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

секунды, у тл опережения подачи топлива равен 34° до ВМТ. Оценочными .показателями по этому методу являются:

1) отложения нагара и лака на различных участках

и«а поршневых кольцах;

2)подвижность поршневых колец;

3)износ основных деталей двигателей за время испы­

таний;

4)изменение физико-химических свойств масел. Результаты испытаний опытных масел сравниваются

между собой или с результатами по эталонному маслу. Ис­ пытание прекращают при закоксовании поршневого кольца, о чем судят по возрастанию давления в картере выше 300 мм вод. ст.

Одной из модификаций данного метода является испы­ тание на указанном двигателе в течение 90 часов без смены и долива масла. Каждые 30 часов заменяется поршень с кольцами. По изменению количества отложений нагара и лака на поршнях за 30 часов их работы и физико-химических свойств масла судят о возможной длительности работы мас­ ла в этих довольно жестких условиях и о способности при­ садок тормозить процесс старения масла.

В настоящее время рядом исследовательских институтов (ВНИИ НИ, ИДТИ, НАМИ, ИХП и др.) разрабатываются конструкции дизельного и карбюраторного двигателей, на ба­ зе которых будут созданы и стандартизованы единые методы моторной оценки масел на одноцилиндровых двигателях.

СТЕНДОВЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ МАСЕЛ НА НАТУРНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

С целью окончательной оценки эксплуатационных свойств и для подбора масел, удовлетворяющих требования конкретного типа двигателя, опытный образец масла, про­ шедший испытание на одноцилиндровых двигателях с поло­ жительными результатами, испытывают на натурных дви­

гателях.

Испытания масел на развернутых двигателях проводят­ ся вначале при краткосрочном, а в случае положительных результатов — при длительном режиме. Окончательный этап испытаний осуществляется в эксплуатационных условиях. Методы проведения их довольно подробно освещены в лите­ ратуре и в ГОСТах, поэтому останавливаться на них не име­

ет смысла.

Анализ состояния работ в области разработки объектив­ ных лабораторных и моторных методов оценки эксплуата­ ционных свойств смазочных ;масел у нас и за рубежом позво­ ляет сделать следующие выводы:

70

Г Л А В А III

ИЗУЧЕНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ В ПРОЦЕССЕ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

На основании накопленного экспериментального мате­ риала многолетних исследований и испытаний масел и при­ садок для различных типов транспортных двигателей нами сделана попытка обобщить данные по влиянию различных факторов на изменение качеств смазочных масел в условиях работы двигателя. Было изучено влияние конструктивных особенностей двигателей, типа фильтров тонкой очистки мас­ ла, свойств топлив, масел и присадок на изменение качеств масел при работе их в двигателе. При этом учитывалось, что процесс окислительной полимеризации и конденсации, кото­ рому подвергаются смазочные масла в условиях работы двигателей, отличается от процесса окисления их в лабора­ торных приборах. Отсутствие возможности воспроизводить в лабораторных приборах совокупность влияния тех факторов, которые имеют место в условиях работы двигателя, повыша­ ет роль моторных методов исследования при окончательном решении вопроса о том, каково может быть назначение того или иного масла.

Ниже излагаются результаты исследований и испытаний, проведенных с целью выяснения влияния ряда факторов на изменение качеств масел.

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ НА СТЕПЕНЬ СТАРЕНИЯ МАСЛА

Вырабатываемые в настоящее время дизельные масла Д-11, Д-8, автолы АС-10 и АС-6 из восточных и бакинских нефтей используются в многочисленных, разных по конструк­ ции дизельных и карбюраторных двигателях, работающих в различных [эксплуатационных условиях.

72

Изучая влияние конструктивных особенностей двигате­ лей на степень старения смазочных масел, мы проводили сравнительное исследование качеств масел, отработавших в дизельном двухтактном двигателе ЯАЗ-204 и в четырехтакт­ ном тракторном двигателе Д-40. Режимы испытания были выбраны применительно к условиям эксплуатации этих ти­ пов двигателей (ГОСТ 491-51). Оба двигателя работали в стендовых условиях, на масле ДСП-11 и дизельном топливе с содержанием 1% серы, продолжительность работы двига­ теля ЯАЗ-204 составила 600 часов, а Д-40— 1000 часов. Тем­ пература масла в картере во время испытания поддержива­ лась на уровне 75—80° С, а температура воды на выходе из

В табл. 1 приведены сравнительные данные по измене­ нию физико-химических свойств масел, работавших в ука­ занных двигателях в процессе испытания, а также количество и состав продуктов старения масла. Согласно методике испытания, пробы отработанных масел для анализа с дви­ гателя ЯАЗ-204 отбирались в количестве 0,5 л на холостом ходу, из магистрали до фильтра грубой очистки масла в пер­ вом, третьем, пятом и седьмом 60-чаоовых циклах, через 20 минут, 10, 20, 30, 40, 50 и 60 часов работы. Смена масла и фильтрующих элементов производилась через 60 часов, долив масла — через каждые 10 часов работы двигателя.

Пробы масла с двигателя Д-40 отбирались также в ко­ личестве 0,5 л на холостом ходу, но из магистрали после филь­ тра грубой очистки, до долива свежего масла во втором,

73

пятом, седьмом и девятом циклах, через 20 минут, 60 и 100

•часов работы двигателя. Смена масла и фильтрующих эле­ ментов производилась через 100 часов работы. Физико-хими­ ческие свойства отработанных масел сопоставлялись с теми же свойствами исходных.

Несмотря на то, что смена масла и отбор проб отрабо­ танных масел в двигателе ЯАЗ-204 производились почти в два раза чаще, чем в Д-40 (60 против 400), физико-химиче­ ские свойства масла по всем показателям в двигателе ЯАЗ204 изменялись более интенсивно, чем в Д-40. Результаты длительных стендовых испытаний на указанных двигателях приведены в табл. 2. Данные показывают, что одно и то же

масло в различных типах двигателей ведет себя неодинаково. Физико-химические свойства масла ДС„-П в двигателе Д-40 изменяются менее интенсивно, чем в ЯАЗ-204.

Продолжительность нормальной работы двигателя, как известно, во многом зависит от работоспособности масла. В двигателе ЯАЗ-204, например, масло стареет быстрее, а это вызывает сравнительно большой износ деталей, значитель­ ные отложения нагара и лака, приводит к потере подвижно­ сти поршневых колец. Относительно быстрая утрата работо­ способности масла ДСп-П в двигателе ЯАЗ-204 объясняет­ ся тем, что он обладает высокой теплонапряженностью. Поршень в этом двигателе осуществляет газораспределитель­ ные функции, и вследствие этого масло имеет больший кон­ такт с кислородом воздуха.

Результаты испытаний масла Д-11 из бакинских нефтей в смеси с присадками ЦИАТИМ-339 и БФК на тракторных двигателях Д-40 и КДМ-46 также подтвердили заметное влияние конструктивных особенностей двигателей на измене­ ние качеств масел в процессе их работы. Результаты этих

74

испытаний приведены в табл. 3, 4. Как видно из таблиц, при Применении одного и того же масла с 3% присадки

ЦИАТИМ-339 или с 6% присадки БФК изменение качества его в двигателе Д-40 происходит почти в два раза интенсив­ нее, чем в КДМ-46. Естественно, степень изменения качеств масел влияет на показатели работы указанных двигателей

(табл. 4).

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ ФИЛЬТРОВ тонкой очистки НА СТЕПЕНЬ СТАРЕНИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

Степень загрязнения моторных масел, а вследствие этого и чистота деталей двигателя, их износ в значительной мере зависят от конструкции фильтров тонкой очистки масла. Это

75

подтверждают многочисленные экспериментальные исследо­ вания по фильтрации смазочных масел в работающем дви­ гателе.

Н. В. Брусянцев и М. А. Григорьев установили, что на­ личие фильтров тонкой очистки почти в 10 раз снижает количество накопившихся в масле осадков. Фильтры тонкой очистки, различные по конструкции и техническому состоя­ нию, обладают различной фильтрующей способностью.

К- С. Рамайя [3, 29] показал, что при применении филь­ тра типа АСФО количество осадков в масле почти в 4 раза меньше, чем при использовании центробежных фильтров. Вместе с тем при наличии центробежного (фильтра в масле накапливается значительно меньшее количество неорганиче­ ских осадков, чем при работе с фильтром АОФО. Примене­ ние АСФО обеспечивает относительно лучшую чистоту де­ талей двигателя, однако величина износа при этом выше, чем в случае использования центробежных фильтров.

Проведенные на Уральском автозаводе испытания авто­ мобилей ЗИЛ-450 с пробегом 45—65 тыс. км показали, что у двигателей, работавших с центробежным фильтром, сред­ ний износ деталей был в 1,6—3 раза ниже, чем у двигате­ лей с фильтром АСФО. Аналогичные результаты дали испы­ тания тракторных двигателей ДТ-54 на Харьковском трак­ торном заводе [3, 29].

