Сравнительный анализ противоизносных свойств растительных масел

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сравнительный анализ противоизносных свойств растительных масел

Г.И. Болдашев

В статье представлены методика и результаты исследований противоизносных свойств растительных масел (рапсового, льняного, рыжикового и горчичного) на универсальном трибометре типа ТУ. Обоснована актуальность проблемы использования растительных масел в качестве компонентов смазочных композиций узлов автотранспортной техники.

Ключевые слова: смазывание, масло, растительное, свойства, противоизносные.

В настоящее время в сельском хозяйстве основными энергетическими средствами являются тракторы, оснащенные дизельными двигателями, которые являются основными потребителями моторных топлив нефтяного происхождения. Также широко распространены автоматические трансмиссии, как гидродинамические, так и гидрообъемные, но при этом велика доля коробок передач с гидравлическим управлением. Обеспечить надежную работу этих узлов и агрегатов без обеспечения оптимальных условий трения невозможно, соответственно, необходимо большое количество качественных смазочных материалов. И если для используемых в двигателях моторных масел требования, как правило, очень жесткие, то в менее нагруженных сопряжениях, например, в зубчатых передачах, возможно использование не столь дорогих, и, что важно, возобновляемых компонентов на основе биологического сырья, в частности, растительных масел. Использование смазочных композиций подобного типа в ДВС ограничивается тяжелыми условиями работы и высокой тепловой напряженностью, вызывающими ускоренное окисление органических веществ и «старение» смазочного материала, однако возможно использование этих ресурсов в качестве топлив. Но во всех рассмотренных случаях растительное сырье выступает в качестве смазочного материала - либо для агрегатов трансмиссии, либо для топливной аппаратуры, либо для узлов гидросистемы. Таким образом, становится актуальным вопрос изучения противоизносных свойств растительных масел, как в чистом виде, так и в составе смазочных композиций и смесевых минерально-растительных топлив.

Цель исследования - провести сравнительную оценку противоизносных свойств растительных масел.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи исследования: обосновать актуальность задачи; разработать методику исследований на трибометре типа ТУ; провести анализ противоизносных свойств на примере рапсового, горчичного, рыжикового и льняного масел.

При эксплуатации автотракторной техники, оснащенной дизельными ДВС, возникает проблема экономии невосстановимых запасов нефти, являющейся сырьем для большинства жидких топлив на углеводородной основе. Актуальным способом решения данной проблемы является частичное или полное замещение минеральных топлив синтетическими либо топливами биологического происхождения. Таким исследованиям посвящено значительное количество научных работ, однако вопрос влияния альтернативных энергоносителей на ресурс топливоподающей аппаратуры рассмотрен пока недостаточно широко. Например, этому вопросу посвящена работа [1], в которой авторы исследовали влияние концентрации растительных компонентов смесевых топлив на их противоизносные свойства.

В работе [2] оценены трибологические свойства минерально-растительной смазочной композиции на основе рапсового масла, предназначенной для использования в коробках передач с гидравлическим управлением и переключением без разрыва потока мощности тракторов «Кировец».

В работе [3] предложено использование рапсового масла в качестве компонента пластичной смазочной композиции, предназначенной для смазывания подшипников опорных катков гусеничного трактора.

Также проводились исследования рапсового масла в качестве рабочей жидкости гидравлических систем [4].

Все это говорит об актуальности вопроса исследования противоизносных свойств растительных масел, использующихся для технических целей, в частности, рапсового, льняного, горчичного и рыжикового. Все они содержат значительное количество органических поверхностно-активных веществ, преимущественно в виде непредельных жирных кислот (олеиновой, стеариновой, эруковой, линолевой и других), и способны образовывать полимолекулярные слои из пространственно ориентированных диполей, обладающие высоким сопротивлением сжатию. Такие пленки оказывают демпфирующее действие при контакте поверхностей трения и препятствуют как внедрению в материал детали абразивных частиц, так и прямому взаимодействию неровностей, вызывающему механическое изнашивание. Похожее действие демпферная пленка оказывает при знакопеременных динамических нагрузках, приводящих в обычных условиях к усталостному выкрашиванию металлов, в частности, в зубчатых зацеплениях. Таким образом, органические поверхностно-активные вещества являются естественными противоизносными присадками, особенно в случае использования смесевых минерально-растительных топлив или смазочных композиций на основе возобновляемых биологических материалов.

В настоящей работе исследования противоизносных свойств растительных масел проводились на универсальном трибометре типа ТУ по следующей методике:

- время опыта 600 с.;

- частота вращения приводного вала 1220 мин-1;

- нагрузка переменная от 400 до 500 Н с шагом 25 Н;

Схема работы - четырехшариковый узел трения. Оценивался средний диаметр пятна износа, измеренный на трех неподвижных шариках в двух взаимоперпендикулярных направлениях на каждом. Измерения проводились при помощи электронного микроскопа BW1008-500X.

Результаты испытаний представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Зависимость среднего диаметра пятна износа от нагрузки.

смазывание масло растительное автотранспортный

Анализ полученных данных показал, что наилучшими из рассмотренных вариантов противоизносными свойствами обладает рапсовое масло, что согласуется с данными работы [1]. Сопоставимыми свойствами характеризуется и рыжиковое масло, однако с ростом нагрузки средний диаметр пятна износа возрастает, что говорит о несколько худшей устойчивости рыжикового масла к изменению условий эксплуатации, в частности, удельного давления в контакте и температуры в точках касания. Льняное и горчичное масла показали практически одинаковые результаты, значительно уступающие первым двум вариантам.

Таким образом, проанализировав полученные зависимости, можно сделать вывод, что наиболее перспективным сырьем для смесевых минерально-растительных топлив и смазочных композиций для использования в тракторных трансмиссиях является рапсовое масло. В гидросистемах, как подверженных наименьшим нагрузкам, возможно использование всех четырех масел, однако этот вопрос требует дальнейших исследований для оценки ресурса и сохраняемости таких рабочих жидкостей, а также их подверженности окислению кислородом воздуха.

Список литературы

1. Быченин, А.П. Влияние смесевых минерально-растительных топлив на ресурс прецизионных пар топливоподающей аппаратуры дизельных двигателей/А.П.Быченин, Г.А. Болдашев, М.А. Быченина // Известия Самарской ГСХА. - 2013. - №3. - С. 54-59.

2. Приказчиков, М.С. Исследование трибологических свойств минерально-растительной смазочной композиции / М.С. Приказчиков//Известия Самарской ГСХА. - 2014. - №3. - С. 72-75.

3. Бухвалов, А.С. Обоснование рационального режима смазывания опорных катков гусеничного трактора/А.С. Бухвалов, О.С. Володько, А.Г. Ленивцев//Известия Самарской ГСХА. - 2014. - №3. - С. 62-67.

4. Молофеев, М.В. Повышение работоспособности тракторных гидросистем улучшением состояния рабочей жидкости/М.В. Молофеев//Эксплуатация автотракторной техники : опыт, проблемы, инновации, перспективы : сборник статей. - Пенза : МНИЦ ПГСХА, 2013. - С. 69-73.

Размещено на Allbest.ru