Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 11
1.1 Условия работы и основные виды изнашивания агрегатов трансмиссий тракторов сельскохозяйственного назначения 11
1.2 Аналитический обзор основных направлений снижения скорости изнашивания зубчатых передач тракторных трансмиссий 15
1.3 Магнитогидродинамическая обработка смазочных материалов 23
1.4 Анализ присадок, используемых для улучшения эксплуатационных свойств смазочных материалов 25
1.5 Анализ процесса адсорбции молекул поверхностно-активных веществ противоизносных присадок и образования на поверхностях трения плёнки смазочного материала 31
1.6 Состояние и перспективы использования рапсового масла в качестве смазочного материала 40
1.7 цель и задачи исследований 45
2 Теоретические предпосылки снижения скорости изнашивания зубчатых передач тракторных трансмиссий путём применения магнитогидро динамическои обработки смазочного материала, содержащего поверхностно-активные вещества 48
2.1 Характеристики взаимодействия противоизносных присадок на основе поверхностно-активных веществ с поверхностью трения 48
2.2 Анализ взаимодействия смазочного материала, подвергаемого магнитогидродинамическои обработке, с поверхностью трения 56
2.3 Кинематические параметры движения абразивной частицы в зазоре зубчатого зацепления 62
2.4 Влияние магнитогидродинамической обработки смазочного материала на скорость изнашивания поверхностей трения зубчатого зацепления 72
Выводы 77
3 Программа и методика экспериментальных исследований 78
3.1 Программа и общая методика исследований 78
3.2 Методика лабораторных исследований 80
3.2.1 Методика подготовки рапсового масла и формирования растительно-минерального смазочного материала на его основе 82
3.2.2 Методика улучшения термоокислительной стабильности и вязкостно-температурной характеристиіш основы растительно-минерального смазочного материала - рапсового масла 84
3.2.3 Методика оценки триботехнических свойств исследуемых смазочных материалов на машине трения 2070 СМТ-1 88
3.2.4 Методика сравнительных исследований растительно-минерального смазочного материала с товарным маслом ТСп-15к 94
3.2.5 Методика многофакторной оценки влияния параметров магнитогидродинамической обработки на трибологические свойства растительно-минерального смазочного материала 111
3.2.6 Сравнительный анализ изменения микротвердости и внешнего вида поверхностей трения после проведения износных испытаний
3.3 Методика стендовых исследований 113
3.3.1 Методика оценки влияния магнитогидродинамической обработки на износ деталей редукторного стенда ИЗ
3.3.2 Методика сравнительных стендовых исследований растительно-минерального смазочного материала, подвергающегося в процессе эксплуатации магнитогидродинамической обработке 120
3.4 Методика эксплуатационных исследований растительно-минерального смазочного материала в смазочных системах трансмиссий, оборудованных комплексами магнитогидродинамической обработки 121
3.5 Методика оценки погрешностей величин измерения 126
4 Результаты экспериментальных исследований 127
4.1 Результаты лабораторных исследований 127
4.1.1 Оценка физико-химических и трибологических свойств основы растительно-минерального смазочного материала - рапсового масла 127
4.1.2 Экспериментальные исследования по улучшению антиокислительных и вязкостно-температурных свойств основы растительно-минерального смазочного материала - рапсового масла 132
4.1.3 Результаты оценки триботехнических свойств исследуемых смазочных материалов на машине трения 2070 СМТ-1 138
4.1.4 Результаты сравнительных исследований растительно-минерального смазочного материала с товарным маслом ТСп-15к 144
4.1.5 Многофакторная оценка степени влияния параметров
магнитогидродинамической обработки на трибологические и физико-
химические свойства растительно-минерального смазочного материала 145
4.1.6 Оценка изменения микротвёрдости и внешнего вида поверхностей
трения после проведения износных испытаний 152
4.2 Результаты стендовых исследований 155
4.3 Результаты эксплуатационных исследований 159
Выводы 163
5 Практическое применение и экономическая эффективность результатов исследования 166
5.1 Практические рекомендации по применению растительно-минерального смазочного материала и комплекса магнитогидродинамической обработки 166
5.2 Экономическая эффективность результатов использования магнитогидродинамической обработки растительно-минерального смазочного материала 168
Общие выводы 176
Литература
- Аналитический обзор основных направлений снижения скорости изнашивания зубчатых передач тракторных трансмиссий
- Анализ взаимодействия смазочного материала, подвергаемого магнитогидродинамическои обработке, с поверхностью трения
- Методика подготовки рапсового масла и формирования растительно-минерального смазочного материала на его основе
- Экспериментальные исследования по улучшению антиокислительных и вязкостно-температурных свойств основы растительно-минерального смазочного материала - рапсового масла
Введение к работе
Развитие современной сельскохозяйственной техники характеризуется повышенными требованиями к качеству машин, напрямую связанному с долговечностью их пар трения.
Актуальной является задача совершенствования существующих технологий ремонта, технического обслуживания и повышения ресурса деталей машин, на базе последних разработок в области триботехнологий, позволяющих в значительной мере повысить надежность узлов и агрегатов машин за счет управления процессами трения и изнашивания.
Практика эксплуатации тракторов сельскохозяйственного назначения показывает, что наработка до проведения первого капитального ремонта зависит от износостойкости основных деталей двигателя, трансмиссии и ходовой части [1,2].
В большинстве с.-х. предприятий РФ в настоящее время применяются гусеничные и колесные тракторы различных тяговых классов, оснащенные механическими трансмиссиями. Многочисленные исследования показали, что до 70...80% отказов агрегатов трансмиссий происходит из-за износа узлов трения, а на их ремонт ежегодно расходуются значительные средства, выпускается огромное количество запасных частей, а ремонтом заняты миллионы рабочих.
Основная доля отказов из агрегатов трансмиссий приходится на коробку передач - до 45% [1, 3]. Основная деталь, которая лимитирует ресурс коробки передач, является зубчатое колесо [3-5]. Наиболее частыми причинами выхода из строя зубчатых колёс являются выкрашивание и механическое изнашивание поверхностей трения [3, 4, 6-8]. Причем зубчатые колёса тракторов сельскохозяйственного назначения подвержены в большей степени абразивному изнашиванию, так как их эксплуатация производится в условиях высокой запылённости воздуха и недостаточной герметичности внутренних полостей смазочной системы [9-14].
В свою очередь интенсификация процесса абразивного изнашивания способствует развитию остальных видов повреждения зубчатых передач, которые приводят к резкому сокращению их ресурса [4, 5].
При выходе из строя коробки передач по причине преждевременного износа зубчатых передач неизбежен капитальный ремонт и простои трактора, что ведет к значительным экономическим потерям. По данным большинства исследований [1-3, 15] ресурс коробок передач значительно ниже нормативного. Это объясняется тяжелыми условиями работы зубчатых колёс, недостаточным уровнем фильтрации и не рациональным температурным режимом смазочного материала, действием значительных нагрузок и динамическим характером их приложения [12-14] и др., а также недостаточной оснащенностью ремонтных предприятий необходимым оборудованием, специальными диагностическими приборами, квалифицированными кадрами.
В связи с перечисленными причинами и сложностями экономического характера на современном этапе возникает необходимость поиска и внедрения наиболее экономичных и эффективных способов повышения износостойкости зубчатых передач коробки передач.
Таким образом, можно сделать заключение, что наиболее рациональным способом повышения ресурса зубчатых передач коробки передач является уменьшение изнашивания сопрягаемых деталей. Такого эффекта можно добиться оптимизацией конструктивных, эксплуатационных и технологических параметров.
С точки зрения технико-экономической эффективности целесообразна оптимизация эксплуатационных параметров, а именно, улучшением эксплуатационных свойств смазочных материалов. Рядом исследователей доказана высокая эффективность улучшения эксплуатационных свойств смазочных материалов легированием присадками [1, 3-6, 9, 13, 16] и физическим воздействием, например полями и излучениями различного рода (магнитными, инфракрасными...) [17, 18].
В связи с этим актуальным является поиск и всестороннее исследование путей снижения износа зубчатых передач тракторных трансмиссий.
Также в настоящее время актуальным является альтернативное использование в качестве основ смазочных материалов растительных масел [19-31]. Их применение позволит повысить экологическую безопасность при проведении
сельскохозяйственных работ, так как растительные масла при попадании в землю практически не оказывают вредного воздействия на плодородие почвы в отличие от минеральных масел.
