УДК 621.89.012

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА МОТОРНОГО МАСЛА НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ

Долгова Лариса Александровна1, Салмин Владимир Васильевич2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, ст. преподаватель
2Пензенский государственный университет, доктор технических наук, профессор

Аннотация
Выполнен выбор и ранжирование наиболее информативных параметров работоспособности моторного масла, приведены результаты исследования изменения работоспособности моторного масла в зависимости от пробега автомобиля, разработана методика определения основных показателей моторного масла на основе теории подобия по значению параметра состояния моторного масла.

Ключевые слова: диэлектрическая проницаемость, кинематическая вязкость, корреляционная связь, моторное масло, параметры состояния моторного масла, симплекс подобия, экспресс-контроль


TECHNIQUE OF DEFINITION OF INDICATORS OF QUALITY OF ENGINE OIL ON THE BASIS OF THE THEORY OF SIMILARITY

Dolgova Larisa Aleksandrovna1, Salmin Vladimir Vasilyevich2
1Penza state university of architecture and construction, Senior Lecturer
2Penza State University, Doctor of Engineering, Professor

Abstract
The choice and ranging of the most informative parameters of operability of engine oil is executed, results of research of change of operability of engine oil depending on run of the car are given, the technique of definition of the main indicators of engine oil on the basis of the theory of similarity on value of parameter of a condition of engine oil is developed.

Keywords: correlation communication, dielectric permeability, engine oil, express control, kinematic viscosity, parameters of a condition of engine oil, similarity simplex


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Долгова Л.А., Салмин В.В. Методика определения показателей качества моторного масла на основе теории подобия // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/48863 (дата обращения: 02.06.2017).

В процессе работы двигателя внутреннего сгорания автотранспортного средства моторное масло претерпевает ряд сложных физико-химических изменений, в результате чего его основные эксплуатационные свойства ухудшаются и оно подлежит замене. В ряде случаев замена моторного масла по пробегу является необоснованной, так как его ресурс остается достаточно высоким. 
Важнейшими критериями оценки работоспособности моторного масла являются: кинематическая вязкость, загрязненность механическими примесями, щелочное и кислотное число, температура вспышки, моющие свойства 
В условиях работы автотранспортных предприятий для контроля работоспособности моторного масла целесообразно использовать методы экспресс-контроля, позволяющие быстро определить отдельные характеристики моторного масла. Существующие методы экспресс-контроля не являются универсальными и позволяют оценить один-два параметра состояния моторного масла. Например, метод капельной пробы позволяет определить диспергирующие свойства моторного масла, при этом время высыхания фильтровальной бумаги, на которую нанесена капля масла, составляет около двух часов. 
На современном этапе приборного обеспечения экспресс-контроля состояния моторного масла продолжаются экспериментальные исследования с целью разработки универсального прибора, позволяющего по значению одного-двух параметров определять значения параметров, в наибольшей степени влияющие на сроки замены масла.
Для выявления наиболее значимых показателей качества моторного масла был проведен анализ 135 литературных источников, в которых представлены результаты исследования изменения 33 физико-химических показателей моторного масла в процессе его работы. В ходе ранжирования всех 33 показателей были выбраны 10 наиболее значимых (Табл. 1).
По результатам ранжирования факторов, определяющих работоспособность моторного масла, следует, что с учетом весовых коэффициентов наиболее значимыми являются: загрязненность, вязкость, диэлектрическая проницаемость.

Таблица 1. Ранжирование по 10 показателям, наиболее часто применяющимся для анализа старения моторного масла
Номер по порядку
Название показателя качества моторного масла
Количество литературных источников
Весовой коэффициент
Загрязненность механическими примесями
24
0,242
Вязкость
15
0,152
Диэлектрическая проницаемость
10
0,101
Щелочное число
9
0,091
Моюще-диспергирующе-стабилизирующие свойства
8
0,081
Содержание воды
8
0,081
Кислотное число
7
0,071
Плотность
7
0,071
Оптическая плотность
6
0,061
Температура вспышки
5
0,051
Всего
99
1

С целью определения зависимости изменения основных параметров моторного масла от пробега автомобиля были проведены исследования на базе транспортного цеха предприятия «ХиммашТранспорт» г. Пенза. Автомобильный парк составляли грузовые автомобили марки «IVECO». Исследованию подвергалось масло LiquMoli. На рис. 1-4 приведены графики изменения основных параметров исследуемого моторного масла в зависимости от пробега автомобилей.

Рис. 1 График зависимости кинематической вязкости моторного масла от пробега автомобиля
Рис. 2 График зависимости диэлектрической проницаемости моторного масла от пробега автомобиля
Рис. 3 График зависимости загрязненности моторного масла от пробега автомобиля
Рис. 4 График зависимости оптической плотности моторного масла от пробега автомобиля

В результате ранжирования параметров состояния моторного масла получено, что диэлектрическая проницаемость является одним из наиболее информативных показателей качества моторного масла. Между вязкостью и механической загрязненностью есть хорошая корреляционная связь, а это свидетельствует, что измеряя диэлектрическую проницаемость можно прогнозировать достаточно точно и все остальные 7 значимых параметров. 
Из анализа графиков рис. 1 – 4 следует, что между изменениями параметров физико-химических свойств моторного масла в процессе эксплуатации и пробегом автомобиля (или временем работы масла в ДВС) существует определенная корреляционная связь. Это дает возможность, используя теорию подобия, установить их взаимозависимость с пробегом автомобиля через величину коэффициента подобия, а, следовательно, и с ресурсом работы масла в двигателе. 
Согласно теории подобия, связь между определяемой переменной Yi и определяющей переменной Y определяется выражением:

 (1)

где КY – симплекс подобия.
Если известны переменные Yi и Y , то симплекс подобия Копределяется выражением:

 (2)

Полученные зависимости позволяю разработать способ определения параметров физико-химических свойств моторного масла по результатам измерения одного информативного параметра и прогнозировать ресурс масла.
С целью определения значений критерия подобия от величины пробега воспользуемся результатами исследований изменения физико-химических свойств моторного масла в зависимости от пробега автомобиля, представленные на рис. 1-4.
Решение вышепоставленной задачи произведем графо-аналитическим способом. Решение приведено в таблице 2.

Таблица 2 Порядок расчета симплекса подобия
Величина пробега автомобиля, 103 км
Д1
Д2
Д3
Дn-2
Дn-1
Дn
Yi Yi1 Yi2 Yi3
Yin-2 Yin-1 Y in
Y Y1 Y2 Y3
Y n-2 Y n-1 Y n
KY=Yi/Y KY1 KY2 KY3
KYn-2 KYn-1 KYn

Как видно из таблицы в верхней строке записаны значения дальности пробега автомобиля Д1 и т.д. Во второй строке записаны значения определяемого параметра физико-химических свойств моторного масла, соответствующие значениям дальности пробега автомобиля Д1 и т.д. В третьей строке записаны значения определяющего параметра физико-химических свойств моторного масла для тех же значений пробега автомобиля (Д1 и т.д.). В четвертой строке записаны результаты деления Yi на , т.е. значения симплекса подобия для различных значений пробега автомобиля Д1 и т.д. 
Таким образом, зная значение пробега автомобиля и определяя значение критерия подобия для выбранных физико-химических свойств моторного масла в функции от пробега автомобиля можно определить величину физико-химического параметра моторного масла и его остаточный ресурс. 
Для примера в таблице 3 и на рис. 5 приведены расчет симплекса подобия Кν кинематической вязкости моторного масла и график зависимости симплекса подобия кинематической вязкости Кν от диэлектрической проницаемости моторного масла в функции пробега автомобиля.

Таблица 3. Расчет симплекса подобия Кν кинематической вязкости моторного масла
Параметры моторного масла
Дальность пробега автомобиля, 103 км
0
5
10
15
20
25
Кинематическая вязкость моторного масла ν, мм2
12,3
11,95
11,65
11,3
11,0
10,7
Диэлектрическая проницаемость моторного масла e
2,05
2,065
2,074
2,085
2,09
2,12
Симплекс подобия кинематической вязкости Кν= ν/e
6,0
5,78
5,62
5,4
5,26
5,05

Рис. 5. Зависимость симплекса подобия кинематической вязкости Кν от пробега автомобиля

Рассчитанные симплексы подобия определяют связь диэлектрической проницаемости e моторного масла с его физико-химическими показателями.
С учетом вышеизложенного предлагается следующая методика экспресс-контроля моторного масла:определить пробег автомобиля на момент проведения экспресс-анализа;
измерить величину диэлектрической проницаемости пробы моторного масла;
по значению пробега автомобиля по графику определить значение симплекса подобия;
определить значение тестируемого параметра моторного масла умножением значения диэлектрической проницаемости на значение симплекса подобия, соответствующее величине пробега автомобиля.Пример.
Определить кинематическую вязкость моторного масла, если:
- пробег автомобиля составляет 7500 км;
- измеренное значение диэлектрической проницаемости моторного масла ? = 2,07.
Решение.
1. По графику К? = f(L) симплекса подобия кинематической вязкости моторного масла определить значение Кдля пробега 7500 км: К=5,5;
2. Измеренное значение диэлектрической проницаемости моторного масла ? = 2,07 при пробеге автомобиля 7500 км;
3. Определить значение кинематической вязкости моторного масла при 100 оС по формуле:
ν = Кν · ? = 5,5 ·2,07 = 11,385 мм2/с;
4. Сделать соответствующий вывод о запасе ресурса моторного масла по вязкости и необходимости его замены.
В заключении следует отметить, что измерение диэлектрической проницаемости, с технической точки зрения, не представляет значительных трудностей. Это значит, что создав прибор, измеряющий диэлектрическую проницаемость можно с высокой точностью определять и прогнозировать величину других наиболее характерных параметров (их 9). 
Таким образом, текущий контроль моторного масла по основным параметрам легко автоматизировать с помощью современных компьютерных технологий и программного обеспечения.


Библиографический список
  1. Долгова, Л.А.,  Обеспечение рационального ресурса моторного масла в двигателях [Текст] / Л.А. Долгова, В.В. Салмин // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. – 2012. – № 2-1. –С. 46-56.
  2. Исследование изнашивания прецизионных деталей дизельной топливной аппаратуры [Текст] / А.В. Новичков, Е.В.Новиков, Е.Г. Рылякин, А.В. Лахно, П.И. Аношкин // Международный научный журнал. – 2014. – № 3. – С. 108-111.


Все статьи автора «Долгова Лариса Александровна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: