close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Исследование влияния продуктов температурной деструкции на противоизносные свойства гидравлического масла hlp-10..pdf

код для вставкиСкачать
УДК 621.43-4
В. Г. Шрам, Б. И. Ковальский, О. Н. Петров,
Ю. Н. Безбородов, А. А. Игнатьев
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОДУКТОВ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕСТРУКЦИИ
НА ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ СВОЙСТВА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО МАСЛА HLP-10
Ключевые слова: температурная стойкость, оптические свойства, летучесть вязкость, противоизносные свойства, электропроводность фрикционного контакта, интенсивность механохимических процессов.
Установлены параметры температурной стойкости, температурная область работоспособности, оценено
влияние продуктов температурной деструкции на противоизносные свойства, электропроводность фрикционного контакта и интенсивность механохимических процессов при граничном трении скольжения.
Key words: temperature resistance, optical properties, the volatility of the viscosity, anti-wear properties, electrical conductivity, frictional contact, the intensity of mechanochemical processes.
The parameters of thermal resistance, temperature range of performance, assessed the influence of thermal degradation products in the anti-wear properties, electrical conductivity of frictional contact and the intensity of mechanochemical processes in the boundary sliding.
Введение
ная стойкость оценивалась по коэффициенту поглощения светового потока, вязкости, летучести и
противоизносным свойствам на машине трения со
схемой трения «шар-цилиндр». Параметры трения:
нагрузка 13Н; скорость скольжения 0,68 м/с; температура испытуемого масла 80 ºС. Противоизносные
свойства оценивались по диаметру пятна износа и
коэффициенту электропроводимости фрикционного
контакта.
Температурный диапазон работоспособности моторных масел зависит от их термоокислительной стабильности и температурной стойкости
на поверхностях трения. Под действием нагрузки и
температуры на поверхностях трения одновременно
протекают окислительные процессы и деструкция базовой основы масла и присадок. Существует механическая, температурная и химическая деструкция.
По данным [1] смазочные материалы на основе нефтяного происхождения работоспособны в
атмосферных условиях до температур ≈ 200 °С.
Критическая температура их работоспособности
может быть повышена введением поверхностноактивных и химически активных присадок [2]. Показано [3], что для успешной работы смазочных масел в них необходимо присутствие кислорода, обеспечивающего формирование на поверхностях трения защитных граничных слоев, повышающих нагрузки схватывания. В этой связи представляют научное и практическое значения исследования температурной стойкости моторных масел и влияние
продуктов температурной деструкции на противоизносные свойства и процессы, протекающие на
фрикционном контакте в условиях граничной смазки. Целью настоящих исследований является установление различий в процессе деструкции синтетического гидравлического масла и влияние продуктов
температурной деструкции на противоизносные
свойства и механохимические процессы.
Результаты исследований и их обсуждение
На рис. 1 представлена зависимость коэффициента поглощения светового потока от температуры испытания, из которой следует, что температурная деструкция масла до температуры 150 ºС не
происходит. Начиная от 150 ºС масло резко темнеет.
Максимальный ресурс масла достигается при температурах меньше 150 ºС.
Рис. 1 - Зависимость коэффициента поглощения
светового потока от температуры испытания
синтетического гидравлического масла HLP-10
Методика исследования
Гидравлическое масло относится к сезонным маслам и применяется в гидравлике погрузчиков в зимний период эксплуатации. Масло представляет собой прозрачную жидкость. Термостатирование масла начиналось от температуры 120 ºС с
последующим увеличением температуры на 10 ºС,
время испытания – 7 час, объем испытуемого масла
составлял 80 г, фотометрирование проводилось при
толщине фотометрируемого слоя 8 мм. Температур-
Зависимость летучести гидравлического
масла от температуры термостатирования представлена на рис. 2. Более резкое увеличение летучести
наступает при температуре испытания более 140 ºС.
Процесс испарения описывается уравнением второго порядка
(1)
G  AT 2  BT
137
где Т - температура испытания, ºС; А и В - коэффициенты, характеризующие летучесть масла.
гласно представленных данных при температурах
испытания от 120 до 140 ºС износ уменьшается по
сравнению с товарным маслом (точка на ординате),
т.е. противоизносные свойства термостатированных
масел улучшаются. Дальнейшее повышение температуры вызывают снижение противоизносных
свойств масла, а при температуре 170 ºС износ увеличивается практически в два раза по сравнению с
товарным маслом. Поэтому по параметру противоизносных свойств предельной температурой работоспособности синетического масла на поверхностях
трения является температура 160 ºС.
Рис. 2 - Зависимость летучести от температуры
испытания гидравлического масла HLP-10
Температура начала испарения гидравлического масла составила ≈ 100 ºС, поэтому, при увеличении температуры на поверхностях трения выше
данной температуры, ухудшается режим смазки.
Вязкость масла исследовалась зависимостью коэффициента относительной вязкости, определяемого отношением вязкости масла после термостатирования к вязкости товарного масла (рис. 3).
Из представленных данных видно, что с увеличением температуры испытания вязкость увеличивается
только при температуре 170 ºС на 10%.
Рис. 4 - Зависимость диаметра пятна износа от
температуры испытания гидравлического масла
HLP-10
Противоизносные свойства термостатированных масел определяют интенсивность механохимических процессов, протекающих на фрикционном контакте. Эти процессы определяют продолжительность формирования номинальной площади
фрикционного контакта, его электропроводность,
формирование адсорбционных или хемосорбционных граничных слоев на поверхностях терния.
Интенсивность механохимических процессов предложено оценивать коэффициентом К МХП ,
определяемым произведением параметра износа на
коэффициент электропроводности фрикционного
контакта. При рассмотрении зависимости данного
коэффициента от температуры испытания, установлено три характерных температурных области изменения коэффициента интенсивности механохимических процессов: первая температурная область от
80 ºС до 130 ºС, где коэффициент К МХП увеличивается; вторая область от 130 до 160 ºС, где коэффициент К МХП уменьшается и третья температурная область от 160 ºС и выше, где коэффициент К МХП резко
увеличивается. Такие изменения коэффициента
К МХП вызваны изменениями свойств граничных слоев за счет адсорбционных и хемосорбционных процессов. В этой связи необходимо исследовать изменения коэффициента электропроводности от температуры испытания и параметра износа от коэффициента электропроводности фрикционного контакта.
При рассмотрении зависимости коэффициента электропроводности фрикционного контакта от
температуры испытания, также установлено три
характерных температурных области изменения
коэффициента электропроводности по аналогии с
коэффициентом интенсивности механохимических
процессов.
Рис. 3 - Зависимость коэффициента относительной вязкости от температуры испытания гидравлического масла HLP-10
На основе исследования изменение оптических свойств масла и летучести показано, что процессы самоорганизации при термостатировании до
температуры 150 ºС протекают за счет испарения,
т.е. избыточная тепловая энергия поглощается продуктами испарения. Начиная от 160 ºС часть избыточной тепловой энергии поглощается продуктами
деструкции масла, вызывая изменение коэффициента поглощения светового потока. В этой связи количество поглощенной тепловой энергии продуктами
деструкции и летучести можно определить суммой
коэффициентов поглощения светового потока и летучести, названного коэффициентом температурной
стойкости, который количественно оценивает процессы самоорганизации, протекающие в смазочном
масле в результате его термостатирования. Установлено, что до температуры испытания 150 ºС коэффициент ЕТС изменяется незначительно, а дальнейшее увеличение температуры вызывает резкое его
увеличение, т.е. происходит более интенсивный
сброс избыточной тепловой энергии, вследствие
чего образуются продукты деструкции и летучести.
