Введение к работе
Актуальность работы. Важнейшим неотьемлемным элементом гидравлических систем управления ракетно-космической техники является относительно несжимаемая жидкость. В качестве таковой используются маловязкие нефтяные масла, которые, в силу специфики эксплуатационных условий и в связи с невозможностью замены, должны на протяжении не менее 15-20 лет неизменно удовлетворять жестким требованиям, основные из которых: обеспечение надёжной смазки всех узлов трения системы в интервале температур от минус 50 С до плюс 100-120 С; пологая вязкостно-температурная характеристика и хорошая прокачиваемость при низких температурах; стабильность в условиях воздействия кислорода воздуха, температуры, радиации, вибрации и др.; инертность к материалам системы (различные металлы, резины).
Около 25 лет этим требованиям в основном удовлетворяли и, соответственно, использовались в системах управления ракет маловязкие, деароматизированные, низкозастывающие, нафтенового основания масла РМ и РМЦ (вязкостью около 4 и 8 мм2/с при 50 С), содержащие 0,3 % антиоксндапта - дифениламина (ДФА), а в масле РМЦ - дополнительно 2,2 % полннзобутилена ММ 20000 (П-20).
Развитие ракетно-космической техники обусловило необходимость создания перспективных маловязких гидравлических масел с улучшенными по сравнению с РМ и РМЦ эксплуатационными показателями, прежде всего по трибологическим и антнрадиационным характеристикам.
Масла РМ и РМЦ (ГОСТ 15819-85) производились на единственном НМЗ (г. Нижний Новгород). Обеспечение комплекса низкотемпературных, вязкостных и других характеристик достигалось за счет получения деароматизировашюн основы масел РМ и РМЦ только из дистиллята уникальной малосернистой, беспарафинистой, нафтенового основания балаханской нефти. Для глубокой деароматизации в много-
стадийной технологии получения основы использовали экологически опасный процесс - сернокислотную очистку, вследствие чего в 1989 г. решением природоохранительных органов производство масел РМ, РМЦ на Нижне-Новгородском НМЗ было закрыто. Одновременно прекратились поставки в Россию балаханской нефти.
В связи с этим, наряду с задачей разработки улучшенных аналогов масел РМ и РМЦ, возникла проблема поиска альтернативного сырья для получения серии специальных гидравлических маловязких масел отвечающих современным требованиям по эксплуатационным свойствам. Получение аналогов масел РМ и РМЦ из массовых нефтей России (сернистых, парафинистых, ароматического основания) с использованием традиционной технологической схемы производства масел на отечественных НПЗ невозможно.
Решение проблемы улучшения качества масел РМ и РМЦ и получение их аналогов из массовых нефтей России с применением современных процессов является актуальным.
Разработки комплекса гидрокаталитических процессов переработки петролатума (КФ ВНИИНП) и парафина (ВНИИНП) показали принципиальную возможность получения аналогичных масел из продуктов гидрокаталитической переработки массовых нефтей России.
С учетом этого были сформулированы основные положения настоящей работы.
Цель и основные задачи работы. Целью настоящей работы является получение маловязких низкозастывающих масел для систем управления космических аппаратов из массовых нефтей России, создание и постановка на производство масел типа РМ и РМЦ.
