книги из ГПНТБ / Сулейманова, Ф. Г. Композиции присадок к моторным маслам из бакинских нефтей

АКАДЕМИЯ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ ССР

ИНСТИТУТ ХИМИИ ПРИСАДОК

Ф. Г. СУЛЕЙМАНОВА

к о м п о з и ц и и

ПРИСАДОК К МОТОРНЫМ МАСЛАМ ИЗ БАКИНСКИХ НЕФТЕЙ

»

ИЗДАТЕЛЬСТВО .ЭЛМ"

БАКУ — 1974

ВВЕДЕНИЕ

К концу 50-х годов в связи с созданием новых, более теплонапряжеиных отечественных двигателей внутреннего сгорания возникла необходимость коренного улучшения ка­ честв смазочных масел. Выпускаемые предприятиями нефтя­ ной промышленности моторные масла по своему качеству не вполне соответствовали требованиям существующего парка транспортных двигателей и поэтому тормозили дальнейшее их развитие и усовершенствование. Это положение усугуби­ лось еще и тем обстоятельством, что за последние годы в Советском Союзе одновременно с общим увеличением добычи нефти значительно возросла доля сернистых нефтей восточ­ ных районов (с 27 до 65%) в общем балансе нефтяного сырья. Изменение соотношения количества сернистых и ма­ лосернистых нефтей, естественно, отразилось на качестве топлив и смазочных масел, производимых из этих нефтей.

Начиная с 1950 года дизельное топливо с содержанием до 1 % серы стало массовым видом горючего для автотрак­ торных и других дизельных двигателей. Применение серни­ стого топлива вызвало повышенный износ деталей двигателя, значительные отложения нагара, лака -на них и потерю по­ движности поршневых колец, что, в свою очередь, приводило к значительному сокращению срока службы двигателей и необходимости более частой оме-ны масла.

Повышение требований к качеству моторных масел вы­ звало необходимо-сть пересмотра технологических процессов их получения и внедрения новых прогрессивных методов про­ изводства. Стало ясным, что минеральные масла в чистом виде, как бы хорошо они не были очищены, не обеспечивают нормальной работы современных форсированных двигателей. Надежная работа всех типов транспортных двигателей мо­ жет быть обеспечена добавлением к базовым маслам приса­ док, улучшающих их эксплуатационные свойства.

Проблема создания высококачественных масел, отвеча­ ющих требованиям современных двигателей, может быть

3

разрешена внедрением в промышленность новых методов очистки масляного сырья и разработкой технологии получе­ ния эффективных присадок. В разрешении этой проблемы не менее важным является создание унифицированных лабора­ торных и моторных методов оценки эксплуатационных ка­ честв масел с присадками.

В процессе работы двигателей под влиянием высоких температур, давлений и контакта с кислородом воздуха, а также металлическими поверхностями деталей двигателя смазочные масла подвергаются окислению, полимеризации и конденсации, вследствие чего изменяют свои первоначальные качества. В результате этих процессов в окисленном масле накапливаются растворимые и нерастворимые продукты его старения. Скорость накопления продуктов старения масел и их характер зависят от ряда факторов, основными из кото­ рых являются конструктивные особенности двигателей, усло­ вия их эксплуатации, качество применяемых топлив и сма­ зочного масла.

Вредное влияние продуктов старения масел на работу двигателей отмечалось рядом исследователей [1—8], однако этот вопрос изучен пока недостаточно. В практике о степени старения масел в условиях работы двигателей судят по из­ менению их физико-химических свойств. Однако не все пока­ затели по физико-химическим свойствам отработанных масел являются надежным критерием оценки их эксплуата­ ционных качеств и по ним не всегда удается правильно опре­ делить степень старения масел. Кроме того, условия окисле­ ния масел при применении лабораторных методов оценки их эксплуатационных свойств далеки от условий окисления непосредственно в двигателе. На изменение качеств масел в двигателе оказывает влияние совокупность ряда факторов, которые не могут быть воспроизведены в лабораторных при­ борах. Так, например, лабораторные методы испытания не могут воспроизвести условий работы масла в двигателе по таким показателям, как влияние топлива и продуктов его сгорания, каталитическое воздействие совокупности ряда ме­ таллов, из которых изготовлены детали двигателя, и т. п.

