автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Разработка технологии и технического средства для восстановления эксплуатационных свойств отработанного моторного масла

ГЛУЩЕНКО Андрей Анатольевич

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ОТРАБОТАННОГО МОТОРНОГО МАСЛА

Специальности 05.20.03 - технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 НОЯ 2009

Ульяновск - 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА»)

Научный руководитель

кандидат технических наук, профессор Холманов Валерий Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Неговора Андрей Владимирович

доктор технических наук, профессор Огнев Олег Геннадьевич

Ведущая организация

ФГОУ ВПО «Челябинская государственн; сельскохозяйственная академия»

Защита состоится 15 декабря 2009 года в 1100 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.003.04 при ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» по адресу: 432980, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, дом. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан и размещен на официальном сайте ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» bsau.ru 14 ноября 2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, доцент

С.Г. Мударисов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Поддержание эффективности сельскохозяйственного производства невозможно без масштабного применения современных средств механизации, повышения уровня его оснащенности техническими средствами и, как следствие, увеличения потребления топливо-смазочных материалов.

Рассматривая технические средства как элемент целенаправленного техногенного воздействия на природную среду, следует признать, что они являются причиной образования токсичных отходов, нарушающих экологическое равновесие сельскохозяйственного производства. Одним из видов образующихся отходов является отработанное моторное масло. В настоящее время только в АПК Ульяновской области ежегодно образуется до 1 тыс. т отработанных масел.

Рациональное и экономное применение нефтепродуктов и обострившиеся проблемы охраны окружающей среды ставят задачи по вторичному использованию отработанных продуктов нефтяной промышленности.

В настоящее время используют различные технологии и технические средства для восстановления эксплуатационных свойств отработанных масел. Однако существующие технологии и технические средства не отвечают в полной мере требованиям, предъявляемым к качеству очистки и экологической безопасности. Поэтому разработка новых эффективных и экологически безопасных технологий и технических средств восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел для их повторного использования, продления срока службы масла, является актуальной задачей, имеющей важное значение для экономики страны.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР Ульяновской ГСХА «Разработка средств механизации и технического обслуживания энерго- и ресурсосберегающих технологий в различных процессах производства и переработки продукции сельского хозяйства» (номер государственной регистрации № 01.200.600147).

Цель исследований. Улучшение эксплуатационных свойств отработанных моторных путем разработки экологически безопасных технологий компаундирования с использованием гидроциклона.

Объект исследований. Технологии восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел с использованием гидроциклона.

Предмет исследований. Закономерности технологических процессов восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел.

Научная новизна работы:

- разработаны экологически безопасные технологии восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел методом компаундирования;

- разработана новая конструкция гидроциклона и определены его оптимальные конструктивные параметры и рациональные режимы работы;

- предложена комплексная система показателей для оценки эксплуатационных свойств моторных масел на всех стадиях его использования.

Новизна предложенного технического решения подтверждена решением ФИПС о выдаче патента на полезную модель «Гидроциклон для очистки отработанных масел» по заявке № 2009134309.

Практическая значимость. Предложенная конструкция гидроциклона позволяет использовать её для очистки отработанных моторных масел с качеством очистки 88,5...92 %. Предложенные технологии позволяют восстанавливать эксплуатационные свойства отработанных моторных масел с ресурсом 92 ... 98 % от ресурса свежих масел, а также снизить количество вредных выбросов в окружающую среду до 18 ... 30 % в зависимости от состояния отработанного масла, поступающего на регенерацию.

Реализация результатов исследований. Полученные результаты использованы при разработке установок для восстановления отработанных моторных масел на предприятиях ОАО «Симбирск-автотранс», ООО «Ирбис», ООО «Ойл» и пункте утилизации нефтяных отходов ООО «Симойл» г. Ульяновска.

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований доложены и одобрены на научно-практических конференциях: международной научно-практической конференции в Технологическом институте г. Димитровграда (2006 г.), международной научно-практической конференции в ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА» (2007, 2008 гг.), международной научно-практической конференции в СПб РО МААО (2008,2009 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - 4, один патент на полезную модель. Общий объем опубликованных работ составляет 2,59 пл., из них авторский вклад 2,42 п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы из 146 наименований (в том числе 5 на иностранных языках) и приложения. Работа изложена на 147 е., содержит 52 рисунка, 16 таблиц, 36 с. приложения.

Научные положения, выносимые на защиту:

- технологическое обоснование процесса восстановления эксплуатационных свойств отработанного моторного масла в производственных условиях;

• - теоретическое обоснование процесса очистки в гидроциклоне, применяемого в технологиях восстановления свойств отработанных масел;

- экспериментальная оценка конструктивных параметров гидроциклона и технологических режимов его работы;

- экспериментальная оценка технологий восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел с использованием гидроциклона.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследований и дана общая характеристика работы.

В первом разделе «Состояние вопроса и анализ рационального использования моторного масла» представлен анализ литературной и патентной информации, известных технических и технологических решений, их классификация.

Актуальность утилизации отходов сельскохозяйственного производства на современном этапе обосновывается как прогрессирующим увеличением их объемов, так и усилением их негативного воздействия на саму возможность нормального функционирования агропромышленного комплекса. В настоящее время только 5-8% образующихся нефтяных отходов подвергаются переработке с целью повторного использования.

Исследования методов восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел, режимов их работы в двигателях сельскохозяйственных машин и автомобилей, оценок их качества, широко представлены трудами отечественных ученых: A.B. Виппера, Н.И. Черножукова, В.Р. Вильямса, П. И. Шашкина, И. В. Брай, H.A. Рогозина, Г.П.Лышко, Б.В. Лосикова, К.С.Рамайя, A.B. Николаенко, А. П. Картошкина, В. П. Коваленко, В.В. Остри-кова, а также зарубежных исследователей G. Verley, Е. Ovist, G. Clark, Р. Muller и др.

В настоящее время отсутствует эффективный метод восстановления эксплуатационных свойств отработанных смазочных материалов. Существующие методы энергоемки, имеют низкую производительность, требуют утилизации высокотоксичных отходов процесса переработки, при этом эксплуатационные свойства масел восстанавливаются не полностью, а восстановленные масла мо-17т использоваться только в малоответственных узлах и системах.

Анализ состояния вопроса показывает также отсутствие надежного и эффективного технического средства для очистки отработанных масел.

На основе вышесказанного, для достижения поставленной цели, сформулированы задачи исследований:

1. Разработать экологически безопасные технологии восстановления эксплуатационных свойств отработанного моторного масла на основе компаундирования.

2. Выполнить теоретическое обоснование процесса очистки отработанных моторных масел с использованием гидроциклона.

3. Обосновать оптимальные конструктивные параметры гидроциклона и рациональные технологические режимы очистки масла

4. Исследовать технологии восстановления эксплуатационных свойств моторных масел в производственных условиях, оценить их экологическую безопасность и определить экономическую эффективность их внедрения.

Во втором разделе «Теоретическое обоснование процесса восстановления эксплуатационных свойств моторного» рассмотрены экологически безопасные технологии восстановления эксплуатационных свойств моторных масел с использованием гидроциклона (рисунки 1, 2). Предлагаемые технологии позволяют повторно использовать моторные масла, а также значительно сократить выбросы вредных веществ в окружающую среду.

Рисунок I - Безотходная технология восстановления отработанных моторных масел .методом ввода присадок

Рисунок 2 - Безотходная технология восстановления отработанных моторных масел методом компаундирования с товарным маслом

Данные технологии предусматривают использование гидроциклона новой конструкции. Процесс отделения нерастворимых примесей от отработанного масла в гидроциклоне может быть представлен следующим образом. На частицу, находящуюся в потоке жидкости в гидроциклоне, действуют следующие силы (рисунок 3): центробежная Рч, отбрасывающая частицу к периферии; радиальная сила Рп возникающая от действия радиального потока жидкости и действующая в направлении оси аппарата; сила Кориолиса Рк которая перемещает частицу в окружном направлении относительно потока; сила сопротивления среды Р„ препятствующая осаждению частицы; сила инерции Ри, образующаяся вследствие изменения скорости осаждения. Под действием данных сил, скорость движения частицы в любой точке гидроциклона может быть разложена на следующие три составляющие (рисунок 4): vt - тангенциальную ско-

рость, направленную перпендикулярно радиусу вращения в данной точке на горизонтальной плоскости; V, - радиальную скорость, направленную по радиусу гидроциклона внутрь его; - осевую или вертикальную скорость, направленную под прямым углом к V, и Vг вдоль оси гидроциклона.

Рисунок 4 - Скорости, действующие на частицу в гидроциклоне

(1)

Рисунок 3 - Силы, действующие на частив спиральном потоке в гидроциклоне

В каждой точке гидроциклона в плоскости, перпендикулярной его оси, скорость частицы загрязнений V можно разложить на две составляющие (рисунок 4): тангенциальную V, и радиальную уг скорости. Исходя из этого, уравнение радиального движения частицы в цилиндроконическом гидроциклоне можно записать следующим образом:

(о ,]£>>; (йг .Л ..., \Рж ) г )

где /и,, - масса частицы, кг; г - радиус вращения частицы, м;р„и рж-

плотность, соответственно частицы и жидкой среды, кг/м3; у,(г) - функция, описывающая распределение тангенциального компонента скорости частицы в потоке;^ - кинематическая вязкость среды, м2/с; иг(г) - функция, описывающая распределение радиального компонента скорости частицы в потоке; -функция времени, учитывающая случайную составляющую скорости, вызванную стесненностью движения частиц и их взаимными столкновениями.

С учетом граничных условий Ш(1,г)~0 при г = Яц -и%а и г = г„, и безразмерных параметров, влияющих на процесс отделения частицы г0,а, у уравнение движения частицы принимает вид

д_ дг

1

7

— 1 д\У

IV +---

2а дг

(2)

Тогда унос частиц через сливной патрубок, выраженный в долях единицы от общего числа частиц, поступающих с очищаемым маслом:

1

777 1 д^ 2а дг

Тогда количество выносимых частиц, %,

где В.ц - радиус гидроциклона, м; г - радиус вращения частицы, м; а - параметр, характеризующий очищаемый материал; у - параметр, характеризующий пропускную возможность гидроциклона; / - время нахождения частицы в гидроциклоне, ч.

Таким образом, качество очистки, определяемое массовым содержанием частиц в потоке масла, удаляемого через нижнее сливное отверстие, зависит от времени г нахождения частицы в гидроциклоне и радиуса г - г0, то есть, от радиуса поверхности нулевой осевой скорости, определяющей разделение потока масла и унос частиц через верхнее или нижнее сливные отверстия.

Примем, что частица в потоке гидроциклона должна находиться во взвешенном состоянии на определенном расстоянии от центра вращения, где будет выполняться условие Рц = Рг (центробежная сила равна радиальной). В этом случае формируется ряд поверхностей траекторий перемещения групп частиц по их весу: тяжелые частицы будут располагаться ближе к периферии, а легкие - к центру гидроциклона.

Совпадение поверхности частиц с плоскостью нулевой вертикальной скорости определяет степень очистки. Качество очистки (доля частиц примесей, попавших в поток очищенного масла) в таком случае будет формироваться пространственно-геометрическими параметрами поверхности нулевой вертикальной скорости. Сформулировав уравнение плоскости нулевой вертикальной скорости частиц, можно обосновать оптимальные конструктивные размеры гидроциклона и рациональные технологические режимы его работы для заданного качества и производительности очистки масла.

Осевая скорость частицы в потоке гидроциклона

Г

4ncos—-2

Г-П1 -Л

И-

Ro-htg-^-{Ro-htg^yCosP

dhdfi

(.h-zf +f Ro-htg-^ +R2-2Rcosp[Ro-htg^

(5)

где Г = 2кг v, = const - циркуляция скорости на единицу высоты торои-да, м2/с; R0 - радиус поверхности нулевых осевых скоростей на границе цилиндрической и конической частей гидроциклона, м; Rr~ радиус гидроциклона, м; г о - радиус воздушного столба (го=0,606гс), м; гс - радиус отвода очищенного масла, м; гп - радиус сливного патрубка, м; at - угол конусности гидроциклона, град.; /? - угол смещения точки при движении в вихревом слое на высоту (h-z), град; h - расстояние от рассматриваемого кольцевого сечения от начала вихревого слоя (т.е. до верхней крышки цилиндрической части гидроциклона), м; Я- высота конической части гидроциклона, м; Я; - высота цилиндрической части гидроциклона, м.

Поскольку перемещение частицы зависит от радиальной скорости, т. е. от центробежной и радиальной сил, определим, в какой точке координат по линии

Я радиуса выбранного сечения тороида, центробежная сила будет либо превосходить радиальную, либо будет меньше её. Соответственно, в числовом выражении, это перемещение будет определять изменение математического знака скорости либо в положительную, либо в отрицательную сторон)'. Таким образом, в том случае, если скорость будет иметь отрицательное значение, частица, находящаяся в вихревом потоке, будет отброшена к стенке гидроциклона и удалена через нижнее сливное отверстие. В том случае, если скорость положительная, то частица будет подхвачена внутренним вихревым потоком и вынесена через верхнее выходное отверстие.

Координата, соответствующая точке изменения отрицательного значения скорости на положительное, будет являться координатой нулевой вихревой поверхности в заданном (или рассматриваемом) горизонтальном сечении гидроциклона и будет определять степень очистки продукта от примесей.

После определения координат изменения положения частицы в потоке гидроциклона и расчета коэффициентов регрессии получено квадратичное уравнение осевой скорости частицы в потоке. После подстановки в него граничных значений переменных, определенных для данных конкретных условий (Ь = 0,01-0,18 м, Я0= 0,02 м, г0= 0,017 м, а = 5°2', Н+Н0= 0,302 м, р = 100-120°, Я = 0,018-0,046 м), и преобразования, получена теоретическая зависимость осевой скорости частицы в потоке, от конструктивно-технологических параметров гидроциклона в зависимости от необходимых значений качества очистки масла:

V =У~ (-244,524 - 30) -19769,382г - 138,852г + 31610,804С + +1373,869Я0 + 227914,938г2 -17399,748г2 -158262,452С2 - 88475,754Я2 Для расчетов радиуса граничного слоя (нулевой поверхности), получена зависимость параметров гидроциклона: радиуса Я, высоты (как функции производительности) С от координаты частицы в потоке очистки т.

Я = 0,0385 - 0,833г - 0,0072г - 0,347С, (7)

Подставив уравнение (7) в выражение для нахождения размера граничного зерна, заменив диаметр гидроциклона О на 2Я0, получим:

г (8)

ч.пип Л I Л С- ^ '

\ 2.ЧР,

Полученная зависимость наглядно показывает связь каждой величины, входящей в подкоренное выражение, с размером частиц, сепарируемых в спиральном потоке гидроциклона. При этом, с увеличением радиуса нулевой поверхности размер отделяемых частиц будет увеличиваться. Поэтому, для улавливания мелкодисперсных частиц следует применять гидроциклоны уменьшенных диаметров. Увеличение начальной скорости потока очищаемого масла Ун также способствует сепарации более мелких частиц.

На основании расчетов получим вертикальную скорость, обеспечивающую отделение заданного граничного зерна (рисунок 5).

0,025 0.02 0.015 0,01 0,007 0,004

Г.М

Рисунок 5 - Изменение вертикальной скорости № движения частицы в гидроциклоне по диаметру В сечения от радиуса г

Таким образом, на основании проведенных исследований поведения частицы в потоке гидроциклона установлена теоретическая зависимость параметров поверхности отделения граничного зерна от конструктивных характеристик гидроциклона и обоснована возможность регулирования технологических режимов работы гидроциклона в соответствии с требуемым качеством очистки.

В третьем разделе «Методика экспериментальных исследований» изложены программа и методика проведения экспериментальных исследований.

Исследуемое моторное масло марки М-10Г2к (ГОСТ 17479.1) с присадкой Детерсол-140 испытывали в лабораторных условиях на машинах трения, а в условиях эксплуатации - на двигателях автомобилей КамАЗ.

Для испытаний гидроциклона была разработана лабораторная установка (рисунок 6). На базе ОАО «Симбирск-Автотранс» была смонтирована промышленная установка для регенерации масел по предлагаемым технологиям восстановления производительностью 3500 л в смену (рисунок 7).

Рисунок б - Лабораторная гидроци- Рисунок 7 - Общий вид установки клонная установка регенерации регенерации масел

моторных масел

Комплексную оценку состояния моторного масла в период его эксплуатации предлагается проводить по обобщающему коэффициенту качества, определяемому с учетом значимости каждого единичного оценочного показателя:

0. (9)

Iя.-

где П— величина ¡-го коэффициента; П| - количество 1-ых коэффициентов (7 = 4).

Методика комплексной оценки состояния масла следующая:

1) устанавливают значения единичных оценочных показателей, соответствующих конкретному сроку службы масла;

2) приводят скалярные значения выбранных оценочных показателей к единой безразмерной величине;

3) определяют скалярные значения обобщающего коэффициента для конкретных условий работы масла (вида, срока службы и т.п.);

4) строят номограмму выбора обобщающего коэффициента, позволяющую, в соответствии с содержанием в масле продуктов износа (Ре), оперативно и адекватно определять значение обобщающего коэффициента и оценивать состояние исследуемого масла (его эксплуатационные свойства).

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований» приведены результаты лабораторных и производственных исследований, их анализ и результаты экологической экспертизы.

Лабораторные исследования эффективности очистки масла проводили с использованием опытного и контрольного гидроциклонов (рисунок 8, 9). В качестве контрольного использовали гидроциклон, изготовленный по рекомендуемой большинством исследователей методике расчета его параметров.

Рисунок 8 - Зависимость степени очистки Рисунок 9 - Зависимость степени очистки масла от давления входного потока масла от длины диафрагмы

Анализируя результаты исследований, а также полученную поверхность отклика (рисунок 10) и двумерное сечение, характеризующее качество очистки масла от взаимодействия глубины погружения диафрагмы и давления входного потока (рисунок 11) можно сделать следующие выводы.

Наилучшая степень очистки (88,4 %) при производительности процесса 3 ... 5 т/ч достигнута при давлении входного потока Р = 0,04 МПа и глубине погружения разделительной диафрагмы гидроциклона Я = 136,8 мм. В противном случае отмечается ухудшение качества очистки масла (рисунок 11). На основании результатов получено уравнение регрессии: У=0,8964-3, 0838Хг0,1194Х2+18,8958Х12+0,П41Х!Х2+0, 0042Х2 (9)

где У - содержание нерастворимых примесей, мг; X) - давление входного потока масла, МПа; Х2 - глубина погружения диафрагмы в поток масла, см.

0.01 0.02 0.

Рисунок 10 - Поверхность отклика от взаимо- Рисунок 11 - Двумерное сечение, харак-действия глубины погружения диафрагмы и теризующее качество очистки мала от давления входного потока взаимодействия глубины погружения

диафрагмы и давления входного потока

Проведенные трибологические исследования восстановленных масел на машинах трения показали следующие результаты. В паре трения сталь-сталь (испытания на ЧМТ) восстановленные масла по противоизносным свойствам (диаметр пятна износа восстановленных составил 0,28 мм, штатного - 0,30 мм) находятся на одном уровне с маслом М-10Г2к. Антизадирные свойства восстановленных масел И3= 55 выше штатного И3= 46 (рисунок 12).

Д. мм 0,31 -0,3 -

1 - масло с пакетом присадок, 2 - масло с М-14Г2ЦС, 3 - штатное масло М-10Г2к

Рисунок 12 - Результаты исследований противозадирных и противоизносных свойств масел: а) дисшетр пятна износа, б) предельное давление задира, в) давление сваривания,

г) индекс задира

В паре трения сталь-бронза (испытания на СМТ-1) при давлении в узле трения до 30 МПа, восстановленные масла показали одинаковые противоиз-носные (аи= 1,02 мм у штатного и аи= 1 у восстановленного) и противозадир-ные свойства (давление Р = 28 МПа - у восстановленного и Р = 31МПа - у штатного) с маслом М-10Г2к

В паре трения сталь-чугун предельная нагрузка восстановленного моторного масла с добавлением пакета присадок составила 80 МПа, с добавлением М-14Г2ЦС - 87,6 МПа против 71,4 МПа у штатного масла М-10Г2к. Восстановленные масла с добавлением М-14Г2ЦС показали лучшие результаты.

Экспериментальные исследования технологических режимов (температура нагрева, давление, режим компаундирования, время отстоя, режим и температура ввода присадок) и качества очистки масла с определением вида ПЛВ показали, что эффективнее всего очистка отработанного моторного масла происходит при обработке его НС1 (рисунок 13): содержание примесей снизилось с 0,155 до 0,09 %, кинематическая вязкость - с 12,3 до 9,8 мм2/с, кислотное число повысилось до 0,8 мгКОН/г.

к,

Jri -

1

, т, 1 ] 1

а)

б)

1 -масло М-10Г?к, 2 - отработанное масло, 3 - отработанное масло, обработанное

HCl. 4 - отработанное масло, обработанное H2SO4 Рисунок 13 - Результаты исследования ПАВ: а) содержание нерастворимых примесей, б) кинематическая вязкость, в) кислотное число.

Результаты производственных исследований моторных масел в двигателях КамАЗ представлены на рисунках 14-20. При этом сплошная линия соответствует маслу М-10Г2к, пунктирная - маслу, восстановленному М-14Г2ЦС, штрих - пунктирная - маслу, восстановленному пакетом присадок.

V, мм2/с

14

13 12 11

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

Рисунок 14 - Изменение кинематической вязкости v в зависимости от пробега S

Э, км

Рисунок 15 - Содержание нерастворимых примесей Q в зависимости от пробега 5

2000

Б, км

Рисунок 16 - Изменение щелочного числа Щ в зависимости от пробега 8

мгКОН/г

2000

8000

12000

Э, КМ

Рисунок 17 - Изменение кислотного числа К в зависимости от пробега Б

<3с„

0,04 0.00

2000

Э, км

Рисунок 18 - Изменение содержания Са в масле в зависимости от пробега 5

0,00

Б, км

Рисунок 19 - Изменение содержания 2п в масле в зависимости от пробега 5

0,0

О 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Ь, км

Рисунок 20 ■ Изменение суммарного содержания Л в масле в зависимости от пробега 5

Динамика изменения основных единичных оценочных показателей товарного и восстановленных масел одинакова. Индекс корреляции оценочных показателей для исследуемых масел составил: по кинематической вязкости 11=0,934, по содержанию нерастворимых примесей 11=0,982, по щелочному числу К.=0,844, по кислотному числу 11=0,854, по содержанию железа 11=0,981, по содержанию Са 11=0,958, по содержанию Ъл Я=0,942.

В таблице 1 представлена сравнительная оценка качества исследуемых моторных масел в ключевых точках: начало эксплуатации, нормативный срок замены масла и предельный по результатам испытаний срок службы масла.

Рекомендуемые нормативными документами критерии наступления предельного срока службы масла (содержание нерастворимых примесей - не более 3 %, доля продуктов износа в общем количестве примесей - не более 0,15 г/кг) достигаются при пробеге 13000 км. При этом отмечается предельное содержание активных металлов присадки: Са - 0,05 %, 2п - 0,02 %, которое можно рекомендовать в качестве критерия установления предельного срока службы моторного масла.

Таблица I Результаты эксплуатационных испытаний моторных масел

Покамтели

Кинематиче- Содержание Щелочное Кислотное

Наименова- Пробег, ская вязкость, нераствори- число, число,

ние масла тыс. км мм 2/с мых приме- мг КОН/г мг К011/г

сей %

Знач. Д Знач. Д Знач. Д Знач. Д

М-10Г2к 0 11.5 0,04 0,0100 0,01 6,2 0,07 - 0,06

10 12,3 0,03 0,5 0,02 1,2 0,02 2,5 0,08

14 14.2 0,05 1,2 0,01 0,3 0,04 2.9 0,09

Очищенное 0 11,52 0,04 0,0150 0,01 6,8 0,07 - 0,06

масло с 10 13,0 0,02 0,4 0,02 2,3 0,08 2,3 0,08

М14Г2ЦС 14 13,2 0,03 1,8 0,02 2,1 0.06 2,4 0,07

Очищенное 0 11,5 0,04 0.0220 0,01 6,1 0,07 - 0,06

масло с паке- 10 12,8 0,05 0,8 0.01 2,1 0,09 2,0 0,09

том присадок 14 14,7 0,04 1,45 0.02 1.2 0,08 2,6 0,09

Согласно результатам исследований у товарного масла М-ЮГгК за 14000 км пробега кинематическая вязкость с 11,5 мм2/с увеличилась до 14,2 мм2/с, у масла, восстановленного компаундированием с М-14Г2ЦС, - с 11,52 мм2/с до

13,2 мм2/с, у масла, восстановленного с пакетом присадок, - соответственно с 11,5 мм2/с до 14,7 мм2/с.

Щелочное число у товарного М-10Г2к снизилось через 14000 км пробега с 6,2 до 0,3 мг КОН/г, у масла компаундированного с М-14Г2ЦС - соответственно с 6,8 до 2,1 мг КОН/г, у масла с пакетом присадок - с 6,1 до 1,2 мг КОН/г. Кислотное число у масла М-10Г2к увеличилось до 2,9 мг КОН/г, у масла с М-МГтЦС - до 2,4 мг КОН/г и у масла с пакетом присадок - до 2,6 мг КОН/г. Содержание нерастворимых примесей увеличилось с 0,010% до 1,2% у масла М-10Г2к, с 0,015 % до 1,8% - у масла с добавкой М-14Г2ЦС и с 0,022% до 1,45% - у масла с пакетом присадок.

