Содержание к диссертации
Введение
РАЗДЕЛ 1. Обзор литературы по теме и выбор направления исследования 11
1.1. Анализ использования растительных масел как смазочных материалов 11
1.2. Анализ требований к моторным маслам для двухтактных двигателей и методов оценки их качества 17
1.3. Анализ совместимости материалов в трибосистеме и со смазочной средой 23
1.4. Цель и задачи исследования 32
РАЗДЕЛ 2. Методический подход в проведении исследований 34
2.1 Структура проведения исследования 34
2.2 Трибосистемы двухтактных двигателей, лабораторные модели трибосистем 39
2.3 Обоснование и выбор смазочных материалов для проведения исследований 45
2.4 Лабораторное оборудование и нормативная база для проведения испытаний, планирование эксперимента и обработка результатов 47
2.5 Выводы по второму разделу 54
РАЗДЕЛ 3. Трибологические характеристики моторных масел для двухтактных двигателей 56
3.1 Трибологические характеристики товарных и базовых растительных масел 56
3.2 Обоснование присадок для базовых растительных масел и поиск оптимального состава масла для двухтактных двигателей 60
3.3 Экспериментальные исследования противоизносных и антифрикционных свойств моторных товарных и растительных масел с присадками 68
3.4 Исследование микротвердости и глубины наклепанного слоя поверхности трения 76
3.5 Исследование шероховатости и времени приработки трибосистем при применении различных моторных масел 80
3.6 Выводы по третьему разделу 85
РАЗДЕЛ 4. Теоретическое и экспериментальное обоснование комплексного критерия качества моторного масла для двухтактных двигателей 88
4.1 Теоретическое обоснование и вывод безразмерного критерия качества моторного масла для двухтактных двигателей 88
4.2 Экспериментальные исследования и методика оценки противопиттинговых свойств моторных масел 91
4.3 Экспериментальные исследования и методика оценки смываемости и индекса вязкости моторных масел 97
4.4 Экспериментальные исследования и методика оценки лако- и нагарообразования 101
4.5 Расчет безразмерного критерия качества моторного масла и его корреляция с другими параметрами 105
4.6 Методика оценки качества моторного масла для двухтактных двигателей 109
4.7 Выводы по четвертому разделу 111
РАЗДЕЛ 5. Физическое моделирование скорости изнашивания и потерь на трение в трибосистемах двухтактного двигателя внутреннего сгорания 113
5.1 Методический подход при физическом моделировании 113
5.2 Физическое моделирование скорости изнашивания и силы трения трибосистемы «поршневое кольцо-гильза цилиндра» 116
5.3 Физическое моделирование скорости изнашивания и силы трения трибосистемы «поршень-гильза цилиндр» 120
5.4 Физическое моделирование скорости изнашивания и силы трения трибосистемы «поршневой палец-втулка головки шатуна» 123
5.5 Эксплуатационные испытания двухтактных двигателей бензопилы производства «Мотор Cіч» 126
5.6 Оценка экономического эффекта от разработанных мероприятий 133
5.7 Выводы по пятому разделу 140
Общие выводы 142
Литература
- Анализ совместимости материалов в трибосистеме и со смазочной средой
- Лабораторное оборудование и нормативная база для проведения испытаний, планирование эксперимента и обработка результатов
- Экспериментальные исследования противоизносных и антифрикционных свойств моторных товарных и растительных масел с присадками
- Экспериментальные исследования и методика оценки противопиттинговых свойств моторных масел
Анализ совместимости материалов в трибосистеме и со смазочной средой
Возобновляемость сырьевых ресурсов и более низкая их стоимость по сравнению с биоразлагаемыми и экологически безопасными синтетическими смазывающими материалами обуславливают расширение исследований по применению растительных масел, как смазывающих материалов [1,2]. В западной Европе, в связи с выполнением требований Киотского протокола, принято ряд Директив [3,4], а, следовательно, и программ развития и выпуска смазочных материалов. В связи с этим в западных странах построены заводы по переработке растительных масел и продуктов их переработки в смазочные материалы или в присадки, которые можно добавлять к нефтяным маслам [5-10]. Например, в США выпускаются смазочные материалы на базе соевого масла [11]. Ведущее место в этом процессе принадлежит фирме Schell, которая выпускает широкий ассортимент биологически разлагаемых материалов на базе рапсового масла различного назначения [12]. Швейцарская фирма FUCHS выпускает более 150 наименований различных масел и смазок на базе растительных масел, которые являются экологически безопасными [13].
