Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследований 11
1.1. Анализ эксплуатационных режимов работы смазочных систем двигателей и трансмиссий 11
1.2. Изменение трибологических свойств масел в процессе эксплуатации 26
1.3. Анализ методов регенерации отработанных масел 38
1.4. Выводы и задачи исследований 50
2. Теоретические предпосылки улучшения трибологических свойств регенерированных масел 53
2.1. Особенности триботехнической системы трансмиссии при использовании смазочных композиций на основе регенерированного масла 53
2.2. Закономерности разделения подсистемы "масло - мехпримеси" в лопастнокрыльчатой центрифуге 58
2.2.1. Движение инородной частицы по лопастной крыльчатке 58
2.2.2. Графический метод определения средних значений абсолютной скорости движения частицы и скорости осаждения механических примесей 64
2.2.3. Определение критических значений средней скорости осаждения частицы механических примесей и угловой скорости вращения ротора
2.3. Метод очистки отработанных масел от топливных фракций 73
2.4. Обоснование обобщённого комплексного показателя качества регенерированного масла 77
3. Программа и методика экспериментальных исследований 83
3.1. Программа и общая методика исследований 83
3.2. Методика лабораторных исследований 85
3.3. Методика испытаний центробежных очистителей 93
3.4. Методика испытаний влагоотделителей
3.5. Методика обоснования комплексного показателя качества регенерированного масла 102
3.6. Методика многофакторного эксперимента при исследовании процесса очистки отработанного масла на установке ЦЛРУ1-СГСХА 104
3.7. Методика обоснования смазочной композиции 107
3.8. Методика стендовых испытаний 111
3.9. Методика эксплуатационных испытаний смазочной композиции в трансмиссиях автомобилей МАЗ - 642290 114
3.10. Методика обработки экспериментальных данных и оценка точности измерений 118
4. Результаты экспериментальных исследований 120
4.1. Лабораторная оценка влияния качества очистки на свойства регенерированных масел 120
4.1.1. Оценка влияния различных коагулянтов на эффективность отстоя отработанных масел 120
4.1.2. Оценка влияния различных адсорбентов на эффективность очистки отработанных масел 1 4.2. Технологические испытания центробежных очистителей 128
4.3. Технологические испытания влагоотделителей 131
4.4. Влияние технологий очистки на восстановление физико - химических и трибологических свойств масла 134
4.5. Определение комплексного показателя качества регенерированного масла 137
4.6. Многофакторный анализ процесса очистки отработанного масла на установке ЦЛРУ 1 - СГСХА 143
4.7. Обоснование состава смазочной композиции для автомобильных трансмиссий 147
4.8. Результаты сравнительных испытаний смазочной композиции на редукторном стенде 152
4.9. Результаты эксплуатационных испытаний смазочной композиции в трансмиссиях автомобилей 15
5. Производственное внедрение и экономическая оценка эффективности результатов исследования 164
5.1. Технологический процесс регенерации отработанных масел с формированием рациональных смазочных композиций 164
5.2. Оценка экономической эффективности от улучшения трибологических свойств регенерированных масел 174
Общие выводы 180
Литература
- Анализ методов регенерации отработанных масел
- Движение инородной частицы по лопастной крыльчатке
- Методика испытаний центробежных очистителей
- Оценка влияния различных коагулянтов на эффективность отстоя отработанных масел
Анализ методов регенерации отработанных масел
В общем случае, отработанное моторное масло, слитое из двигателя согласно нормативным срокам замены масла, имеет остаточную концентрацию присадки, при этом отдельные диагностические показатели могут и не достигнуть своего предельного допустимого значения [2,8,9,15, 17,21,85,127]. Поэтому, внимание исследователей [5,15,16,21,22,23,34,49,50,59,64,65,67,70,85,88,92,95,97,103,119,125 - 129, 131,132,138,172,184,186,188] привлекает возможность использования отработанных моторных масел после их предварительной очистки в смазочных системах, имеющих меньшее значение константы скорости реакции к, характерной для конкретных условий старения масла.
Анализ режимов смазки двигателей и трансмиссий показывает, что в процессе эксплуатации превалирующее значение имеют такие аспекты, как показатель напряженности работы масла, условия работы и характерные признаки старения, предельно допустимые значения физико-химических показателей масла и методы их контроля.
Проведенный анализ даёт основание правомерно предположить возможность использования отработанных моторных масел после их очистки и легирования присадками для работы в трансмиссиях тракторов, автомобилей, комбайнов и другой техники, где константа скорости реакции к меньше.
В процессе работы масла происходит не только уменьшение его количества, но и ухудшение первоначальных трибологических свойств.
Исследованию закономерностей старения масел в двигателях внутреннего сгорания посвящены многие работы отечественных и зарубежных ученых, таких как С. Г. Арабян [8], Д. М. Аронов [9], Н. П. Бутов [21,22], М. Г. Григорьев [47], В. А. Гущин [49,50], Л. В. Жирнова [61], В. П. Коваленко [71], Г. Г. Левшанов [80], Б. В. Лосиков [99], Г. П. Лышко [101], А. В. Непогодьев [ПО], В. В. Остриков [127,129,131], А. С. Сафонов [148], Г. И. Скундин [156,157], В. М. Холманов [175], В. И. Цыпцын [178], В. В. Шагин [184], Г. П. Шаронов [185] и многие др. [64,65,67,95,122,161,163,164,165, 172,174,180,183].
Ухудшение трибологических свойств масла вследствие загрязнения его продуктами, попадающими извне (кроме металлических частиц), не зависит от первоначального качества масла. Интенсивность образования в масле продуктов окисления, при одинаковых условиях работы смазываемого агрегата или механизма, целиком зависит от первоначального качества масла.
Изменения, происходящие с маслом в двигателях, можно охарактеризовать как количественные и качественные. Количественные изменения происходят при испарении легких масляных фракций, сгорании масла (так называемый угар), частичном вытекании через уплотнительные устройства. Качественные изменения связаны со старением масла и с химическими превращениями его компонентов, попаданием в масло пыли, продуктов износа деталей, воды и несгоревшего топлива. Уменьшение количества и ухудшение качества работающего масла в условиях высокой интенсивности подобных процессов в современных высокофорсированных двигателях может в итоге привести к выходу двигателя из строя.
Первоначально залитое масло и доливаемое в процессе работы интенсивно перемешиваются в смазочной системе, после чего расходуется уже не первоначально залитое масло, а смесь, состоящая из неравных частей масла, проработавшего различное время. По данным Г. П. Лышко [101] количество первоначально залитого масла в картере двигателя будет уменьшаться не пропорционально времени работы машины, а по более сложной зависимости: где: Vn - остаток первоначально залитого масла, кг; Vu - количество масла в смазочной системе двигателя, кг; qM - угар моторного масла, кг/ч; /, - время работы двигателя, ч; п - число доливов масла.
Присадки, вводимые в масла, срабатываются, поэтому их первоначальная концентрация снижается, что отражается на качестве масла. Анализ [7,8,9,23,25,29,64, 65,101,127] показал, что у масла, обладающего более высокими эксплуатационными свойствами, содержание присадки в процессе работы снижается медленнее, чем у масла с низкими эксплуатационными свойствами. Содержание присадки снижается и вследствие задержки ее фильтром тонкой очистки, а также вымывания водой при попадании последней в масло [48]. Скорость срабатывания введенных в масло присадок, прежде всего, зависит от следующих факторов: типа и теплонапряженности двигателя, его технического состояния, условий эксплуатации, качества используемого топлива. Основной расход присадок приходится на выполнение ими своих основных функций. Часть присадок теряется с угоревшим маслом. Оптимальный уровень концентрации присадок в какой-то мере поддерживают своевременными доливами свежего масла [25,26,27,101].
Срабатывание присадок приводит к изменению многих показателей качества масла, снижается щелочное число, ухудшаются моющие свойства, повышается коррозионность и т. д.
Старение масел при работе двигателей представляет собой очень сложный процесс. Повышенная температура и кислород воздуха, с которым контактирует масло, вызывают окисление и окислительную полимеризацию его молекул. Такие продукты окисления углеводородов, как смолы, органические кислоты, присутствующие в масле в растворенном состоянии, способствуют увеличению вязкости и кислотного числа, а асфальтеновые соединения, являющиеся основой образующихся лаков, особо опасных липких осадков - залеганию и пригоранню поршневых колец. Еще одна группа продуктов окисления - мелкая устойчивая механическая взвесь - является источником образования нагара и шлама. Продукты глубокой окислительной полимеризации, отлагающиеся в зонах высокой температуры и поступающие обратно в картер, как и другие выпавшие отложения, продолжают оказывать влияние на масло [7,8, 9,12,15,21,22,27,28,36,47,49,50,59,63,64,65,70,80,134,172,185,186].
Таким образом, в картере работающего двигателя формируется смесь исходного масла с самыми разнообразными продуктами его старения, от которых полностью очистить масло (фильтрацией) не удается, вследствие чего количество углеродистых частиц в масле повышается (рис. 1.5).
Выделяют две основные группы примесей, загрязняющих моторное масло: органические (попадающие в масло из камеры сгорания продукты неполного сгорания топлива, продукты термического разложения, окисления и полимеризации масла) и неорганические (абразивные частицы, частицы износа деталей, продукты срабатывания зольных присадок в маслах, технологические загрязнения, оставшиеся в двигателе после его изготовления). Из камеры сгорания в масло могут попадать вода, соединения свинца и серы.
Движение инородной частицы по лопастной крыльчатке
Анализ рациональных методов использования масел показывает, что в условиях потребителя ТСМ целесообразно проводить сбор отработанных моторных масел и их регенерацию с целью повторного использования в агрегатах трансмиссии автомобилей [85]. Эффективность данных мероприятий может быть определена при условии повышения технического ресурса трансмиссий и снижении стоимости масла.
Схема оптимизации триботехнической системы трансмиссии при использовании смазочных композиций на основе регенерированного масла (рис. 2.1) показывает вполне определённые задачи по оценке выходных параметров режима смазки при наличии входных, управляющих и случайных параметров. Выходные параметры характеризуются показателями трения: коэффициент трения и интенсивность изнашивания деталей трибосопряжений, что на уровне смазочной среды определяет про-тивоизносные свойства масла (ПСМ) и напряжённость его работы (Нм). Критерием противоизносных свойств трансмиссионного масла может служить комплексный показатель качества регенерированного масла (KVM), зависящий от продуктов внешнего загрязнения (ПВЗ), наличия присадки (Пр) и физико-химических показателей регенерированного масла (ФХП).
Функцией цели в процессе оптимизации триботехнической системы трансмиссии при использовании смазочных композиций на основе регенерированного масла могут служить: улучшение режима смазки, оптимизация значений технологических параметров процесса регенерации отработанных масел и сроков проведения технического обслуживания регенерационного оборудования. При наличии таких ограничений, как скорость изнашивания деталей трибосопряжений трансмиссии, ресурс масла и экономические затраты. Конечным результатом процесса оптимизации является разработка технических требований на условия работы смазочной композиции на основе регенерированного масла в трансмиссии. Данные требования характеризуют масло как элемент конструкции машины, определяющий её надёжность, а следовательно и технический ресурс в процессе эксплуатации.