Таким образом, согласно типовым браковочным значениям показателей оценки качества масла, можно рекомендовать увеличить периодичность смены моторных масел марки М-10Г2к в двигателях автомобилей КамАЗ до 13000 км пробега против регламентируемых 10000 км.

По результатам производственных испытаний автомобилей КамАЗ были установлены значения единичных коэффициентов качества испытуемого масла, которые использовали для расчета обобщающего коэффициента оценки качества моторного масла в процессе его эксплуатации (рисунок 21).

Рисунок 21 - Продолжительность работы моторных масел в двигателях автомобилей КамАЗ по содержанию продуктов износа в зависимости от пробега 5

На основании результатов испытаний получено уравнение регрессии в натуральных величинах для расчета устойчивости взаимосвязей единичных и комплексного показателей оценки качества (противоизносных свойств) масла: У = 1,413-0,558Х,-0,142Х3-0,0018Х5-0,0036Х( (10)

Статистические значения параметров оценки адекватности математической модели следующие. Составляющие коэффициента детерминации: вязкость Х]= 19,83 %, щелочное число Хз= 17,77 %, содержание ХпХ5= 20,61 %, содержание Са Х6 = 34,55 %. Степень значимости факторов уравнения Р2 - не менее 0,93. Коэффициент корреляции 11= 0,963. Адекватность математической модели 92,8 %.

В результате проведенной экологической экспертизы установлены виды и количество загрязняющие веществ, выбрасываемых в атмосферу (таблица 2).

Таблица 2 Результаты замеров выбросов загрязняющих веществ

Наименование загрязняющих веществ Выбросы

максимальные, г/с годовые, т/год

нормативные фактические нормативные фактические

Сероводород 0,00002 0,0000013 0,00126 0,00094

Ароматические 0,00001 0,0000006 0,000072 0,000043

Углеводороды предельные С[2 - С^ 0,00773 0,00026 0,05565 0,00191

Она подтверждает, что разработанная технология и установка для восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел с очисткой в гидроциклоне является экологически безопасной, относится к 4 категории опасности по экологической классификации и не наносит вреда окружающей среде.

В пятом разделе «Оценка эффективности результатов исследований и рекомендации производству» предложены рекомендации предприятиям по применению технологии восстановления эксплуатационных свойств масел, позволяющей увеличить срок их службы и снизить экологический ущерб окружающей среде, и методики оценки эксплуатационных свойств масел, а также выполнена оценка эффективности разработанных рекомендаций.

Общая эффективность результатов исследования включает экономический эффект: от продления срока службы - 18,396 тыс. руб. или 6,876 т масла, от использования восстановленных моторных масел - 386,903 тыс. руб., общий экономический эффект - 502,8 тыс. руб., или 4,19 тыс. руб. - на 1 автомобиль КамАЗ. Срок окупаемости 0,14 года.

Экологический ущерб окружающей среде уменьшается за счет снижения токсичных отходов с 23,9 до 1,4 т (на 94 %), исключения коагулянтов, ненужности утилизации высокотоксичных отходов переработки масел, сокращения объема токсичных выбросов: сероводорода - в 1,7 раза, предельных и ароматических углеводородов - в 30 раз от разрешенной ПДК в процессе очистки отработанных масел.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны экологически безопасные и безотходные технологии восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел с использованием гидроциклона новой конструкции:

- вводом пакета присадок, включающий нагрев отработанного масла с деэмульгированием, очистку его в гидроциклоне, обработку поверхностно-активными веществами с последующим отстоем, и последовательный ввод в очищенное масло присадок Детерсол-140 и ПМА «В-2» при постоянном перемешивании.

- компаундированием с маслом М-14 Г2ЦС, включающий нагрев отработанного масла с деэмульгированием, очистку его в гидроциклоне, обработку

поверхностно-активными веществами с последующим отстоем, компаундирование отстоявшегося масла с маслом М-14 Г2ЦС.

2. Установлена теоретическая зависимость качества очистки масла в гид-роциклонс от давления входного потока и глубины погружения разделительной диафрагмы в поток масла, которая позволяет определить пространственно-геометрические координаты поверхности зоны разделения потока масла на фракции и отделения частиц. Предложены аналитические выражения для определения конструктивных параметров гидроциклона через радиус поверхности нулевой осевой скорости, являющейся поверхностью граничного зерна, что позволяет определить основные параметры гидроциклона с требуемым качеством очистки.

3. Обоснована конструкция гидроциклона для очистки отработанных масел от нерастворимых примесей и воды, который содержит корпус цилиндро-конической формы, коническую диафрагму, приспособления для подвода очищаемого и очищенного масла. Приспособление для подвода очищаемого масла выполнено в виде патрубка прямоугольного сечения, установленного тангенциально к корпусу в его верхней части с наклоном к горизонтальной плоскости. На корпусе установлена крышка цилиндрической формы. Диафрагма снабжена наружным выступом в виде кольца для ее крепления к корпусу и установлена под крышкой вдоль оси корпуса. Приспособление для отвода очищенного масла установлено тангенциально к крышке. В нижней части корпуса установлен сливной патрубок.

4. Установлены оптимальные конструктивные параметры гидроциклона (отношение диаметра к высоте 1 : 5...6, угол наклона входного патрубка 5°, сечение входного патрубка - прямоугольное, угол конической части 30°, длина диафрагмы равна 1/2...2,2 длине конической части) и рациональные технологические режимы (давление входного потока масла 0,04 МПа при температуре 90..Л00 °С), которые обеспечивают степень очистки отработанных масел в пределах 88 ... 92 %.

Определены оптимальные технологические режимы процесса восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел для разработанных технологий: температура нагрева масла 100. ..103 °С, деэмульгирование в течение 1 ч, давление входного потока масла 0,04 МПа, отстой после обработки ПАВ -2 ч, температура ввода присадок: Детерсол-140 - 70...90 °С, ПМА «В-2» - 60...70 °С, ввод масла М-14Г2ЦС - 75...90 °С, время компаундирования -Зч.

5. Установлено, что восстановленные по предлагаемым технологиям масла обладают лучшими противоизносными и противозадирными свойствам (диаметр пятна износа восстановленных масел составляет 0,28 мм, предельная нагрузка 87,6 МПа), чем масло М-10Г2к ( соответственно 0,30 мм и 71,4 МПа). На изменение основных показателей масла и его противоизносные свойства наибольшее влияние оказывает содержание активных металлов присадок (соответственно 20,6 % по 2п и 34,5 % по Са).

Производственные исследования штатных и восстановленных отработанных моторных масел в двигателях автомобилей КамАЗ показали, что восста-

новленные масла могут являться полноценным заменителем товарного масла М-10Г2к. Результаты исследований подтвердили целесообразность увеличения периода смены масел в двигателях автомобилей КамАЗ с 10000 км до 13000 км пробега, обусловленную оценкой предельного состояния масла по содержанию продуктов износа 0,15 г/кг, (с остаточным содержанием в масле активных металлов присадок Ca - 0,05 %, Zn - 0,02 %), что позволит сократить образование экологически опасных отходов на 23 %.

Экономическая эффективность предлагаемых технологий и устройств для их осуществления слагается от снижения количества токсичных отходов (на 94 %), сокращения выбросов в атмосферу вредных веществ (сероводорода в 1,3 раза, предельных и ароматических углеводородов в 30 раз от разрешенной ПДК) при восстановлении масла. Годовой экономический эффект составляет 502800,32 руб., срок окупаемости 0,14 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Глущенко A.A. Показатели и технические средства для оценки и восстановления эксплуатационных свойств моторного масла// Известия СПб ГАУ/ СПб ГАУ, - СПб, 2008. - № 11- С. 254-258.

2. Глушенко A.A. Результаты испытаний гидроциклона для очистки масел// Известия СПб ГАУ/ СПб ГАУ, - СПб, 2008. - № 12- С. 254-258.

3. Зейнетдинов P.A., Глущенко A.A. Вероятностно-статический анализ изменения содержания присадок в моторных маслах// Известия СПб ГАУ/ СПб ГАУ,-СПб, 2009.-№ 16-С. 163-169.

4. Глущенко A.A., Обоснование параметров гидроциклона для очистки отработанных масел// Вестник МГАУ./ Агроинженерия. 2009,- №3, С. 82-85

патенты

5.Решение ФИПС о выдаче патента на полезную модель «Гидроциклон для очистки отработанных масел» от 28. 09. 09 по заявке № 2009134309. Авторы: Курдюмов В.И., Глущенко A.A., Замальдинов М.Р.

публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций

6.Полканов И.П., Холманов В.М., Глущенко A.A. Результаты испытаний моторного масла// Повышение работоспособности механизированных процессов. - Ульяновск, 1989.

7. Холманов В.М., Глущенко A.A. Резузультаты исследований моторных масел при хранении в резервуарах// Совершенствование использования и обеспечение надежности сельскохозяйственной техники. - Ульяновск, 1995.- С.81-86

8. Холманов В.М., Глущенко A.A. Восстановление свойств моторных масел// Совершенствование использования и обеспечение надежности сельскохозяйственной техники.- Ульяновск, 1995,- С. 91-94

9. Глущенко А.А.Методы регенерации отработанных масел //Аграрная наука и образование в реализации национального проекта «Развитие АПК». Часть 1,- Ульяновск, 2006,- С. 87-90.

10. Холманов В.М., Глущенко A.A. Результаты износных испытаний моторных масел // Научный вестник. Выпуск 6. Технологический институт филиала УГСХА.- Димитровград, 2007.- С. 13-15.

11. Холманов В.М., Глущенко A.A. Трибологические испытания восстановленных моторных масел //Научный вестник. Выпуск 6. Технологический институт филиала УГСХА.- Димитровград, 2007.- С. 13-15.

12. Холманов В.М., Глущенко A.A. Результаты испытаний восстановленных отработанных моторных масел // Наука в современных условиях. Международная научно-практическая конференция 2007 //Димитровград: Технологический институт, 2007,- С. 42-44.

13. Холманов В.М., Глущенко A.A. Экспресс метод определения нерастворимых примесей в моторных маслах //Наука в современных условиях. Международная научно-практическая конференция 2008// Димитровград: Технологический институт, 2008.- С. 44-46.

14. Холманов В.М., Глущенко A.A. Улучшение свойств моторных масел обезвоживанием // Наука в современных условиях: от идеи до внедрения: материалы международной научно-практической конференции 2008 // Димитров-град: Технологический институт, 2008. - С. 24-26.

15. Холманов В.М., Глущенко A.A. Результаты испытаний для установления вида ПАВ // Наука в современных условиях: от идеи до внедрения: материалы международной научно-практической конференции 2008//Димитровград: Технологический институт, 2008. - С. 26-28.

16. Холманов В.М., Глущенко A.A. Экспресс метод определения нерастворимых примесей в моторных маслах//Наука в современных условиях. Международная научно-практическая конференция 200 //Ульяновск: УГСХА, 2008,- С. 26-28

17. Холманов В.М., Глущенко A.A. Определение продолжительности работы моторных масел// Известия МААО. Выпуск №7(2008). Том 1.Механизация технологических процессов в АПК. - СПб, 2008. -С. 197-198.

Подписано в печать 12.11.09 г. Формат 60x84 у

Бумага типогр. Гарнитура Times New Roman

432980 г. Ульяновск, б. Новый Венец, 1

Усл. печ. л. 1,0 Тираж - 100 экз. Заказ - W

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И АНАЛИЗ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОТОРНОГО МАСЛА.

1.1 Актуальность обеспечения экологической устойчивости производства на современном этапе.

1.2 Моторное масло как составная часть системы средств технической оснащенности АПК.

1.3 Особенности изменения состояния моторного масла.

1.4 Использование отработанных моторных масел и их влияние на экологию.

1.5 Анализ методов и технических средств восстановления свойств отработанных моторных масел.

1.6 Анализ показателей для оценки качества моторных масел.

1.7 Анализ методов оценки качества моторных масел.

1.8 Цель и задачи исследований.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ МОТОРНОГО МАСЛА.

2.1 Обоснование технологии восстановления эксплуатационных свойств отработанных масел.

2.1.1 Обоснование технологии восстановления эксплуатационных свойств отработанного моторного масла вводом присадок.

2.1.2 Обоснование технологии компаундирования.

2.2 Разработка технических средств для восстановления отработанного моторного масла.

2.2.1 Обоснование выбора установки для восстановления свойств отработанного моторного масла.

2.2.2 Устройство и принцип работы гидроциклона.

2.2.3 Определение основных конструктивно-технологических параметров гидроциклона.

2.2.3.1 Силы и скорости, действующие на частицу в гидроциклоне.

2.2.3.2 Определение конструктивных параметров гидроциклона.

ВЫВОДЫ.

3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Программа экспериментальных исследований.

3.2 Методика лабораторных исследований.

3.2.1 Методика исследований технологических процессов восстановления эксплуатационных свойств моторных масел.

3.2.2 Методика исследования гидроциклона.

3.2.3 Лабораторный анализ проб.

3.3 Методика производственных исследований.

3.4 Методика сравнительных эксплуатационных исследований.

3.5 Методика расчета обобщающего коэффициента.

3.6 Методика проведения экологической экспертизы.

3.7 Методика обработки результатов.

ВЫВОДЫ.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1 Результаты исследований технологических процессов восстановления эксплуатационных свойств моторного масла.

4.1.1 Результаты исследований по установлению вида поверхностно-активных веществ.

4.1.2 Результаты исследований режимов деэмульгирования.

4.1.3 Результаты исследований по определению режимов ввода присадок.

4.2 Результаты исследований гидроциклона.

4.3 Результаты производственных исследований.

4.4 Результаты исследований противоизносных и противозадирных свойств восстановленных моторных масел.

4.5 Результаты исследований по определению нерастворимых примесей и активных металлов присадок в масле.

4.6 Результаты сравнительных эксплуатационных исследований

4.7 Результаты экологической экспертизы.

ВЫВОДЫ.

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

5.1 Общий подход к оценке экономической эффективности.

5.2 Расчет эффективности от продления срока службы моторного масла.

5.3 Расчет эффективности при использовании восстановленного моторного масла.

5.4 Рекомендации производству по использованию и восстановлению моторных масел.

ВЫВОДЫ.

Развитие сельскохозяйственного производства связано с возрастанием объемов работ по транспортировке грузов, что ведет к увеличению парка машин и все более увеличивающемуся потреблению топливо-смазочных материалов. В настоящее время в России производится до 3200 тыс. т смазочных материалов в год, из которых 2200 тыс. т составляют моторные масла. Более 60 % производимых моторных масел потребляют предприятия АПК. Развитие подразумевает совершенствование техники, повышение ее эксплуатационной надежности, экономию топлива и масел. Одним из значимых путей экономии моторных масел на этапе их эксплуатации, является их повторное использование после соответствующей переработки. Рациональное и экономное применение нефтепродуктов и обострившиеся проблемы охраны окружающей среды ставят задачи по вторичному использованию отработанных продуктов нефтяной промышленности. Регенерация и возвращение в оборот отработанных моторных масел весьма ярко иллюстрируют пример решения этой актуальной задачи.

В связи с этим возникает необходимость в разработке методов рационального использования нефтепродуктов и, в частности, моторных масел, от которых зависит надежность и долговечность работы двигателя. А повторное использование моторных масел может оказать существенное влияние на снижение экологической нагрузки на окружающую среду.

В настоящее время используют различные технологии и технические средства для восстановления эксплуатационных свойств отработанных масел. Самыми распространенными являются физические и физико-химические методы восстановления отработанных масел. При всей своей простоте и доступности данные методы имеют ряд недостатков: низкое качество очистки; длительность процесса; возможность переработки не более 20 . 30 % образующихся нефтяных отходов. Химические и комбинированные методы, не смотря на высокое качество получаемых масел, не нашли широкого примеf нения из-за высокой стоимости реактивов, последующей утилизации отработанных очистительных материалов и реактивов. Кроме того, использование атмосферной, вакуумной или каталитической перегонки связано с выбросами в атмосферу значительного количества разнообразных полициклических аре-нов (нафталина, пирена, бенз-а-антрацена, бенз-а-пирена и др.), многие из которых являются канцерогенами.

Поэтому наиболее рациональное направление в решении современных экологических проблем - практическая реализация концепции предотвращения загрязнения окружающей среды. Она может быть осуществлена на основе разработки более безопасных технологий и создания принципиально нового технологического оборудования по переработке отработанных масел.

Для очистки и восстановления свойств отработанных масел используют различные технические средства. Одними из наиболее широко распространенных являются различного рода сепараторы и центрифуги. При удовлетворительной полноте отсева данные технические средства имеют ряд существенных недостатков: низкая надежность и недолговечность, ввиду наличия детален вращающихся с высокими скоростями; низкая эффективность очистки высоковязких нефтепродуктов; трудоемкость в обслуживании; необходимость в периодической очистки самих средств; высокая стоимость. Кроме того, для улучшения сепарирования применяют адсорберы — вещества способные удерживать загрязняющие масло примеси на' своей поверхности (отбеливающие глины, бокситы, природные цеолиты). Это приводит к возникновению проблем с утилизацией отработанных адсорберов, являющихся сильными канцерогенными веществами. Менее распространенные различного рода фильтры при высоком качестве очистки имеют, сложную конструкцию, высокую стоимость и требуют периодической замены. Кроме того, проблема утилизации фильтрующих элементов до сих пор не решена полностью.

Анализ состояния вопроса показывает, что разработка новых высокоэффективных и безопасных технологий, создание принципиально нового технологического оборудования по переработке и очистке отработанных ма / сел является актуальной задачей сегодняшнего времени. Решение данной задачи позволит не только снизить затраты и объем потребляемых масел, но и улучшить экологическую обстановку за счет снижения образования высокотоксичных отходов.

Одним из направлений эффективного использования моторных масел является увеличение срока работы его в двигателях, что не возможно без оценки его эксплуатационных свойств. Оценка качества моторного масла трактуется по разному и продолжительность работы масла оценивают также по разному. Еще нет показателей, которые достаточно полно могли бы охарактеризовать состояние масла к соответствующему промежутку времени, а также указать наступление времени его смены на новое. Это приводит либо к использованию в двигателях масел уже не пригодных к эксплуатации, либо к выбраковке еще работоспособных масел. При этом работа в двигателе масла с выработанным ресурсом приводит к увеличению выбросов загрязняющих веществ с выхлопными газами машин.

Все это обуславливает необходимость дальнейших исследований по определению свойств и качества работающих моторных масел, увеличения ресурса службы и рационального использования отработанных масел путем создания экологически безопасных и безотходных технологий и оборудования для их восстановления.

На защиту выносится:

- технологическое обоснование процесса восстановления эксплуатационных свойств отработанного моторного масла в производственных условиях;

- теоретическое обоснование процесса очистки в гидроциклоне, применяемого в технологиях восстановления свойств отработанных масел;

- экспериментальная оценка конструктивных параметров гидроциклона и технологических режимов его работы; л

- экспериментальная оценка технологий восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел с использованием гидроциклона.

- система показателей для оценки качества масла в эксплуатационных условиях;

- результаты лабораторных и производственных исследований технологий восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел с использованием гидроциклона.

См

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны экологически безопасные и безотходные технологии восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел с использованием гидроциклона новой конструкции:

- вводом пакета присадок, включающий нагрев отработанного масла с деэмульгированием, очистку его в гидроциклоне, обработку поверхностно-активными веществами с последующим отстоем, и последовательный ввод в очищенное масло присадок Детерсол-140 и ПМА «В-2» при постоянном перемешивании.

- компаундированием с маслом М-14 Г2ЦС, включающий нагрев отработанного масла с деэмульгированием, очистку его в гидроциклоне, обработку поверхностно-активными веществами с последующим отстоем, компаундирование отстоявшегося масла с маслом М-14 Г2ЦС.

2. Установлена теоретическая зависимость качества очистки масла в гидроциклоне от давления входного потока и глубины погружения разделительной диафрагмы в поток масла, которая позволяет определить пространственно-геометрические координаты поверхности зоны разделения потока масла на фракции и отделения частиц. Предложены аналитические выражения для определения конструктивных параметров гидроциклона через'радиус поверхности нулевой осевой скорости, являющейся поверхностью граничного зерна, что позволяет определить основные параметры гидроциклона с требуемым качеством очистки.

3. Обоснована конструкция гидроциклона для очистки отработанных масел от нерастворимых примесей и воды, который содержит корпус цилин-дроконической формы, коническую диафрагму, приспособления для подвода очищаемого и очищенного масла. Приспособление для подвода очищаемого масла выполнено в виде патрубка прямоугольного сечения, установленного тангенциально к корпусу в его верхней части с наклоном к горизонтальной плоскости. На корпусе установлена крышка цилиндрической формы.

Диафрагма снабжена наружным выступом в виде кольца для ее крепления к корпусу и установлена под крышкой вдоль оси корпуса. Приспособление для отвода очищенного масла установлено тангенциально к крышке. В нижней части корпуса установлен сливной патрубок.

4. Установлены оптимальные конструктивные параметры гидроциклона (отношение диаметра к высоте 1 : 5.6, угол наклона входного патрубка 5°, сечение входного патрубка - прямоугольное, угол конической части 30°, длина диафрагмы равна 1/2.2,2 длине конической части) и рациональные технологические режимы (давление входного потока масла 0,04 МПа при температуре 90. 100 °С), которые обеспечивают степень очистки отработанных масел в пределах 88 . 92 %.

Определены оптимальные технологические режимы процесса восстановления эксплуатационных свойств отработанных моторных масел для разработанных технологий: температура нагрева масла 100. 103 °С, деэмульги-рование в течение 1 ч, давление входного потока масла 0,04 МПа, отстой после обработки ПАВ — 2 ч, температура ввода присадок: Детерсол-140 -70.90 °С, ПМА «В-2» - 60.70 °С, ввод масла М-14Г2ЦС - 75.90 °С, время компаундирования - 3 ч. i

5. Установлено, что восстановленные по предлагаемым технологиям масла обладают лучшими противоизносными и противозадирными свойствам (диаметр пятна износа восстановленных масел составляет 0,28 мм, предельная нагрузка 87,6 МПа), чем масло М-10Г2к ( соответственно 0,30 мм и 71,4 МПа). На изменение основных показателей масла и его противоизнос-ные свойства наибольшее влияние оказывает содержание активных металлов присадок (соответственно 20,6 % по Zn и 34,5 % по Са).

Производственные исследования штатных и восстановленных .отрабо танных моторных масел в двигателях автомобилей КамАЗ показали, что восстановленные масла могут являться полноценным заменителем товарного масла М-10Г2к. Результаты исследований подтвердили целесообразность увеличения периода смены масел в двигателях автомобилей КамАЗ с 10000 км до 13000 км пробега, обусловленную оценкой предельного состояния масла по содержанию продуктов износа 0,15 г/кг, (с остаточным содержанием в масле активных металлов присадок Са - 0,05 %, Zn - 0,02 %), что позволит сократить образование экологически опасных отходов на 23 %.

Экономическая эффективность предлагаемых технологий и устройств для их осуществления слагается от снижения количества токсичных отходов (на 94 %), сокращения выбросов в атмосферу вредных веществ (сероводорода в 1,3 раза, предельных и ароматических углеводородов в 30 раз от разрешенной ПДК) при восстановлении масла. Годовой экономический эффект составляет 502800,32 руб., срок окупаемости 0,14 года.

1. Адельшин, А.Б. Обезвоживание нефти с применением гидроциклонов/

2. A.Б. Адельшин Н.В. Иванов// Нефтяное хозяйство. — 1976.-№8.-С.45-47.

3. Автомобили КамАЗ. Техническое обслуживание и ремонт. М.: 1987-38 с.

4. Анисимов И.Г., Бадыштова К.М., Бнатов С.А. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости// Ассортимент и применение. М.: Изд.центр Техинформ, 1999.- 596 с.

5. Акопов, М.Г. Применение гидродиклонов при обогащении углей/ М.Г. Акопов, В.Н. Классен//М.: Госгортехиздат.-1960. — 128 с.

6. Акопов, М.Г. Основы обогащения углей в гидроциклонах/ М.Г. Акопов,

7. B.Н. Классен//М.: Недра.-1967. 178 с.

8. Арабян С.Г., Белянчиков Г.П. Методы испытаний масел групп Б, В, Г на установке УИМ-6-НАТИ.//Труды ВНИИ по переработке нефти, 1977.,-№25, С. 44-49.

9. Арциомов О.М., Морозов Г.А. Очистка масел. JL: Машиностроение, 1972190 с.

10. А.с. №242486. Ю.Я.Подольский, И.Г.Суркан, А.А.Писарев и др. Прибор для испытания антифрикционных, противоизносных и противозадирных свойств смазочных материалов. Опубл. в Б.И., 1975. №3.

11. А.с. №1043506А. И.В.Крагельский, Н.В.Гитис. Способ контроля смазочной способности смазочных материалов. Опубл. в Б.И., 1975. -№14.

12. A.c. №268734. В.П.Баранник, Ю.В.Бондарчук. Способ определения термоокислительной стабильности масел. Опубл. в Б.И., 1975. №3.1988.-№4.

13. Барский, В.Г. О методе расчета производительности гидроциклона/ В.Г. Барский// Изв. ВУЗов. Цветная металлургия,- 1963. №6. - С.51-63.

14. Барский, В.Г. Критерии оптимизации разделительных процессов/ В.Г. Барский, И.Н. Плаксин М.: Наука. - 1967. -118 с.

