CC BY
31
ДК 621.43-4
ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧАСТИЧНО-СИНТЕТИЧЕСКОГО МОТОРНОГО МАСЛА
ЛУКОЙЛ СУПЕР 10W-40 SG/CD
INFLUENCE PRELIMINARY INCUBATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE PARTICLE-SYNTHETIC MOTOR OIL LUKOIL SUPER 10W-40 SG / CD
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 частично-синтетического моторного масла в диапазоне температур от 160 до 300°С на оптические свойства. Определен температурный интервал термостатирования, который показывает максимальный потенциальный ресурс.
Abstract. The analysis results of the influence of pre-incabation partially synthetic motor oil at temperatures ranging from 160 to 300 ° 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 частично-синтетического моторного масла Лукойл Супер 10\У-40 ЗО/СЭ.
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.
Результате полученные в ходе экспериментальных исследований и их обсуждение.
Влияние предварительного термостатирова-ния 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 частично-синтетического моторного масла Лукойл Супер 10\¥-40 Зв/СБ в диапазоне температур от 160 до 300 °С.
Рис. 1 - Зависимости коэффициента поглощения светового потока от времени окисления товарного (1) и термостатированного (2 - 9) частично-синтетического моторного масла Лукойл Супер 10W-40 SG/CD 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
Таблица 1 - Регресионные уравнения зависимостей изменения коэффициента поглощения светового потока термостатированного частично-синтеттического моторного масла Лукойл Супер 10^-40 _БС/СР при окислении_
Первый участок Второй участок
Без термостатирования КП = 0,0077/ =0,0123/-0,162
160 °С Кп = 0,01 ш Кп = 0,0208/ - 0,225
180 °С Кп = 0,0065^ + 0,0254 Кп = 0,0142/-0,3 04
200 °С Кп = 0,0028/ Кп = 0,0045/ - 0,302
220 °С Кп =0,00063^ + 0,0474 Кп =0,0152/ -0,467
240 °С Кп = 0,0094/ + 0,031 Кп =0,019/ -0,109
260 °С =0,0036/+ 0,081 Кп = 0,018/-0,224
280 °С Кп= 0,0091/+ 0,097 Кп =0,0172/ -0,047
300 °С =0,0088/+ 0,067 Кв =0,015 6t -0,077
Коэффициенты корреляции колеблются в диапазоне от 0,9916 до 0,9998
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
Кп=ак1 + 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 части-синтетического моторного масла до достижения коэффициентом поглощения значения 0,8 ед образуются два вида продуктов деструкции - 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 180, 220 °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 240 и 280 °С, которая составила соответственно 0,0094 и 0,0091 ед/ч, наименьшая скорость -0,00063 ед/ч установлена для пробы масла термо-
G. г
статированного при температуре 220 °С. Наибольшая скорость образования вторичных продуктов деструкции установлена для пробы масла, термостатированного при 160 °С - 0,0208 ед/ч, а наименьшая - 0,0045 ед/ч для пробы масла, термостатированного при 200 °С. Из всех кривых примечательна кривая, соответствующая пробе масла, термостатированного при 300 °С, здесь с начала проведения опыта образовались вторичные продукты, о чем свидетельствует скорость их образования - 0,0088 ед/ч и наличие гелеобразного осадка при ее центрифугировании.
Испаряемость частично-синтетического моторного масла Лукойл Супер 10W-40 SG/CD (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 200 °С (№4 на рисунке), имеет самую низкую испаряемость за 100 ч испытания 12,5 г, а масло, термостатированное при 160 °С (№2 на рисунке) имеет самую высокую испаряемость за 100 ч испытания 16,1 г. В целом, процесс испарения масел при окислении описывается полиномом второго порядка для всех проб при различных температурах предварительного термостатирования:
G = a/ +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.
G, г
Рис. 2 - Зависимости испаряемости от времени окисления товарного (1) и термостатированного (2 -9) частично-синтетического моторного масла Лукойл Супер 10W-40 SG/CD: 2-160 °С; 3 - 180 °С; 4 - 200 °С; 5 - 220 °С; 6 - 240 °С; 7 - 260 °С; 8 - 280 °С; 9 - 300°С
Таблица 2 - Регрессионные уравнения зависимостей испаряемости термостатированного частично-синтетического моторного масла Лукойл Супер 10 \V-40 БС/СО масел при окислении всех кривых имеют вид
ту ^п.тс Кш =->
(3)
Без термостатирования КП = -3,5 • 10-4 /2 + ОД 9/
160 °С Кп = -0,002 • 10"V + 0,4/
180 °С Кп =-1,4-Ю"4/2 +0,14/
200 °С Кп =-3,1-10"4/2 +0,08/
220 °С Кп = -6,2 •10"4/2+ 0,26/
240 °С Кп = -2,8 • 10"4/2 + 0,29/
260 °С Кп =-7,7-10-4/2 +0,13/
280 °С Кп = -4,3 • 10-4/2 + 0,28/
300 °С Кп =-5,8-10"4/2 +0,122/
Коэффициенты корреляции колеблются в диапазоне от 0,9940 до 0,9996
Для оценки влияния температуры предварительного термостатирования на противоизносные свойства смазочных масел предложен коэффициент влияния предварительного термостатирования, определяемый отношением:
где апус- параметр, характеризующий скорость
изменения условной концентрации продуктов деструкции на фрикционном контакте предварительного термостатированного масла, 1/мм2;
а„
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 Лукойл Супер 10\У-40 Зв/СЭ от температуры термостатирования.
Установлено, что при температуре предварительного термостатирования 240 °С критерий про-тивоизносных свойств выше критерия, полученного у товарного масла на 71 %, следовательно при такой температуре термостатирования противоизносные свойства лучше, чем при остальных температурах предварительного термостатирования для частично-синтетического моторного масла Лукойл Супер 10\¥-40 ЗС/СЭ.
По результатам исследований можно предложить систему снижения износа трибосопряжений.
На основании проведенных исследований частично-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
1.8т
1.6--
1.4
1.2 -
1-
0.8-
160 180 200 220 240 260
300 320
Т/С
Рис. 3 - Зависимость влияния предварительного термостатирования частично-синтетического моторного масла Лукойл Супер 10W-40 SG/CD от температуры термостатирования