Рядом исследователей доказано, что наилучшим заменителем минеральных масел является рапсовое [19, 23]. Но его применение, например, в агрегатах трансмиссии требует значительного улучшения его эксплуатационных свойств. Так как рапсовое масло без легирования присадками соответствующего функционального назначения и смешивания с минеральным маслом, обладающим лучшими антиокислительными и вязкостными свойствами, подлежит более частой замене в смазочных системах агрегатах трансмиссий, что ведёт к нецелесообразности его использования.
Поэтому актуальным является альтернативная замена минеральных масел растительно-минеральными и поиск способов по улучшению их эксплуатационных свойств.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» (Самарская ГСХА) на 2005...2010 гг. и темой «Разработка и внедрение методов совершенствования режимов смазки и рационального использования масел в смазочных и гидравлических системах сельскохозяйственной техники» (ГР № 01980001759).
Цель исследования. Снижение скорости изнашивания зубчатых передач тракторных трансмиссий применением магнитогидродинамической обработки растительно-минерального смазочного материала.
Объект исследования. Изнашивание зубчатых передач тракторных трансмиссий, для смазывания рабочих поверхностей которых используется растительно-минеральный смазочный материал, подвергаемый в процессе эксплуатации магнитогидродинамической обработке.
Предмет исследования. Скорость изнашивания поверхностей трения зубчатых передач тракторных трансмиссий, для смазывания рабочих поверхностей которых
используется растительно-минеральный смазочный материал, подвергаемый в процессе эксплуатации магнитогидродинамической обработке.
Научную новизну представляют: теоретическое обоснование снижения скорости изнашивания зубчатых передач тракторных трансмиссий за счёт применения магнитогидродинамической обработки смазочного материала, содержащего поверхностно-активные вещества; разработка состава растительно-минерального смазочного материала на основе рапсового масла (решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2007121290 от 06.06.2007 г.); методика оценки степени воздействия магнитного поля на трибологические свойства смазочного материала; конструкторская разработка магнитного активатора смазочных материалов (патент РФ на полезную модель № 69865; решение о выдаче изобретения по заявке №2007131303 от 16.08.2007 г.); комплексный способ снижения скорости изнашивания зубчатых передач тракторных трансмиссий применением растительно-минерального смазочного материала и его магнитогидродинамической обработки в процессе эксплуатации.
Достоверность результатов работы. Достоверность подтверждается сравнительными исследованиями трибологических свойств растительно-минерального смазочного материала и товарного масла на машинах трения МАСТ-1 и 2070 СМТ-1, на установке ДК НАМИ, модернизированном стенде УСИН-3, стенде на основе двухступенчатых цилиндрических редукторов и в условиях эксплуатации тракторов ВТ-150Л; применением современных технических средств измерения и методов обработки экспериментальных данных на ПЭВМ с использованием прикладных программ Microsoft Excel, Statistica V.5.5.A и MathCAD 14.
Практическая ценность работы. Использование в агрегатах трансмиссии разработанного состава растительно-минерального смазочного материала и магнитного активатора снижает скорость изнашивания зубчатых передач тракторных трансмиссий на 27 % по сравнению с товарным минеральным маслом ТСп-15к (ТМ-3-18), SAE 90, API GL-3.
Реализация результатов исследований. Техническая документация по переоборудованию принудительной смазочной системы трактора ВТ-150Л
магнитным активатором и замене товарного масла- растительно-минеральным смазочным материалом принята к внедрению в ФГУ «ПоволжскаяМИС» Самарской области.
Апробация работы. Результаты исследований доложены и одобрены на научно-технических конференциях Самарской ГСХА (2006...2008 гг.), Саратовского ГАУ им Н.И. Вавилова (2007 г.), Санкт-Петербургского ГПУ (2007 г.) и Самарского ГТУ (2008 г.).