15. Безверхий, А.А. О закономерностях течения жидкости в гидроциклоне/ А.А. Безверхий, С.М.Ходос// Кокс и химия.- 1973. № 2. - С.36-38.

16. Болдырев, Ю.Н. Труды Калининградского технологического института рыбной промышленности и хозяйства/ К вопросу о непрерывной очистке неоднородных жидких сред на гидроциклонах. Вып. 18. 1963. - С. 14-18.

17. Большаков, Г.Ф. Восстановление и контроль качества нефтепродуктов/ Г.Ф. Большаков. 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Недра, 1982. -350 с.

18. П.Бонет, М. Разделение двух жидкостей в гидроциклоне/ М. Бонет.- М.: ВИНИТИ, 1974.-30 с.

19. Борзенков В.А., Воробьёв М.А., Кузнецов Н.А., Никифоров А.Н. Нефтепродукты для сельскохозяйственной техники. М.: Химия, 1988-288с.

20. Бухтер А.И., Холин И.Н., Непогодьев А.В. Ужесточение требований к качеству отработанных масел сырья регенерации// Химия и технология топлив и масел. - 1986-№2.- С. 54-59.

21. Вернадский В.И. Живое вещество. М., 1978 360 с.

22. Виленкин А.В. Масла для шестеренчатых передач. М., 1987-72 с. >•

23. Виппер А.Б. Зарубежные масла и присадки. М.: Химия, 1981- 187 с.

24. Вопросы трения и проблемы смазки. М., 1968 —328 с.

25. Генкин М.Д., Гринкевич В.К. Динамические нагрузки в передачах с косозубыми колесами. М. 1961- 56 с.

26. Грамолин А.В. , Кузнецов А.С. Топливо, масла, смазки, жидкости и материалы для эксплуатации и ремонта автомобилей. М.: Машиностроение, 1995- 64 с.

27. Гаркунов Д.Н. Триботехника: Пособие для конструктора. М.: Машиностроение, 1999- 329 с.

28. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Издательство МСХА, 2001.- 404 с.

29. Государственные стандарты СССР. Нефтепродукты. Методы испытаний. М. 1977

30. ГОСТ 4.24. Система показателей качества продукции. Масла смазочные. Номенклатура показателей.

31. ГОСТ 17479.1-85. Обозначение нефтепродуктов. Масла моторные.

32. ГОСТ 33-2000. Нефтепродукты. Метод определения кинематической вязкости и расчет динамической вязкости.

33. ГОСТ 4333-87. Нефтепродукты. Метод определения температуры вспышки в открытом тигле.

34. ГОСТ 11362-96. Присадки и масла с присадками. Определение кислотных и щелочных чисел методом потепциометрического титрования.

35. ГОСТ 13538-68. Присадки и масла с присадками. Метод определения присадок в маслах.

36. ГОСТ 20287-81. Нефтепродукты. Метод определения температуры застывания.

37. Григорьев М.А. Очистка масла и топлива в автотракторных двигателях/ М.А. Григорьев. М.: Машиностроение, 1970. - 270 с.

38. Григорьев, М.А. Обеспечение надежности двигателей/ М.А. Григорьев, В.А. Долецкий. М.: Изд. стандартов, 1978. - 324 с.

39. Григорьев М.А. Очистка топлива в двигателях внутреннего сгорания/ М.А. Григорьев, Г.В. Борисова. М.: Машиностроение, 1991. -208,с.

40. Гутман Б. М. Влияние разгрузочного отношения на количественные и качественные показатели работы гидроциклона при очистке нефти отминеральных примесей./ Б.М. Гутман, A.M. Мустафьев// Нефть и газ. — 1966-№3- С.25-31,

41. Гутман Б. М. К вопросу о производительности элементарных гидроциклонов при очистке нефти от механических примесей./ Б.М. Гутман, К.А. Ибатулов// Нефть и газ. 1966.- №3- С.31-37.

42. Гутман Б. М. Расчет гидроциклонных установок для нефтедобывающей промышленности/ Б.М. Гутман, В.П. Ершов, A.M. Мустафьев// Баку:. Азернешр, 1983- №3- 109 с.

43. Денисов В.Н. Проблемы экологизации автомобильного транспорта. СПб.,2003.- 107 с.

44. Дриссен, М.Ж. Теория турбулентного потока в гидроциклоне// В кн.: Применение гидроциклонов на зарубежных обогатительных фабриках/ М.Ж. Дриссен. Тр. Института механобр. - 1961. - вып. 130. - С.62-77.

45. Измайлова А.Н. Экспериментальное исследование работы гидроциклонов на тонкодисперсных суспензиях./А.Н. Измайлова// Химическое и нефтяное машиностроение, 1976. - №5. - С. 15-18.

46. Итинская Н.И. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости. М., 1969- 112 с.

47. Итинская Н.И. Кузнецов Н.А. Автотракторные экспллуатационные материалы. М.: Агропромиздат, 1987- 270 с.

48. Камерон А. Теория смазки в инженерном деле. М.: Машгиз, 1962 294 с.

49. Карасик И.И. Методы трибологических испытаний в национальных стандартах стран мира. М.: Центр Наука и техника, 1993- 321 с.

50. Картошкин А.П. Экологическая опасность сброса отработанных смазочных масел//Известия СПб ГАУ/СПб ГАУ, СПб,2005. - № 2 - С.82-85.

51. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии/ А.Г. Касаткин. М.: Химия, 1978. - 752 с.

52. Каталог продукции ЛУКОЙЛ. 2005- 110с.

53. Кирхберг Г. Обогащение угля в гидроциклонах./Г. Кирхберг. М., 196061 с.

54. Коваленко В.П. Повышение эффективности обезвоживания нефтепродуктов/ В.П. Коваленко, Е.Н. Жулдыбин, Л.Е. Любимцев. — Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья., 1982. — №4-С. 27-30.

55. Коваленко В.П. Загрязнение и очистка нефтяных масел/ В.П. Коваленко. — М.: Химия, 1978.-270 с.

56. Коваленко В.П. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений/ В.П. Коваленко, А.А. Ильинский. -М.: Химия, 1982. -270 с.

57. Коваленко В.П. Загрязнение и очистка нефтяных масел. М.: Химия. 1978302 с.

58. Косой Г.М. Расчет скорости движения жидкости в гидроциклоне по графоаналитическому методу// Жур. Обогащение руд., 1965- №2 — С. 2024.

59. Котова Г.Г., Уланова М.Ф., Фиалко М.М., Огурцова С.М. Срабатываемость присадок в моторных маслах// Химическая промышленность, 1986 С.84 - 88.

60. Климов К.И. Кичкин Г.И. Трансмиссионные масла. М., 1970 162 с.

61. Кринер Г. Гидроциклоны//В кн.: Применение гидроциклонов при обогащении угля. — М.: Госгортехиздат, 1960- С. 7-30.

62. Кича Г.П. Новые стохастические модели процесса очистки горючесмазочных материалов в ДВС// Двигателестроение -№11- 1989.-С.48-56.

63. Кузнецов А. А. Исследование влияния параметров конструкции и режимных факторов на показатели разделения суспензий в гидроциклонах. Дис. Канд. Техн. Наук-М.: МИХМ. 1984, 1980.,- 184 с.

64. Кутепов A.M., Терновский Н.Г. Теория и практика гидроциклонирования// Химическая промышленность- №8.-1984- С.56-63.

65. Кутепов A.M., Терновский И.Г., Кузнецов А. А. Гидродинамика гидроциклонов// Жур. Прикладной химии. 1980. — т.53 -С. 2676-5681.

66. Кутепов A.M., Терновский И.Г. Определение расходных характеристик гидроциклонов, работающих в режиме осветления суспензий// Жур. Химическая промышленность, 1972. -№5 С. 50-56.

67. Ле Хонг Тхань, Разработка показателей и технических средств для оценки и восстановления моторного масла. Диссертация на соискание, ученой степени кандидата технических наук. Ульяновск, 1988.

68. Любарский И.М. Повышение износоустойчивости тяжелонагруженных шестерен. Динамика структурных и фазовых превращений при тяжелых условиях трения. М., 1965- 117 с.

69. Матвеевский P.M. Температурный метод оценки предельной смазочной способности машинных масел. АН СССР. 1956- 143 с.

70. Матвеевский P.M. Противозадирная стойкость смазочных сред при трении в режиме граничной смазки,- М., 1978- 191 с.

71. Методы оценки противозадирных и противоизносных свойств смазочных материалов. М.: Наука, 1969- 230 с.

72. Моторные масла для автотракторных двигателей// НПИКЦ. 2004. 118 с.

73. Методики и инструкции по проведению анализов для теплотехнических лабораторий. М.: Транспорт, 1968- 208 с.

