ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА МАСЕЛ АВТОСАМОСВАЛОВ РАБОТАЮЩИХ В ДВИГАТЕЛЯХ КАРЬЕРНОЙ ТЕХНИКИ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI

УДК 656 (075)

ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА МАСЕЛ АВТОСАМОСВАЛОВ РАБОТАЮЩИХ В ДВИГАТЕЛЯХ КАРЬЕРНОЙ ТЕХНИКИ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

Алимова Зебо Хамидуллаевна Ташкентский государственный транспортный университет, к.т.н., профессор, ORCID: 0000-0002-6711-5318 e-mail:[email protected]

Аннотация. Целью данной работы является исследование эксплуатационных характеристик моторных масел, работающих в двигателях, тяжелонагруженных транспортным оборудованием жарких климатических условиях Республики Узбекистан.

Проведены исследования эксплуатационных характеристик моторного масла SAE15W-40, API CI-4 применяемого в дизельных двигателях работающих тяжелонагруженном оборудовании. Изучены основные физико-химические показатели свойств, влияющих на эксплуатационные характеристики масла. Для реализации поставленной цели отбирались пробы моторного масла SAE15W-40, API CI-4 с автосамосвала БелАЗ-75310 и подвергались анализам по основным показателям качества. Анализы показывают, что в отработанном масле в основном содержатся продукты износа по концентрации:- алюминия (Al) можно судить об износе поршней; по наличию хрома (Cr) - об износе хромированных поршневых колец; по наличию железа (Fe) - об износе гильзы; по наличию свинца (Pb) - вкладышей; атмосферная пыль в виде (Si) и продукты отработавшихся присадок в виде молибдена (Мо).

Увеличенные содержания железа свидетельствует об интенсификации процессов износа. По результатам лабораторных исследований при введении присадки MoPS-14 3% в моторное масло SAE15W-40, API CI-4 физико-химические показатели дали положительный результат по сравнению с базовыми маслами SAE15W-40, API CI-4.

Аннотация. Ushbu maqolada O'zbekiston Respublikasining issiq iqlim sharoitida og'ir yuklangan transport vositalari dvigatellarida ishlatiladigan motor moylarining ishlash xususiyatlarini o'rganishdir. Og'ir yuklangan uskunada ishlaydigan dizel dvigatellarida ishlatiladigan SAE15W-40, API CI-4 dvigatel moylarining ishlash ko'rsatkichlari bo'yicha tadqiqotlar olib borildi. Neftning ishlash ko'rsatkichlariga ta'sir qiluvchi xususiyatlarning asosiy fizik-kimyoviy ko'rsatkichlari o'rganildi. Ushbu maqsadga erishish uchun BelAZ-75310 samosvalidan SAE15W-40, API CI-4 motor moylari namunalari olindi va asosiy sifat ko'rsatkichlari bo'yicha tahlil qilindi. Tahlillar shuni ko'rsatadiki, ishlatilgan yog 'asosan kontsentratsiyasiga asoslangan eskirish mahsulotlarini o'z ichiga oladi: - alyuminiy (Al), bu pistonning a§inmasini ko'rsatishi mumkin; xrom (Cr) mavjudligi bilan - xrom qoplangan porshin halqalarining yeyilishi; temir (Fe) mavjudligi bilan - qo'rg'oshin (Pb) mavjudligi bilan (Si) shaklidagi atmosfera changi va molibden (Mo) ko'rinishidagi sarflangan qo'shimchalar mahsulotlari.Temir tarkibining ortishi yeyilish jarayonlarining kuchayishini ko'rsatadi. Laboratoriya tadqiqotlari natijalariga ko'ra, SAE15W-40, API CI-4 motor moylariga MoPS-14 3% qo'shimchasini qo'shganda, fizik-kimyoviy ko'rsatkichlar SAE15W-40, API CI-4 tayanch moylariga nisbatan ijobiy natija berdi.

Abstract. The aim of this work is to study the performance characteristics of motor oils operating in engines of heavy-duty transport equipment in hot climatic conditions of the Republic of Uzbekistan. The study of the performance characteristics of SAE15W-40, API CI-4 motor oil used in diesel engines operating in heavy-duty equipment was conducted. The main physicochemical indicators of the properties that affect the performance characteristics of the oil were studied. To achieve this goal, samples of SAE15W-40, API CI-4 motor oil were taken

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024

AVTOMOBIL VA QISHLOQXO'JALIKMASHINALARI from a BelAZ-75310 dump truck and analyzed for the main quality indicators. The analyzes show that the used oil mainly contains wear products by concentration: - aluminum (Al) can be used to judge piston wear; by the presence of chromium (Cr) - wear of chrome-plated piston rings; by the presence of iron (Fe) - wear of the liner; by the presence of lead (Pb) - liners; atmospheric dust in the form of (Si) and products of spent additives in the form of molybdenum (Mo). Increased iron content indicates an intensification of wear processes. According to the results of laboratory studies, when introducing the MoPS-14 3% additive into SAE15W-40, API CI-4 motor oil, the physicochemical indicators gave a positive result compared to the base oils SAE15W-40, API CI-4.

Ключевые слова: моторное масло, окисление, загрязненность смазочных масел, процесс образования отложений, высокотемпературные отложения, продукты окисления, долговечность, запыленность воздуха.

Tayanch so'zlar: motor moyi, oksidlanish, moylash moylarining ifloslanishi, cho'kindi hosil bo'lish jarayoni, yuqori haroratli konlar, oksidlanish mahsulotlari, chidamlilik, havo changi

Key words: motor oil, oxidation, contamination of lubricating oils, deposit formation process, high-temperature deposits, oxidation products, durability, air dustiness.

Введение. В последние годы все большее признание получает представление о смазочных маслах как об элементе конструкции двигателя. Владея закономерностями поведения и изменения эксплуатационных свойств моторного масла можно более эффективно использовать его в двигателях, научно обосновывать сроки его смены. Особое значение при этом приобретают условия эксплуатациимоторных масел работающих в двигателях тяжелонагруженном горнотранспортном оборудовании в высокой запыленности воздуха. Известно, что определение оптимальных сроков смены масла в двигателях является важной и сложной задачей химмотологии, решаемой только на основе глубоких исследований в действительных условиях эксплуатации.

Физико-химические показатели работающего масла могут служить диагностическим параметром, по которому без разборки агрегата можно оценить не только исправность объекта в момент диагностирования, но и возможность дальнейшего безотказного его использования в течение определенного периода.

Исследования загрязненности смазочных масел работающих в двигателях тяжелонагруженном оборудовании при эксплуатации в условиях жаркого климата (температура воздуха летом превышает +50оС) и высокой запыленности воздуха показывают, что смазочные материалы интенсивно загрязняются механическими примесями, водой, топливом и продуктами органического происхождения, что приводит к преждевременному старению масла. Высокая тепловая напряженность деталей форсированных двигателей, с которыми приходится контактировать моторному маслу, и взаимодействие с прорывающимися в картер газами из камер сгорания (на такте сжатия их температура составляет около 500-7000С) резко ухудшают условия их работы.

Целью данной работы является исследование эксплуатационных характеристик моторного масла SAE15W-40, API CI-4 применяемого в дизельных двигателях работающих тяжелонагруженном оборудовании.

Исследования показали, что простои автосамосвалов БелАЗ-75310 из-за неисправностей двигателя составляют 29 % от общего баланса простоев, что напрямую приводит к увеличению эксплуатационных расходов и снижению производительности. Силовые агрегаты самосвалов не имеют резервного копирования, и, как следствие, выход из строя одного или нескольких узлов приведет к выходу из строя автомобиля в целом.

Применения масла при повышенных значениях температур окружающей среды (больше +40°С) наблюдаются специфические отказы, вызванные ухудшением физико-

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024

AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI механических свойств вследствие повышения температуры масла в картере двигателя. При повышении температуры масла в картере более 120°С масло теряет свою вязкость и не способно образовывать надёжную пленку на трущихся деталях, а также обеспечить жидкостное трение в подшипниках, что также приводит к увеличению износа. Кроме того, дальнейшее повышение температуры масла на 10°С увеличивает скорость окисления масла в 2 раза, значительно возрастает расход масла на угар. Увеличение температуры масла свыше 190-200°С может спровоцировать его вспышку и горение.

Для реализации поставленной цели нами отбирались пробы моторного масла SAE15W-40, API CI-4 с автосамосвала БелАЗ-75310 и подвергались анализам по основным показателям качества. Предварительно для сопоставления было испытано свежее моторное масло SAE15W-40, API CI-4 применяемого в дизельных двигателях работающих тяжелонагруженном оборудовании. Лабораторные физико-химические и спектральные анализы масел проводились согласно установленной методике.

Для диагностики двигателя обычно рекомендуется в маслах определить кинематическую вязкость, температуру вспышки, щелочное и кислотное числа, содержание воды и загрязнений, плотность, цвет масла и др. Комплексный анализ результатов данных показателей позволяет провести диагностику состояния двигателя с малыми трудозатратами и определённой достоверностью. В процессе эксплуатации подконтрольных автомобилей производены исследования проб свежего масла, работающего и отработанного с фиксированием пробега. Для диагностирования состояния отдельных узлов и агрегатов, отбирали пробу масла в количестве 0,3-0,5л. Изучены основные физико-химические показатели свойств (кинематическая вязкость, щелочное число, содержание влаги, температура вспышки в открытом тигле), влияющих на эксплуатационные характеристики масла.

Таблица 1

Экспериментальные данные показателей качества работавшего моторного масла

SAE15W-4 0, API CI-4

Наработка Температура Наличие Кинематич. вязкость Общее щелочное

масла м/ч вспышки, 0С воды при 100 0С, сСт число, mg КОН/g

0 224 отс 15.30 9.30

50 215 отс 14.32 9.21

100 210 отс 13.93 9.05

150 204 отс 13.88 8.01

200 202 отс 13.50 7.63

250 195 отс 13.04 6.95

300 189 отс 12.95 5.73

Как следует из таблицы 1 отклонения качественные показатели (вязкость, щелочное число и температура вспышки) стали заметными при пробеге самосвала 200 м/ч и более. В процессе работы вязкость масла уменьшилось до 12,95. Связано это с изменениями структурно-группового состава и попаданием топлива.

Весьма важными показателями качества масла и его работоспособности является щелочность и водородный показатель - главные критерии оценки срабатываемости присадки. Щелочное число является условной мерой способности масла нейтрализовать кислоты, образующиеся из продуктов сгорания топлива и окисления основы масла. Допустимое значение щелочного числа ограничивается 1,5...2,0 мг КОН/г, или50 % щелочного числа свежего масла.

Эксплуатация двигателя на масле с щелочным числом ниже предельного ведёт к ускоренному износу поршневых колец и цилиндров, иногда наблюдается интенсификация

Mexanika va Texnologiya ilmiy jumaU 5-jild, 4-son, 2024

AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI

лако- и нагарообразования. Низкое щелочное число приводит к коррозии и разрушению наиболее уязвимых деталей двигателя, в частности вкладышей подшипников коленчатого вала. Из таблицы 1 видно, что щелочное число в процессе работы снизилось с величины 9,31 до 5,73.

Температура вспышки масла является показателем наличия в нём фракций дистиллятных топлив. Она изменяется при попадании в него несгоревшего топлива, и утечках топлива. Для работающих масел предельное значение температуры вспышки составляет 170-180 °С, а для высоковязких масел с высокой температурой вспышки считают предельным снижение температуры вспышки на 40-50°С. При попадании в масло1 % бензина температура вспышки снижается с 200 до170°С, а наличие в масле 6 % бензина снижает её почти в 2 раза. Разжижение масла топливом вызывает резкое ухудшение его противоизносных свойств, ускоряет процессы нагаро- и лакообразования на поршнях. Как следует из таблицы температура вспышки- 189°С приблизилась к браковочному значению, что свидетельствует о необходимости замены и невозможности дальнейшего применения этого масла без снижения эксплуатационной надежности двигателя.