На рис. 4 представлены зависимости диаметра пятна износа от температуры испытания. Со138
Изменение параметра износа рассмотрено
по трем температурным областям: до 130 ºС; от 130
до 160 ºС и от 160 до 170 ºС. Установлено, что в
первой области параметр износа уменьшается (отмечено стрелкой) с увеличением коэффициента
электропроводности фрикционного контакта. Во
второй температурной области параметр износа
увеличивается, но коэффициент электропроводности уменьшается от 0,28 до 0,1 ед., а в третьей температурной области параметр износа резко возрастает до 0, 62 мм с увеличением коэффициента электропроводности от 0,1 до 0,17 ед. Можно полагать,
что в температурной области до 130 ºС на поверхностях трения формируются адсорбционные граничные слои, которые переходят в хемосорбционные в
температурной области от 130 до 160 ºС при этом
коэффициенты электропроводности и интенсивности механохимических процессов уменьшаются. В
третьей температурной области > 160 ºС установлено увеличение параметра износа, коэффициентов
электропроводности и интенсивности механохимических процессов. Это подтверждает влияние концентрации продуктов температурной деструкции на
свойства граничных слоев.
Установлено, что время формирования
площади фрикционного контакта (продолжительность пластической и упругопластической деформаций) также изменяется в установленных температурных областях. Так, в первой температурной области от 80 до 130 ºС время формирования площади
контакта уменьшается и только при 130 ºС незначительно увеличивается. Во второй температурной
области от 130 до 160 ºС оно колеблется от 7 до 14
мин, а в третьей (> 160 ºС) время формирования
площади контакта резко увеличивается ввиду отсутствия защитных граничных слоев на поверхностях
трения т.е. продукты температурной деструкции не
способствуют образованию защитных граничных
слоев на поверхностях трения, поэтому параметр
износа увеличивается до 0,62 мм.
кость гидравлического масла предложено оценивать
по коэффициенту, определяемому суммой коэффициентов поглощения светового потока и летучести,
учитывающего два фактора, эта температура составила 150 ºС. Установлено, что вязкость масла в температурном диапазоне до 160 ºС практически стабильна.
2. Противоизносные свойства масла в диапазоне температур от 120 до 150 ºС выше, чем товарного масла и понижаются при температурах выше 160 ºС при значительной концентрации продуктов температурной деструкции.
3. Установлено три характерных температурных области (80 – 130 ºС; 130 – 160 ºС и 160 ºС и
выше), в которых коэффициенты электропроводности и интенсивности механохимических процессов
изменяются по идентичным закономерностям, что
обусловлено формированием на поверхностях трения последовательно адсорбционных, а затем хемосорбционных граничных слоев, причем в первой
температурной области с увеличением коэффициента электропроводности противоизносные свойства
повышаются, во второй области они понижаются с
понижением коэффициента электропроводности, в
третьей температурной области установлено резкое
снижение противоизносных свойств с увеличением
коэффициента электропроводности.
4. Установлена зависимость между параметром износа и временем формирования номинальной площади фрикционного контакта, показано,
что минимальное значение параметра износа наблюдается в интервале времени от 5 до 15 мин.
Литература
1. Семенов А.П. Высокотемпературные твердые смазочные вещества / А.П. Семенов // Трение и износ Т.28, №5,
2007. С. 525-538.
2. Матвеевский Р.М. Противозадирная стойкость смазочных сред при трении в режиме граничной смазки / Р.М.
Матвеевский, И.А. Буяновский, О.В. Лазовская. – М.:
Наука. – 1978.
3. Виноградов Г.В. Опыт исследования противозадирных
свойств углеродистых смазочных сред // В кн. «Методы
оценки противозадирных и противоизносных свойств
смазочных материалов» / Г.В. Виноградов. – М.: Наука.
1969. С. 3-11.
Выводы
1. Температура начала изменения оптических свойств составила 150 ºС, а температура начала
испарения – 100 ºС, поэтому температурную стой_____________________________________________________________
© В. Г. Шрам – асп. каф. топливного обеспечения горючесмазочными материалами Сибирского фед. ун-та,
shram18rus@mail.ru; Б. И. Ковальский – д-р техн. наук, проф. той же кафедры, Labsm@mail.ru; О. Н. Петров – асп. той же
кафедры, Petrov_oleq@mail.ru; Ю. Н. Безбородов – д-р техн. наук, проф. той же кафедры; А. А. Игнатьев – асп. той же кафедры, JiCarrie@mail.ru.
139
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа