеслав Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры топливообеспечения и горюче-смазочных материалов, тел.: (391) 2062931, e-mail: [email protected]
Kovalskiy Boleslav, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Fuel Supply and Oil and Lubrication Materials, tel.: (391) 2062931, e-mail: [email protected]
2Малышева Наталья Николаевна, кандидат технических наук, доцент кафедры топливообеспечения и горюче-смазочных материалов, тел.: 89131905779, e-mail: [email protected]
Malysheva Natalia, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Fuel Supply and Oil and Lubrication Materials, tel.: 89131905779, e-mail: [email protected]
3Кравцова Екатерина Геннадьевна, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры топливообеспечения и горюче-смазочных материалов, тел.: 89130333528, e-mail: [email protected]
Kravtsova Ekaterina, Candidate of technical sciences, Senior Lecturer of the Department of Fuel Supply and Oil and Lubrication Materials, tel.: 89130333528, e-mail: [email protected]
4Рябинин Александр Александрович, студент, тел.: 89293369536, e-mail: [email protected] Ryabinin Alexander, Student, tel.: 89293369536, e-mail: [email protected]
5Лысая Мария Сергеевна, студентка, тел.: 89233354735, e-mail: [email protected] LysayA Maria, Student, tel.: 89233354735, e-mail: [email protected]
В данной работе проведен анализ результатов испытания моторных масел различной базовой основы (минеральной, частично синтетической и синтетической) с целью определения общих закономерностей влияния продуктов температурной деструкции на процессы окисления и совместного влияния продуктов температурной деструкции и окисления на противоиз-носные свойства. Для исследования выбраны моторные масла: минеральное М-10Г2к, частично синтетическое МоЬЛБирег 2000 10W-40 Б^БЬ/СР и синтетическое МоЬЛБирег 3000 5W-40 БЛБиБК/СР.
Методика исследования. Влияние продуктов температурной деструкции моторных масел различной базовой основы на процессы окисления оценивалось по изменению коэффициента поглощения светового потока, летучести, потенциальному ресурсу, вязкости, коэффициенту термоокислительной стабильности и критерию противоизносных свойств [1, 2].
Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение. Влияние продуктов температурной деструкции и базовой основы масла на процессы окисления оценивалось коэффициентом поглощения светового потока после 40 часов испытания (рис. 1) Установлено, что базовая основа и температура деструкции влияют на процессы окисления моторных масел. Так, для минерального масла (кривая 1) продукты температурной деструкции оказывают ин-гибиторное влияние на процессы окисления при температуре 180, 200 и 240°С по сравнению с товарным маслом (точка на ординате). При температурах 160, 220, 260 и 280°С процессы окисления ускоряются. Для частично синтетического масла (кривая 2) продукт температурной деструкции оказывает ингиби-торное влияние на процессы окисления при температурах 160 и 180°С, а с увеличением температуры процессы окисления ускоряются быстрее, чем для других масел. Для синтетического масла (кривая 3) продукты температурной деструкции оказывают ингибиторное влияние на процессы окисления в температурном интервале от 160 до 260°С по сравнению с товарным маслом (точка на ординате). Кроме того, для этого масла процессы окисления протекают с наименьшей скоростью.
Вязкость термостатированных масел при окислении оценивалась коэффициентом относительной вязкости Км, определяемым выражением: К ц = Мо к/Мт.
где моК и Мт - соответственно вязкость окисленного и товарного масел, сСт.
Согласно данным (рис. 2) коэффициент относительной вязкости при окислении термостатированных масел подвержен значительным колебаниям для всех исследованных масел. Так, для минерального масла (кривая 1) вязкость окисленного масла превышает вязкость товарного при температурах 160, 240-280°С, для частично синтетического (кривая 2) - при температурах 200, 240 и 260°С, а для синтетического (кривая 3) - при температурах 240 и 260°С. Наибольшее изменение вязкости установлено при температурах выше 240°С, что вызвано образованием при окисле-
нии вторичных продуктов окисления с большей оптической плотностью. Уменьшение коэффициента относительной вязкости вызвано либо деструкцией вязкостных присадок, либо деструкцией базовой основы.
Рис. 1. Зависимость коэффициента поглощения светового потока от температуры термостатирования моторных масел при окислении в течение 40 часов: 1 - минеральное; 2 - частично синтетическое; 3 - синтетическое
Рис. 2. Зависимость коэффициента относительной вязкости при окислении термостатированных моторных масел в течение 40 часов от температуры: 1 - минеральное; 2 - частично синтетическое; 3 -синтетическое
Самая низкая летучесть термостатированных масел при окислении в течение 40 часов (рис. 3) установлена для минерального масла М-10Г2К (кривая 1), а самая высокая - для синтетического масла Mobil Super 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF (кривая 3). Причем для частично синтетического и синтетического масла сохраняется тенденция уменьшения летучести при окислении и увеличения температуры термостатиро-вания.
п = кп/и,
где КП - коэффициент поглощения светового потока; U -диаметр пятна износа, мм.
Рис. 3. Зависимость летучести термостатированных моторных масел при окислении в течение 40 часов от температуры термостатирования: 1 - минеральное; 2 - частично синтетическое; 3 - синтетическое
Потенциальный ресурс при окислении термостатированных масел определяется влиянием достижения коэффициентом поглощения светового потока значений КП =0,7 для минерального и частично синтетического масел (рис. 4, кривые 1, 2) и КП=0,4 для синтетического (кривая 3). Наименьший потенциальный ресурс независимо от температуры термостатирова-ния установлен для частично синтетического масла, а наибольший - для синтетического. Для всех исследованных масел наблюдается общая тенденция снижения потенциального ресурса с увеличением температуры термостатирования, однако интенсивность снижения зависит от базовой основы, которая максимальна для синтетического масла (кривая 3) и минимальна для минерального (кривая 1).
