Помощь студентам в учебе
МЕТОД КОНТРОЛЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПО ПАРАМЕТРАМ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1 КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МОТОРНЫМ МАС
ЛАМ 11
1.1 Базовое масло как основа функциональных показателей моторных ма
сел 11
1.2 Требования к моторным маслам 14
1.3 Классификация моторных масел в Российской Федерации и зарубежом.. 17
1.4 Факторы, влияющие на ресурс моторных масел 22
1.5 Современные методы контроля термоокислительной стабильности мо
торных масел 26
1.6 Основы теорий процессов окисления моторных масел 36
1.7 Выводы по первой главе 40
2 РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТА
БИЛЬНОСТИ И ПРОТИВОИЗНОСНЫХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МА
СЕЛ 41
2.1 Моторное масло - как объект исследования 41
2.2 Выбор моторных масел для исследования 43
2.3 Средства измерения 46
2.3.1 Фотометрическое устройство 47
2.3.2 Малообъемный вискозиметр 48
2.3.3 Вспомогательные средства измерения 50
2.4 Средства испытания 50
2.4.1 Прибор для определения термоокислительной стабильности 50
2.4.2 Трёхшариковая машина трения 52
2.5 Методика контроля моторных масел на термоокислительную стабильность 54
2.6 Методика контроля противоизносных свойств термоокисленных масел.. 55
2.7 Методика обработки результатов исследования 56
2.8 Выводы по второй главе 58
3 РЕЗУЛЬТАТЫ КОНТРОЛЯ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНО
СТИ И ПРОТИВОИЗНОСНЫХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ 60
3.1 Результаты исследования минеральных моторных масел 60
3.2 Результаты исследования частично синтетических моторных масел 78
3.3 Результаты исследования синтетических моторных масел 94
3.4 Оценка влияния базовой основы на процессы окисления моторных масел 109
3.5 Оценка влияния продуктов окисления моторных масел различных базовых основ на противоизносные свойства 113
3.6 Выводы по третьей главе 120
4 РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО КОНТРОЛЮ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ 124
4.1 Технология определения термоокислительной стабильности смазоч
ных масел 124
4.2 Технология определения концентрации воды и легких фракций в товар
ном масле 127
4.3 Технология определения температурной области работоспособности
смазочных масел 128
4.4 Рекомендации по определению противоизносных свойств окисленных
масел и процессов, протекающих на фрикционном контакте 133
4.5 Рекомендации по идентификации и классификации моторных масел... 136
4.6 Выводы по четвертой главе 138
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 139
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 141
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акты внедрения 152
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Диаграммы записей тока 154
1 КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МОТОРНЫМ МАС
ЛАМ 11
1.1 Базовое масло как основа функциональных показателей моторных ма
сел 11
1.2 Требования к моторным маслам 14
1.3 Классификация моторных масел в Российской Федерации и зарубежом.. 17
1.4 Факторы, влияющие на ресурс моторных масел 22
1.5 Современные методы контроля термоокислительной стабильности мо
торных масел 26
1.6 Основы теорий процессов окисления моторных масел 36
1.7 Выводы по первой главе 40
2 РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТА
БИЛЬНОСТИ И ПРОТИВОИЗНОСНЫХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МА
СЕЛ 41
2.1 Моторное масло - как объект исследования 41
2.2 Выбор моторных масел для исследования 43
2.3 Средства измерения 46
2.3.1 Фотометрическое устройство 47
2.3.2 Малообъемный вискозиметр 48
2.3.3 Вспомогательные средства измерения 50
2.4 Средства испытания 50
2.4.1 Прибор для определения термоокислительной стабильности 50
2.4.2 Трёхшариковая машина трения 52
2.5 Методика контроля моторных масел на термоокислительную стабильность 54
2.6 Методика контроля противоизносных свойств термоокисленных масел.. 55
2.7 Методика обработки результатов исследования 56
2.8 Выводы по второй главе 58
3 РЕЗУЛЬТАТЫ КОНТРОЛЯ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНО
СТИ И ПРОТИВОИЗНОСНЫХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ 60
3.1 Результаты исследования минеральных моторных масел 60
3.2 Результаты исследования частично синтетических моторных масел 78
3.3 Результаты исследования синтетических моторных масел 94
3.4 Оценка влияния базовой основы на процессы окисления моторных масел 109
3.5 Оценка влияния продуктов окисления моторных масел различных базовых основ на противоизносные свойства 113
3.6 Выводы по третьей главе 120
4 РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО КОНТРОЛЮ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ 124
4.1 Технология определения термоокислительной стабильности смазоч
ных масел 124
4.2 Технология определения концентрации воды и легких фракций в товар