С целью определения характеристик отработанного масла моторное масло SAE15W-40, API CI-4 с двигателя автосамосвала БелАЗ-75310, было подвергнуто спектральному анализу. На основе такой информации, полученной в результате спектрального анализа отработанного масла, можно выявить наиболее ненадежный элемент системы и выполнить весь комплекс технического обслуживания и ремонта, что позволяет эффективно контролировать техническое состояние автомобиля.

За изнашиванием деталей двигателя можно проследить по концентрации продуктов износа в масле. В таблице 2 приведены результаты спектрального анализа (элементного состава)продуктов износа и присадок, скорости поступления продуктов износа (железа), смазывающих свойств масла SAE 15W-40, API CI-4 в зависимости от продолжительности его работы в двигателях самосвала.

Таблица 2

Результаты спектрального анализа активных элементов работавшего

моторного масла мар рки SAE15W-4 Ю, API I-4

Наработкамасла, м/ч Al Cr Fe Pb Cu Si Sn Мо

0 0.52 0.16 0.13 0.22 0.05 2.38 0.14 75.30

50 0.73 0.15 2.47 0.19 0.13 3.12 0.17 48.33

100 1.06 0.25 3.40 0.35 0.21 5.23 0.19 41.14

150 1.87 0.32 4.55 0.55 0.29 6.97 0.21 35.79

200 2.06 0.63 5.89 0.61 0.37 7.02 0.21 34.83

250 2.26 0.94 6.91 0.79 0.53 7.08 0.25 32.77

300 2.53 2.29 8.20 0.96 0.95 7.65 0.28 30.09

Значительное повышение концентрации того или иного элемента в масле свидетельствует об интенсивности изнашивания деталей, для которых этот элемент характерен. Анализы показывают, что в отработанном масле в основном содержатся продукты износапо концентрации:- алюминия (Л!) можно судить об износе поршней; по наличию хрома (&)-об износе хромированных поршневых колец;по наличию железа (Fe)-об износе гильзы;по наличию свинца ^^-вкладышей; атмосферная пыль в виде и продукты отработавшихся присадок в виде молибдена (Мо).

Для наблюдения за процессом изнашивания двигателя широко применяется способ определения железа в масле. Увеличенные содержания железа свидетельствует об интенсификации процессов износа. Содержание железа характеризует противоизносные

Mexanika va Texnologiya ilmiy jumaU 5-jild, 4-son, 2024

AVTOMOBIL VA QISHLOQXO'JALIKMASHINALARI

свойства масла и их изменения в процессе работы, износостойкость деталей двигателя и эффективность средств очистки, включённых в систему смазки. С увеличением содержания железа в масле изменяются фрикционные, противоизносные, антиокислительные и моющие свойства масла. Это является следствием нарушения режима смазывания трущихся деталей, что в свою очередь вызывает рост нагрузки и температуры в сопряжениях.

Способность смывать загрязнения внутри двигателя является одной из важнейших характеристик современного масла, так как безотказная работа двигателя в течение продолжительной эксплуатации возможна только при сохранении чистоты всех его деталей. Считается, что наиболее интенсивно механические примеси накапливаются в моторном масле в первые 100-150 мото-час работы.

Учитывая все полученные нами экспериментальные данные по изменению качественных показателей (щелочное число и температура вспышки), мы рекомендуем дополнительно ввести в моторное масло присадки. Преимущество нами предлагающей присадки кроме молибдена имеются сера и фосфор.

Анализы показывают, молибден в сочетании с серой и фосфором обладают весьма эффективными против окислительными свойствами. Данная присадка по сравнению с другими присадками достаточно эффективна и стабильна при относительно высоких температурах. Присадка полностью растворима в масле, в воде она не растворяется. Отличительная особенность данной присадки - ее работоспособность и эффективность проявляются при эксплуатации в условиях умеренных и высоких контактных напряжений. Рекомендуемая концентрация присадки MoРS-14 в моторных маслах 1-5%.

Для проведения экспериментов моторное масло SAE15W-40, API CI-4 с добавленной сульфонатной присадкой MoРS-14подвергали анализу по физико-химическим показателям на соответствие требованиям. Определив растворение присадки в моторном масле, нами было определено физико-химические показатели (щелочное число и температура вспышки) моторного масла для различной концентрации присадок (рис. 1).

Для определения щелочного числа брали образцы масел с разными концентрациями MoРS-14 (1% - 5%) присадки и определяли наиболее оптимальную концентрацию. Из результатов анализа нами было выбрано содержание MoРS-14 присадок 3%, которое показывает оптимальное значение вязкости, щелочного числа и температуру (воспламенения) вспышки ( Рис. 1,2,3).

Рис.1,2. Изменение щелочного числа и вязкости масла в зависимости от

концентрации присадки

По результатам лабораторных исследований при введении присадки 3% в моторное масло SAE15W-40, API CI-4 физико-химические показатели дали положительный результат по сравнению с базовыми маслами SAE15W-40, API CI-4.

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali

5-jild, 4-son, 2024

AVTOMOBIL VA QISHLOQXOJALIKMASHINALARI

Изменение температуры воспламенения масла в зависимости от конпентрапии присадки

Рис.3 Изменение температуры воспламенения масла в зависимости от концентрации присадки

В настоящее время исследования продолжаются по эффективности влияния природы и концентрации присадок на эксплуатационные показателей моторных масел работающих вдвигателях тяжелонагруженном горнотранспортном оборудованиив высокой запыленности воздуха.

ЛИТЕРАТУРА

1. Джерихов В.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: учеб. пособие. гос. архит.-строит. ун-т. - СПб., 2009. - 256 с.

2. Смирнов А. В. Автомобильные эксплутационные материалы: учебное пособие. -Великий Новгород: НовГУ, 2004. - 176.

3. Алимова, З., Ахматжанов, Р., &Сидиков, Ф. (2023). Влияние эксплуатационных свойств масел на техническое состояние двигателя. Евразийский журнал технологий и инноваций, 1(4), 241-244.

4. Магеррамов А.М., Ахмедова Р.А., Ахмедова Н.Ф. Нефтехимия и нефтепереработка: Учебник для высших учебных заведений. - Баку: БакыУниверситети, 2009. -660.

5. Improvement of properties of oils used in hydraulic systems of road-construction equipment Alimova, Z., Kholikova, N., Kholova, S.IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, 883(1), 012167

6. Khamidullaevna, A. Z., Parpiena, N. G., & Kabulovna, S. D. (2022). Study of the Work of the Boundary Layers of Lubricants Materials. Eurasian Journal of Physics, Chemistry and Mathematics, 13, 43-45.

7. Алимова, З. Х., Сабирова, Д. К., & Ниязова, Г. П. (2023). Улучшения антиокислительных свойств гидравлических масел путем введения присадок. ScientificImpulse, 2(13), 16-20.

8. Alimova Zebo, & Shamansurov Bakhtiyor. (2022). Oxidation of motor oils during operation engines in military equipment. Web of Scientist: International Scientific Research Journal, 3(8), 97-103.

9. Hamidullayevna, A. Z., Parpiyevna, N. G., & Kabulovna, S. D. (2022). Causes of Contamination of Lubricants Used in Diesel Engines. Texas Journal of Engineering and Technology, 13, 44-46.

10. Алимова, З. Х., Собирова, Д. К., & Шамансуров, Б. (2022). УДК: 622/276 (075) Влияние изменения вязкостных показателей моторных масел на работу деталей двигателя. Scientific Impulse, 1(3), 24-27.

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 4-son, 2024