Повышение качества моторных масел путем введения присадок – ингибиторов коррозии

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

Ташкентский автомобильно-дорожный институт

МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ

На соискание академической степени магистра

повышение качества моторных масел путем введения присадок - ингибиторов коррозии

Кадиров Бекзод

Начальник отдела магистратуры

доц. К.Ш. Зиядуллаев

Научный руководитель

доц. З.Х. Алимова

Ташкент - 2010

ОГЛАВЛЕНИЕ

РЕФЕРАТ

ВВЕДЕНИЕ

О ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОГРАММЕ «ГОД ГАРМОНИЧНО РАЗВИТОГО ПОКОЛЕНИЯ»

1. РОЛЬ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В УМЕНЬШЕНИИ ТРЕНИЯ, КОРРОЗИИ И ИЗНОСА

1.1 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ТРЕНИЯ И ИЗНОСА

1.2 ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ИЗНОСА АВТОМОБИЛЕЙ, ВИДЫ ЗАЩИТНЫХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2. ВЛИЯНИЕ МАСЕЛ И ПРИСАДОК НА ТРЕНИЕ И ОТДЕЛЬНЫЕ ВИДЫ ИЗНОСА

2.1 ВЛИЯНИЕ БАЗОВЫХ МАСЕЛ И ПРИСАДОК

2.2 КОМПОЗИЦИИ ПРИСАДОК, СНИЖАЮЩИЕ ПОТЕРИ НА ТРЕНИЕ, КОРРОЗИЮ И ИЗНОС

2.3 ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОНСЕРВАЦИОННЫХ, КОНСЕРВАЦИОННО-РАБОЧИХ И РАБОЧЕ-КОНСЕРВАЦИОННЫХ МАСЕЛ

3. Экспериментальная часть

3.1 Исследование моторных масел

3.2 Исследование ингибитора коррозии «ТАДИ - ХИМ»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

РЕФЕРАТ

Повышение качества моторных масел путем введения присадок - ингибиторов коррозии

Работа изложена на русском языке на _____ страницах, содержит ___ рисунков, ____ таблиц, список литературы из ____ наименований, в том числе ___ с Интернета.

Ключевые слова: автомобили, двигатели, моторные масла, присадки, ингибиторы коррозии, трение, износ, коррозия, коррозионно-механический износ, рабоче-консервационное масло, защитные свойства.

В своей диссертационной работе я изучал возможность использования присадок - ингибиторов коррозии на основе сульфированной алкенилянтарной кислоты для создания рабоче-консервационных моторных масел.

В литературном обзоре подробно рассмотрены вопросы трения, износа и коррозии, и их взаимосвязь. Анализируется возможность защиты автомобильных двигателей с помощью рабочих и рабоче-консервационных масел.

В экспериментальной части описывается результаты лабораторных испытаний масла М-8А в композиции с предлагаемым ингибитором коррозии - соли мочевины сульфоалкенилянтарной кислоты.

В результате предлагаются выводы по применению присадки - ингибитора коррозии.

ВВЕДЕНИЕ

Мировой финансовый кризис, воздействие его на экономику Узбекистана и факторы, предупредившие и смягчившие его последствия.

Получив начало с провалов и несостоятельности ипотечного кредитования в США, кризис нашел свое масштабное отражение в кризисе ликвидности важнейших банков и финансовых структур, катастрофическом падении индексов и рыночной стоимости крупнейших компаний на ведущих фондовых рынках мира. Все это, в свою очередь, явилось причиной серьезного спада производства, резкого снижения темпов роста экономики во многих странах, со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.

Принимающий все большие размеры мировой финансовый кризис не может не оказать воздействия на нашу страну.

Каждый из нас должен отдавать себе отчет в том, что Узбекистан сегодня -- это составная часть мирового пространства и глобального финансово-экономического рынка.

Из-за сокращающегося спроса на мировом рынке снижаются цены на экспортируемую Узбекистаном продукцию, такую как драгоценные и цветные металлы, хлопок, уран, нефтепродукты, минеральные удобрения и другие. Это в свою очередь приводит к уменьшению экспортной выручки хозяйствующих субъектов и инвесторов, отражается на их прибыли и рентабельности производства и в конечном итоге -- на темпах роста и на наших макроэкономических показателях.

Для нейтрализации воздействия мирового финансового кризиса и преодоления его последствий у нас в стране есть все необходимые условия. За истекший период сформирован достаточно прочный фундамент экономического и финансового потенциала страны, созданы надежные механизмы управления финансово-банковской инфраструктурой.

Совсем недавно принят и сегодня реализуется Указ Президента Республики Узбекистан по оказанию дополнительной помощи банковским и финансовым структурам, поддержке деловой активности предприятий и компаний реального сектора экономики, повышению рентабельности производства и экспортных возможностей, выделению им в этих целях дополнительных налоговых льгот и преференций и реализации наряду с этим других крупномасштабных мер и проектов.

Исходя из этого, само собой разумеется, что важнейшим нашим приоритетом в социально-экономическом развитии Узбекистана на 2009 год продолжит оставаться реализация принятой в стране антикризисной программы на 2009--2012 годы.

У нас есть сегодня все основания заявить о том, что принятая нами модель перехода к социально ориентированной свободной рыночной экономике, базирующейся на известных пяти принципах, с каждым годом нашего продвижения вперед оправдывает свою правильность и состоятельность.

В первую очередь такие принципы, как деидеологизация, прагматичность экономической политики, выраженной как приоритет экономики над политикой, возложение роли главного реформатора на государство, обеспечение верховенства закона, проведение сильной социальной политики, поэтапность и постепенность в реализации реформ -- все это, особенно в экстремальных условиях разразившегося мирового финансового и экономического кризиса, доказывает свою актуальность и жизненность.

Коротко остановимся на конкретных разделах -- комплексах мероприятий Антикризисной программы, направленных на решение следующих ключевых задач.

В первую очередь, это дальнейшее ускоренное проведение модернизации, технического и технологического перевооружения предприятий, широкое внедрение современных гибких технологий. Это прежде всего касается базовых отраслей экономики, экспортоориентированных и локализуемых производств.

Ставится задача ускорения реализации принятых отраслевых программ модернизации, технического и технологического перевооружения производства, перехода на международные стандарты качества, что позволит обеспечить устойчивые позиции как на внешнем, так и на внутреннем рынках.

Во-вторых, реализация конкретных мер по поддержке предприятий-экспортеров в обеспечении их конкурентоспособности на внешних рынках в условиях резкого ухудшения текущей конъюнктуры, создание дополнительных стимулов для экспорта, в частности:

-- выделение им льготных кредитов на пополнение оборотных средств сроком до 12 месяцев по ставке, не превышающей 70 процентов от ставки рефинансирования Центрального банка;

-- продление до 2012 года освобождения от уплаты в бюджет всех видов налогов и сборов, кроме налога на добавленную стоимость, предприятий с иностранными инвестициями, специализирующихся на производстве готовой продукции;

-- реструктуризация суммы просроченной и текущей задолженности по кредитам банков и списание пени по платежам в бюджет и предоставление других не менее важных льгот и преференций.

В-третьих, повышение конкурентоспособности предприятий за счет введения жесткого режима экономии, стимулирования снижения производственных затрат и себестоимости продукции. В 2008 году одобрены предложения хозяйствующих субъектов по реализации мер, направленных на снижение в текущем году себестоимости продукции не менее чем на 20 процентов в ведущих отраслях и сферах нашей экономики.

Предусмотрена разработка действенного механизма по стимулированию руководителей и ответственных лиц за достижение намеченных параметров по снижению себестоимости.

Наряду с этим в Антикризисной программе выработан механизм по ограничению в 2009 году повышения цен на все виды энергоносителей и основные виды коммунальных услуг не более чем на 6--8 процентов, с безусловным обеспечением рентабельности их производства.

В-четвертых, реализация мер по модернизации электроэнергетики, сокращению энергоемкости и внедрению эффективной системы энергосбережения. Дальнейшее повышение конкурентоспособности нашей экономики, рост благосостояния населения во многом зависят от того, насколько бережно, экономно мы научимся использовать имеющиеся ресурсы и в первую очередь электро- и энергоресурсы.

В-пятых, в условиях падающего спроса на мировом рынке ключевую роль в сохранении высоких темпов экономического роста играет поддержка отечественных производителей путем стимулирования спроса на внутреннем рынке.

Исходя из вышеизложенного каждый гражданин нашей Республики должен отдавать себе отчет о серьезном финансово-экономическом положении и внести свой посильный вклад в реализацию антикризисной программы.

О ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОГРАММЕ «ГОД ГАРМОНИЧНО РАЗВИТОГО ПОКОЛЕНИЯ»

В Государственной программе «Год гармоничного развития поколения» поставлена цель осуществлена широкого комплекса целенаправленных мер по созданию в нашей стране необходимых возможностей и условий для воспитания здорового, гармонично развитого поколения.

Совершенствование нормативно-правовой базы, внесение соответствующих требованиям времени изменений и дополнений в действующие законодательные и нормативные акты, направлены на защиту прав и интересов детей и молодежи, на укрепление правовых основ их гармоничного развития;

Намечено дальнейшее усиление мер по формированию здорового поколения на основе последовательной реализации программы «Здоровая мать - здоровый ребенок», совершенствования системы охраны репродуктивного здоровья матерей и детей, приоритетного развития профилактического здравоохранения, укрепления материально-технической базы медицинской службы, усиления разъяснительной и консультативной работы среди населения в вопросах, связанных с рождением и воспитанием здоровых детей;

В Постановлении Президента Республики Узбекистан о государственной программе «Год гармонического развития» указано на необходимость формирования и обеспечения рационального и эффективного использования материально-технической базы в сфере образования и воспитания подрастающего поколения, обращая особое внимание на востребованность подготавливаемых специалистов в отраслях и сферах реальной экономки, усовершенствование государственных образовательных стандартов, учебных программ и учебно-методической литературы;

Кардинальное улучшение качества обучения в школах, профессиональных колледжах и лицеях, вузах страны возможно за счет широкого внедрения в образовательный процесс новых информационно-коммуникационных и педагогических технологий, электронных учебников и мультимедийных средств, укрепления учебно-лабораторной базы образовательных учреждений современными видами учебных программ и учебно - методической литературы;

Необходимо дальнейшее развитие, внедрение и освоение в жизни каждой семьи современных информационных и коммуникационных технологий, цифровых и широкоформатных телекоммуникационных средств связи и системы Интернета;

Для реализации отмеченных мер, в Постановлении Президента Республики Узбекистан последовательное усиление проводимой работы в сфере физического воспитания подрастающего поколения и детского спорта, по широкому вовлечению в регулярные занятия спортом молодежи, особенно девушек в сельской местности, строительству новых спортивных комплексов, стадионов и сооружений, оснащение их современным спортивным оборудованием и снаряжением, укрепление высококвалифицированными тренерскими кадрами и наставниками;

В Постановлении Президента Республики Узбекистан также отмечено, что дальнейшее стимулирование и решение имеющихся проблем в сфере развития малого бизнеса и частного предпринимательства является важнейшим направлением структурных преобразований экономики, основой формирования доходов населения и среднего класса собственников, создание условий для широкого вовлечения в предпринимательскую деятельность молодежи, прежде всего выпускников профессиональных колледжей и высших образовательных учреждений, особенно в сельской местности;

Следует разработать комплекс мер по дальнейшему развитию науки, созданию условий для активного привлечения к научной деятельности талантливой, одаренной молодежи, реализации ею своего творческого и интеллектуального потенциала;

Необходимо усиление заботы о молодых семьях, обеспечение их правовой и социальной защиты. Для создания необходимых условий образования здоровой и прочной семьи, являющейся важным звеном общества в деле воспитания физически здорового и гармонично развитого подрастающего поколения в духе национальных и общечеловеческих ценностей и любви к Родине;

Является необходимым осуществление комплекса мер по утверждению среди молодежи принципов здорового образа жизни, ограждению ее от алкоголизма и наркомании, различных пагубных угроз и чуждых для нас религиозных и экстремистских влияний и воздействия низкопробной «массовой культуры».

Одним из приоритетных направлений государственной политики, осуществляемой под руководством Президента страны, является всесторонняя поддержка подрастающего поколения, усиление у юношей и девушек чувства причастности к судьбе Родины, ее настоящему и будущему, воспитание самостоятельно и по-новому мыслящей молодежи. Этой цели способствует и объявление нынешнего года Годом гармонично развитого поколения.

Как отметил глава государства в своем докладе «Конституция Узбекистана - прочный фундамент нашего продвижения на пути демократического развития и формирования гражданского общества», с учетом требований сегодняшнего дня необходимо совершенствованиё государственных образовательных стандартов, учебных программ и учебной литературы, пересмотр образовательных направлений и специальностей в системе высшего и среднего специального образования.

В стране созданы широкие возможности по повышению духовности подрастающего поколения, расширению его мировоззрения и гармоничного воспитания.

Также в своем распоряжении от 9 декабря 2009 года Президент Республики Узбекистан И.А. Каримов отметил: в целях осуществления широкого комплекса мер по созданию в стране необходимых возможностей и условий для воспитания здорового и гармонично развитого поколения, формированию юношей и девушек нашей страны всесторонне развитыми личностями с учетом того, что XXI век - это век, где главенствуют интеллектуальные - ценности, и в связи с провозглашением в Республике Узбекистан 2010 года Годом гармонично развитого поколения:

1.Создать Республиканскую комиссию по разработке и реализации Государственной программы «Год гармонично развитого поколения» в составе согласно приложению.

2.Республиканской комиссии (Мирзиёев Ш. М.) совместно с министерствами, ведомствами и общественными организациями, Советом Министров Республики Каракалпакстан, хокимиятами областей и г. Ташкента в месячный срок разработать и внести на утверждение проект Программы «Год гармонично развитого поколения».

3.В Программе, наряду с продолжением мер, реализуемых в соответствии с принятыми государственными программами и другими мероприятиями по обеспечению формирования всесторонне развитого подрастающего поколения, предусмотреть решение важнейших задач по следующим приоритетным направлениям: совершенствование нормативно - правовой базы, внесение соответствующих требованиям времени изменений и дополнений в действующие законодательные и нормативные акты, направленные на защиту прав и интересов детей и молодежи, укрепление правовых основ их гармоничного развития;

Дальнейшее усиление мер по формированию здорового поколения, прежде всего через обеспечение здорового наследства, дальнейшей реализации программы «Здоровая мать - здоровый ребенок», совершенствование системы охраны репродуктивного здоровья матерей, детей и подростков, приоритетное развитие профилактического здравоохранения, укрепление материально-технической базы медицинской службы, усиление разъяснительной работы среди населения по вопросам рождения и воспитания здоровых детей, формирования у молодых людей стремления к созданию здоровой и благополучной семьи;

Обеспечение рационального и эффективного использования созданной современной материально-технической базы в сфере образования и воспитания подрастающего поколения, осуществление, исходя из требований времени, пересмотра и совершенствования направлений образования и специальностей в системе высшего и среднего специального образования, востребованных в отраслях и сферах реальной экономики, усовершенствование государственных образовательных стандартов, учебных программ и учебно-методической литературы;

Кардинальное улучшение качества обучения в школах, профессиональных колледжах и лицеях, вузах страны за счет широкого внедрения в образовательный процесс новых информационно-коммуникационных и педагогических технологий, электронных учебников и мультимедийных средств, укрепления учебно-лабораторной базы образовательных учреждений самыми современными видами учебного и лабораторного оборудования, компьютерной техникой, а также формирования эффективной системы материального и морального поощрения нелегкого труда учителей и наставников;

Дальнейшее развитие, внедрение и освоение не только в школах, лицеях, колледжах и вузах, но и в жизни каждой семьи современных информационных и компьютерных технологий, цифровых и широкоформатных телекоммуникационных средств связи, системы Интернета;

Последовательное усиление проводимой работы в сфере физического воспитания подрастающего поколения и детского спорта, по широкому вовлечению в регулярные занятия спортом молодежи, особенно девушек, в сельской местности, строительству новых спортивных комплексов, стадионов и сооружений, оснащение их современным спортивным оборудованием и снаряжением, укрепление высококвалифицированными тренерскими кадрами и наставниками;

Разработка комплекса мер по дальнейшему стимулированию решению имеющихся проблем сфере развития малого бизнес и частного предпринимательства как важнейшего направления структурных преобразована (технических и технологических), основы формирования доходов населения и среднего класс собственников, созданию условий для широкого вовлечения предпринимательскую деятельность молодежи, прежде всего выпускников профессиональных колледжей и высших образовательных учреждений, особенно сельской местности;

Разработка комплекса мер по дальнейшему развитию науки созданию условий для активного привлечения к научной деятельности талантливой, одаренной молодежи, реализации ими своего творческого и интеллектуального потенциала, в том числе путем создания специального фонда развития науки и технологий, образованию в системе Академии наук и вузов страны новых лабораторий для проведения передовых, перспективных научных исследований изыскательских работ, налаживанию и расширению их эффективного сотрудничества с зарубежными научными центрами;

Усиление заботы о молодых семьях, обеспечение их правовой и социальной защиты, ее создание необходимых условий для образования здоровой прочной семьи, являющейся важным, решающим звеном общества в деле воспитания физически здорового и гармонично развитого подрастающего поколения, где дети формируются как личности, воспитываются достойными, представителями своего народа в духе национальных и общечеловеческих ценностей, любви к Родине;

Осуществление комплекс мер по утверждению среди молодежи принципов здорового образа жизни, ограждению ее с наркомании, безнравственности, пагубных воздействий, угроз влияний проникающих извне различных пороков низкопробной «массовой культуры».

В результате интенсивного развития газодобывающей промышленности и разработки богатейших га-зоконденсатпых месторождений возникла проблема промышленного использования газового конденсата, являющегося сопутствующим продуктом при добыче газа.

Большинство открытых газокондепсатных месторождений находятся в труднодоступных районах и удалены от газоперерабатывающих, газобензиновых заводов, крупных подземных и надземных хранилищ нефти и нефтепродуктов. В результате огромные количества газоконденсатов при разработке и эксплуатации месторождений не находят практического применения по причине сложности их транспортирования.

Поэтому одной из первоочередных проблем является перевод на газовые конденсаты или их композиции с существующими топливами двигателей внутреннего сгорания, техники, обслуживающей, разведочное и эксплуатационное бурение, а также машинно-тракторных парков, находящихся в непосредственной близости от месторождения.

Ранее профессорами Муталибовым А.А., Пьядичевым Э.В., Ставровым А.П. и другими были разработаны рекомендации по использованию газоконденсатов в качестве широкофракционного дизельного топлива. Наличие в газоконденсатах легких фракций ухудшало некоторые эксплуатационные свойства дизельных топлив.

В связи с этим моя диссертационная работа посвящена экономному и рациональному применению топливно-энергетических ресурсов в республике, что поможет решить задачи по преодолению последствий мирового экономического кризиса.

Актуальность темы. За годы независимости Республики Узбекистан начала преобразоваться из аграрного региона в промышленную страну. Наряду с общим машиностроением, создаются крупные заводы в химической и нефтехимической промышленности. Более ста тысяч автомобилей различной модификации экспортируются в другие страны, включая страны тропического климата Африка, Южная Америка. Для завоевания этих и ещё новых рынков сбыта необходимо обеспечить надежность и долговечность производимых автомобилей. В свою очередь эта проблема связана с уменьшением темпов изнашивания, обеспечением сохранности автомобилей в процессах транспортировки и предпродажного хранения.

Одной из главных предпосылок для обеспечения надежной и экономичной работы двигателей во всех климатических зонах является решения основной проблемы химмотологии - рационального подбора и применения моторных масел и присадок, качество которых должно удовлетворят оптимальным требованиям двигателей в соответствии с их конструктивными особенностями эксплуатации и хранения.

По существу моторных масел стали такими же конструкционными материалами, как металлы, из которых изготовлены двигатели, и их функциональные свойства необходимо учитывать уже на стадии проектирования двигателей. Следовательно, как в начальный период создании двигателей, так и в процессе последующей их эксплуатации требуются совместные согласованные действия конструкторов, изготовителей, специалистов, эксплуатирующие двигатели , а также специалистов по переработке нефти.

Как следует из основных положений химмотологии и триботехники, проблема уменьшения трения, коррозии и общего износа автомобилей, как и других машин и механизмов, тесно связаны между собой. Общий износ двигателей необходимо представить как совокупность различных видов износа, в том числе коррозии и коррозионно-механических видов износа .

Особенно важно защитить двигатели от коррозии и последующего коррозионно - механического износа в самой начальной стадии жизненного цикла автомобилей, тракторов и другой техники, т.е. в процессах заводского хранения, транспортировки, предпродажного хранения, начало эксплуатации, когда превалирующая время техника простаивает и двигатель запускается на незначительное время.

Обычно, для этого периода рекомендуется заправлять системы рабочее - консервационные масла, в том числе моторные масла, отличающихся от рабочих масел высокой защитной эффективностью.

Эти масла наряду с обычными присадками должны содержать эффективные маслорастворимые ингибиторы коррозии.

Ингибитор коррозии АКОР - 1 (6,7), выпускаемой Российской промышленностью больше пригодится для консервационных масел, нежели рабочее консервационными маслами т.к. его введение ухудшает некоторые рабочие свойства масла.

За рубежом разработаны высокоэффективные ингибиторы коррозии нового поколения, однако их высокая стоимость, а также условия зарубежных фирм об импорте готовых масел, а не присадок ставит перед химмотологами Узбекистана задачу по разработке современного ассортимента всех видов присадок, в том числе ингибиторов коррозии.

Нами в настоящей диссертации рассмотрена возможность получения и применения в рабоче-консервационных маслах ингибиторов коррозии солей сульфоалкенилянтарной кислоты.

Цель работы - Изучить свойства производимых в Республике Узбекистан присадок к моторным маслам и разработать предложения по расширению их ассортимента за счет переработки местных сырьевых ресурсов

Объекты исследования: Базовые и товарные масла Ферганского нефтеперерабатывающего завода. Присадки ингибиторы коррозии, в том числе ингибиторы коррозии на основе сульфоалкенилянтарной кислоты

Научная новизна. Впервые изучаются присадки к моторным маслам, производимые на Ферганском нефтеперерабатывающем заводе, а также лабораторные образцы присадок, полученные на основе синтетического сырья - алкенилянтарной кислоты. Установлено, что введение присадки - ингибитора коррозии в штатное масла М-8В улучшает защитные свойства масла в 1,5 - 1,6 раза, придавая маслу водовытесняющие свойства и «эффект последействия».

Научно-практическая значимость. За счет применения разработанных новых присадок в комбинации с известными присадками и оптимизации их концентраций даст возможность улучшить качество выпускаемых моторных масел. Получаемые таким способом масла можно использовать как в процессе хранения, так и в эксплуатации.

Реализация результатов исследования. Результаты исследования могут быть реализованы в автомобильной и тракторной промышленности для заправки двигателей до первой замены масла, а также на предприятиях аграрного сектора, в технике сезонной эксплуатации.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на Республиканских научно-практических конференциях 2010 года, проводимых в ТАДИ, опубликовано 2 статьи.

1. РОЛЬ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ В УМЕНЬШЕНИИ ТРЕНИЯ,КОРРОЗИИ И ИЗНОСА

1.1 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ТРЕНИЯ И ИЗНОСА

качество моторный масло присадка

Количество легковых и грузовых автомобилей различного назначения и автобусов значительно превышает 600 млн. шт., парк их постоянно растет, и поэтому их общий износ существенно сказывается на технико-экономических показателях развитых стран.

В автомобилестроении, при хранении и эксплуатации автомобилей имеются крупные резервы экономии металла, электроэнергии, топлива, масел, запасных частей, а также трудовых затрат на текущие и капитальные ремонты за счет сокращения потерь на трение, уменьшения коррозии и общего износа металлоизделий.

Как следует из основных положений химмотологии и триботехники, проблемы уменьшения трения, коррозии и общего износа автомобилей, как и других машин и механизмов, тесно связаны между собой. Если под общим износом металлоизделия понимать ухудшение его функциональных свойств и соответствующее уменьшение его первоначальной стоимости, то общий износ можно представить как совокупность различных видов износа, в том числе коррозии и коррозионно-механических видов износа [1,2].

Известно, что трение, коррозия и общий износ наносят огромный ущерб народному хозяйству, составляющий до 10% совокупного национального продукта различных стран [3].

В нашей стране расходы на ремонт техники составляют более
400 млрд. сум. в год.

Учитывая данные Национальной ассоциации инженеров - коррозионистов США и Британского комитета по коррозии и защите металлов, можно считать, что общие потери от коррозии в мире составляют 250--300 млрд. долл. в год. Наибольшая доля потерь от коррозии приходится на двигатели внутреннего сгорания (20--25 %) и на внутреннюю и наружную коррозию транспортных средств (20--25 % всех убытков) [3,6].

Ежегодные потери от коррозии и корроэионно-механического износа автомобилей оцениваются в 150--250 долларов на один автомобиль, что составляет для США более 20 млрд. долл. в год, для ФРГ -- около 2 млрд. марок в год, Великобритании -- более 250 млн. фунт, стерл. в год, Швеции -- 500 млн. крон в год [3, 7].

Затраты на ремонт и техническое обслуживание одного автомобиля в шесть раз превышают его первоначальную стоимость. На изготовление новых автомобилей приходится 1,4 %, на техническое обслуживание -- 45,4 %, на текущий ремонт -- 46 % и на капитальный ремонт 7,2 % общих трудовых затрат [3]. Во многих автомобильных хозяйствах от 30 до 40 % календарного времени автомобили систематически простаивают из-за технических неисправностей по причине износа rex или иных агрегатов или узлов.

В ФРГ потери энергии на трение оцениваются в 10, от коррозии -- в 30, а от общего износа (включая коррозию) -- в 50 млрд. марок в год (4].

Несмотря на выделение значительных средств на борьбу с коррозией металла (в США более 10 млрд. долл. в год), общие убытки от нее непрерывно растут и согласно докладу Национального бюро стандартов конгрессу США выросли в этой стране с 6--10 млрд. долл. в год в 60-х годах до 100 млрд. долл. в год в настоящее время [3, 5].

Учитывая данные Национальной ассоциации инженеров-коррозионистов США и Британского комитета по коррозии и защите металлов, можно считать, что общие потери от коррозии в мире составляют 250--300 млрд. долл. в год. Наибольшая доля потерь от коррозии приходится на двигатели внутреннего сгорания (20--25 %) и на внутреннюю и наружную коррозию транспортных средств (20--25 % всех убытков) [3,6].

Ежегодные потери от коррозии и корроэионно-механического износа автомобилей оцениваются в 150--250 долл на один автомобиль, что составляет для США более 20 млрд. долл. в год, для ФРГ -- около 2 млрд. марок в год, Великобритании -- более 250 млн. фунт, стерл. в год, Швеции -- 500 млн. крон в год,-ГДР -- 500 мл», марок в год, ПНР -^ ¦ более 1 млрд. злотых В год [3, 7].

Затраты на ремонт и техническое обслуживание одного автомобиля в шесть раз превышают его первоначальную стоимость. На изготовление новых автомобилей приходится 1,4 %, на техническое обслуживание -- 45,4 %, на текущий ремонт -- 46 % и на капитальный ремонт 7,2 % общих трудовых затрат [3]. Во многих автомобильных хозяйствах от 30 до 40 % календарного времени автомобили систематически простаивают из-за технических неисправностей по причине износа rex или иных агрегатов или узлов. Особенно интенсивному износу подвергаются днище, брызговики, крылья, кузов автомобилей. Во многих случаях долговечность автомобиля (средняя долговечность около 10 лет) определяется коррозией и коррозионно-механическим износом тонкого листа кузова [8-10|. Коррозионные поражения днища и кузова отечествениьи и зарубежных легковых
Автомобилей („Москвич", „Жигули", „Волга", „Фиат", „Ситроен", „Опель", „Пежо", „Рено", „Симка", „Фолксваген",Волво" и др.) Наблюдаются через 3-4 года хранения и эксплуатации. При эксплуатации автомобилей на посыпанных солью дорогах или в особо неблагоприятных условиях коррозионные повреждения могут появиться и раньше -- чем до 2 года [8-10].

Не лучшее положение с коррозией и износом сельскохозяйственной техники, в частности тракторов. От 8 до 12 % тракторного парка ежегодно списывается, причем около 40 тыс. Тракторов -- до истечения нормативного срока службы. Фактическая наработка тракторов ниже нормативной на 20--50 %, технический ресурс основных узлов используется на 40-60%*.

На долю заводов, выпускающих новые тракторы, приходится 25 %, выпускающих запасные части - до 35 % и на долю ремонтных заводов -- до 40 % мощностей.

В целом по сельскому хозяйству на хранение, ремонт и техническое обслуживание техники затрачивается порядка 4 млрд. Руб. В год. В результате коррозии и износа раньше времени в сельском хозяйстве выбраковывается автомобилей, комбайнов и другой техники на сумму около 2,5 млрд. Руб. В год [3].

Огромный ущерб народному хозяйству наносит износ двигателей внутреннего сгорания автомобильной техники [11]. Так, в результате общего, в том числе коррозионно-механического износа, а также неправильной эксплуатации средняя потеря мощности двигателей внутреннего сгорания составляет 10--15 %, или более 100 млн. КВт [6]. За время службы двигателя внутреннего сгорания грузовых автомобилей и автобусов ремонтируют до 5 раз, причем ресурс работы отремонтированного двигателя составляет в среднем 30 % нового.

Многочисленными испытаниями и статистическими данными по определению коррозии и износа автомобилей показано, что если не применять специальные защитные смазочные материалы, то „отдыхающие" (находящиеся на хранении) автомобили изнашиваются быстрее, чем находящиеся в постоянной эксплуатации (типа „такси") [7--11]. При использовании масел низкого качества, видимые, невооруженным глазом коррозионные точки и пятна появляются на гильзах цилиндров, клапанах, пружинах, подшипниках, и других ответственных деталях при гаражном хранении на второй -- пятый месяц. Износ на 1000 км пробега для автомобилей длительного хранения по сравнению с автомобилями непрерывной эксплуатации оказался больше для цилиндров в 1,5--2 раза, поршней -- в 1,5 раза, шеек коленчатого вала на 10-15% [7].

В субтропическом и влажном тропическом климате легковые автомобили длительного хранения на второй год изнашиваются сильнее, чем при постоянной эксплуатации.

В умеренном климате через семь лет общая потеря стоимости автомобилей постоянной эксплуатации (типа „такси") меньше, чем автомобилей периодической эксплуатации („дом -- работа -- дом") и находящихся на хранении. Даже при постоянной эксплуатации автомобилей в городах промышленно развитых стран 70 % из них совершают рейсы до 10 км, т. Е. Работают на пониженных режимах.

Двигатели большинства автомобилей во всех странах мира работают в году только 10--20 % календарного времени. При этом сильная электрохимическая коррозия двигателей наблюдается при протяженности рейсов 5--20 км и общих пробегах до 1000-3000 км [7].

Таким образом, основная доля потерь на трение приходится на цилиндропоршневую группу двигателей во время запуска и остановок, особенно при эксплуатации автомобилей или тракторов в зимнее время или в условиях Крайнего Севера.

Двигатели внутреннего сгорания являются самыми массовыми потребителями горюче-смазочных материалов. Расходы на топливо и масла до капитального ремонта двигателя и стоимость самого двигателя примерно одинаковы, за время эксплуатации двигателя затраты на топлива и масла превосходят стоимость двигателя в несколько раз. Низкое качество и нерациональное использование смазочных материалов приводят к их перерасходу средств.

Важное место в решении задач по уменьшению затрат на трение, коррозию и общий износ техники отводится двум новым прикладным наукам -- химмотологии и триботехнике (трибологии, трибонике) [1--3, 14-18].

Борьба с трением и общим износом с точки зрения химмотологии и триботехники имеет два аспекта -- организационный и технический. К сожалению, очень часто первый -- несоблюдение гостов, правил и инструкций по хранению и эксплуатации техники и химмотологических „карт смазки", неудовлетворительное хранение нефтепродуктов, смешение их сортов, обводнение, а также недостаточно четкая организация труда, низкая трудовая дисциплина -- преобладает над техническими вопросами.

В настоящее время в США принята программа уменьшения расхода топлива, в том числе за счет улучшения качества смазочных масел. По этой программе расход топлива должен быть сокращен с 8,6 л на 100 км пробега в 1984- 19S5 гг. До 4,7--5,9 л на 100 км пробега к 2000 г. Аналогичные мероприятия проводятся в Великобритании, ФРГ, Японии, Франции и других странах [12, 13].

В сложнейшем комплексе вопросов борьбы с трением, коррозией и общим износом химмотология имеет свои задачи. Все возрастающее значение этих задач связано не только с бурным развитием машиностроения, с повышением качества, количества и стоимости автомобилей и сельскохозяйственной техники, но и с тем, что за последние годы во всем мире коренным образом изменилось отношение к нефти, топливам, маслам и другим смазочным материалам. Это связано, прежде всего, с переходом на интенсивный путь развития в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности: при улучшении качества и увеличении стоимости нефтепродуктов, сложности их изготовления, особенно смазочных материалов, количество перерабатываемой нефти практически не увеличивается. Так, до недавнего времени в смазочные масла либо совсем не вводили присадки (11ДВ), либо их содержание составляло 1--3 % (масс). В настоящее время содержание присадок в смазочных маслах достигает 10--15 % (масс.) И более. Производство малорастворимых ПАВ, применяемых для снижения трения, коррозии и износа, достигает нескольких млн. тонн в год [19--22].

В некоторых случаях новый тип двигателей или механизмов невозможно создать без одновременной разработки соответствующего вида топлива и смазочных материалов.

Несмотря на то что химмотология и триботехника имеют много общего, между ними имеются и существенные различия. Химмотология непосредственно связана (мощной обратной связью) с научными основами синтеза и производства горюче-смазочных материалов -- с химическим и нефтехимическим синтезом и технологией, в свою очередь базирующимися на органической и неорганической химии, химии нефти, физической и коллоидной химии, электрохимии и пр. Кроме того, химмотология занимается такими вопросами, как теория и практика горения топлив, окисление и изменение свойств горюче-смазочных материалов при хранении и эксплуатации, нефтяное товароведение и пр. Всеми этими вопросами триботехника практически не занимается.

С другой стороны, триботехника в большой степени занимается металлом как таковым, вопросами машиностроения, контактными взаимодействиями, адгезионным износом, трением, коррозионно-механическими видами износа. В последнем случае химмотология и триботехника опираются на электрохимию и на учение о коррозии и мерах ее предупреждения с помощью различных средств, в том числе применяя ингибированные нефтепродукты различного назначения.

Другими словами, химмотология тяготеет к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, триботехника -- к машиностроению. Поэтому обе эти науки имеют полное право на существование. Развиваясь параллельно, они взаимно обогащают друг друга и обеспечивают определенный успех в борьбе с трением, коррозией и общим износом.

1.2 ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ИЗНОСА АВТОМОБИЛЕЙ, ВИДЫ ЗАЩИТНЫХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Установлено несколько видов изнашивания (ГОСТ 23002-78): механическое, коррозионно-механическое, абразивное, гидро- и газоабразивное, усталостное, эрозионное, гидро- и газоэроэионное, кавитационное, изнашивание при заедании, окислительное, электроэрозионное, изнашивание при фреттинге и фреттинг-коррозии [26].

Определены два типа коррозии (ГОСТ 5272-68, с дополнениями 1980 г.) -- химическая и электрохимическая -и около сорока видов коррозии: атмосферная (сухая, влажная, мокрая), газовая, подземная, биокоррозия, структурная, межкристаллитная, щелевая, точечная, сквозная, избирательная, коррозия по ватерлинии, при полном и неполном погружении в электролит, контактная, равномерная, местная, язвенная, расслаивающаяся, нитевидная, ножевая, под напряжением, коррозионное растрескивание, хрупкость, усталость, коррозия в неэлектролитах, коррозия при трении и т. д. [27, 28].

В общий износ автомобилей свой вклад вносят все виды трения и изнашивания, а также оба типа и большинство видов коррозии (рис. 1).

Рис. 1 Виды общего износа машин и механизмов

Переход на хорошо очищенные минеральные, полусинтетические и синтетические базовые масла, на масла, получаемые с помощью гидропроцессов, позволит улучшить запуск двигателей при низких (до -40 °С) температурах и экономить топливо на 2--5 % (масс.) за счет уменьшения потерь на трение в гидродинамическом режиме смазки. Однако такие масла имеют и недостатки, главным из которых является низкая несущая способность масляной пленки и увеличение отдельных видов износа [47-50]. Поэтому новые базовые масла требуют применения новых присадок и новых композиций присадок (пакетов), уменьшающих все виды износа. В связи с этим значительное распространение получают новые типы масло растворимых ПАВ в качестве ант фрикционных и защитно-анти фрикционных присадок и композиций на их основе, гак называемые „пакеты присадок третьего поколения", способные уменьшать потери на трение и снижать все без исключения виды износа.

Таблица 1. Отдельные виды износа и коррозии узлов и агрегатов легковых автомобилей и типы защитных нефтепродуктов

Условные обозначения: А - гидро- и газоабразивный, 3 - при заедании, К - навигационный, М - механический, О - окислите;гьный, П - усталостное выкрашивание (питтинг), У - усталостный износ, Ф - фреттинг-износ, Э - электроэрозионный (электрический), АК -атмосферная коррозия, ВИ - водородный износ, ВО - водородное охрупчивание, ГК - газовая и зольная коррозия, ГЭ -гидро- и газоэрозионный, эрозионный, КК - кислотная, КО - контактная, КР - коррозионное растрескивание, КТ - коррозия при трении, КУ - коррозионно-усталостный износ, МК - межкристаллитная, РК - расслаивающая, ФК - фреттинг-коррозия, ФХ - физико-химический (механохимический) износ (эффект Ребиндера), ХК - химическая, ЩК - щелевая, ЭП - электрохимический питтинг, ЭХ - электрохимическая коррозия

Основой в таких присадках и композициях служат беззольные органические соединения и масло растворимые ПАВ, содержащие благородные легирующие элементы -- никель, кобальт, хром, чаще всего -- молибден [47--59]. Маслораство-римые ПАВ такого типа образуют в зоне трения маногослой-ные адсорбционно-хемосорбционные пленки с внедрением легирующих металлов в поверхность зоны грения. Поверх хемосорбционноЙ фазы образуются адсорбционные слои ПАВ с высокой энергией адгезионного и низкой энергией когезионного взаимодействия. Именно такая пленка обеспечивает снижение потерь на трение, экономит до 5--7 % топлива благодаря снижению отдельных видов износа за счет уменьшения или полной ликвидации вредного воздействия воды и водорода.

2. ВЛИЯНИЕ МАСЕЛ И ПРИСАДОК НА ТРЕНИЕ И ОТДЕЛЬНЫЕ ВИДЫ ИЗНОСА

2.1 ВЛИЯНИЕ БАЗОВЫХ МАСЕЛ И ПРИСАДОК

В соответствии с развитием представлений о трении, коррозии и износе совершенствовались и создавались новые методы испытаний [47-59]. Так, во ВНИИНП, в НАМИ и в других организациях антифрикционные свойства масел и присадок оценивают на машинах трения ЧШМ, МАСТ-1 и др., на зарубежных трибометрах Т-62 (фирма „Денисон"), „Февиль" (фирма „Фефиль"), „Лабеко" (фирма „Лабеко"), СРВ (фирма ЦРЦ), на модельных и полноразмерных стендовых карбюраторных и дизельных двигателях, при испытании автомобилей на стенде „бегущий барабан", а также при полигонных и эксплуатационных испытаниях различных автомобилей.

Разработаны и усовершенствованы методы оценки усталостного выкрашивания -- питтинга („противопиттинговых свойств" масел и присадок) на стенде „кулачок--толкатель" (11].

Разработаны и апробированы лабораторные методы оценки усталостного износа (циклической усталости), коррозионной усталости, электрохимического ниттинга, фреттинга и фреттинг-коррозии, контактной коррозии, коррозии при трении [47-59].

Используются методы оценки химической и смешанной химическо-электрохимической коррозии в лабораторных условиях (различные варианты окисления масел) и на стендовых двигателях.

Минеральные масла и изопарафиновые масла неспособны вытеснять воду с поверхности металла; диоктилсебацинату, а также синергетическим смесям эта способность присуща.

В табл. 4 и 5 приведены обобщающие данные по влиянию базовых масел и маслорастворимых ПАВ на отдельные виды износа [47--59]. Если вязкость базового масла играет решающую роль при снижении механического и молекулярно-механического (деформационного и адгезионного) износа при трении, то некоторые другие виды износа в большей степени зависят не от вязкости, а от химического состава базового масла.

Как видно из данных табл. 4 и 5, далеко не все жидкие среды и тем более присадки (ПАВ) способны уменьшать отдельные виды износа.

Так, в отличие от минеральных масел изопарафиновые масла имеют более низкие функциональные свойства по отношению к трению, коррозии и износу и увеличивают износ большинства видов, причем усталостный (циклический) износ и усталостное выкрашивание (питтинг) -- в значительной степени. Поверхностно-активный и достаточно полярный диоктилсебацинат обладает плохими противокоррозионными свойствами и ухудшает усталостные виды износа.

Способность синтетических масел но сравнению с минеральными маслами увеличивать отдельные виды износа объясняется их большей коррозионной активностью, более Низкими демпфирующими и диссипатнными свойствами, пониженной кавитационной стойкостью, меньшим содержанием „естественных" масло растворимых ПАВ, большей способностью к водородному износу при трении, т. е. к более легкому отщеплению водорода в результате трибохи-мических реакций с последующим внедрением водорода в металл [501.

По данным табл. 4 и 5 противоизносные, противозадирные, некоторые антифрикционные и другие присадки усиливают отдельные виды износа, что связано в первую очередь с их повышенной коррозионной агрессивностью, особенно при высоких температурах и в присутствии воды.

Кроме того, в этом случае в устье образующихся микротрещин могут сказываться эффект Ребиндера и расклинивающие силы Дерягина.

Способностью защищать узлы трения от всех исследованных видов износа обладают только специальные защитно-антифрикционные присадки ПАФ-4 (ЭКОМИН).



Рис. 3. Строение защитных пленок:

а ~ защита антифрикционными присадками адсорбционного действия; б -- антифрикционными и противоизноснычи присадками хемосорбционного действия; в -- металла лакирующим и присадками или микрочастицами металлов; г -- ингибиторами коррозии и антифрикционными присадками ацеорбционно-хемосорбционного действии; 1 - исходная структура металла; 2 - зона наклепа (деформированные обработкой металла зерна измененного химического состава, искаженная решетка, пустоты, трещины, вода, кислород, водород -- до 1 мкм) ;3 -- поверхностный слой (адсорбированные газы и вода, остатки СОЖ -- до 0,5 мм; 4 -- слой адсорбированных молекул с энергией связи молекул ПАВ и металла Ј,=3,1 кДж/моль (по Папеу); 5 -- полимолекулярные упорядоченные слои ПАВ с энергией связи по активным группам Е2 -- 3,7 кДж/моль, по концевым метилъным группам с Ј, = 0,026 кДж/моль и по углеводородным радикалам с Е, = 0,2 кДж/мопь; 6 - граничный слой масла; 7 -- молекулы антифрикционных присадок и других мае,-г о рас творимых ПАВ (ингибиторов коррозии) адсорбционного действия (сложные эфиры, жирные кислоты, кислые эфиры и пр.) ; 8 -- выход дислокаций, активные зоны зарождение микротрешин; 9 -- не полностью с ольв а тированные катионы металла (перерожденный электролит) , зоны анодного растворения; 10 -- стенки микротрещины, водородное охрупчивание; II -- вершина (устье) микротрещнны, расклинивающие силы ПАВ, воды, водорода; 12 -- молекулы воды; 13 -- хемосорбционный слой (фаза), содержащий С, Н, S, О, N, Мо и другие элементы -- до 1 мкм, на поверхности возможно образование в зонах контакта MoS, или Мо- и S-содержащих органических полимерных пленок -- по 100 мкм (энергия связи молекул хемосорбированных ПАВ с металлом Еъ > > 400 кДж/моль) ; 14 -- молекулы антифрикционных присадок хе-мосорбиионного действия; 15, 16 -- мицеллы присадок; 17 -- полу-пластичная зона трнбо-термоокислительного разложения и конденсации противоиэносных присадок (энергия связи Ј", > 10 кДж/моль); 18 - сервовитная пленка (фазовая пленка меди); 19 -- молекулы ПАВ, обеспечивающие избирательный перенос (глицерин, некоторые сложные эфиры); 20 ~ молекулы медьсодержащих ПАВ; 21, 22 -мицеллы соответствующих ПАВ; 23 - микрочастички меди, оксида меди (I) или других металлов (от 300 мкм); 24 - медный спляв (бронза); 25 - хемосорбционный слой ингибиторов коррозии и антифрикционных присадок но мкм, содержащий С, Н, S, О, Мо, Ni, Co и другие легирующие добавки; 36 - „залечивание" образующейся активной зоны масло-растворимыми ПАВ; 27 - ингибиторьт коррозии - доноры электронов; 2S - ингибиторы коррозии - акцепторы электронов; 29, 30 - мицеллы соответствующих ПАВ; 31-33 -- смешанные мицеллы

Именно такая структура пленки - типа „сэндвич" -- обеспечивает хорошие антифрикционные свойства, уменьшение коэффициентов трения в широком диапазоне температур (вплоть до 250 °С) и хорошие защитные и противоизносные свойства.

Обладая, высокой полярностью и поляризуемостью под воздействием электромагнитных полей основного металла, маслорастворимые ПАВ переходных металлов характеризуются высокой электрической проводимостью в объеме масла и образуют на поверхности пленки с полупроводниковой, доменной, структурой и относительно высокой электрической проводимостью. В свою очередь высокая электрическая проводимость таких пленок предотвращает или значительно уменьшает злектро эрозионный (пробой) и электродинамические виды износа за счет снижения потока магнитной индукции и уменьшения электрического сопротивления в зоне контакта узлов трения (32].

Молибден-, никель-, кобальт со держащие ПАВ, кроме того, могут обладать способностью значительно улучшать диссипативные и демпфирующие свойства масляных пленок, что делает их эффективными в условиях вибрационного трения. Многослойные пленки, образованные маслорастворимыми ПАВ легирующих металлов, защищают узлы трения от водородного износа. С учетом того, что основными причинами выделения водорода в зоне трения и его поглощения металлом являются присутствующая в топливе или в масле (смазке) вода, а также окисление углеводородов, механизм защиты от водородного износа можно объяснить раздельным или совместным влиянием нескольких факторов;

- маслорастворимые ПАВ -- ингибиторы коррозии -- вытесняют с поверхности металла и связывают (солюбилизируют) воду по вариантам, предложенным в работах [6, 7, 23]j

- образующиеся адсорбционно-хемосорбционные или полимерные пленки, закрывающие активные центры металла, тормозят стадию водородной деполяризации, т. е. реакцию между протоном и электроном (замедленный разряд) и (или) ускоряют стадию рекомбинации адсорбированного на металле атомного водорода и связывают его. При этом водород может связываться прежде всего атомами (ионами) Ni, Co, Мо, входящими в активные группы соответствующих ПАВ;

- образовавшиеся хемосорбционные, полимерные или сервовитные пленки могут затруднять диффузию водорода к поверхности основного металла. В этом отношении преимущества имеют медь-, хром- и се ребро содержащие пленки (см. рис. 3);

Пленки, содержащие на поверхности металла никель, кобальт и молибден, могут снизить наводораживание металла при трении в результате гомогенного и гетерогенного каталитического гидрирования. В этом случае металлоплакирующий слой никеля, кобальта, молибдена может играть роль геттера водорода из массы основного металла. В результате каталитического гидрирования могут не только предотвращаться наводораживание основного металла, но и улучшаться противоокислительные свойства масла за счет обрыва цепей окисления, насыщения непредельных связей, предотвращения вторичных реакций. Как правило, маслорастворимые ПАВ, содержащие переходные металлы, достаточно полярны и поляризуемы, образуют значительное количество долгоживущих свободных стабильных радикалов и их комплексов (парамагнитных частиц).