Влияние конструкции фильтров тонкой очистки на ско­ рость изменения качеств масел и на состояние двигателя нами исследовалось на тракторном двигателе Д-40 при оди­ наковых условиях его работы с центробежным фильтром и с АСФО (табл. 5—7).

Т а б л и ц а 5

Изменение качества масла Д-11 бакинского с 3% присадки АзНИИ-7

Из приведенных данных видно, что при использовании центробежного фильтра в отработанном масле значительно

76

медленнее нарастает содержание механических примесей и сохраняется -более высокая концентрация присадки (43%). Вследствие этого снижается интенсивность износа деталей двигателя. Повышенная коксуемость отработанного масла в случае применения центробежного фильтра свидетельствует о большей степени его загрязнения органическими осадка­ ми. Данные о влиянии типа фильтров на показатели работо­ способности двигателей приведены в табл. 6.

Анализ экспериментальных материалов подтверждает положение о том, что тип фильтров тонкой очистки масла оказывает существенное влияние на показатели работоспо­ собности двигателя, присадок и на загрязнение масла при работе двигателя. Эти выводы справедливы и для карбюра­ торных двигателей. В табл. 7 приведены результаты сравни­ тельных исследований различных типов фильтров на двига­ теле ЗИЛ-450 [30].

Сравнительные результаты испытаний на износ деталей двигателя ЗИЛ-150 с применением масляных фильтров

Результаты экспериментов показывают, что, несмотря на большую степень загрязнения смазочных масел, во всех случаях испытаний двигателей с центробежным фильтром износ деталей значительно ниже, чем при использовании фильтров АСФО. На первый взгляд это положение кажется

77

парадоксальным. Однако исследованиями [2, 3 и 29] установлено следующее:

а) «при работе двигателя с центробежным фильтром в отработанном масле накапливается значительно меньшее количество неорганических осадков, чем при использовании фильтра АСФО. Под действием центробежных сил частицы неорганических веществ с большим удельным весом, отде­ ляясь, накапливаются на стенках центробежного фильтра. Уменьшение содержания неорганических примесей в отра­ ботанном масле способствует снижению износа деталей двигателя;

б) фильтры АСФО полностью извлекают из масла карбены и карбоиды, тогда как при центробежной фильтрации они сохраняются в отработанном масле в количестве 0,2—

2,7 раза больше, чем при фильтрации через АСФО, что и объясняет повышенное загрязнение масла при центробеж­ ной фильтрации;

г) количество нейтральных смол в отработанном масле и кислотное число в случаях применения обоих типов филь­ трации практически одинаковы.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

Как указывалось ранее, на скорость и глубину окисле­ ния смазочных масел в условиях работы двигателя при про­ чих равных условиях существенное влияние оказывает тем­ пературный режим, который, в свою очередь, зависит от условия эксплуатации. На изменение температуры поршня, гильзы, охлаждающей жидкости, а следовательно, и масла в картере оказывают влияние такие эксплуатационные фак­ торы, как число оборотов коленчатого вала, нагрузка дви­ гателя, угол опережения впрыска топлива (угол опережения зажигания), температура охлаждающей жидкости и всасы­ вающего воздуха и т. п. В процессе работы двигателей в зависимости от условий эксплуатации указанные факторы изменяются и поэтому создаются различные температурные условия работы смазочных масел. Теоретический и практи­ ческий интерес представляет исследование влияния этих факторов на температурный режим работы двигателя и на условия работы масел.

С целью исследования влияния различных факторов на температурный режим работы двигателя нами проводились испытания масла на одноцилиндровом отсеке двигателя

78

ДТ-54, оснащенного термопарами, установленными на рас­ стоянии 30, 109 и 181 мм от ВМТ по высоте гильзы цилин­ дра, и пятью термопарами на поршне (рис. 2). Термопары были установлены также на входе и выходе охлаждающей жидкости и масла, на всасывающем и выхлопном коллекто­ рах. Температура измерялась и регистрировалась электрон­ ным потенциометром ЭПП-09.

Рис. 2.

Вопросу создания надежных контактирующих устройств для замера температуры в различных точках поршня, спо­ собных передать термо-э. д. е. от пирометрического преобра­ зователя до измерителя в процессе работы двигателя по­ священы труды ряда исследователей. Для надежной работы контактирующих устройств необходимо создание схемы, обеспечивающей периодический съем с каждого пирометри­ ческого преобразователи тер'мо-э. д. с. за каждый оборот кривошилно-шатунного механизма.

79