74. Методические указания, методика выбора и оптимизация контролируемых параметров технологических процессов. РДМУ 109-77. М.: Издательство стандартов, 1978- 64 с.

75. Мещанинов С.М., Герсатов В.Н. Новые масла и присадки для зубчатых передач. Л., 1964- 39 с.

76. Модер И.И., Дальстром Д.А. Разделение в гидроциклоне мелкоизмельченных твердых материалов с близкими значениями удельных весов//Химия и химическая технология. М.: Изд. Иностранная литература, 1953 — 102 с.

77. Морозов Г.А., Арциомов О.Н. Очистка масел в дизелях. Л.: Машиностроение, 1971- 190 с.

78. Мустафаев A.M., Гутман Б.М. Теория и расчет гидроциклона. МААРИФ. Баку, 1969 -74 с.

79. Мустафьев A.M. Теория и расчет гидроциклона. Баку.: РИФ, 1969. — 172 с.

80. Мустафьев A.M., Гутман Б.М., Караев У.А. и др. Применение гидроциклонных установок в добыче нефти. М: ВНИИОЭНГ, 1979. — 75 с.

81. Мустафьев A.M., Гутман Б.М. Гидроциклоны в нефтедобывающей " промышленности. М.: Недра, 1981. 260 с.

82. Муха Т.М. Приводы машин. Справочник. JL, 1975 162 с.

83. Найденко В.В. применение математических методов и ЭВМ для оптимизации и управления процессами разделения суспензий в гидроциклонах. Горький.: Волго-вятское кн. изд., 1976 — 287 с.

84. Нефтепродукты. Методы испытаний. Часть 1 . 1987.

85. Непомнящий Е.А., Павловский В.В. Расчет поля скоростей в гидроциклоне на основе ламинарного аналога осредненного турбулентного течения. теоретические основы химической технологии — 1979 - т. 18. №5 - С. 787-790.

86. Новое в теории трения. Сборник статей. М., 1966 82 с.

87. Огнев О.Г. Оценка адаптивных свойств технической оснащенности земледелия. -СПб.: СПбГАУ, 2005. 175 с.

88. Папок К.К. Смазочные масла. М.: Воениздат, 1962.- 255 с.

89. Папок К.К. Химмотология топлив и смазочных масел. М.: Воениздат, 1980.-С. 192. !

90. Пилов П.И. Турбулентная модель гидроциклона// Жур. Обогащение полезных ископаемых 1980. - №26 - С.9-15.

91. Папок К.К. Рагозин Н.А. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям. М.: Химия, 1975- 392 с.

92. Порохов B.C. Трибологические методы испытания масел и присадок. М.: Машиностроение, 1983.- 183 с.

93. Поваров А.И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках. М.: Недра, 1978.- 232 с.

94. Поваров А.И. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат, 1961.- 266 с.

95. Поваров А.К. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат, 1961.- 256 с.

96. Полканов И.П. Основы использования машин в сельском хозяйстве. Свердловск, 1973.- 129 с.

97. Полканов И.П., Холманов В.М. Применение моторных масел и смазочных материалов в сельском хозяйстве. Ульяновск, 1985. 74 с.

98. Радчик B.C. Смазка машин. Киев, 1973.- 120 с.

99. Режимы работы механизмов трансмиссии автомобиля и пути снижения их нагруженности. М.: Отделение научной и техн.- эконом. Информации, 1972.- 154 с.

100. Салова Т.Ю., Громова Н.Ю., Шкрабак B.C., Курманов Г.А. Основы экологии// Аудит и экспертиза техники и технологий. СПб., М., Краснодар, 2004. 335 с.

101. Салова Т.Ю. Экологический мониторинг окружающей среды при эксплуатации автотракторной-техники. СПб., 1998. 80 с.

102. Соколова Я.И. Влияние различных способов сжигания топлива в газомазутных котлах на образование полициклических ароматических углеводородов// Узбеке, хим. журн. Ташкент, 1985. — С.17-19.

103. Соколов В.И. Центрифугирование. М.: Химия, 1976. 407 с.

104. СТО ААИ 003-98. Масла моторные для автомобильных двигателей. Классификация. Обозначение и технические требования.

105. Смазочные материалы: антифрикционные и противоизносные свойства// Методы испытаний. М.: Машиностроение, 1989. 224 с.

106. Теория смазочного действия и новые маетриалы. М., 1965 42 с.

107. Трибология: Исследования и приложения: опыт США и стран СНГ//Под ред. Белого А.В. — М.: Машиностроение; Нью-Йорк: Аллертон,Пресс, 1993.- 164 с.

108. Трение, изнашивание и смазка// Справочник М. 1978.- 399 с.

109. Трение, смазка и износ деталей машин// Сб.статей. Киев. 1961.- 118 с.

110. Трение и износ в машинах. М'., 1954.- 204 с.

111. Трение, износ и смазочные материалы// Справочник 2т. М., 1985.- 162 с.

112. Трение и граничная смазка. М., 1953.- 96 с.

113. Технология и организация диагностирования тракторов с применением спектрального анализа масел. М.: ГОСНИТИ, 1979.- 95 с.

114. Топливо-смазочные материалы для строительных машин. Справочник. М.: Стройиздат, 1988- 270 с.

115. Улучшение качества смазочных масел и присадок. М.: Химия, 1976 -255 с.

116. Усов П.В. Зубчатые передачи с цилиндрическими и коническими колесами с прямым и косым зубом. М., 1961- 210 с.

117. Уханов А. П. Использование нефтепродуктов, технических жидкостей и ремонтных материалов при эксплуатации мобильных машин. Самара: СГСХА, 2002. -292 с.

118. Чичинадзе А.В., Браун Э.Д. Основы трибологии//2-е изд., М.: Машиностроение, 2001.- 134 с.

119. Чередниченко Г.И, Физико-химические и теплофизические свойства смазочных материалов. JL, 1986.- 182 с.

120. Черножуков Н.И., Крейн С.Э., Лосиков Б.В. Химия минеральных масел. М.: Гостоптехиздат, 1959.- 164 с.

121. Чулков П. В., Чулков И. П. Топлива и смазочные материалы: ассортимент, качество, применение, экономия, экология? М.: Политехника, 1995.- 305 с.

122. Шашкин П.И., Брай И.В. Регененрация отработанных нефтяных масел. М.: Химия, 1970.- 304 с.

123. Шаронов Г.П., Бербер В.А., Хорошев С.В. Оптимальные режимы центробежной очистки рабочих жидкостей// Жур. Техника в сельском хозяйстве, 1988. №4- С. 61-63.

124. Шипунова Н.С. Методы расчета гидроциклонов. М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1971.-С.85.

125. Шестов Р.Н. О воздушном столбе в гидроциклонах// Известия ВУЗов СССР// Пищевая технология, 1965.- №2- С. 156-159.

126. Шестов Р.Н. Гидроциклоны. JL: Машиностроение, 1967.- 80 с.

127. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. - 711 с.

128. Шор Г.И. Механизм действия и экспресс-оценка качества масел и присадок. ЦНИИТ, 1996. 64 с.

129. Щербаков В.И. К расчету тангенциальных скоростей в гидроциклонах.// Изв. ВУЗов// Строительство и архитектура, 1976. №6 - С.118-128.

130. Шишков И.Н., Белов В.Б. Авиационные горюче-смазочные материалы и специальные жидкости. М.: Транспорт, 1979.- 247 с.

131. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. Л.: Химия, 1972.- 463 с.

132. Якуба А.Р., Сажин Б.С. и др. Оценка эффективности улавливания пыли циклонами и вихревыми аппаратами// Химическая промышленность, 1984.- №7 С.431-433.

133. ASTM-Standart on Petroleum Products. Philadelphia, 1966. 108 a.p.

134. Boner C.J. Gear and transmission Lubricants. London:, Press Reliz, 2001. -98 a.p.

135. Klamann D.Lubricants and Related Products. Weinheim Deerbield Beach Florida, 1988.-488 a.p.

136. Significance of Test for Petroleum ASTM. STP 7c. Philadelphia. 1977. -216 a. p.

137. Hillard J.C., G.S.Springer. Fuel Economiin Road Vehicles Powered by Spark Ignition Engines. Plenum Press New York and London, 1988. 600 a.p.

138. Определение координаты нулевой поверхности1. R z h С г vz

139. I 0,020 0,135 0,165 0,035 0,014 -0,06340,011 0,68680,008 0,72590,005 0,51580,002 0,61390,025 -28,17700,022 -16,04961. 0,025 0,085 0,115 0,028 0,019 -4,40730,016 -2,60030,013 2,19800,010 1,80200,007 1,26360,004 0,66030,001 0,1492