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 10 научных работах, в том числе 1 статья в издании, указанном в «Перечне ... ВАК» Минобразования РФ, 4 статьи без соавторов и 1 патент РФ на полезную модель №69865. Общий объем опубликованных работ составляет 2,6 п.л., из них автору принадлежит 1,8 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 196 страницах, состоит из пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 169 наименований и приложений на 55 с. Содержит 19 таблиц и 59 рисунков.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
комплексный способ снижения скорости изнашивания зубчатых передач тракторных трансмиссий за счёт применения растительно-минерального смазочного материала и его магнитогидродинамическои обработки в процессе эксплуатации;
теоретическое обоснование снижения скорости изнашивания зубчатых передач тракторных трансмиссий за счёт применения магнитогидродинамическои обработки смазочного материала, содержащего поверхностно-активные вещества;
состав растительно-минерального смазочного материала на основе рапсового масла;
конструкция магнитного активатора и методика оценки степени воздействия магнитного поля на трибологические свойства смазочного материала;
показатели изнашивания зубчатых передач в стендовых условиях и при эксплуатации тракторных трансмиссий при использовании магнитогидродинамическои обработки растительно-минерального смазочного материала.
Аналитический обзор основных направлений снижения скорости изнашивания зубчатых передач тракторных трансмиссий
В результате анализа теоретических и экспериментальных исследований методов повышения долговечности агрегатов трансмиссий, применительно к зубчатым передачам, разработана классификация существующих направлений, представленная на рисунке 1.1.
Данные направления можно разделить на три группы. Первая включает конструктивные методы, требующие изменения расчетно-конструктивных параметров зубчатых передач и улучшения способов подачи смазочного материала. Вторая группа включает технологические методы, заключающиеся в совершенствовании технологии, точности изготовления и сборки зубчатых передач. Третью группу составляют эксплуатационные методы, связанные с обеспечением благоприятных условий работы трущихся деталей за счет совершенствования существующей технологии ремонта и обслуживания, обеспечения качественной приработки зубчатых передач и улучшением эксплуатационных свойств смазочных материалов.
Оптимизация конструктивных параметров зубчатых передач. Обоснованный выбор конструктивных параметров зубчатых передач на начальном этапе проектирования определяет долговечность и эффективность работы зубчатых колёс. Исследователями [40-42] доказано, что геометрия зацепления оказывает непосредственное влияние на несущую способность и долговечность зубчатых передач. Для повышения абразивной износостойкости и противозадирной стойкости зубьев следует применять корригирование, позволяющее снизить удельное скольжение. По данным В.Н. Кудрявцева [43], угловое корригирование позволяет увеличить изгибную прочность зубьев колёс внешнего зацепления, если максимальные напряжения в зубе возникают при нагрузке, приложенной к его вершине.
Выбор материала для зубчатых колёс агрегатов трансмиссий подчиняют требованиям обеспечить необходимую стойкость поверхностных слоев зубьев и необходимую изгибную прочность колёс.
Абразивная износостойкость термически необработанной стали различных марок пропорциональна её «естественной» твёрдости, то есть зависит от химического состава стали этих марок [44].
Цементация зубчатых колёс с низким отпуском обеспечивает высокую твердость и наибольшую несущую способность поверхностных слоев зубьев., Наиболее совершенна и производительна газовая цементация деталей с нагревом т.в.ч., обеспечивающая высокое и стабильное качество цементованного слоя [5].
Для обеспечения необходимой контактной прочности толщину цементованного слоя следует определять исходя из действующих давлений по Герцу. При недостаточной толщине цементованного слоя и недостаточной прочности сердцевины зубьев может иметь место продавливание цементованного слоя.
Противозадирную стойкость зубчатых колёс можно также повысить химической обработкой и гальваническими покрытиями [45].
Совершенствование технологии изготовления. Несущая способность и долговечность зубчатых колёс при принятом технологическом процессе их изготовления в связи с проявлением так называемой «технологической наследственности» определяются, хотя и в разной степени, почти всем комплексом выполняемых при изготовлении операций, начиная формирования заготовки колеса и заканчивая операциями доводки [46, 47].
Анализ взаимодействия смазочного материала, подвергаемого магнитогидродинамическои обработке, с поверхностью трения
Из всех видов повреждения зубчатых колёс только разрушение под действием изгибных напряжений мало связано со свойствами смазочного материала. Оно протекает в глубине зуба, захватывая всю его толщину, и его развитие определяется величиной нагрузки и механическими характеристиками материала зубьев [4].