Разумеется, вследствие указанного результаты, получен­ ные при лабораторных условиях испытания, не могут четко предопределить поведение масел в эксплуатационных усло­ виях непосредственно в двигателе. Различие между усло­ виями работы масла в лабораторных приборах и непосред­ ственно в двигателе не снижает роли лабораторных методов оценки качеств масел и присадок. Основными преимущества­ ми лабораторных методов оценки качеств масел являются:

1. Лабораторные методы оценки отдельных функциональ­ ных свойств масел и присадок, таких как коррозионная

4

Г Л А В А I

РАЗВИТИЕ ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАЧЕСТВУ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

Высокий темп роста всех отраслей народного хозяйства страны вызывает необходимость непрерывного совершенство­ вания и создания новых, более форсированных двигателей внутреннего сгорания. Развитие двигателей и их форсировка идут в направлении увеличения литровой мощности, степени сжатия, скорости вращения коленчатого вала, повышения эффективного давления, снижения удельного расхода топли­ ва и удельного веса двигателей. Существенное изменение параметров рабочего процесса и показателей работы делают двигатели более теплонапряженными.

Количественный рост двигателей в стране и изменение их качественных показателей настоятельно требуют значитель­ ного увеличения производства горюче-смазочных материалов и коренного улучшения их качества.

Известно [1, 2, 4 и 7], что смазочные масла в условиях работы двигателей под влиянием высоких температур, дав­ лений и контакта с кислородом воздуха, а также с различ­ ными металлами подвергаются процессам окисления, конден­ сации и крекингу и изменяют свои первоначальные качества. Вследствие этого в процессе эксплуатации двигателей в ра­ ботающем масле образуются различные продукты, которые осаждаются на деталях двигателя в виде нагара, лака и шлама. Накопление указанных продуктов способствует поте­ ре работоспособности масла и ухудшению условий работы двигателя.

Форсирование двигателей и применение сернистых мо­ торных топлив создали еще более тяжелые условия для рабо­ ты смазочных масел [14, 15 и 16]. Вырабатываемые в настоя­ щее время нефтеперерабатывающей промышленностью стра­ ны масла не в полной мере соответствуют требованиям дей­ ствующего парка автотракторных двигателей внутреннего

6

сгорания. Стало ясным, что минеральные масла в чистом виде, полученные даже из высококачественного сырья с при­ менением современных методов очистки, не могут удовлетво­

ющей присадки приобретают необходимые эксплуатационные качества.

До последнего времени синтез и разработка технологии производства присадок, а также испытания их на лаборатор­ ных приборах и на двигателях проводились бессистемно. Присадки разрабатывались обезличенно, т. е. не для определенного типа двигателей, а испытания одной и той же присадки производились почти на всех типах двигателей различных от­ раслей народного хозяйства. Все это приводило к тому, что организация промышленного выпуска масла с присадками затягивалась на 5— 10 лет, а это, в свою очередь, сдерживало темпы развития двигателестроения.

Некоторое отставание в области качества производимых смазочных масел, синтеза, разработки технологии и произ­ водства присадок, а также отсутствие комплекса стандарти­ зированных единых методов оценки качества масел вызвали необходимость коренного упорядочения работы в этой обла­ сти. Необходимость обеспечения потребностей двигателе­ строения высококачественными смазочными маслами, а так­ же доведения качества их до уровня зарубежных стран ставят перед нефтяной промышленностью и дизелестроением ряд серьезных проблем, основными из которых являются:

1. Усиление научно-исследовательоких работ в области синтеза и производства эффективных присадок к смазочным маслам с одновременным улучшением качества базовых масел за счет широкого внедрения в масляное производство совершенных методов переработки сырья.

2.Совершенствование и создание (новых, более мощных

иэкономичных моделей двигателей, обеспечивающих нужды всех отраслей народного хозяйства.

3.Разработка единых стандартных лабораторных и мо­ торных методов оценки эксплуатационных свойств смазоч­ ных масел.

4.Разработка новой классификации масел с присадка­ ми, которая включала бы группы масел, способных удовлет­

ворить требования различных двигателей в зависимости от их конструкции, применяемого топлива и условий эксплуата­ ции. Новые масла должны обеспечить повышение моторесур­ са двигателей.

Решение этих актуальных проблем требует глубокого изучения всех изменений, которые претерпевают смазочные масла в условиях работы двигателей, характера образовав-

7

шихся продуктов окисления масла и влияния их на работо­ способность масла и 'двигателей. Ниже излагаются состояние и пути развития указанных проблем.

СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЯ

Задачи технического прогресса народного хозяйства страны вызывают необходимость дальнейшего усовершен­ ствования и модернизации энергетических и силовых уста­ новок, одним из видов которых являются широко применяе­ мые двигатели внутреннего сгорания. Основным направле­ нием совершенствования двигателей внутреннего сгорания [10] должно являться улучшение экономических и энергети­ ческих показателей их работы, а также снижение удельного веса двигателей (вес на единицу мощности) цри одновремен­ ном повышении их надежности и долговечности.

Непрерывное усовершенствование современных двигате­ лей внутреннего сгорания и создание новых, более форсиро­ ванных теплонапряженных двигателей вызывает повышение требований к качеству топлив и смазочных масел. Поэтому возможности развития двигателестроения находятся в пря­ мой зависимости от качества применяемых топлив и смазоч­ ных масел. В этой связи представляет интерес обзор литера­ туры по вопросу развития двигателестроения в стране, из которого станут понятными растущие требования двигателей к качеству смазочных масел.

Начало развития двигателей внутреннего сгорания свя­ зано с появлением газового двигателя Лаундера мощностью 3—5 л. с. и может быть отнесено к 1860 г. Впервые в России такой двигатель был построен в Петербургском технологи­ ческом институте под руководством И. А. Вышнеградского, положившего начало двигателестроению в России. В даль­ нейшем с целью улучшения показателей работы двигателя Лаундера, имевшего низкий к. п. д. (т) = 0,042) и чрезмерно большой расход газа (3 м3 на 17 л. с.), был создан четырех­ тактный двигатель, работавший на светильном газе, фирмы Ланген и Отто. Низкий к. п. д. и большой расход топлива в газовых двигателях дали толчок развитию карбюраторных двигателей, работающих на жидком топливе (керосин и бен­ зин). По проекту Н. С. Костовича в 1884 г. в России был построен бензиновый поршневой двигатель для воздушного корабля. С этого времени начались обширные исследования рабочего процесса газовых и бензиновых двигателей. Боль­ шой экспериментальный материал, накопленный 'в результате многочисленных испытаний двигателей, позволил В. И. Гри­ невецкому разработать теорию расчета рабочего процесса, которая в 1907 г. была опубликована в его фундаментальной работе «Тепловой расчет рабочего процесса». Слроектиро’

8

ванный В. И. Гриневецким двигатель двойного сжатия и двойного расширения был настроен в 191.1 г. Однако из-за отсутствия необходимых средств работа по его доводке оста­ лась незаконченной.

Несмотря на разработку русскими учеными теории рабо­ чего процесса двигателей внутреннего сгорания, лишь в 1910 г. на Русско-Балтийском заводе в Риге было организо­ вано полукустарное производство автомобилей. За шесть лет (с 1910 по 1915 г.) завод выпустил 450 легковых автомо­ билей трех моделей и десять опытных грузовых.

Н. Р. Брилинг в 1914 г. провел глубокие исследования рабочего процесса двигателя и впервые в России разрабо­ тал теорию рабочего процесса карбюраторного двигателя.

В период первой мировой войны 1914— 1918 гг. в связи с необходимостью обеспечения русской армии транспортны­ ми средствами царское правительство субсидировало пред­ принимателей для постройки автомобильных заводов. Однако ни одного завода построено не было. Позднее на базе одной из авторемонтных мастерских в Москве был создан автомобиль­ ный завод АМО, который в 1924 г. выпустил первый советский автомобиль АМО-ф-15 грузоподъемностью 1,5 тонны. За пери­ од 1924— 1931 гг. завод АМО выпустил около 6000 автомобилей.

В 1925 г. на Ярославском заводе был начат выпуск гру­ зовых автомобилей Я-3 и Я-4 грузоподъемностью 3 и 3,5 тонны соответственно. В это время НАМИ еще только разрабатыва­ лась конструкция легковых автомобилей, производством кото­ рых впоследствии занимался завод «Спартак» в Москве. Таким образом, начало развития советской автомобильной промыш­ ленности относится к периоду 1924— 1931 гг.

Потребности страны в автомобильном транспорте вызва­ ли необходимость организации массового производства авто­ мобилей и строительство крупных автомобильных заводов. В исключительно короткий срок, с 1929 по 1932 г., были по­ строены Горьковский автозавод производительностью 100000 грузовых и легковых автомобилей в год и Московский авто­ мобильный завод производительностью 25 000 грузовых авто­ мобилей в год.

В 1937 г. выпуск автомобилей уже достиг 200 000 в год

инаша страна по выпуску грузовых автомашин заняла пер­ вое место в Европе, обогнав Англию, Германию, Францию, а в 1938 г. их производилось больше, чем в Англии, Германии

иИталии, вместе взятых.

Одновременно с увеличением количества выпускаемых автомашин велась работа по усовершенствованию старых и созданию новых моделей. Двигатель грузового автомобиля Горьковского завода ГАЗ-АА мощностью 40 л. с. был заме-

9