Структурная схема оптимизации триботехнической системы трансмиссии при использовании смазочных композиций на основе регенерированных масел:
Тр - вид трения; Р - нагрузка {АР- изменение Р); и - скорость скольжения (Ао - изменение и); Т - температура масла в объёме (AT - изменение 7); Q - подача масла; См - способ смазки; Ф - наличие фильтрации масла; У - качество уплотнений; ТО - уровень технического обслуживания; ТПР - технологический процесс регенерации; ЛП - легирование присадками; А - наличие абразива; Кл - климатические условия; hmin -минимальная толщина смазочного слоя; / - коэффициент трения; Д -диаметр пятна износа; Нм - напряжённость работы масла; ПСМ и ФХП -противоизносные и физико-химические свойства регенерированного масла; Крж и Крмдоп - соответственно комплексный показатель качества и его предельно допустимое значение; ПВЗ - продукты внешнего загрязнения; Пр - наличие присадки; P{t)p,M, и P{t)mM. - соответственно вероятности безотказной работы за время t при использовании смазочной композиции и товарного масел; х\, х2...хп - технологические параметры процесса регенерации; К\ - единичные показатели качества очистки. Анализ триботехнической системы трансмиссии показывает, что смазочный материал, являющийся одним из ресурсоопределяющих элементов данной системы, обладает трибологическими свойствами, так как определяет характер протекающих в системе трибологических процессов. Трибологические свойства масел определяются комплексом свойств, характеризующих влияние смазочного материала на трение и сопровождающие его процессы.
Из-за трудоёмкости повседневных анализов масла и проверки состояния системы смазки в процессе работы принят единый срок смены масла для всех машин определённого типа. Этот срок, или установление браковочных норм смены масел, определён на основе многолетней практики эксплуатации машин и оборудования [8,99,155]. При достижении предельно допустимых физико-химических показателей свойств масла или установленного срока смены, масло должно быть слито как отработанное и заменено свежим.
Однако, масла, сливаемые при техническом обслуживании из различных агрегатов тракторов и автомобилей, в большинстве случаев обладают значительным остаточным ресурсом [15,64,85,101]. Это объясняется тем, что по существующим браковочным нормам качество работающих масел определяется их общими физико-химическими свойствами и содержанием в них примесей. Для всех масел, независимо от наличия присадки, качество устанавливают главным образом по величинам: кинематической вязкости, температуры вспышки, кислотного числа, реакции водной вытяжки, наличию механических примесей и воды. О степени сработанности присадки судят только по величине зольности, а о функциональном назначении присадки - по паспортным данным [85].
Аналитически остаточную концентрацию присадки в отработанном моторном масле можно характеризовать остаточной щёлочностью Сост, которая может быть определена по формуле [184]: где С0 - уровень щелочности в свежем масле, мг КОН/г; а - скорость расхода щелочности, мг КОН/г-ч; Qs - суммарная интенсивность удаления загрязнений и щелочности из системы смазки, мг КОН/г-ч; tp - нормативный срок замены масла, ч; G - количество масла в системе, кг. Так как в процессе регенерации отработанного моторного масла наблюдается уменьшение концентрации присадки, связанное, как правило, с извлечением её фильтрующими элементами, щёлочность регенерированного масла Ср.м. можно найти по формуле:
Подавляющее большинство масел для двигателей внутреннего сгорания содержит многофункциональные присадки [73,101,148,163,165,172,173,183]. Основная масса присадок разлагается в процессе работы масла в двигателе, поэтому такие масла, даже после проведения глубокой очистки, не восстановят первоначальных свойств. В маслах после регенерации должна быть восстановлена присадка или они должны использоваться в узлах трения, где не требуются масла с присадками или масла с высоким содержанием присадок.
Ранее отмечалось, что для производства высококачественных трансмиссионных масел, получаемых загущением маловязких масел высокополимерными присадками, возможно использовать регенерированные моторные масла, которые по своим свойствам приближаются к базовым дистиллятным маслам. В этом случае возникает необходимость формирования смазочных композиций, предусматривающих проведение технологических мероприятий по улучшению трибологических свойств регенерированных масел с учётом особенностей триботехнической системы ресурсо-определяющих сопряжений агрегатов трансмиссии определённой марки техники и анализа технологического процесса регенерации отработанного масла в условиях потребителя.