В Украине первенство принадлежит заводу технических масел APIAH [14], который выпускает технические масла на растительной основе, а также добавляет к минеральным маслам. Работы по разработке добавок на растительной основе к минеральным маслам ведутся в УкрНИИНП «МАСМА» [15].
Достоинства и недостатки растительных масел, по сравнению с минеральными и синтетическими, изложены в работах отечественных ученых Поп Г.С. [16-20], Сиренко Г.О. и Кириченко В.И. [21-39], российских ученых Евдокимова А.Ю. [1,40], Фукса И.Г. [1,2,41], американских ученых [42-48].
В работах [1,2] рассмотрены аспекты экологической безопасности при использовании смазочных материалов на основе растительных масел, при этом авторами работы [41] установлено, что по трибологическим характеристикам животные жиры и растительные масла значительно превосходят нефтяные масла. При этом отмечается, что растительным маслам присущи плохие низкотемпературные свойства, которые очень тяжело улучшить.
Отделом поверхностно-активных веществ Института биоорганической химии и отделом нефтехимии Национальной академии наук Украины проведены маркетинговые исследования и установлены прогнозируемые показатели производства и использования смазочных материалов из возобновляемого растительного сырья. Исследования показывают, что выйдя на европейский уровень Украина сможет производить 10-15 млн.т рапсового масла и полностью обеспечит сельское хозяйство топливо - смазочными материалами, переведя сельхозпроизводителей на возобновляемые источники энергии, что в свою очередь приведет к улучшению экологической обстановки [16].
В работах перечисленных выше авторов отмечается хорошая биоразлагаемость растительных масел, что ставит их в ряд экологически безопасных. Например, в Германии в настоящее время в Шварцвальде при эксплуатации бензопил применяются только биоразлагаемые масла [49-50].
Хорошая смешиваемость растительных масел с минеральными в любых пропорциях позволяет использовать их как добавки и присадки.
Всеми исследователями отмечаются хорошие трибологические свойства растительных масел, которые в основном, оценивали на четырехшариковой машине и высокий индекс вязкости, который превышает индекс вязкости синтетических масел.
В работах [21-39] показана возможность получения качественных смазочных композиций и разработан механизм трибохимического взаимодействия новых биомасел с поверхностями трения трибосистем, а также влияние биомасел на природу смазочных слоев. Проанализированы вязкостно-температурные зависимости базовых растительных масел и товарных масел, исследованы триботехнические характеристики новых смазочных композиций на основе модифицированного рапсового масла в контексте противоизносных и противозадирных свойств.
В работах американских ученых [5,51-55] делается вывод, что кислотное число, которое присуще растительным маслам, вызывает незначительное увеличение износа. При этом авторами работ [56,57] отмечается, что растительные масла с высоким содержанием олеиновой кислоты снижают коэффициент трения и износ и менее склонны к окислению.
В работах российских ученых [58-61] делается вывод, что кислотное число является существенным недостатком, который можно устранить введением щелочной присадки содержащей металлы, например, дитиофосфат цинка. При этом отмечается, что в качестве эффективного антиокислителя, который можно вводить в растительные масла, является дифениламин. Процент ввода дифениламина лежит в пределах 1…5% и является более высоким, чем для минеральных масел. При этом делается вывод, что наибольшую стабильность к окислению имеет сырое рапсовое масло, а наименьшую – рафинированное щелочью. По мнению авторов работ [58-61] перспективным является применение высокоолеинового рапсового масла, как основы для получения смазочных материалов.
