Исследование свойств смазочных материалов при пониженных температурах

1.

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Южно-Уральский государственный университет
(национальный исследовательский университет)»
Институт «Политехнический»
Факультет «Автотранспортный»
Кафедра «Автомобильный транспорт»
Исследование свойств смазочных материалов
при пониженных температурах
Автор работы: Щепин А.А., П-416
Руководитель работы: Задорожная Е.А.

2.

Цель исследования и постановление задач
Цель исследования:
Исследование свойств смазочных материалов при пониженных температурах
Поставленные задачи:
1. Выполнить обзор современной литературы, провести анализ и сделать заключения по
текущей обстановке;
2. Ознакомиться с методами исследования вязкости масел;
3. Изучить приборы для измерения вязкости масла и ознакомиться с видами вязкости.
4. Провести исследования вязкости масел при различных температурах на приборе
,,ротационный вискозиметр Rheotest RN4.1”. Выполнить исследования, определить
зависимость вязкости масел от различных температур, посчитать дисперсию и среднее
значение вязкости для заданной температуры, выявить аппроксимацию.

3.

Актуальность работы
В настоящее время существует проблема эксплуатации автомобилей,
арктических машин в условиях низких температур. Люди активно изучают это
направление и пытаются создать подходящие смазки и масла, которые могли
бы позволить беспрепятственно эксплуатировать автомобили в условиях
отрицательных температур. Конечно, в данный момент существуют различные
присадки, но все еще этого недостаточно. Большая часть России
эксплуатируют автотранспортные средства при данных условиях, но если
рассматривать отдельно взятые регионы, такие как ЯНАО, Якутия, то
появляется более важная проблема-крайне низкая температура воздуха,
достигающая -70 градусов. Без предварительного прогрева двигателя
запустить автомобиль не получится, но получение более приспособленного
масла облегчило-бы жизнь многим людям. Также вышло постановление от 30
марта 2021 года №484 по развитию и изучению Арктической зоны. В связи с
этим ведутся активные исследования смазочных материалов при низкой
температуре. Основная проблема при таких температурных условиях-запуск
двигателя в связи с большой вязкостью смазочных материалов.

4.

Методика исследования
Вязкость масла возможно определить с помощью различных вискозиметров. Существуют два
основных вида: ротационные и вискозиметры истечения.
Отличия данных вискозиметров:
-вискозиметрами истечения измеряют кинематическую вязкость масла по скорости свободного
течения. Для этой цели используют капиллярные и сосуды с калиброванным отверстием(вискозиметры
Энглера, Редвуда и Сейболта);
-ротационными вискозиметрами определяют динамическую вязкость по крутящему моменту с
установленной скоростью ротора.
Вязкость характеризуется двумя показателями - кинематической и динамической вязкостью.
Единицы измерения динамической вязкости: P - пуаз или сантипуаз сР (сР = mPa-s). Кинематическая
вязкость, п -отношение динамической вязкости к плотности (h/r). Единицы измерения кинематической
вязкости - стоке (St) или сантистокс (cSt, I cSt = 1 мм2/с).

5.

Методика исследования
Установка, на которой мне довелось
провести эксперименты - ,,ротационный
вискозиметр Rheotest RN4.1”. Данный
прибор позволяет имитировать реальную
работу масла при различных температурах.
Термостатирование с помощью элементов
Пельтье позволяет проводить измерения
при различных температурах без
дополнительного термостата. Диапазон
рабочих температур от -30 до +200
градусов по Цельсию.
Ротационный вискозиметр Rheotest
RN4.1

6.

Результаты исследования
Масло
Лукойл СТАБИО
синтетик 46
Средняя вязкость масла Лукойл СТАБИО синтетик 46 при заданных температурах (скачок)
Температура, T ◦C
0
5
10
20
40
60
80
μ,мПа·с
264,93
17,22
192,68
6,12
100
143,81
83,95
35,21
17,61
10,22
8,01
3,78
Дисперсия вязкости
0,08
0,009
0,004
0,005
0,004
Первым испытуемым маслом я рассмотрю Лукойл СТАБИО синтетик 46. Данная таблица отображает
серии опытов, проведенные на режиме ,,скачок’’. После проведения опытов на 5 различных видах
масел при заданных температурах можно сделать вывод, что данный образец более приспособлен к
низким температурам в связи с более низкой вязкостью в отличии от других образцов. Более того, я
определил достаточно хорошую дисперсию вязкости для определенных температур, что говорит о
стабильности вязкости масла при заданных температурных условиях.

7.

Результаты исследования
μ,мПа·с
Аппроксимация
300
250
y = 6,1549x2 - 92,745x + 354,97
200
150
100
50
0
0
5
10
20
40
60
80
100 T ◦C
В ходе дальнейшей обработки экспериментов я выявил полиномиальную
аппроксимацию. Данная формула может помочь в вычислениях вязкости при
введении ее в программу.

8.

Заключение
Был проведен анализ научной литературы, из которого я получил представление о исследованиях
вязкости масел. На основе полученных данных сделана конструктивная оценка актуальности
проблемы.
Обзор различных научных статей по исследованию вязкости масел показал, что масла на
синтетической основе имеют более низкую температуру застывания, в связи с чем более
приспособлены для эксплуатации при условиях низкой температуры. Также используются
различные полимерные присадки с использованием модификаторов вязкости, что дает
уменьшенную температуру застывания и более низкую вязкость.
Исходя из полученных данных обработки экспериментов выявлено:
Чем ниже рабочая температура масла, тем больше вязкость и ее дисперсия. В результате
обработки масло на синтетической основе показало меньшую вязкость и низкую дисперсию
вязкости.
Выявлена полиномиальная аппроксимация при обработке серии опытов.