При легировании регенерированного масла присадкой всегда возникают сложности в определении требуемого объёма вводимой в масло присадки. Как прави 57
ло, он определяется опытным путём [128,129] для каждой партии регенерированного масла на основании сравнительных лабораторных испытаний смазочных композиций, полученных введением в очищенное масло различных объёмов присадки. Трудоёмкость проводимых исследований и, в большинстве случаев, отсутствие у потребителя ТСМ, осуществляющего регенерацию отработанных масел, требуемого для этого оборудования делают затруднительным получение на базе регенерированного масла смазочных композиций, отвечающих по трибологическим свойствам товарным маслам. где Д - доля присадки, содержащейся в регенерированном масле объемом V, найденная по номограмме зависимости щёлочности масла См от доли присадки Дпр. Ввиду дороговизны присадок, а также дефицита денежных средств у большинства потребителей ТСМ в сельском хозяйстве, наиболее распространённым в практике АПК является использование регенерированного масла без добавления присадок в смазочных системах, имеющих малые значения скорости реакции присадок в процессе старения масла.
Методика испытаний центробежных очистителей
В процессе испытаний на лабораторном адсорбере (рис. 3.3) и обработке их результатов рассматривалась возможность использования адсорбционной очистки при регенерации отработанных масел в условиях потребителя.
В соответствии с разработанной методикой были проведены испытания следующих широко доступных адсорбентов: алюмосиликатный синтетический формованный адсорбент марки А - 30, силикагель марки КСК №2, активированный уголь, катионит (цеолит типа А, произведённый в Индии) и цеолит марки КА (цеолит типа А). В таблице 4.3 приведены результаты испытаний перечисленных адсорбентов при очистке отработанного дизельного моторного масла М - 8 Г2к.
Использование адсорбционной очистки (таблица 4.3) позволило произвести полную очистку отработанного масла от содержащейся в ней влаги и значительно увеличить температуру вспышки. При этом, в сравнении с коагуляционной очисткой (таблица 4.1), было достигнуто меньшее воздействие на содержащиеся в отработанном масле присадки.
Как показали результаты испытаний, наименее эффективными из выше приведённых адсорбентов оказались цеолиты типа А. Несмотря на полную пассивность данных адсорбентов к содержащимся в отработанном масле присадкам и высокий выход очищенного масла, цеолиты практически не адсорбировали механические примеси и плохо провели осветление масла (таблица 4.3). В маслах, очищенных с использованием данных адсорбентов произошло минимальное улучшение трибологиче-ских свойств очищенного масла. Так, диаметр пятна износа, полученный при испытаниях отработанных масел, прошедших адсорбционную очистку с применением катеонита и цеолита КА, составил соответственно 0,57 мм и 0,59 мм.
Пассивность данных адсорбентов к механическим примесям обуславливается их молекулярноситовым действием. Адсорбироваться в первичной пористой структуре кристаллов цеолитов могут только те молекулы, критические диаметры которых меньше эффективных диаметров пор. Так как у катионита и цеолита КА размеры этих пор составляют соответственно 3,5...4 А0 и З...3,2 А0 [147], адсорбировать данные вещества могут практически только воду. Следовательно, в условиях потре 125 Таблица 4.3 - Результаты испытаний адсорбентов при очистке отработанного дизельного моторного мала М - 8Г2к бителя, при отсутствии в технологическом процессе регенерации отработанных моторных масел испарителей фракций топлива и воды, данные адсорбенты могут быть рекомендованы преимущественно для очистки сильно обводнённых масел.
Как показали испытания, более эффективным адсорбентом в сравнении с катионитом и цеолитом КА является силикагель марки КСК №2. По сравнению с цеолитами воздействие силикагеля на содержащиеся в отработанном масле присадки выше, но его применение даёт более полную очистку от механических примесей, меньшее значение величины износа по диаметру пятна износа и, а также позволяет произвести более качественное осветление масла (таблица 4.3).
По результатам испытаний адсорбентов было также установлено, что при применении алюмосиликатного синтетического формованного адсорбента А-30 эффективность адсорбционной очистки была выше, чем при использовании силикагеля КСК №2. В отличие от масла, очищенного с использованием силикагеля, масло регенерированное с применением адсорбента А-30 имело меньшее содержание общих механических примесей, более высокий коэффициент светопропускания и лучшие трибологические свойства. При этом, выход масла был ниже чем при использовании силикагеля, но воздействие на содержащиеся в отработанном масле присадки было одинаковое (таблица 4.3). Щелочное число масел, очищенных с использованием алюмосиликатного синтетического формованного адсорбента А - 30 и силикагеля КСК №2, составило 3,1 мг КОН/г.
Однако, результаты испытаний адсорбентов (таблица 4.3) показали, что наиболее эффективным при адсорбционной очистке является использование активированного угля. Использование данного адсорбента позволило произвести максимальную очистку от механических примесей, наиболее полно осуществить осветление масла и значительно улучшить трибологические свойства очищенного масла. Масло, очищенное с использованием активированного угля, содержало 0,01 % общих механических примесей, коэффициент светопропускания составил 97 %, а диаметр пятна износа был равен 0,38 мм. При этом, щелочное число составило 3,2 мг КОН/г, что свидетельствует о меньшем воздействии активированного угля на содержащиеся в отработанном масле присадки, чем при использовании силикагеля КСК №2 и адсорбента А - 30.
В ходе испытаний адсорбентов было также выявлено, что с повышением их активности выход очищенного масла снижается (таблица 4.3). При испытаниях ак 127 тивированного угля был зафиксирован минимальный выход очищенного масла, который составил 73 %.
Анализ цен испытуемых адсорбентов (таблица 4.4) показал, что адсорбционная очистка является очень дорогостоящим процессом. Большой расход адсорбента и его высокая цена не позволяют рекомендовать использование адсорбционной очистки в качестве альтернативы по отношению к коагуляционной очистке. Более рациональным и экономически оправданным является использование адсорбентов при тонкой очистке масла, с последующей их регенерацией с целью повторного использования. Это позволит увеличить срок использования адсорбентов и значительно сократить расходы на их приобретение.
Сравнительный анализ средних радиусов пор испытуемых адсорбентов (таблица 4.4) по их паспортным характеристикам [147] показал, что наиболее полно этому требованию отвечает алюмосиликатный синтетический формованный адсорбент А - 30 и силикагель КСК №2. Данные адсорбенты имеют средние радиусы пор, равные 47 А0 и 70 А0 соответственно. Однако, цена силикагеля значительно выше цены адсорбента А - 30.
Таким образом, результаты лабораторных испытаний адсорбентов и сравнительный анализ их стоимостей показали, что адсорбционную очистку рациональнее использовать при тонкой очистке масла, при этом, в процессе регенерации отработанных моторных масел в качестве адсорбента наиболее оптимально использовать алюмосиликатный синтетический формованный адсорбент марки А - 30, который является более дешёвым (таблица 4.4) и одним из самых эффективных по уровню очистки адсорбентов (таблица 4.3).
По результатам испытаний проводился сравнительный анализ эффективности центробежной очистки отработанного масла от механических примесей при использовании лопастнокрыльчатой центрифуги установки ЦЛРУ 1 - СГСХА, роторной центрифуги и тарельчатого сепаратора установки ПСМ 2 - 4.
В ходе испытаний было установлено, что наиболее полную очистку как от общих, так и от несгораемых механических примесей позволяет осуществить лопаст-нокрыльчатая центрифуга установки ЦЛРУ 1 - СГСХА. По результатам испытаний (рис. 4.1) содержание общих механических примесей в масле, очищенном на данной центрифуге, на 0,2 % и 0,09 % соответственно меньше, чем в масле очищенном на роторной центрифуге и тарельчатом сепараторе установки ПСМ 2-4. При этом, содержание несгораемых механических примесей в масле, очищенном на лопастнокрыльчатой центрифуге, меньше чем в масле очищенном на роторной центрифуге и тарельчатом сепараторе соответственно на 0,13 % и 0,05 %.
Оценка влияния различных коагулянтов на эффективность отстоя отработанных масел
С учётом вышесказанного, применительно для условий потребителя ТСМ принимаем следующий порядок оценки качественного состояния регенерированного масла по комплексному показателю Крж. Отбирают пробу масла и анализируют её. С помощью графических зависимостей показателей качественного состояния очищенного отработанного дизельного моторного масла М - 8Г2к от диагностируемых показателей (рис. 4.7, 4.8 и 4.9) определяют Кмп, Кв и Ккв,, а затем по формуле (2.61) вычисляют Крм. Если величина Крж меньше, чем KpMjdon (О баллов Крждоп 53 балла), то техническое обслуживание регенерационного оборудования не назначают. В обратном случае, требуется проводить техническое обслуживание.
Таким образом, для обеспечения высокого качества очищенного масла необходимо периодически определять комплексный показатель качества регенерированного масла, и в случае, когда его значение будет выше предельно допустимого
Проведённый полнофакторный эксперимент 2 с равномерным дублированием опытов позволил определить влияние на комплексный показатель качества регенерированного масла таких факторов, как температура масла, концентрация раствора коагулянта и подача масла насосом в установку, а также построить математическую модель технологического процесса очистки отработанного масла на установке ЦЛРУ 1 - СГСХА и осуществить для данной установки оптимизацию значений технологических параметров.
Отметим, что все соображения о направлении и уровне влияния изученных факторов на комплексный показатель качества регенерированного масла справедливы только для выбранных в работе интервалов их изменения. В этих интервалах оказалось заметно слабым влияние на комплексный показатель качества соотношения между концентрацией раствора коагулянта и подачей масла насосом в установку (х2х3 = - 9,875). В целом, из всех эффектов это соотношение оказалось единственным слабо влияющим.
Относительный уровень влияния остальных эффектов представлен на гистограмме, где величина каждого коэффициента обозначена столбиком соответствующей высоты (рис. 4.11).
Из анализа рисунка 4.11 видно, что в набольшей степени показатель качества очищенного масла зависит от концентрации раствора коагулянта (г2 = - 273,875) и температуры масла (х\ = - 222,875). В рассматриваемых интервалах изменения данных факторов, увеличение концентрации раствора коагулянта и температуры масла приводит к уменьшению значения комплексного показателя качества регенерированного масла, что свидетельствует об улучшении качества очищенного масла. Заметно влияет на качество очистки подача масла насосом в установку (х3 = 73,375). При этом, уменьшение подачи масла приводит к снижению величины комплексного показателя качества, а следовательно, к повышению качества очистки отработанного масла. На это указывает знак «+» перед коэффициентом х3 математической модели (4.2). Влияние на комплексный показатель качества регенерированного масла соотношений температуры масла и концентрации раствора коагулянта {х\х2 = - 34,625), температуры масла и подачи масла насосом в установку (х&з = - 23,875), а также температуры масла, концентрации раствора коагулянта и подачи масла (х х = -33,125), как показал анализ рисунка 4.11, выражено слабее.
Решение задачи оптимизации параметров технологического процесса очистки отработанных масел на установке ЦЛРУ 1 - СГСХА характеризуется условным экстремумом уравнения регрессии (4.2), то есть определением наименьшего значения отклика в области значений, ограниченной выбранными интервалами изменения факторов.
Как было отмечено ранее, качество очищенного масла улучшается с понижением подачи масла насосом в установку. Однако, это сопровождается снижением производительности установки. Для нахождения баланса между максимальной производительностью установки и высоким качеством очистки отработанного масла были построены три математические модели (приложение 19), каждая из которых характеризуется фиксированным значением подачи масла, принадлежащим выбранной об-ласти значений факторов и соответственно равным 0,1; 0,3 или 0,5 м /ч. В процессе математического анализа каждой модели определено минимальное значение отклика в указанной области значений, а также соответствующие значения факторов (приложение 18).
Для поиска минимума уравнения регрессии использовалась встроенная функция «Minimize» математической программы MathCAD 2000 Pro.
