Введение к работе
Актуальность работы заключается в необходимости иметь в оперативном управлении надёжный химмотологический способ оценки качества масел для ДТБД на этапе разработки продукции (оптимизации состава) или на случай принятия решений в крайне сжатые сроки на ограниченном количестве образца. Целесообразность такой постановки диктуется также Постановлением Правительства РФ от 11.10.2012 №1036, касающимся необходимости уделять особое внимание объективной химмотологической оценке продукции, поставляемой по гособоронзаказу.
В настоящее время в России общепринятых и надёжных лабораторных методов, позволяющих оперативно оценивать противозадирные свойства моторных масел для ДТБД, не существует. Поэтому работа по созданию метода предварительной оценки в лабораторных условиях противозадирных свойств масел для двухтактных двигателей является актуальной. Также важной задачей является выявление влияния характерных детергентов на смазочные свойства масел для ДТБД.
Степень разработанности темы
Первый в СССР моторный метод, позволивший разработать специализированное
моторное масло для ДТБД, разработан В.Ф. Филиповым, В.М. Буколовым,
В.М. Гаврюхиным. В дальнейшем Ю.К. Исаенко и Н.Г. Загородний создали моторную
установку, для которой разработали методы оценки противозадирных и моющих свойств
масел для ДТБД. Исследования в данном направлении велись Е.М. Мещериным,
М.Е. Островской. Разработкой масел для двухтактных двигателей в РГУ нефти и газа (НИУ)
имени И.М. Губкина занимались Г.И. Шор и его ученики. В МГАУ им. В.П. Горячкина
исследовали обкатку двухтактных двигателей А.В. Карпенков, В.В. Стрельцов,
А.М. Колокатов. Тем не менее, к выделению масел для ДТБД из группы моторных масел проделанная ими работа не привела, хотя требования к этим маслам отличаются от требований, предъявляемых к маслам для четырёхтактных двигателей. Направление по исследованию масел для ДТБД в России остаётся недостаточно развитым.
В США, Японии и Европе исследованию и контролю качества масел для ДТБД уделяется гораздо больше внимания. Они выделяются в отдельную группу, имеют собственные классификации, разработанные организациями API, NMMA, JASO и ISO, для них сформированы методы оценки основных показателей.
Большое внимание маслам для ДТБД уделяется в азиатских странах в связи с тем, что там в городах в больших количествах используются транспортные средства с двухтактными бензиновыми двигателями. Так в Индии маслами данного назначения занимались V.K. Jain,
R.P.S. Bisht, M. Gupta, A.K. Singh и другие. В Таиланде установлен государственный стандарт по контролю за качеством масел для ДТБД.
В Украине занимались разработкой масел на растительной основе И.И. Сысенко и В.В. Войтов, с целью повышения износостойкости трибологических узлов двухтактных двигателей.
Недостаточное внимание в России исследованиям и разработке моторных масел, предназначенных специально для ДТБД, привело к тому, что основную часть рынка таких масел занимают масла иностранного производства.
Целью диссертационной работы являлась разработка лабораторной методики оперативной оценки противозадирных свойств масел для ДТБД.
Основные задачи исследования:
-
Исследовать влияние на противозадирные свойства масел присадок: сульфонатов и фенолятов кальция, диалкилдитиофосфатных и сукцинимидных.
-
Исследовать механизм смазочного действия масел для ДТБД.
-
Разработать лабораторную методику оценки противозадирных свойств масел для ДТБД.
-
Провести апробацию методики оперативной оценки противозадирных свойств масел для ДТБД на товарных образцах масел.
Научная новизна работы
-
Предложено объяснения механизма смазочного действия масел для двухтактных бензиновых двигателей, согласно которому происходит адсорбция на нагретой металлической поверхности детергентов и их последующее «выгорание» с неё вместе с предвестниками высокотемпературных отложений (ВТО) при высокой температуре. Эффективность собственно моющего действия возрастает с повышением степени «выгорания» присадок с поверхности, что, приводит к уменьшению количества высокотемпературных отложений. Вместе с тем, удаление («выгорание») детергента с поверхности приводит к её «оголению», что повышает вероятность появления задира в узле трения.
-
Показано, что при граничной смазке детергенты в условиях объёмного нагрева имеют схожие с химически активными присадкам зависимости коэффициента трения от температуры. Так при испытании ПАО-4 с детергентами под воздействием температуры и трения на поверхности образуется защитный слой, способствующий снижению трения и износа.
-
Методом энергодисперсионной спектроскопии установлено, что образование защитной плёнки, обеспечивающей снижение трения, имеет место только на поверхности трения. В
зоне пятна износа образуется плёнка, содержащая кальций и серу при испытании сульфоната
кальция, а при испытании фенолята кальция выявлено содержание в плёнке только кальция.
4. При испытаниях композиций, содержащих сульфонаты кальция, установлено, что по
мере повышения их щелочности в центре пятна износа увеличивается содержание кальция, а содержание серы уменьшается.
Теоретическая и практическая значимость работы
Разработана и утверждена к применению АО "ВНИИ НП", ФГБУН Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, ФАУ "25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России" и ЗАО фирма "НАМИ-ХИМ" методика оперативной оценки противозадирных свойств масел для ДТБД. Методика предназначена для предварительной оценки смазочной способности масел на этапе их создания и оптимизации их композиций.
Методы и методология исследования.
Для выполнения исследования использовали методы – экспериментальной оценки температурной стойкости смазочных материалов при трении и оценки термоокислительной стабильности масел по уровню их оптической плотности, многократно успешно опробованные в научных исследованиях. Применялись методы математической обработки результатов экспериментов. Элементный состав поверхностей трения определяли методом энергодисперсионной спектроскопии при помощи установки FEI Quanta 200.
Положения, выносимые на защиту
-
Предложенный механизм смазочного действия масел для двухтактных бензиновых двигателей.
-
Лабораторная методика оценки противозадирных свойств масел для ДТБД.
-
Влияние на трибологические свойства масел детергентов и их смесей с присадками других типов (диалкилдитиофосфатом цинка и сукцинимидом).
Степень достоверности и апробация результатов
Достоверность экспериментальных данных и выводов обусловлена проведением проверочных экспериментов и статистической обработкой экспериментальных данных.
Основные результаты диссертационной работы прошли апробацию в виде выступлений автора и обсуждении на научных конференциях и семинарах, в частности: X юбилейной Всероссийской научно-технической конференции с участием иностранных специалистов «Трибология – машиностроению», ИМАШ РАН, Москва, 2014; XIX Московской международной межвузовской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы», 2015; Международной научно-технической конференции «Полимерные композиты и трибология», ИММС НАНБ, Гомель, 2015; IV Международной
научно-практической конференции «Техника и технологии трибологических исследований», Иваново, 2015; IV Международной научной конференции «Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении», ИМАШ РАН, Москва, 2015; XXVII Международной Инновационно-ориентированной конференции молодых ученых и студентов, ИМАШ РАН, Москва, 2015; XX Международной научно-технической конференции «ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2016», НИУ МГСУ, Москва, 2016; XI международной научно-технической конференции «Трибология – машиностроению», ИМАШ РАН, Москва, 2016.
Публикации
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 14 печатных работах, в том числе 6 публикаций в центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка сокращений и списка литературы из 69 ссылок. Материал диссертации изложен на 101 странице машинописного текста, включает 16 таблиц, 40 рисунков.