Для сравнения масел различной базовой основы на сопротивляемость окислению предложен коэффициент термоокислительной стабильности £ТОС, определяемый выражением:
Етос = кп + кс
где КП - коэффициент поглощения светового потока; Ко,- коэффициент летучести,
Кс = т/М.
Здесь т и М - соответственно массы испарившегося масла при окислении и оставшегося после окисления, г.
Данный коэффициент характеризует склонность исследуемого масла к окислению и испарению. Согласно данным (рис. 5) продукты температурной деструкции оказывают ингибиторное влияние на процессы окисления минерального масла (кривая 1) при температурах 180, 200 и 240°С по отношению к товарному маслу (точка на ординате). Для частично синтетического масла продукты температурной деструкции оказывают ингибиторное влияние при температурах 160 и 180°С, а для синтетического (кривая 3) - при температурах от 160 до 260°С.
Для оценки влияния продуктов температурной деструкции и окисления на противоизносные свойства П используют отношение
Рис. 4. Зависимость потенциального ресурса при окислении термостатированных моторных масел в диапазоне от 160 до 300°С: 1 - минеральное, КП = 0,7; 2 - частично синтетическое, КП = 0,7; 3 - синтетическое, КП = 0,4
Рис. 5. Зависимость коэффициента термоокислительной стабильности при окислении термостатированных моторных масел в течение 40 часов от температуры: 1 - минеральное;
2 - частично синтетическое; 3 - синтетическое
Данный критерий характеризует условную концентрацию продуктов окисления и температурной деструкции на номинальной площади фрикционного контакта. Зависимость критерия противоизносных свойств от коэффициента поглощения светового потока описывается линейным уравнением П=аКП,
где а - коэффициент, характеризующий скорость изменения критерия П; КП - коэффициент поглощения светового потока.
Зависимости скорости изменения критерия П от температуры термостатирования моторных масел различной базовой основы приведены на рис. 6. Установлено, что при температуре термостатирования 160°С противоизносные свойства окисленных масел не зависят от базовой основы. Однако для минерального масла самые высокие противоизносные свойства установлены в температурном интервале от 180 до 240°С (кривая 1). Для синтетического масла самые низкие противоизносные свойства установлены в диапазоне температур от 180 до 260°С.
Рис. 6. Зависимость скорости изменения критерия противоизносных свойств при окислении термостатированных моторных масел от температуры: 1 - минеральное; 2 - частично синтетическое;
3 - синтетическое
Сравнивая данные скоростей изменения противоизносных свойств не окисленных моторных масел (точка на ординате) с окисленными, после термоста-тирования, установлено идентичное изменение про-тивоизносных свойств масел различной базовой основы. Высокими противоизносными свойствами характеризуется минеральное масло, а более низкими - синтетическое. Кроме того, более стабильные противоизносные свойства установлены для синтетического масла в диапазоне термостатирования от 160 до 240°С (кривая 3). При температуре 260°С противоизносные свойства синтетического масла понижаются. Для минерального (кривая 1) и частично синтетическо-
го (кривая 2) масел противоизносные свойства одинаковы при температурах 260 и 280°С.
На основе проведенных исследований установлено, что продукты температурной деструкции оказывают ингибиторное влияние на процессы окисления при температурах: для минерального масла М-10Г2К - 200 и 240°С, частично синтетического Mobil Super 2000 10W-40 SJ/SL/CF - 160 и 180°С и синтетического Mobil Super 3000 5W-40 SJ/SL/SK/CF - 160°С. При температурах термостатирования, отличных от указанных, в диапазоне от 160 до 300°С продукты температурной деструкции оказывают каталитическое влияние на процессы окисления, вызывая уменьшение потенциального ресурса масел при окислении.
Продукты температурной деструкции вызывают изменение коэффициента относительной вязкости при окислении минерального масла в диапазоне от 0,97 до 1,19, частично синтетического - в диапазоне от 0,85 до 1,17 и синтетического - в диапазоне от 0,74 до 1,0.
Летучесть термостатированных масел в диапазоне температур от 160 до 300°С при окислении в течение 40 часов испытания изменяется в пределах: для минерального масла - от 7,8 до 3,0 г, частично синтетического - от 8,8 до 5,6 г, синтетического - от 6,8 до 4,0 г, причем чем выше температура термостатирования, тем ниже летучесть масла при окислении.
Противоизносные свойства термостатированных масел при окислении предложено оценивать критерием, определяемым отрицанием коэффициентом поглощения светового потока к температуре износа, характеризующего условную концентрацию продуктов окисления и температурной деструкции на номинальной площади фрикционного контакта, зависимость которого от коэффициента поглощения светового потока имеет линейных характер. Установлено, что более высокими противоизносными свойствами характеризуется минеральное масло, более низкими - синтетическое, причем при температуре 160°С противо-износные свойства исследуемых масел практически не зависят от базовой основы.
Статья поступила 26.05.2014 г.
Библиографический список
1. Ковальский Б.И., Малышева Н.Н., Лысая М.С. Влияние продуктов температурной деструкции на окислительные процессы и противоизносные свойства частично синтетического масла Mobil Super 2000 10W-40 SJ/SL/CF / Б.И // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 7. С. 93-100.
2. Ковальский Б.И., Малышева Н.Н., Рябинин А.А. Влияние продуктов температурной деструкции на окислительные процессы и противоизносные свойства минерального моторного масла М10-Г2к // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 8. С. 116-126.