Необходимость гарантии достижения специфических эксплуатационных свойств маловязких масел для автономных гидравлических приводов обусловила проведение всесторонних комплексных исследований и испытаний с целью решения следующих задач:
- уточнение требований к перспективным маловязким маслам
для автономных гидравлических приводов и установление основных
факторов, определяющих изменение качества масел в процессе работы
на основе глубокого изучения условий эксплуатации масел типа РМ;
- исследование влияния углеводородного состава основ на опре
деляющие показатели качества масел и выявление оптимального уг
леводородного состава, обеспечивающего требуемые эксплуатационные
свойства;
- выбор присадок к маловязкии гидравлическим маслам, улуч
шающих радиационную стабильность и трибологические свойства,
совместимых с наиболее широко применяемыми антиоксидантами
(ДФА и ионол);
выбор экологически безопасной технологии получения масел типа РМ и РМЦ на основе процессов гидрокаталигической переработки нефтяного сырья;
проведение испытаний опытных и промышленных образцов новых и штатных масел в лабораторных и стендовых условиях с целью их допуска к применению и производству;
организация промышленного производства основ и масел взамен РМ и РМЦ для гидравлических систем.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
- исследованиями противоизносных свойств маловязких модель
ных смесей углеводородов, интервалы кипения которых соответ
ствуют дизельным фракциям, в условиях граничного трения при
скольжении установлено, что их противоизносная эффективность
убывает в ряду: полициклические ароматические углеводороды -> ал-
килбензолы -> изоалканы -> моноциклоалканы -+ бициклоалкаиы ->
полициклоалканы;
- на модельных смесях углеводородов впервые установлено,
что при их радиационном разложении источником образования во-
дорода являются циклоалкановые углеводороды, а углеводородных газов - алканы с различной степенью разветвления и алкановые заместители циклоалканов;
показано, что антирадаационная присадка бензофенон в композиции с ионолом (4-Метил-2, 6-ди-трет-бутил-фенол) и триксиле-нилфосфатом (ТКсФ) не только подавляет процесс газообразования при радиационном воздействии, но и предотвращает разложение противоизносной присадки триксиленилфосфат (ТКсФ);
в условиях трения качения и скольжения установлен синерги-тический эффект улучшения смазочного действия химических соединений ТКсФ и ионола в углеводородной среде с преимущественным содержанием изоалканов, который заключается в химической стабилизации смазочной пленки в зоне трибоконтакта (увеличение времени срабатываемости);
- впервые с использованием комплекса гидрокаталитических процессов переработки фракций массовых нефтей России разработаны перспективные регламентированного углеводородного состава гидравлические маловязкие масла МГ-7-Б и МГ-10-Б для автономных гидроприводов ракет;
- разработана новая газохроматографическая методика анализа
газообразных продуктов радиационного разложения маловязких ма
сел типа РМ с применением пробоотборника особой конструкции и
специально смонтированной газохроматографической установки.
Практическая значимость работы. На основе продуктов гидрокаталитической переработки различного сырья из массовых нефтей России созданы и поставлены на производство маловязкие масла МГ-7-Б и МГ-10-Б по ТУ 38.401-58-101-92 для спецтехники, которые допущены к применению с пятилетним гарантийным сроком. Эти новые масла признаны как заменители масел РМ и РМЦ по ГОСТ 15819-85. Изготовление масел освоено на фирме "Варя"
(г. Нижний Новгород) из основы, полученной на установке КМ-3 ДАО "Лукойл-ВНП".
Из балаханской нефти получены масла РМ"У" и РМЦ"У" с улучшенными эксплуатационными свойствами, которые допущены к применению и введены в ГОСТ 15819-85.
Оба вида масел являются перспективными аналогами масел РМ и РМЦ и полностью заменяют их в эксплуатации.
Апробация работы. Отдельные разделы работы докладывались и обсуждались на V и VI Всесоюзных научно-технических семинарах "Теория и практика рационального использования горючих и смазочных материалов в технике" (г. Челябинск, 1987 и 1989 гг.), на Всесоюзной научно-технической конференции "Износостойкость машин" (г. Брянск, 1991 г.), на Научно-техническом совете Миннефтехимпрома СССР (г. Ярославль, 1991 г.), на III Межотраслевой межвузовской конференции молодых ученых и специалистов в области газовой хроматографии (г. Горький - Москва, 23-27 мая 1989 г.), на Российском симпозиуме по трибологии с международным участием (г. Самара, 1993 г.), на III Московской научно-технической конференции "Триботехника-машиностроению" (г. Москва, 1987 г.), на IX Всероссийской конференции по газовой хроматографии (г.Самара, 1995г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 статей и тезисы 8 научных сообщений.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (166 наименований) и приложений. Работа изложена на 267 страницах машинописного текста, содержит 61 таблицу, 40 рисунков, 25 приложений.