Все остальные повреждения представляют собой разные виды износа, непосредственно связаны с эксплуатационными свойствами смазочного материала, и их особенности должны учитываться при выборе соответствующих присадок. Таким образом, правильно обоснованный состав смазочной композиции позволит снизить скорость изнашивания зубчатых передач.
В тех случаях, когда необходимо целенаправленно увеличить какое-либо эксплуатационное свойство смазочного материала, применяют его легирование присадками соответствующего функционального назначения.
Присадки - это сложные химические соединения, которые добавляются в объём смазочного материала от долей до 20...30 % с целью улучшения их физико-химических и эксплуатационных свойств [75, 78, 79].
При введении в масла присадок необходимо учитывать их совместимость, как с базовым маслом, так и между собой [75].
С целью улучшения эксплуатационных свойств трансмиссионных смазочных материалов применяют антифрикционные, противоизносные, противозадирные, вязкостные, депрессорные, антиокислительные, антикоррозионные, противопенные и многофункциональные присадки.
В настоящее время образовались новые классы присадок: металлоплакирующие, геомодификаторы и кондиционеры металла.
Противоизносные присадки применяют в маслах для смазывания слабо и умеренно напряжённых, но прогрессивно изнашивающихся механизмов. Чаще всего их состав входят производные кислот фосфора: фосфористой, фосфоновой и, особенно, фосфорной кислот [80], в частности эфиры фосфорной, тио - и дитиофосфорной кислот, их амиды, аминные и металлические (особенно) цинковые соли.
Промышленностью выпускаются два типа цинковых солей дитиофосфорных кислот: диалкилдитиофосфат цинка - присадка ДФ-11 и диалкилфенилдитиофосфат цинка - присадка ВНИИ НП-354.
Противозадирные присадки предотвращают процесс заедания поверхностей при высоких контактных температурах и нагрузках.
В процессе пластической деформации при трении образуются ювенильные поверхности и наличие свободных вакансий в кристаллической решётке металла приводит к схватыванию поверхностей и развитию заедания. Химически активные противозадирные присадки реагируют с ювенильными поверхностями, насыщая свободные валентности и вакансии кристаллической решётки, тем самым препятствуя схватыванию [81].
Для зубчатых передач, кроме гипоидных, применяют ЛЗ - 6/9 и ЭЗ-5. Для гипоидных передач применяют присадки хлорэф и сульфол [80].
Антифрикционные присадки предназначены для снижения трения между трущимися поверхностями и представляют собой поверхностно-активные вещества. Также в качестве антифрикционных присадок возможно применение твердых высокодисперсных веществ - графит, дисульфид молибдена, нитрид бора, высокодисперсные порошки мягких металлов и их оксидов [82, 83].
К антифрикционным присадкам относятся: ЭФО, АДТФ, ПАФ-4М, которые вводятся в количестве 0,5...3 % [80].
Антиокислительные присадки увеличивают срок службы трансмиссионных смазочных материалов. К ним относят фенолы и амины, металлоорганические соединения, а также соединения, содержащие серу, фосфор и азот. Антиокислительные присадки предотвращают окисление углеводородов масла и различаются по температуре действия, по периоду в котором они наиболее активно препятствуют окислению масла и по интенсивности действия на масла разного состава. Наибольшее распространение получили алкилфенольные присадки ДФБ, ИОНОЛ, Агидол-1. Антиокислительные присадки вводятся в масло в количестве 0,5...2 % [75, 84].
Вязкостные присадки применяют для увеличения вязкости масла, улучшения вязкостно-температурной характеристики и повышения индекса вязкости. Существуют следующие виды вязкостных присадок: полиизобутилен молекулярного веса от 1000 до 20000; полиметакрилат В (вязкостный); винипол молекулярного веса 9000-12000 [4].
Лучшими загущающими свойствами обладает полиизобутилен, но лучшие вязкостно-температурные свойства придают маслам полиметакрилаты [4, 81]. Загущающее действие зависит от величины молекулярного веса и концентрации.
С увеличением молекулярного веса возрастает и склонность присадки к разрушению при механическом воздействии и высоких температурах.
Депрессорные присадки понижают температуру застывания и увеличивают подвижность масел при низких температурах. К действию депрессорных присадок наиболее восприимчивы парафиновые масла, влияние их сильно сказьгоается на дистилянтных маслах [4].
В качестве депрессорных присадок используют АФК, ПМА "Д" и др., которые вводятся в количестве до 1 % [78, 85].
Противопенные присадки применяют для уменьшения склонности масла к пенообразованию путем разрушения оболочек пузырьков воздуха в пене. В качестве противопенных присадок примененяют полиметилсилоксан (ПМС-200А), полидиметилсилоксан и др. Данные присадки вводятся в количестве не более 0,002...0,005 % [4, 78, 85].
Методика подготовки рапсового масла и формирования растительно-минерального смазочного материала на его основе
Альтернативное использование рапсового масла как основы смазочных материалов для смазочных систем трансмиссий сельскохозяйственных тракторов предполагает его технологическую подготовку в условиях потребителя и является важным этапом общего процесса: выращивание масличной культуры - получение рапсового масла (сырца) - технологическая подготовка - технологический процесс легирования — использование в смазочных системах трансмиссий тракторов [19].
По результатам проведенных исследований на кафедре «Тракторы и автомобили» ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА» разработан процесс подготовки рапсового масла [19, 23], легирования присадками и добавками при формировании РМСМ.
На основании анализа литературных источников были выбраны присадки и добавки, используемые при легировании химически обработанного и очищенного рапсового масла (рисунок 3.1).
Таким образом, схема получения растительно-минерального смазочного материала (РМСМ) на основе рапсового масла включает проведение комплекса технологических операций согласно рекомендациям [19, 23, 31]: химическая обработка, очистка рапсового масла на установках типа УОМ-ЗА, ПОМ-3 СГСХА, легирование присадками и добавками при помощи лабораторного смесителя.
На основании анализа литературных источников было выяснено, что наиболее перспективными способами повышения антиокислительных свойств рапсового масла являются легирование присадкой АГИДОЛ-1 или смешивание рапсового масла с минеральным, обладающим высокими показателями термоокислительной стабильности, характеризующими антиокислительные свойства [118, 119].
Для создания смазочного материала, отвечающего требованиям к трансмиссионному маслу ТСп-15к, работающему при значительных контактных нагрузках до 2000 МПа и при температуре в объёме до 150 С, предлагается комплексное использование вышеуказанных способов.
Для повышения антиокислительных свойств и термоокислительной стабильности рапсового масла были использованы его смешивание с минеральным маслом ТСп-15к и легирование полученной смеси антиокислительной присадкой Агидол - 1 (ТУ 38.5901237-90).
Термоокислительная стабильность проб масел определялась на приборе ДК НАМИ (рисунок 3.2) по ГОСТу 11063-78. Условия проведения испытаний: время опыта - 20 ч при температуре 140 С.
Исследования проводились методом многофакторного эксперимента с учётом следующих факторов: - xi - концентрация минерального масла ТСп-15к, %; - х2- концентрация антиокислительной присадки, %. Параметрами оптимизации являлись следующие показатели: изменение кинематической вязкости при 100 С и осадок в петролейном эфире.
На первом этапе исследований определялись параметры оптимизации смесей рапсового и минерального масла в разных соотношениях при легировании присадкой Агидол-1 в концентрации 0,5% (рекомендовано заводом-изготовителем) с целью выявления уровней варьирования факторов. Испытывались следующие образцы масел: №1 - рапсовое масло; №2 -минеральное масло ТСп-15к; №3 - рапсовое масло + 20% ТСп-15к; №4 -рапсовое масло + 40% ТСп-15к; №5 - рапсовое масло + 20% ТСп-15к + 0,5% Агидол-1; №6 - рапсовое масло + 40% ТСп-15к + 0,5% Агидол-1; №7 -рапсовое масло + 0,5% Агидол-1.
На втором этапе исследований проводили оптимизацию содержания масла ТСп-15к и антиокислительной присадки Агидол-1 в разных смесях. Исследования производили согласно методике полного факторного эксперимента З2 [169].