В ходе проведённых расчётов (приложение 18) установлено, что самое минимальное значение отклика наблюдается при подаче масла, соответствующей 0,1 м /ч. Снижение качества очищенного масла при увеличении подачи в установку масла насосом наглядно иллюстрируется в ходе графического определения минимумов уравнений математических моделей (приложение 19) по графикам линий уровня, построенных с помощью математической программы MathCAD 2000 Pro.
По результатам проведённых расчётов (приложения 18, 19) также установлено, что при всех принимаемых значениях подачи масла, а также при значениях температуры масла и концентрации раствора коагулянта соответствующих найденным условным экстремумам, условие (3.11) выполнялось, т. е. качество очищенного масла отвечало предъявляемым к нему требованиям. Однако, очень близкое к величине Крж доп (53 балла) экстремальное значение комплексного показателя качества Крм (50,875 баллов) математической модели, построенной при подаче масла равной 0,5 м /ч, не позволило рекомендовать рассматриваемую величину подачи масла в качестве оптимальной, так как не обеспечивался необходимый запас качества (0,1 -Крм доп - 5,3 балла) [170], который необходим для получения качественного очищенного масла при регенерации отработанных масел более загрязнённых чем использованное в процессе исследований (приложение 4), но отвечающих требованиям, предъявляемым к отработанным минеральным маслам [90].
С учётом проведённого анализа, в качестве наиболее оптимального значения подачи масла насосом в установку, с позиции сочетания достаточно высокого качества очистки отработанного масла и приемлемой производительности установки ЦЛРУ 1 - СГСХА, принята величина 0,3 м3/ч.
По найденному минимуму уравнения регрессии (приложение 18), составленного для постоянной подачи масла, равной 0,3 м3/ч, были оптимизированы значения температуры масла и концентрации раствора коагулянта. Оптимальные значения исследованных факторов приведены в таблице 4.7.
Таким образом, качество очищенного масла, определяемое по комплексному показателю качества, зависит от многочисленных технологических параметров ре-генерационного оборудования. При этом установлено, что необоснованное увеличение производительности установки ЦЛРУ 1 - СГСХА может привести к значитель 147 ному снижению качества очищенного масла. Высокое качество очистки отработанного моторного масла и минимальное значение комплексного показателя качества регенерированного масла при максимально допустимой подаче масла насосом в установку 0,3 м3/ч достигается при температуре масла 90 С и концентрации водного раствора коагулянта равной 10 %.
В процессе испытаний экспериментальных образцов масла на четырёхша-риковой машине трения и по результатам независимой экспертизы, проведённой в лабораториях СвНИИНП, осуществлялось обоснование состава смазочной композиции для использования в агрегатах трансмиссии автомобилей МАЗ - 642290.
В результате испытаний на четырёхшариковой машине трения опытных образцов смазочных композиций (приложение 3), изготовленных на базе очищенного отработанного дизельного моторного масла М - 8 Г2к (приложение 1), было установлено, что смазочные композиции ВМ - 1 и ВМ - 2, содержащие противозадирную присадку ЛЗ - 23к (этилен-бис-изопропилксантогенат), уступают по трибологическим свойствам смазочным композициям ВМ - 3 и ВМ - 4, для изготовления которых использовалась противозадирная присадка ИХП - 14М - МН (металлиловый эфир ди-метилдитиокарбаминовой кислоты) (рис. 4.12). В среднем, диаметр пятна износа при испытании композиций ВМ - 1 и ВМ - 2 на 0,07 мм меньше соответствующего три-бологического показателя композиций ВМ - 3 и ВМ - 4. Очевидно, это можно объяснить тем, что в сравнении с использованием присадки ЛЗ - 23 к, применение присадки ИХП - 14М - МН обеспечивает более высокую скорость реакции присадки с ювенильными поверхностями трения, а следовательно ускоренное образование в процессе данного взаимодействия высокоустойчивых химических плёнок, предотвращающих заедание трущихся поверхностей.
