автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Химмотологические и экологические аспекты улучшения качества очистки работающих масел в гидравлических системах и способ их восстановления

Введение

Глава 1. Требования к гидравлическим маслам и конструктивные особенности их работы в гидромеханических системах мобильных специальных колесных шасси

1.1. Химмотология - наука о применении горюче-смазочных материалов

1.2. Гидродинамические (бесступенчатые) передачи

1.3. Назначение и основные требования, предъявляемые к гидравлическим маслам

1.3.1. Основные свойства рабочих жидкостей

1.3.2, Масла ДЛЯ гидромеханических передач

1.4. Экологические аспекты смазочных материалов

Глава 2. Химмотологические исследования влияния напряжения работы гидродинамической передачи на срок эксплуатации рабочих жидкостей

2.1. Статический анализ причин отказов гидромеханических передач

2.2. Условия работы гидромеханической передачи, характерные особенности и причины влияющие на изменение показателей качества рабочей жидкости

2.3. Рекомендации по устранению причин отказов гидромеханических передач

2.4. Чистота рабочей жидкости - проблема надежности гидромеханической передачи

2.4.1. Качественный состав и источники загрязнения

Глава 3. Исследование причин старения гидравлических масел и их математические описание

3.1. Механизм старения масла в статистических условиях

3.2. Причины старения масла в динамических условиях

3.2.1. Факторы стимулирующие процесс старения гидравлических масел

3.2.2. Каталитическое влияние контактирующих материалов

3.2.3. Микробиологические факторы

3.3. Чистота рабочей жидкости

3.4. Математическое описание старения масла и методы его диагностирования

Глава 4. Исследование, обоснование и разработка технологии регенерации (восстановления) и исследования качества отработанных гидравлических масел в войсковых условиях

4.1. Краткий обзор существующих технологий утилизации отработанных масел

4.2. Восстановление качества нефтепродуктов смешением и добавлением присадок

4.3. Результаты исследований

Глава 5. Исследование по увеличению строка эксплуатации гидравлического масла улучшением очистки

5.1. Требования к чистоте гидравлических масел

5.2. Причины и источники загрязнения гидравлических масел

5.3. Результаты исследования и методы обеспечения чистоты гидравлической системы

Гидромеханические системы, существенно улучшающие эксплуатационные характеристики машин, получают все большее применение на инженерных, транспортных и боевых машинах [ 1 ]. Широкое применение гидравлических систем обусловлено такими их преимуществами в сравнении с другими силовыми системами, как малые габариты и вес, приходящие на единицу мощности. Другим преимуществом гидромеханических систем является возможность непрерывного (бесступенчатого) регулирования скорости и осуществления высокой степени ее редукции, а также плавность, устойчивость движения и высокий коэффициент полезного действия [2].

Гидромеханические системы обеспечивают наиболее эффективный режим при неизменном числе оборотов двигателя. При этом значительно уменьшается проскальзывание в муфтах при ударных нагрузках, так как последние воспринимаются жидкостным элементом (рабочей жидкостью).

Во время работы становится возможным без дополнительного переключения скорости сохранять соответствие между отдаваемой двигателем мощности и сопротивлением, передаваемым рабочим органом. Одновременно экономится и время, то есть повышается производительность автотранспортных средств. Таким образом, применение гидромеханических систем является одним из способов экономии топливно-энергетических ресурсов [ 3 ].

Одним из главных потребителей нефтепродуктов являются Вооруженные Силы Российской Федерации. Общая ориентировочная стоимость расходуемых горюче-смазочных материалов превышает 150 млрд. рублей в год, что составляет 40-50 процентов в структуре всех затрат на эксплуатацию парка автомобильных средств. Экономия только 1% гидравлических масел для гидромеханических систем позволит сберечь более 2000,0 тыс. рублей в год. Поэтому вопрос строжайшей экономии и бережливости горюче-смазочных материалов -дело государственной важности, который частично, может быть, решен за счет улучшения условий применения гидравлических масел в гидромеханических системах колесных шасси [ 4 ].

Среди комплекса мероприятий, направленных на поддержание качественных показателей гидромеханических систем колесных шасси на требуемом уровне эксплуатации (равным авиационным гидравлическим системам), важное место отводится качеству очистки рабочей жидкости, технологии очистки в процессе работы специальными очистительными устройствами, различными по принципу действия и включения в гидравлическую систему.

Однако технологические схемы очистки, а также применяемые очистительные устройства не в полной мере обеспечивают их высокие эксплуатационные свойства. На низком технологическом уровне в настоящее время проводятся работы по подготовке гидравлических масел к заправке в гидромеханическую систему мобильных машин, а также промывке гидромеханических систем после слива отработанных гидравлических масел [ 5 ].

Восстановление и повторное использование их могло бы также значительно сократить расход дорогостоящих гидравлических масел.

Это обусловливает необходимость разработки технологии восстановления отработанных гидравлических масел и составления композиций масел с добавлением добавок, обеспечивающих лучшие фрикционные и диспергирующие качества гидравлических масел, а также разработки новых способов и средств их очистки и промывки 6 гидромеханических систем. В связи с этим представляется экономически эффективным и имеет природоохранное значение вторичное использование отработанных масел (после их восстановления или регенерации) по прямому назначению. Следовательно, разработка эффективной технологии восстановления отработанных гидравлических масел, позволяющая получать масло требуемого эксплуатационного и улучшенного экологического качества представляет важную актуальную задачу.

1 Требования к гидравлическим маслам и конструктивные особенности их работы в гидромеханических системах мобильных специальных колесных шасси

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Проведены исследования по выявлению причин преждевременных отказов гидромеханических систем в мобильных машинах. Установлено, что одной из причин преждевременных отказов является применяемые очистительные устройства, не обеспечивающие качество очистки гидромеханических масел до требуемого уровня чистоты;

2. Исследованы причины «старения» гидравлического масла в эксплуатационных условиях.

3. В целях устранения причин преждевременных отказов гидравлических систем в мобильных машинах и увеличения срока их эксплуатации и гидравлических масел, исследована, апробирована и принята к внедрению усовершенствованная технологическая схема очистки масел с улучшенным очистителем-центрифугой. В результате применения его достигнуто повышение класса чистоты очистки с 14 до 8, что увеличивает сроки эксплуатации гидравлического масла.

4. Впервые разработана и предложена к внедрению химмотоло-гическая карта слива отработанного масла, промывки гидравлической системы и заправки свежим маслом.

5. Впервые разработана фильтрационно-очистительное устройство для промывки гидравлических систем, отличительная особенность которого состоит в том, что в нем имеется разработанный и запатентованный гидроциклонный фильтр-очиститель.

6. Исследована и разработана дроссельная насосная установка для определения качества гидравлического масла после определенного механического и теплового воздействия.

7. Установлена связь между изменением кислотного числа и степенью загрязнения масел для гидромеханических передач.

136

8. Разработан и внедрен способ диагностирования качества работающих масел по выявленной зависимости кислотного числа масла от содержания загрязнений.

9. Научно обоснован состав композиций масел для восстановления и улучшения химмотологических и экологических качеств отработанного масла марки «А» смещением с нефтяными и синтетическими маслами для вторичного применения их в войсковых условиях.

1. Прокофьев В.Н. Основа теории гидромеханических передач. -М.: ГНТИ Мл., 1957. 423 с

2. Прокофьев В.Н. Гидропередачи и путь их развития. Передачи в машиностроении, АН СССР, 1953. 387 с.

3. Машиностроительный гидропривод / Кондаков П.А., Никитин Г. А., Скрицкий В .Я. и др. Под редакцией В.Н. Прокофьева, М.: Машиностроение, 1978. 495 с.

4. Папок K.K. Химмотология топлив и масел. М.: Воениздат, 1980. - 192 с.

5. Гуреев A.A., Фукс И.Г., Лашхи В.И. Химмотология М. Химия, 1986.

6. Хафизов А.Р., Сайфуллин Н.Р., Ишмаков P.M., Абызгильдин А.Ю. «Утилизация отработанных масел». Под общей редакцией академика АТН РФ Абызгильдина Ю.М. Уфа: Государственное издательство научно-технической литературы «Реактив», 1996. - 260 с, табл. пл.

7. Гуреев A.A., Азев B.C. Автомобильные бензины. Свойства и применение. М.: Нефть и газ, 1996. 44 с.

8. Управление качеством продукции. Справочник М.: Издательство стандартов, 1985. - 4640.

9. И. Справочник пособие по гидравлике, гидромашин и гидроприводам. Некрасов Б.Б., Беленков Ю.А., Кирилловский Ю.Л., М.: Высшая школа, 4995 382 с.

10. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин. Справочник. М.: Машиностроение, 1983. 301 с.пл.

11. Исмагилов М.И., Ишмаков М.И., Ишмаков В.Р. Автомобиль и экология», Монография, Уфа, издательство УГНТУ 2000. -180 с.

12. Пономарев Ю.Ф. Испытание гидропередач. М.: Издательство «Машиностроение», 1968. - 292 с.

13. Прокофьев В.Н. Автомобильные гидропередачи. М.: Машгиз, 1947. - 189 с.

14. Долгачев Ф.М., Лейко B.C. Основы гидравлики и гидропривод. М.: Стройиздат, 1981.- 180 с.

15. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1971. - 672 с.

16. Абрамов E.H., Колесниченко К.П., Маслов В.Т. Элементы гидропривода. Справочник. Киев, Техника, 1969. 316 с.

17. Гидропередачи. Энциклопедический справочник. «Машиностроение, T.12.M.: Машгиз, 1948. 526 с.

18. Аксенов А.Ф., Литвинов A.A. Применение авиационных технических жидкостей, М.: Транспорт, 1974. 156 с.

19. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочное издание. Под редакцией В.М. Школьник. М.: Химия, 1989. 432 с.

20. Кондаков Л.А. Рабочие жидкости и уплотнения гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1982. 216 с.

21. Аврушенко Б.Х. Резиновые уплотнители. Химия, 1978. 136 с.25. ОСТ 38801431 -87

22. Ишмаков P.M., Губайдуллин Н.М., Абдрахимов Ю.Р., Исмагилов М.И. Способ снижения токсичности картерных газов двигателей внутреннего сгорания. Доклад на X Международной конференции по интенсификации нефте-химических процессов. «Нефтехимия 99».

23. Химмотологические аспекты восстановления гидравлических масел. Исмагилов М.И., Ишмаков P.M., Абдрахимов Ю.Р., Доклад на Всероссийской научно-практической конференции «Отходы 2000». Уфа -2000.

24. Кламанн Д. Смазки и родственные продукты. Синтез, свойства, применение, международные стандарты. Перевод с англ. Г.И. Липкипа. Под ред. проф. Ю.С. Заславского. М.: Химия 1988. -488 с.

25. Хаттон P.E. Жидкости для гидравлических систем. Перевод с английского P.A. Левенто и Е.Л. Пономаревой. Под редакцией В.В. Вайнштока М Л. изд-во «Химия». 1965. - 364 с.

26. Трение, изнашивание и смазка. Справочник / Под ред. И.В. Крагельского и В.И. Алисина. М.: Машиностроение, 1979, кн. 1 и 2 - с 757 с.

27. Виноградова И.Э. Противоизносные присадки к маслам. М.: Химия, 1972, 272

28. Коваленко В.П., Турчанов В.Е. Очистка нефтепродуктов от загрязнения. М.: Недра, 1990. - 160 с.

29. Литвиненко С.Н. Защита нефтепродуктов от действия микроорганизмов. М.: Химия, 1977. 144 с.

30. Технология промывки гидравлических систем летательных аппаратов восстановленными гидравлическими жидкостями Ша-киров В.В., Ишмаков P.M., Абдрахимов Ю.Р., Нугуманов М.Р., Исмагилов М.И. УГНТУ. Уфа - 2000 г. - 8 с. Деп. в ВИНИТИ 24.04.00 г., № 1172-BOO

31. Ишмаков P.M. Автореферат дис. канд. тех. наук Уфа: УГНТУ, 1995. - 24 с.

32. Большаков Г.Ф. Восстановление и контроль качества нефтепро дуктов JL: Недра, 1982. - 350 с.

33. Захарчук П.П., Никитин А.Г. Обеспечение контроля чистоты топливных, масляных и гидравлических систем воздушных судов. Киев. Общество «Знание», 1983. - 16 с.

34. Коновалов В.М., Скрицкий В.Я., Роктевский В.А. Очистка рабочих жидкостей в гидравлических станках. М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.

35. Исмагилов М.И., Ишмаков P.M., Хафизов А.Р., Васильев В.М. Старение моторного масла и способ его определения. Доклад на П конгрессе нефтегазопромышленников России «нефтепереработка и нефтехимия с отечественными технологиями в XXI век», Уфа. 2000 г.

36. Применение горючего на военной технике / Учебник под ред. А.М. Спрепко М. Воениздат. 1989. - 432 с.

37. Кулиев А.М. Химия и технология присадок к маслам и топли-вам. Л.: Химия, 1985 - 312 с.

38. Присадки к маслам / Под ред. С.Э. Крейка, П.И. Санина, Е.А. Эминова, А.П. Голованова / Трубы второго научно-технического совещания. М.: Химия, 1968. - 348 с.

39. Вопросы авиационной химмотологии. Киев. МГА СССР, 1979. - 148 с.

40. Теоретические основы химмотологии / Под ред. A.A. Браткова. М. Химия, 1984. - 320 с.

41. Розенбрг Ю.А., Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин. М.: Машиностроение, 1975. - 312 с.

42. Пискунов В.А. и др. Химмотология в гражданской авиации. Справочник. М.: Химия, 1973. - 248 с.

43. Литвиненко А.Н., Шлейфер A.A. Экспериментально-теоретиче ские исследования процессов окисления углеводородных топ-лив. М.: ЦИВИТ МО № 4153, 1989. - 42 с.

44. Нефтепродукты, свойства, качества, применение. Справочник / Под ред. Лосикова. М.: Химия, 1966. - 776 с.

45. Зуев Ю.С. Разрушение полиметров под воздействием агрессивных сред. М.: Химия, 1978. - 229 с.

46. Хатгон P.E. Жидкости для гидравлических систем / Под ред. В.В. Вайнтштока. М., Л.: Химия, 1965. - 364 с.

47. Григорьев М.А., Бунаков Б.М., Долецкий В.Н. Качество моторного масла и надежность двигателей. М.: Издательство стандартов, 1986. - 231 с.

48. Рыбаков К.В., Шулдыбин E.H., Коваленко В.П. Обезвоживание авиационных горюче-смазочных материалов. М.: Транспорт, 1979.- 181 с.

49. Черножуков Н.И., Крейн С.Э. Окисляемость минеральных масел. М.: Гостоптиздат, 1955. -0 372 с.

50. Крейн С.Э. и др. Изменение некоторых свойств нефтяных масел под действием микробактерий «Прикладная биохимия и микробиология», 1967. т.З, вып. 6, с- 647 - 652 с.

51. Крейн С.Э., Бессмертный К.И., Работнова И.Л. и др. Влияние микроорганизмов на свойство нефтяных топлив «Прикладная биохимия и микробиология», 1969. т. 5 вып. 2 с. 233.

52. Черножуков Н.И., Крейн С.Э, Лосиков Б.В. Химия минеральных масел. М.: Гостоптехиздат, 1951. 308 с.

53. Баканов Б.А., Захарчук В.А., Лжовик Г.А. Влияние чистоты авиамасел на их противоизносные свойства. В. кн. эксплуатационные свойства авиационных топлив, смазочных материалови специальных жидкостей (вопросы химмотологии) Киев, КНИГИ, 1977. с 26 27.

54. Рыбаков К.В. Фильтрация авиационных топлив. М.: Транспорт, 1973. - 164с.

55. Моторные топлива масла и жидкости, т.2 / Под ред. К.К. Папок, Е.Г. Семинидо. М.: ГНТИНГТЛ, 1957. - 704 с.

56. Григорьев М.А. Очистка масла и топлива в автотракторных двигателях. М.: Машиностроение, 1970. - 216 с.

57. Рыбаков К.В., Жулдыбин E.H. Приборы для определения содержания воды и механических примесей в нефтепродуктах. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1968. 50 с.

58. ГОСТ 20684 75. Масло моторное отработанное. Метод определения содержания нерастворимых осадков.

59. A.C. СССР № 12820002, Бел. № 1 07.01.87.

60. Патент РФ № 961138833/06 (019906) G G01 № 33/28, 1998.

61. Методы анализа, исследований и испытаний нефти и нефтепродуктов /под ред. Никифорова Н.И. М.: В.НП, 1986, с. 130132.

62. Белянин П.Н., Данилов В.Н. Промышленная чистота машин. -М.: Машиностроение, 1982 .- 224 с.

63. Бычков В.Е., Жулдыбин E.H. Коваленко В.П. и др. Проблемы повышения чистоты горюче-смазочных материалов одна из важнейших задач химмотологии - В. кн.: Химмотология. Материалы семинара. - М.: Общество «Знание» РСФСР, ДНТП, 1979. Ю-с 62-90.

64. Восстановление и вторичное использование гидравлического масла марки А»А. Исмагилов М.И., Ишмаков P.M., Абдрахи

65. MOB Ю.Р. Нугумнаов M.P., Уфа УГНТУ - 2000 г. 1 с. 1 рис. Деп. ВИНИТИ 24.04.00 г. № 1171 - BOO.

66. Пути повышения экологической безопасности двигателей внутреннего сгорания. Исмагилов М.И., Ишмаков P.M., Абдрахимов Ю.Р. Доклад на Всероссийской научно-практической конференции «Отходы 2000» Уфа - 2000 г.

67. Хафизов А.Р., Сайфуллин Н.Р., Ишмаков P.M., Абызгильдин А.Ю. Утилизация отработанных масел / Под общей редакцией академика АТН РФ Абызгильдина Ю.М. Уфа, гос. изд. науч-но-техн. литер. «Реактив» - 1996. - 260 с.

68. Вопросы рационального использования отходов нефтепереработки и нефтехимии / Амиров Я.С., Абызгильдин Ю,М., Руса-нович Д.А., Тшценко В.Б. Уфа.: Башкнигоиздат, 1976 - 144 с.

69. Власов A.B. Автореферат, дис. докт. техн. наук Самара, СГЭА, 1995. - 60 с.

70. Власов A.B. Экономические аспекты проблемы сбора и использования отработанных нефтепродуктов. М., 1990. - 127 с. - Деп. в ЦНИИТэнефтехим. - № 26 - HJ 90 Ж 27.02.90.

71. Брай И.В., Михеев Э.А. Рациональное использование отработанных нефтепродуктов. Обзор, информ. Материально-технич. снабжение. Сер. 6 Нефтеснабжение. -М: ЦНИИГЭИМС, 1980. -20 с.

72. Мамедова В.А., Нечпуренко В.И. Регенерация и использование отработанных масел Баку, 1987. - Деп. в ВИНИМТИ № 4413 -В 87.

73. Ишмаков Р.М. Эколого-экономическое обоснование регенерации отработанных масел на местах применения Уфа, 1993. - 7 с. - Деп. в ВИНИИИТИ 10.01.93 № 35-В93.

74. Ишмаков Р.М. Метрологическое обеспечение контроля качества отработанных масел, УНИ Уфа, 1993. - 18 с. Деп. в ВИНИТИ 19.11.93. -№ 2872 - В93.

75. Информационный листок № 195 Ленинградский ЦНТИ -1987. 12 с.

76. Методические указания. Оценка стабильности стандартных образцов состава веществ и материалов. Ми 88: Свердловск -ВНИИМСО, 1988. - 20 с.

77. Технологическая инструкция по очистке отработанного масла. Тамбов ВИИТИН - 1982. - 25 с.

78. Шевченко Г.С. Экономическая эффективность и природоохранное значение организации сбора и рационального использования отработанных нефтепродуктов: Дис. канд. техн. наук-Киев, 1980. 142 с.

79. Петров А.Д. Химия моторных топлив. М.: АН СССР, 1953. -511 с.

80. Фукс Н.Г., Холодов Б.П. Нефть, газ и продукты их переработки М.: Нефть и газ, 1994. - 248 с.

81. Техническая диагностика гидравлических приводов / Под общей редакцией Баллы Т.М. М.: Машиностроение, 1989. - 264 с.

82. Колесные шасси 547А и 547В. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.: Военное издательство - 1980. -399 с.

83. Комаров А.А. Надежность гидравлических устройств самолетов. М. Машиностроение, 1978. - 224 с.

84. Захарчук П.П., Никитин А.Г. Обеспечение контроля чистоты топливных, масляных и гидравлических систем воздушных судов. Киев: Общество "Знание", 1983. - 16 с.

85. Обельницкий А.М., Е.А. Егорушкин, Ю.Н. Чернявский. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. М.: НПО "Полигон" . 1995. - 272 с.

86. Ишмаков P.M. и др. Применение горюче-смазочных материалов на автотранспорте. Уфа. Изд-во "Башкортостан", 1993,189 с.

87. Техническая эксплуатация автомобилей. / Учебник для вузов. Кузнецов Е.С., Воронов В.П., Болдин А.П. и др. Под ред. Е.С. Кузнецова. М.: Транспорт, 1991. - 413 с.

88. Костецкий Б.И., Носовский И.Г., Износостойкость и анти-фрикционность деталей машин. Киев: Техника, 1965. - 206 с.

89. На имен о ва н ие показатедя Результат измерений1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 Вязкость кинемати- че екая, мм2/с, при

90. С 29,84 27,79 25,85 23,80 23,04 21,65 27,36 26,06 26,93 27,89

91. ЮО^С 7,78 7,33 7,25 7,36 7,31 6,71 7,66 7,64 7,47 7,372. Температура вспыш- ки в открытом тиг- rr I-J i"** 188 184 188 188 178 184 180 182 176 168

92. JlKÍ , (J Температура засты- -46 -46 -46 -46вания , С

93. Зольность,% 0,71 0,72 0,70 0,66 0,66 0,62 0,60 0,67 0,68 0,68

94. Кислотное число. 0,72 0,73 0,75 0,76 0,78 0,45 0,69 0,59 0,67 0,40 .мгКОН/г

95. Плотность при *20С 879 879 876 876 873 868 880 879 878 880кг/мЗ

96. Примечание. Пробы 2, 8, 10 были без этикеток, нумерация проставлена нами1. МЧС РБ

97. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН (НИИБЖД РБ)450005, г. Уфа, ул. 8 Марта, 12/1 Тел.: (3472) 28-39-10 Факс (3472) 28-39-13

98. ИНН 0278015994 Р/с № 40602810500010000029 в РИКБ БашКредитБанк г. Уфы, БИК 048073754, к/с 301018106000000007541. На Ваш №.от