ном масле 127
4.3 Технология определения температурной области работоспособности
смазочных масел 128
4.4 Рекомендации по определению противоизносных свойств окисленных
масел и процессов, протекающих на фрикционном контакте 133
4.5 Рекомендации по идентификации и классификации моторных масел... 136
4.6 Выводы по четвертой главе 138
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 139
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 141
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акты внедрения 152
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Диаграммы записей тока 154
Надежность современных машин, механизмов и технологического оборудования определяется процессами, протекающих в трибологических системах, которые можно представить как «материалы пары трения - смазочный материал» (МПТ-СМ). Данные системы могут характеризоваться коэффициентом трения, прирабатываемостью, износостойкостью, приспосабливаемостью и самоорганизацией. Поэтому разработка средств и методов контроля состояния системы и процессов, происходящих в ней, является актуальной задачей, решение которой позволит создать теоретические и практические разработки, направленные на повышение надежности механических систем.
В настоящее время повышение надежности механических систем решается путем выбора износостойких конструкционных материалов и подбор к ним смазочных масел. Если вопросы применения износостойких материалов изучались более интенсивно и в этой области достигнуты значительные успехи при проектировании техники, то выбор смазочного материала для различных машин и механизмов, работающих в большом интервале температур, нагрузок и скоростей, относятся к более сложным задачам. Это вызвано тем, что часто в одном механизме применяется одно масло, а узлы трения выполнены из конструкционных материалов с широким диапазоном механических свойств. Кроме того, на рынке существует большое количество масел, применение которых для разных механизмов практически не обосновано. Ресурс работы масел на минеральной, синтетической и смешанной основах принят постоянным и регламентируется заводами - изготовителями по наработке часов или километрам пробега для автотранспорта. Эти параметры не учитывают режимы и условия эксплуатации, техническое состояние узлов трения, состояние системы фильтрации масла и его свойства.
Процессы, происходящие в трибосистемах, в значительной мере зависят от свойств смазочного материала, которые задаются с помощью их легирования функциональными присадками или их комплектом. Однако при эксплуатации техники, свойства смазочного материала (вязкостные, окислительные, фрикционные, диспергирующие и др.) изменяются вследствие протекания окислительных процессов, температурной и механической деструкций, химических реакций материалов деталей машин с продуктами, образующимися при старении масел.
Процессы, происходящие в системе «МПТ-СМ», в большей мере зависят от степени окисления смазочного материала, а если учесть, что они более интенсивно протекают на поверхностях трения, за счет более высоких температур и каталитического влияния материалов пар трения, то становится понятным, насколько весома связь и взаимовлияние элементов этой системы на ее надежность.
Окислительные процессы, протекающие в смазочном масле, оцениваются по кислотному числу и для некоторых сортов масел стандартизированы. Однако анализ патентной и научно-технической литературы показал, что существует большое разнообразие инженерных методов и устройств для оценки термоокислительной стабильности. В качестве показателей предлагаются: величина изменения вязкости, период осадкообразования, склонность к лако- и нагарообразова- нию, электропроводность, количество отложений на деталях, содержание растворимого кислорода в масле, удельная мощность диэлектрических потерь в присутствии и отсутствии катализатора, коэффициент поглощения светового потока, оптическая плотность, концентрация нерастворимых продуктов загрязнения, массовые доли рабочей фракции и лака, испаряемость, коррозионные свойства и др. Большинство перечисленных показателей не нашло практического применения в виду отсутствия промышленных стандартизированных средств контроля, а часть показателей требует использования дорогостоящего оборудования и применяется только в лабораторных условиях. Однако необходимо отметить, что термоокислительная стабильность и основные индивидуальные свойства масел недостаточно изучены в области их влияния на противоизносные свойства. В этой связи практическое и научное значение представляют исследования: механизма окисления масел и влияние его на ресурс; изменение противоизносных свойств в зависимости от продолжительности применения масел; процессов, протекающих на фрикционном контакте при изменении свойств масел; механизма формирования адсорбционных, хемосорбционных и модифицированных слоев при трении.
При проектировании новых машин и агрегатов вопросы выбора смазочных масел являются проблематичными, т.к. существующая классификация по группам эксплуатационных свойств не дает полной информации о поведении их при номинальных режимах эксплуатации, кроме того, отсутствуют критерии оценки ресурса, данные по противоизносным, противозадирным и антикоррозионным свойствам, которые в основном определяют долговечность узлов трения. Поэтому поиск новых методов контроля состояния товарных и работающих масел является актуальной задачей.
Актуальность диссертационных исследований. Проблема повышения эффективности использования моторных масел относится к одной из сложных научно технических задач трибологии, материаловедения и химмотологии. Как элемент сложной трибосистемы моторные масла являются индикатором режимов и условий эксплуатации двигателя, его технического состояния и поэтому от его качества зависит надежность самого двигателя. Однако ресурс моторных масел в разы уступает трибоэлементам двигателя и устанавливается заводами- изготовителями двигателей в километрах пробега или наработке в моточасах. Такая система замены масел наряду со своей простотой не обеспечивает эффективного их использования, т.к. не учитывает индивидуальных особенностей режимов и условий эксплуатации двигателя, его технического состояния, качества топлива, производительность систем фильтрации и охлаждения, влияние процессов, происходящих в камере сгорания, на процессы старения. Кроме того, отсутствует научное обоснование сроков службы масел различной базовой основы и их выбора для двигателей различной степени нагруженности.
Значительные трудности, возникающие при разработке теории определения предельного состояния, связаны с большим количеством факторов, влияющих на качество моторных масел при эксплуатации двигателей. Кроме того, основные процессы окисления, механической и температурной деструкции масел протекают на поверхностях трения в тонких граничных слоях. Поэтому разработка методов и средств контроля состояния моторных масел на стадии их обоснованного выбора для двигателей различной степени нагруженности является актуальной задачей, решение которой позволит повысить эффективность их применения.
Степень разработанности темы. Термоокислительная стабильность моторных масел является одним из важных эксплуатационных показателей, т.к. определяет температурную область применения и классификацию по группам эксплуатационных свойств. Существуют стандартные методы определения термоокислительной стабильности и множество инженерных методов, однако их применение на эксплуатационных предприятиях ограничено в виду отсутствия средств контроля.
Существенный вклад в изучение процессов окисления смазочных материалов внесли: Л.А. Кондаков, С.Е. Крейн, А.В. Непогодьев, К.К. Папок, А.Б. Виппер, М.А. Григорьев, Н.И. Черножуков, Г.И. Шор и др., однако в их работах не учитываются влияние продуктов окисления на противоизносные свойства масел и процессы, протекающие на поверхностях трения в условиях граничного трения скольжения. На основании анализа исследований в данном направлении в настоящей работе предложен комплексный критерий оценки термоокислительной стабильности, учитывающий количество поглощенной тепловой энергии продуктами окисления и испарения.
Изучением триботехнических свойств смазочных материалов занимались: И.В. Крагельский, О.Б. Айнбиндер, И.А. Буяновский, Р.М. Матвеевский, В.Г. Виноградов, С.В. Венцель, В.П. Лашхи и др. Их работы содержат основы молекулярно-механической теории трения, на основании которой в настоящей работе предложен электрометрический метод исследования процессов, протекающих на фрикционном контакте, позволивший обосновать интегральный критерий проти- воизносных свойств и разработать физическую модель оценки электрических свойств граничного слоя, разделяющего поверхности трения.
Объект исследования - моторные масла различной базовой основы.
Предмет исследования - процессы окисления и влияние продуктов этих процессов на триботехнические характеристики моторных масел.
Цель диссертационной работы. Разработка методов контроля процессов, протекающих в моторных маслах при окислении и на фрикционном контакте при граничном трении скольжения, обоснование критериев оценки.
Задачи исследования:
1. Разработка метода контроля термоокислительной стабильности и триботехнических характеристик моторных масел различной базовой основы.
2. Разработка метода контроля процессов, протекающих на фрикционном контакте, и исследование влияния продуктов окисления на триботехнические характеристики моторных масел, обоснование критериев оценки.
3. Проведение сравнительной оценки влияния процессов окисления моторных масел различной базовой основы на показатели термоокислительной стабильности и триботехнические характеристики.
4. Разработка практических рекомендаций по обоснованному выбору моторных масел для квалификационных испытаний.
Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с применением теории надежности, теории трения, износа и смазки, оптических, электрометрических, теплотехнических и триботехнических методов исследования.
При выполнении работы применялись стандартные и специально разработанные приборы, а при обработке экспериментальных результатов исследований использовались методы математической статистики и регрессионного анализа.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, полученных автором, подтверждается теоретически и экспериментально. Научные положения аргументированы, теоретические результаты работы получены с использованием положений трибологии, оптики, теплотехники и физических методов исследования, выводы подтверждены большим объемом проведенных экспериментальных исследований, их воспроизводимостью, сопоставимостью с результатами других авторов, использованием оборудования с достаточной точностью измерения и результатами математической обработки с использованием сертифицированных программ.
На защиту выносятся:
1. Метод контроля термоокислительной стабильности моторных масел различной базовой основы и результаты оценки влияния продуктов окисления на триботехнические характеристики.
2. Результаты исследования термоокислительной стабильности, противоиз- носных свойств моторных масел и критерии их оценки, а так же влияния продуктов окисления на электрические свойства граничных слоев при трении скольжения.
3. Имитационная модель процессов, протекающих на фрикционном контакте, учитывающая их влияние на электропроводность, концентрацию продуктов окисления в граничном слое, разделяющем поверхности трения, и критерии оценки.
4. Практические рекомендации по выбору моторных масел для двигателей различной степени форсирования.
Научная новизна наиболее существенных результатов, полученных автором:
1. Разработан метод контроля термоокислительной стабильности товарных моторных масел, определяемой по оптическим свойствам, вязкости, испаряемости и потенциальному ресурсу при статической температуре испытаний, а также триботехническим характеристикам.
2. Разработан метод контроля процессов, протекающих на фрикционном контакте, позволяющий оценить влияние продуктов окисления моторных масел различной базовой основы на противоизносные свойства, продолжительность пластической, упругопластической и упругой деформаций и обосновать критерий противоизносных свойств.
3. Предложена имитационная модель процессов, протекающих на фрикционном контакте, установлен интегральный критерий смазывающих свойств, позволяющий оценивать влияние продуктов окисления моторных масел различной базовой основы на электропроводность граничного слоя.
4. Предложена оценка триботехнических характеристик окисленных масел по среднеарифметическому значению диаметра пятна износа, времени формирования фрикционного контакта и критерию смазывающих свойств.
Практическая значимость работы. На базе теоретических и экспериментальных исследований разработаны практические рекомендации, включающие технологии: определения термоокислительной стабильности и потенциального ресурса; оценки противоизносных свойств; определения электропроводности граничного смазочного слоя, разделяющего поверхности трения, а также рекомендации по выбору моторных масел для двигателей различной степени форсирования.
Автор выражает благодарность за помощь и поддержку научному руководителю, д-ру техн. наук, профессору Б.И. Ковальскому, д-ру техн. наук, профессору, зав. кафедрой «Топливообеспечение и ГСМ» Ю.Н. Безбородову и сотрудникам кафедры.
В настоящее время повышение надежности механических систем решается путем выбора износостойких конструкционных материалов и подбор к ним смазочных масел. Если вопросы применения износостойких материалов изучались более интенсивно и в этой области достигнуты значительные успехи при проектировании техники, то выбор смазочного материала для различных машин и механизмов, работающих в большом интервале температур, нагрузок и скоростей, относятся к более сложным задачам. Это вызвано тем, что часто в одном механизме применяется одно масло, а узлы трения выполнены из конструкционных материалов с широким диапазоном механических свойств. Кроме того, на рынке существует большое количество масел, применение которых для разных механизмов практически не обосновано. Ресурс работы масел на минеральной, синтетической и смешанной основах принят постоянным и регламентируется заводами - изготовителями по наработке часов или километрам пробега для автотранспорта. Эти параметры не учитывают режимы и условия эксплуатации, техническое состояние узлов трения, состояние системы фильтрации масла и его свойства.
Процессы, происходящие в трибосистемах, в значительной мере зависят от свойств смазочного материала, которые задаются с помощью их легирования функциональными присадками или их комплектом. Однако при эксплуатации техники, свойства смазочного материала (вязкостные, окислительные, фрикционные, диспергирующие и др.) изменяются вследствие протекания окислительных процессов, температурной и механической деструкций, химических реакций материалов деталей машин с продуктами, образующимися при старении масел.
Процессы, происходящие в системе «МПТ-СМ», в большей мере зависят от степени окисления смазочного материала, а если учесть, что они более интенсивно протекают на поверхностях трения, за счет более высоких температур и каталитического влияния материалов пар трения, то становится понятным, насколько весома связь и взаимовлияние элементов этой системы на ее надежность.
Окислительные процессы, протекающие в смазочном масле, оцениваются по кислотному числу и для некоторых сортов масел стандартизированы. Однако анализ патентной и научно-технической литературы показал, что существует большое разнообразие инженерных методов и устройств для оценки термоокислительной стабильности. В качестве показателей предлагаются: величина изменения вязкости, период осадкообразования, склонность к лако- и нагарообразова- нию, электропроводность, количество отложений на деталях, содержание растворимого кислорода в масле, удельная мощность диэлектрических потерь в присутствии и отсутствии катализатора, коэффициент поглощения светового потока, оптическая плотность, концентрация нерастворимых продуктов загрязнения, массовые доли рабочей фракции и лака, испаряемость, коррозионные свойства и др. Большинство перечисленных показателей не нашло практического применения в виду отсутствия промышленных стандартизированных средств контроля, а часть показателей требует использования дорогостоящего оборудования и применяется только в лабораторных условиях. Однако необходимо отметить, что термоокислительная стабильность и основные индивидуальные свойства масел недостаточно изучены в области их влияния на противоизносные свойства. В этой связи практическое и научное значение представляют исследования: механизма окисления масел и влияние его на ресурс; изменение противоизносных свойств в зависимости от продолжительности применения масел; процессов, протекающих на фрикционном контакте при изменении свойств масел; механизма формирования адсорбционных, хемосорбционных и модифицированных слоев при трении.
При проектировании новых машин и агрегатов вопросы выбора смазочных масел являются проблематичными, т.к. существующая классификация по группам эксплуатационных свойств не дает полной информации о поведении их при номинальных режимах эксплуатации, кроме того, отсутствуют критерии оценки ресурса, данные по противоизносным, противозадирным и антикоррозионным свойствам, которые в основном определяют долговечность узлов трения. Поэтому поиск новых методов контроля состояния товарных и работающих масел является актуальной задачей.
Актуальность диссертационных исследований. Проблема повышения эффективности использования моторных масел относится к одной из сложных научно технических задач трибологии, материаловедения и химмотологии. Как элемент сложной трибосистемы моторные масла являются индикатором режимов и условий эксплуатации двигателя, его технического состояния и поэтому от его качества зависит надежность самого двигателя. Однако ресурс моторных масел в разы уступает трибоэлементам двигателя и устанавливается заводами- изготовителями двигателей в километрах пробега или наработке в моточасах. Такая система замены масел наряду со своей простотой не обеспечивает эффективного их использования, т.к. не учитывает индивидуальных особенностей режимов и условий эксплуатации двигателя, его технического состояния, качества топлива, производительность систем фильтрации и охлаждения, влияние процессов, происходящих в камере сгорания, на процессы старения. Кроме того, отсутствует научное обоснование сроков службы масел различной базовой основы и их выбора для двигателей различной степени нагруженности.
Значительные трудности, возникающие при разработке теории определения предельного состояния, связаны с большим количеством факторов, влияющих на качество моторных масел при эксплуатации двигателей. Кроме того, основные процессы окисления, механической и температурной деструкции масел протекают на поверхностях трения в тонких граничных слоях. Поэтому разработка методов и средств контроля состояния моторных масел на стадии их обоснованного выбора для двигателей различной степени нагруженности является актуальной задачей, решение которой позволит повысить эффективность их применения.
Степень разработанности темы. Термоокислительная стабильность моторных масел является одним из важных эксплуатационных показателей, т.к. определяет температурную область применения и классификацию по группам эксплуатационных свойств. Существуют стандартные методы определения термоокислительной стабильности и множество инженерных методов, однако их применение на эксплуатационных предприятиях ограничено в виду отсутствия средств контроля.
Существенный вклад в изучение процессов окисления смазочных материалов внесли: Л.А. Кондаков, С.Е. Крейн, А.В. Непогодьев, К.К. Папок, А.Б. Виппер, М.А. Григорьев, Н.И. Черножуков, Г.И. Шор и др., однако в их работах не учитываются влияние продуктов окисления на противоизносные свойства масел и процессы, протекающие на поверхностях трения в условиях граничного трения скольжения. На основании анализа исследований в данном направлении в настоящей работе предложен комплексный критерий оценки термоокислительной стабильности, учитывающий количество поглощенной тепловой энергии продуктами окисления и испарения.
Изучением триботехнических свойств смазочных материалов занимались: И.В. Крагельский, О.Б. Айнбиндер, И.А. Буяновский, Р.М. Матвеевский, В.Г. Виноградов, С.В. Венцель, В.П. Лашхи и др. Их работы содержат основы молекулярно-механической теории трения, на основании которой в настоящей работе предложен электрометрический метод исследования процессов, протекающих на фрикционном контакте, позволивший обосновать интегральный критерий проти- воизносных свойств и разработать физическую модель оценки электрических свойств граничного слоя, разделяющего поверхности трения.
Объект исследования - моторные масла различной базовой основы.
Предмет исследования - процессы окисления и влияние продуктов этих процессов на триботехнические характеристики моторных масел.
Цель диссертационной работы. Разработка методов контроля процессов, протекающих в моторных маслах при окислении и на фрикционном контакте при граничном трении скольжения, обоснование критериев оценки.
Задачи исследования:
1. Разработка метода контроля термоокислительной стабильности и триботехнических характеристик моторных масел различной базовой основы.
2. Разработка метода контроля процессов, протекающих на фрикционном контакте, и исследование влияния продуктов окисления на триботехнические характеристики моторных масел, обоснование критериев оценки.
3. Проведение сравнительной оценки влияния процессов окисления моторных масел различной базовой основы на показатели термоокислительной стабильности и триботехнические характеристики.
4. Разработка практических рекомендаций по обоснованному выбору моторных масел для квалификационных испытаний.
Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с применением теории надежности, теории трения, износа и смазки, оптических, электрометрических, теплотехнических и триботехнических методов исследования.
При выполнении работы применялись стандартные и специально разработанные приборы, а при обработке экспериментальных результатов исследований использовались методы математической статистики и регрессионного анализа.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, полученных автором, подтверждается теоретически и экспериментально. Научные положения аргументированы, теоретические результаты работы получены с использованием положений трибологии, оптики, теплотехники и физических методов исследования, выводы подтверждены большим объемом проведенных экспериментальных исследований, их воспроизводимостью, сопоставимостью с результатами других авторов, использованием оборудования с достаточной точностью измерения и результатами математической обработки с использованием сертифицированных программ.
На защиту выносятся:
1. Метод контроля термоокислительной стабильности моторных масел различной базовой основы и результаты оценки влияния продуктов окисления на триботехнические характеристики.
2. Результаты исследования термоокислительной стабильности, противоиз- носных свойств моторных масел и критерии их оценки, а так же влияния продуктов окисления на электрические свойства граничных слоев при трении скольжения.
3. Имитационная модель процессов, протекающих на фрикционном контакте, учитывающая их влияние на электропроводность, концентрацию продуктов окисления в граничном слое, разделяющем поверхности трения, и критерии оценки.
4. Практические рекомендации по выбору моторных масел для двигателей различной степени форсирования.
Научная новизна наиболее существенных результатов, полученных автором:
1. Разработан метод контроля термоокислительной стабильности товарных моторных масел, определяемой по оптическим свойствам, вязкости, испаряемости и потенциальному ресурсу при статической температуре испытаний, а также триботехническим характеристикам.
2. Разработан метод контроля процессов, протекающих на фрикционном контакте, позволяющий оценить влияние продуктов окисления моторных масел различной базовой основы на противоизносные свойства, продолжительность пластической, упругопластической и упругой деформаций и обосновать критерий противоизносных свойств.
3. Предложена имитационная модель процессов, протекающих на фрикционном контакте, установлен интегральный критерий смазывающих свойств, позволяющий оценивать влияние продуктов окисления моторных масел различной базовой основы на электропроводность граничного слоя.
4. Предложена оценка триботехнических характеристик окисленных масел по среднеарифметическому значению диаметра пятна износа, времени формирования фрикционного контакта и критерию смазывающих свойств.
Практическая значимость работы. На базе теоретических и экспериментальных исследований разработаны практические рекомендации, включающие технологии: определения термоокислительной стабильности и потенциального ресурса; оценки противоизносных свойств; определения электропроводности граничного смазочного слоя, разделяющего поверхности трения, а также рекомендации по выбору моторных масел для двигателей различной степени форсирования.
Автор выражает благодарность за помощь и поддержку научному руководителю, д-ру техн. наук, профессору Б.И. Ковальскому, д-ру техн. наук, профессору, зав. кафедрой «Топливообеспечение и ГСМ» Ю.Н. Безбородову и сотрудникам кафедры.
1. Разработан метод контроля состояния моторных масел различной базовой основы, включающий термостатирование, определение оптических свойств, кинематической вязкости, испаряемости, противоизносных свойств и интенсивности процессов, протекающих на фрикционном контакте, позволивший установить механизм окисления и влияние продуктов этого процесса на изнашивание.
2. Установлен механизм окисления моторных масел независимо от базовой основы, заключающийся в последовательном образовании первичных продуктов окисления, которые доокисляясь, переходят во вторичные с большей оптической плотностью, вызывая изгиб зависимостей коэффициента поглощения светового потока или критерия термоокислительной стабильности от времени окисления, описываемых кусочно-линейными функциями.
3. Предложен электрометрический метод контроля процессов, протекающих на фрикционном контакте, осуществляемый путем пропускания постоянного тока величиной 100мкА от внешнего стабилизированного источника напряжения, что позволило определить электропроводность контакта, продолжительность пластической, упругопластической и упругой деформаций, установить влияние первичных и вторичных продуктов окисления на изнашивание.
4. Предложена физическая модель процессов, протекающих на фрикционном контакте, и установлен критерий смазывающих свойств окисленных масел, учитывающие электрическое сопротивление граничного слоя, разделяющего поверхности трения, и величину тока, протекающего через него, позволяющие сравнивать моторные масла различного назначения и базовой основы.
5. Разработаны практические рекомендации, включающие технологии определения: термоокислительной стабильности смазывающих масел, концентрации воды и легких фракций в товарном масле, температурной области работоспособности, рекомендации по определению противоизносных свойств окисленных масел и интенсивности процессов, протекающих на фрикционном контакте и рекомендации по идентификации и классификации моторных масел, обеспечивающие получение дополнительной информации, позволяющей повысить эффективность использования смазочных масел, осуществлять обоснованный их выбор и совершенствовать систему классификации
2. Установлен механизм окисления моторных масел независимо от базовой основы, заключающийся в последовательном образовании первичных продуктов окисления, которые доокисляясь, переходят во вторичные с большей оптической плотностью, вызывая изгиб зависимостей коэффициента поглощения светового потока или критерия термоокислительной стабильности от времени окисления, описываемых кусочно-линейными функциями.
3. Предложен электрометрический метод контроля процессов, протекающих на фрикционном контакте, осуществляемый путем пропускания постоянного тока величиной 100мкА от внешнего стабилизированного источника напряжения, что позволило определить электропроводность контакта, продолжительность пластической, упругопластической и упругой деформаций, установить влияние первичных и вторичных продуктов окисления на изнашивание.
4. Предложена физическая модель процессов, протекающих на фрикционном контакте, и установлен критерий смазывающих свойств окисленных масел, учитывающие электрическое сопротивление граничного слоя, разделяющего поверхности трения, и величину тока, протекающего через него, позволяющие сравнивать моторные масла различного назначения и базовой основы.
5. Разработаны практические рекомендации, включающие технологии определения: термоокислительной стабильности смазывающих масел, концентрации воды и легких фракций в товарном масле, температурной области работоспособности, рекомендации по определению противоизносных свойств окисленных масел и интенсивности процессов, протекающих на фрикционном контакте и рекомендации по идентификации и классификации моторных масел, обеспечивающие получение дополнительной информации, позволяющей повысить эффективность использования смазочных масел, осуществлять обоснованный их выбор и совершенствовать систему классификации