Экспериментальные исследования по улучшению антиокислительных и вязкостно-температурных свойств основы растительно-минерального смазочного материала - рапсового масла
Для повышения антиокислительных свойств и термоокислительной стабильности рапсового масла были использованы его смешивание с минеральным маслом ТСп-15к и легирование полученной смеси антиокислительной присадкой Агидол - 1 (ТУ 38.5901237-90).
Исследования проводились в соответствии с разработанной методикой п.п. 3.2.2. На первом этапе исследований испытывались следующие образцы масел (рисунок 4.3): №1 - рапсовое масло; №2 - минеральное масло ТСп-15к; №3 -рапсовое масло + 20% ТСп-15к; №4 - рапсовое масло + 40% ТСп-15к; №5 -рапсовое масло + 20% ТСп-15к +0,5% Агидол-1; №6 - рапсовое масло+40% ТСп-15к +0,5%Агидол-1; №7 -рапсовое масло+0,5% Агидол-1.
Анализ результатов первого этапа исследования показал (рисунок 4.3), что рапсовое масло имеет более низкие показатели термоокислительной стабильности (изменение кинематической вязкости - 28% и осадок в петролейном эфире - 0,82%) по сравнению с маслом ТСп-15к (изменение кинематической вязкости - 5% и осадок в петролейном эфире - 0,05%).
Антиокислительные свойства, испытуемых смазочных композиций улучшаются по мере увеличения содержания масла ТСп-15к. Так при концентрации 40% изменение кинематической вязкости смеси по сравнению с рапсовым маслом меньше в 2,8 раза, а осадок в петролейном эфире меньше в 2,92 раза. Наибольшее увеличение антиокислительных свойств наблюдалось при испытании образца масла №6 (рапсовое масло + 40% ТСп-15к + 0,5% Агидол-1). Изменение кинематической вязкости и осадок в петролейном эфире у него составили 3,7% и 0,035% соответственно, что сопоставимо с маслом ТСп-15к.
На втором этапе исследований проводили оптимизацию содержания масла ТСп-15к и антиокислительной присадки Агидол-1 в разных смесях. Исследования проводили согласно методике полного факторного эксперимента 3 .
Проведённый полнофакторный эксперимент позволил установить влияние концентрации антиокислительной присадки и минерального масла ТСп-15к на показатели термоокислительной стабильности смесей. В результате проведения испытаний получены данные и уравнения регрессии, которые представлены в таблице 4.3 и приложениях 1 и 2.
Из таблицы 4.3 видно, что изменение кинематической вязкости и осадок в петролейном эфире смазочных композиций зависят в большей степени от концентрации масла ТСп-15к, а не от концентрации присадки Агидол-1, т.к. соответствующие коэффициенты уравнений регрессии (4.1) и (4.2) Ь] и Ьц больше КОЭффиЦИеНТОВ Ь2 И D22 Решение задачи оптимизации показателей термоокислительной стабильности образцов смеси характеризуется пересечением поверхностей откликов, полученных на основании уравнений регрессии (4.1) и (4.2), с соответствующими ограничивающими плоскостями (рисунок 4.4 а), представляющими собой технические требования к маслам ТСп-15к по ГОСТ 11063-78: - изменение кинематической вязкости при 100 С - не более 5 %;
На рисунке 4.4 а представлена номограмма, с помощью которой возможно определение требуемого содержания в смеси масла ТСп-15к и присадки Агидол-1 для получения соответствующей величины показателя термоокислительной стабильности.
Поверхность отклика 1 (рисунок 4.4 а), полученная на основании уравнения регрессии (4.1), пересекается с плоскостью ограничения по техническим требованиям 2 в интервале концентраций масла ТСп-15к 29...35,5% и присадки Агидол-1 0,5...0,9%. Пересечение поверхности отклика с плоскостью ограничения по техническим требованиям будет означать, что в любой точке полученной линии соответствующий состав смеси будет отвечать требованиям ГОСТ 11063-78, предъявляемым к маслам ТСп-15к по показателям термоокислительной стабильности.
Руководствуясь техническими требованиями к маслам ТСп-15к и существенной разницей в себестоимости минерального и рапсового масла, для дальнейших исследований был выбран следующий состав смеси: 30% минеральное масло ТСп-15к; 0,8% Агидол-1; остальное рапсовое масло.