Одним из направлений использования растительных масел является изготовление на их базе функциональных присадок, что и отмечено в работах [62-64]. Например, использование касторового масла, как присадки значительно увеличивает индекс вязкости минеральных масел, что отмечено в работах [65-67]. Специалистами фирмы Schell предлагается использовать касторовое масло как присадку, которая препятствует смыву масляной пленки со стенок цилиндра двухтактного двигателя [65].
Второе направление – использование растительных масел с присадками. В работах [28,37-39] приводятся исследования по влиянию серы на противоизносные и антифрикционные свойства рапсового масла, как присадки. Авторами показано, что концентрация серы не только улучшает противоизносные и антифрикционные свойства, а также изменяет вязкостно-температурную характеристику и плотность базового масла.
В приведенных работах исследовалась реакция взаимодействия серы с эфирами ненасыщенных жирных кислот растительных масел и влияние технологических параметров на свойства серосодержащих соединений. Показано, что синтезированные продукты с повышенным содержанием серы обеспечивают низкий коэффициент трения, а это позволяет рекомендовать их для применения в качестве противоизносных присадок к смазочным материалам.
Авторами работ [66-70] выполнен комплекс работ по разработке рабочей жидкости для гидросистем на базе рапсового масла. В рапсовое масло вводится многофункциональная комплексная металлсодержащая присадка «Валена». Данная работа выполнена в Московском государственном агроинженерном университете им. В.П. Горячкина.
Аналогичные работы выполнены в Украине [71-74], где в качестве основы для рабочей жидкости гидростатических приводов выбраны высокоолеиновые рапсовое и подсолнечное масла, а в качестве присадок – антикоррозионная и противопенная присадки. Авторами приводится состав указанных присадок
Лабораторное оборудование и нормативная база для проведения испытаний, планирование эксперимента и обработка результатов
Данный безразмерный критерий, который получен на основании анализа размерностей, разработан для четырехтактных двигателей и в первую очередь дизельных. Это вытекает из анализа работ [111-113], откуда следует, что особенности конструкции и смазки двухтактных двигателей в данном критерии не учитываются.
Реализация метода размерностей происходит по следующей схеме: выбор наиболее характерных для процесса параметров и определение критериев с помощью – теоремы. Затем, для получения математического описания сложного процесса предполагаемые обобщенные переменные, которые характеризуют изучаемый процесс, предварительно объединяются в степенные комплексы. В работах [111-113] доказано, что в полученных выражениях (безразмерных степенных комплексах) заключены параметры определенных физических величин. Произведение произвольных степеней этих комплексов являются безразмерными. Это возможно только при условии, что все компоненты произведения безразмерные. Каждые из данных комплексов содержит некоторую определяющую величину, которая не входит во все другие комплексы. Это означает, что все полученные комплексы независимые и по структуре и по количеству соответствуют – теореме. Это подход представляет строго обоснованный и достаточно простой метод получения корректного математического описания сложных процессов.
На основании выполненного анализа требований к моторным маслам для двухтактных двигателей, а также методов и критериев оценки их качества можно сделать вывод, что разработка безразмерного критерия оценки смазывающих свойств моторных масел для двухтактных двигателей является актуальной задачей. Такой критерий должен учитывать все особенности смазки двухтактных двигателей и выступать в виде меры качества смазочного материала. При этом, установление корреляционной связи между критерием качества и группой эксплуатации масла по API позволит снизить объем лабораторных и стендовых испытаний при разработке новых, экологически биоразлагаемых моторных масел.
Разработке критериев совместимости материалов посвящены работы Б.И. Костецкого [120] и Л.И. Бершадского [121, 122]. В работах совместимость материалов рассматривается с позиции законов термодинамики необратимых процессов. Предложенная в работе [120] теория структурной приспособляемости определяется процессами структурной самоорганизации, которые связаны с образованием вторичных структур при трении [106-108]. Критерием оптимизации в этом случае является величина удельной работы трения, при которой начинается диссипативная самоорганизация, определяемая энтропийной накачкой при квазиравновесном состоянии системы [121]. По мнению автора работы [120], саморегулирование, выражаемое через структурную приспособляемость, проявляется в локализации эффективного объема взаимодействия материалов с образованием устойчивых диссипативных структур. Разработанные авторами [120-122] энтропийно – энергетические критерии совместимости – производства энтропии и диссипации энергии позволяют оценить динамическое состояние всей системы, с учетом материалов трибоэлементов и смазочной среды.
В работах И.В. Крагельского [123,124] на основании малекулярно-механической теории трения, показано, что «третье тело», образование которого обусловлено принципом Ле Шателье – Брауна, является аспектом совместимости материалов.
Согласно принципа Ле Шателье – Брауна трибосистема, как и любая другая физическая система, находящаяся в квазистатическом состоянии, стремится удержать это состояние с минимальным производством энтропии и на любое влияние отвечает процессом, который стремится противостоять изменениям. Так происходит перестройка структуры в материалах трибоэлементов – за счет внутренней энергии.
На формирование подповерхностного слоя материала трибоэлемента влияют пластические свойства материала, шероховатость поверхности, смазочная среда, условия нагружения и т.д. Как показано в работах [106-108] пластические свойства подповерхностного слоя значительно отличаются от объемных свойств материала. Оптимальный механизм приспособляемости материала – это формирование такой структуры в подповерхностных слоях, когда препятствуется распространение пластической деформации вглубь материала.
Формирование подповерхностного слоя – сложный нестационарный процесс, развитие которого зависит как от пластических свойств, так и от микрогеометрии поверхностей, условий смазывания, жесткости контактных поверхностей узла трения в целом. Пластические свойства подповерхностного слоя существенно отличаются от объемных. Основной причиной этого является «масштабный фактор» [121,122]. Оптимальный механизм приспосабливаемости материала – приобретение им такой структуры в подповерхностных слоях, которая будет препятствовать распространению пластической деформации вглубь и локализовывать ее только в поверхностном слое, при этом не должно наблюдаться деформационного упрочнения, которое не создает положительного градиента механических свойств [123,124].
В указанных работах установлено, что связь между критическими параметрами, контролирующими границу перехода от стадии приспособляемости к стадии износа должна рассматриватся с позиций синергетики и положений теории И.В. Крагельского. Стадия приспособляемости соответствует переходу от дискретной диссипации энергии на выступах к диссипации в сплошном слое, отвечающему требованиям к «третьему» телу, в момент самоорганизации наиболее устойчивой структуры.
Экспериментальные исследования противоизносных и антифрикционных свойств моторных товарных и растительных масел с присадками
На основании выполненного деления сложной трибосистемы на простые проведем выбор модельных трибосистем для проведения лабораторных испытаний. В результате проведения лабораторных исследований будут получены триботехничиские характеристики для всех простых трибосистем при изменении состава смазочных сред.
Для обеспечения наиболее полного физического подобия протекаемых процессов в простых трибосистемах, моделирование трения и изнашивания в трибосистеме "гильза цилиндра - поршневое кольцо" необходимо выполнять с помощью лабораторной трибосистемы "кольцо - кольцо", внешний вид которой представлен на рис.2.8, а.
Слева, представлен неподвижный трибоэлемент, изготовленный из серого модифицированного (гильзового) чугуна (СЧМ, НВ 302), а справа подвижный стальной трибоэлемент, где на поверхностях трения в виде сегментов нанесено покрытие - гальванический пористый хром, которое применяется на поршневых кольцах.
Внешний диаметр колец 28мм, внутренний 20мм, высота 20мм, что соответствует требованиям к технической документации на машину трения.
Площадь трения неподвижного трибоэлемента составляет 3,01 см 2. Площадь подвижного элемента составляет 15% от площади неподвижного и равна 0,45 см 2, что моделирует натурную трибосистему двигателя. Для такой трибосистемы коэффициент взаимного перекрытия (Квз = 0,15).
Лабораторная модель трибосистемы "гильза цилиндра - поршень" аналогична трибосистеме описанной выше, т.е. в качестве неподвижного трибоэлемента выступает элемент, изготовленный из серого модифицированного чугуна (СЧМ), с полной площадью трения, а в качестве подвижного трибоэлемента алюминиевый сплав (АЛ-25) с коэффициентом взаимного перекрытия Квз= 0,5, что соответствует натурной трибосистеме. Внешний вид трибоэлементов представлен на рис 2.8, б.
Лабораторная модель трибосистемы "втулка - поршневой палец" представлена на рис.2.8,в. В качестве неподвижного трибоэлемента выступает элемент изготовленный из стали (Сталь 40Х, HRC 50 ... 52) с полной площадью трения, а в качестве подвижного трибоэлемента элемент а)
Для роликовых и шариковых подшипников в большинстве случаев характерен усталостный вид износа (питтинг). В связи с этим исследования противопиттингових свойств различных типов масел проводили на подшипниках № 202 одной партии изготовления.
Обоснование и выбор смазочных материалов для проведения исследований Практической значимостью данной работы является выбор смазочных материалов на базе растительных масел для эксплуатации двухтактных двигателей бензопил, газонокосилок, мотокультиваторов, мотоциклов (скутеров), лодочных моторов. Такая задача решается с целью уменьшения техногенной нагрузки на окружающую среду.
В мировой практике в качестве таких масел, как отмечалось в первом разделе настоящей работы, применяются малозольные масла, которые добавляются к бензину в объеме 1…5%
Сначала для этих целей применяли высокоочищенные минеральные масла не содержащие присадок, например МС-20, затем полусинтетические и затем синтетические масла со специальным пакетом присадок.
Поэтому в качестве исследовательской базы для проведения сравнительных испытаний были выбраны следующие моторные масла. 1. Минеральное масло МС-20 не содержащее присадок, вязкость 20 мм2/с при 1000С. Производитель – Россия, по классификации API не классифицировано. 2. Минеральное масло для двухтактных двигателей «Такт-2Т», вязкость 6..8 мм2/с при 1000С. Производитель - Украина. По классификации APIA (для двигателей объемом до 50 см3). 3. Полусинтетическое масло для двухтактных двигателей «Пуск-2Т», вязкость 8…10 мм2/с при 1000С. Производитель – Украина. По классификации APIВ (для двигателей объемом до 200 см3). 4. Синтетическое масло для двухтактных двигателей «ELF Moto 2XT Tech», вязкость 10 мм2/с при 1000С. Производитель – Франция. По классификации APIС (для высоконагруженных двигателей мотоциклов и снегоходов).
Такая группа масел позволяет охватить все существующие базы для производства масел, при этом, данные масла присутствуют на рынке Украины и используются при эксплуатации двухтактных двигателей.
Жирнокислотный состав выбранных растительных масел представлен в таблице 2.1. Выбранная группа обоснована в работах [71-74]. Высокоолеиновые растительные масла по противоизносным свойствам превосходят даже минеральные масла. При этом касторовое масло обладает хорошей прилипаемостью к поверхности металла и плохо смывается с поверхности бензином. Этим немаловажным свойством, которое играет значительную роль в смазке трибосистем двухтактных двигателей, объясняется выбор смеси рапсового и касторового масел с добавлением антиокислительной и антикоррозийной присадок.
Лабораторное оборудование и нормативная база для проведения испытаний, планирование эксперимента и обработка результатов
Для решения поставленных в настоящей работе задач лабораторный комплекс испытательного оборудования включал в себя следующие составные части.
Машина для испытания материалов на трение и износ, рис.2.9, где использовалось сопряжение “кольцо - кольцо”. Геометрические размеры колец соответствовали требованиям стандарта ГОСТ 23.210-80.
Перед началом испытания образцы шлифовались и притирались согласно требованиям, изложенным в ГОСТ 23.21-80. Шероховатость поверхностей трения подвижных и неподвижных образцов доводилась до Ra= 0,40. С целью исключения микрорезания острые кромки притуплялись до R = 0,5мм.
Рис. 2.9. Внешний вид машины трения и стакана с нижним неподвижным образцом
Для испытаний с применением смазочных сред нижняя опора машины трения выполнена в виде стакана. В стакан помещался нижний неподвижный образец, и заливалась испытуемая смазочная среда, в объеме, уровень которой закрывал образец.
Сила трения регистрировалась тензодатчиком, сигнал от которого через электронный блок передавалась на компьютер. Перед испытанием тензодатчик с электронным блоком прошли метрологическую поверку, ошибка измерения 0,5%.
Скорость изнашивания определяли с помощью метода искусственных баз, применение которого определено ГОСТ 23.301-78. Среднюю скорость изнашивания определяли по результатам трех измерений. Время испытаний выбирали из условий получения достоверных данных о величине износа, значение которых более чем на порядок превышают ошибку измерения.
Трибологические характеристики смазочных материалов определялись на четырехшариковой машине согласно требований стандарта ГОСТ 9490-75. Внешний вид испытательного узла четырехшариковой машины представлен на рис.2.10.
Испытания проводили при нагрузке 6700 Н и 1500 об/мин. Время появления первых очагов выкрашивания регистрировали с помощью акустической эмиссии. Место установки датчика и электронный блок регистрации сигнала показаны на рис.2.11.
Методика обработки сигналов акустического излучения изложена в четвертом разделе данной работы.
Экспериментальные исследования и методика оценки противопиттинговых свойств моторных масел
Склонность моторных масел образовывать лак и нагар в процессе работы в двигателе оценивали на приборе Папок, внешний вид которого представлен на рисунке 2.12 во втором разделе.
В процессе экспериментальных исследований применяли методику, которая изложена в ГОСТ 23175-78 «Масла смазочные. Метод оценки моторных свойств и определение термоокислительной стабильности». Сущность методики заключается в нагревании одинакового объема масла на тонкой металлической поверхности (тарелка-испаритель), испарение легколетучих веществ содержащихся в масле и образующихся при его разложении под действием температуры остатка в виде лака и нагара.
Перед испытаниями в предварительно очищенные и взвешенные с точностью 0,0002 гр. тарелки, помещали 1,0 см3 испытуемого масла. Затем тарелки с маслом взвешивали и устанавливали в прибор Папок, температура рабочей поверхности которого составляла 250 оC. После выдержки в приборе 30 минут, тарелки извлекали, охлаждали, удаляли остаток масла, промывали, сушили и снова взвешивали. Массу масла перед испытаниями через плотность пересчитывали в объем, а массу образованного лака и нагара определяли как разницу в массе тарелки с лаком и чистой тарелки перед испытаниями. По результатам взвешивания с точностью 0,0002 гр. на аналитических весах ВЛА-200 определяли удельный параметр С, гр/м3, т.е. грамм образованного лака на испытуемый объем масла с учетом летучих веществ в масле.
Результаты испытаний товарных моторных и растительных с присадками масел представлены в таблице 4.4.
Значение удельного показателя лакообразования позволяет сделать вывод, что у растительных масел с присадками данный параметр находится на уровне 21,3…22,4% от испытуемого объема. У синтетического масла 20,4%, полусинтетического 29,4%, минерального масла 30,4%. При этом диапазон колебания массы образовавшегося лака (коэффициент вариации) находится в пределах 5,9…8,3%, что можно признать удовлетворительным. Чем меньше приведенный выше удельный показатель, тем меньше лака и нагара будет образовываться на горячих деталях двухтактного двигателя.
Для подтверждения сделанного выше вывода на рисунке 4.5 приведены три тарелки после завершения испытаний.
На рисунке 4.6 приведена фотография тарелки с остатками лака от минерального масла «Такт-2Т». Образовавшийся лак можно характеризовать как плотный и с большой адгезией к металлической поверхности. Такой лак можно удалить только химическим способом.
На рисунке 4.7 представлена фотография с остатками лака от «Рапсового + П» масла. Количество лака на поверхности, по сравнению с минеральным маслом, меньше, а лак является рыхлым веществом и легко удаляется с металлической поверхности шпателем.
На рисунке 4.8 представлена фотография с остатками лака от Подсолнечного + П масла. По сравнению с Рапсовым + П, образованный лак более прочный, однако так же удаляется шпателем.
Приведенные фотографии позволяют утверждать, что при работе двухтактного двигателя на растительных маслах с присадками лака будет образовываться меньше, чем у минерального и полусинтетического, при этом лак будет рыхлым и некоторые детали двигателя будут склонны к самоочищению.
Расчет безразмерного критерия качества моторного масла и его корреляции с другими параметрами Безразмерный критерий, который является интегральным показателем основных свойств, присущих моторным маслам для двухтактных двигателей, был получен в подразделе 4.1 данной работы:
Как отмечалось в подразделе 4.1 при подстановке размерностей параметров в формулу (4.2), критерий Км является безразмерным и характеризует меру качества.
Выполним расчет критерия Км, формула (4.2), по значениям, которые получены в третьем и четвертом разделах данной работы.
Как следует из таблицы 4.5, безразмерный критерий качества масла позволяет выполнить рейтинг масел. На первом месте среди рассматриваемых масел синтетическое, которое соответствует по классификации APIC, на втором – Рапсовое + П, на третьем Подсолнечное + П, на четвертом полусинтетическое (по APIВ), на пятом минеральное (по APIА). Такую зависимость можно представить графически, как показано на рисунке 4.9, которая построена по трем маслам – минеральное масло (точка 1), полусинтетическое (точка 2), синтетическое (точка 3).
Анализ кривой на рисунке 4.9 позволяет установить диапазоны изменения критерия Км для различных групп масел по API.
Масла группы ТА имеют значения Км в диапазоне от 0 до 36. Масла группы ТВ имеют значения Км в диапазоне от 36 до 75. Масла группы ТС имеют значения Км в диапазоне от 75 до 200. Масла, которые имеют значения Км свыше 200 можно классифицировать как группу ТС или перспективную группу TD.
Масло Подсолнечное + П, которое имеет значение Км = 191, можно отнести к группе ТС, а масло Рапсовое + П, которое имеет значение Км = 228, так же можно отнести к группе ТС. Указанные масла, точки 4 и 5, нанесены на рисунке 4.9.
На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований в третьем и четвертом разделе настоящей работы разработана методика оценки качества моторных масел для двухтактных двигателей и соответствие их группе эксплуатации по API. Блок – схема методики представлена на рисунке 4.10.
Первый блок – оценка противопиттинговых свойств моторных масел. Выполняется с помощью четырехшариковой машины трения, которая укомплектовывается чашкой, где закрепляется шариковый подшипник № 202. Структура комплекса исследования проттивопиттинговых свойств на базе метода акустической эмиссии представлена на рисунке 4.1.
В процессе испытаний определяют время образования усталостного выкрашивания на беговых дорожках , мин, и увеличение радиального зазора подшипника от начального , мкм. По результатам испытаний рассчитывают комплексный параметр противопиттинговых свойств, как отношение к , мин/мкм.
Второй блок – оценка противоизносных, противозадирных и антифрикционных свойств моторных масел. Выполняется с помощью четырехшариковой машины согласно ГОСТ 9490-75. Дополнительно машина трения укомплектовывается тензодатчиком для измерения силы трения, которая пересчитывается в коэффициент трения.
По результатам исследований рассчитывается комплексный показатель удельная работа изнашивания Еу, Дж/мм3, тестового материала в испытуемом масле по формуле (3.1).
Третий блок – оценка несмываемости моторного масла с поверхностей трения двигателя. Выполняется по методике, разработанной в подразделе 4.3. Сущность методики заключается в последовательных окунаниях стальной пластинки (Ст.3) покрытой испытуемым моторным маслом в бензин (А-95-Евро, ДСТУ 4839:2007) и контроля отсутствия масла на поверхности. Число окунаний до полной смываемости характеризует несмываемость масел. Контролируется наличие масла на поверхности пластинки с помощью флуорисцирующего пенетранта и ультрафиолетового фонаря. Безразмерная величина.