Триботехнические свойства смазочных композиций, включающих серосодержащие органические присадки, с учётом адсорбционно-десорбционных явлений в зоне трения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шульгин Игорь Андреевич

• Шульгин Игорь Андреевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Шульгин Игорь Андреевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПРИСАДОК К СМАЗОЧНЫМ МАСЛАМ И ИХ ВЛИЯНИЯ НА ПРОЦЕСС ГРАНИЧНОГО ТРЕНИЯ

1.1. Антиокислительные присадки к маслам

1.1.1. Алкилфенольные антиоксиданты

1.1.2. Антиоксиданты на основе соединений серы

1.1.3. Антиоксиданты на основе соединений азота

1.1.4. Антиокислительные свойства диалкилдитиофосфатов

1.2. Вязкостные присадки к маслам

1.3. Депрессорные присадки к маслам

1.4. Моюще-диспергирующие присадки

1.4.1. Сукцинимидные присадки

1.4.2. Производные карбоновых кислот, используемые как моюще-диспергирующие присадки

1.4.3. Моюще-диспергирующие присадки сульфонатного типа

1.5. Ингибиторы коррозии

1.5.1. Щелочные и сверхщелочные сульфонаты в качестве ингибиторов коррозии

1.5.2. Производные алкил- и алканоламинов

1.5.3. Органические бораты

1.5.4. Производные имидазолинов

1.6. Противопенные добавки

1.7. Противоизносные присадки

1.7.1. Диалкилдитиофосат цинка

1.7.2. Противоизносные присадки, не содержащие цинк

1.8. Присадки высокого давления

1.8.1. Хлорсодержащие присадки высокого давления

1.8.2. Серосодержащие присадки высокого давления

1.9. Синергетические взаимодействия присадок

1.9.1. Взаимодействие между противоизносными добавками и детергентами

1.9.2. Взаимодействие противоизносных и противозадирных присадок между собой

1.10. Определение общей цели и постановка задач исследования

1.11. Выводы по первой главе

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ И СИНТЕЗА СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ПРИСАДОК ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

2.1. Методики анализа

2.1.1. Стандартные методики анализа используемые в работе

2.1.2. Методика определения диспергирующих свойств

2.1.3. Методика определения количества диспергируемой воды

2.2 Синтез присадок на основе сульфонатов кальция

2.2.1. Синтез нейтрального сульфоната кальция

2.2.2. Синтез низкощелочного сульфоната кальция

2.2.3. Синтез щелочного сульфоната кальция

2.2.4. Синтез высокощелочного сульфоната кальция

2.2.5. Синтез сверхщелочного сульфоната кальция

2.3. Свойства полученных сульфонатных присадок

2.4. Сравнение свойств сверхщелочного сульфоната кальция и товарных присадок

2.5. Синтез противозадирной присадки с активной серой

2.6. Применение диалкилдитиофосфата цинка в разработке масляных смазочно-охлаждающих жидкостей

2.7. Выводы по второй главе

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ С СЕРОСОДЕРЖАЩИМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ ПРИСАДКАМИ

3.1. Обзор математических моделей трения и изнашивания в условиях граничного трения при наличии поверхностно-активных веществ в смазочном слое

3.2. Разработка математических моделей для описания закономерностей изменения триботехнических характеристик смазочных масел с присадками, с учётом адсорбционно-десорбционных явлений в зоне трения

3.3. Планирование экспериментов и обработка результатов триботехнических испытаний смазочных композиций с серосодержащими органическими присадками

3.4. Выводы по третьей главе

4. ТРЕНИЕ ПРИ СМАЗЫВАНИИ МАСЛАМИ С СЕРАСОДЕРЖАЩИМИ ПРИСАДКАМИ ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

4.1. Трение при смазывании маслом И-20А, содержащим диалкилдитиофосфат цинка, в зависимости от его концентрации, нормальной нагрузки и скорости скольжения

4.2. Трение при смазывании маслом И-20А, содержащим сверхщелочной сульфонат кальция, в зависимости от его концентрации, нормальной нагрузки и скорости скольжения

4.3. Трение при смазывании маслом И-20А, содержащим присадку ЕР-17, в зависимости от её концентрации, нормальной нагрузки и скорости скольжения

4.4. Трение при смазывании маслом И-20А, содержащим, диалкилдитиофосфат цинка и сверхщелочной сульфонат кальция

4.5 Трение при смазывании маслом И-20А, содержащим диалкилдитиофосфат цинка, сверхщелочной сульфонат кальция и противозадирную присадку ЕР-17

4.6. Анализ, систематизация и сопоставление результатов исследований трения в среде индустриального смазочного масла, содержащего присадки органического происхождения

4.7. Выводы по четвёртой главе

5. ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ С СЕРОСОДЕРЖАЩИМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ ПРИСАДКАМИ И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ

5.1. Закономерности изменения триботехнических свойств индустриального масла содержащего диалкилдитиофосфат цинка

5.2. Закономерности изменения триботехнических свойств индустриального масла содержащего сверхщелочной сульфонат кальция

5.3. Закономерности изменения триботехнических свойств индустриального масла содержащего присадку ЕР-17

5.4. Сравнение триботехнических характеристик присадок в максимальном диапазоне варьирования их концентрации в базовом масле

5.5. Поиск синергетических эффектов взаимодействия между присадками

5.5.1. Трибологические исследования смесей присадок СК-400 и ДФ-11

5.5.2. Трибологические исследования смесей трёхкомпонентной системы присадок: СК-400, ДФ-11 и противозадирная присадка ЕР-17

5.6. Рекомендации по практическому использованию результатов проведённых исследований

5.6.1. Масло для полировки Политрен М-150

5.6.2. Масло для накатки вагонных осей М-154

5.7. Выводы по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акт внедрения в производство полировального масла Политрен М-150 в ОАО «Северсталь-Метиз»

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт внедрения в производство масла для накатки осей Политрен М-154 в АО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Триботехнические свойства смазочных композиций, включающих серосодержащие органические присадки, с учётом адсорбционно-десорбционных явлений в зоне трения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время в нашей стране существует острая необходимость замены качественных зарубежных масел и смазочно-охлаждающих жидкостей на продукцию, произведённую в России из отечественного сырья. Для обеспечения всего комплекса свойств, необходимых для качественной работы индустриальных масел, необходим выбор простых в получении веществ, производство которых не требует сложных технологий или реагентов иностранного производства. Соответственно, в качестве базовых реагентов целесообразно выбирать многофункциональные присадки, обеспечивающие положительное влияние сразу на комплекс свойств. К таким присадкам относятся, в частности, присадки сульфонатного типа и диалкилдитиофосфат цинка. Однако такие известные и распространенные присадки как диалкилдитиофосфат цинка и сверхщелочной сульфонат кальция не исследованы в максимальном диапазоне варьирования их концентрации в базовом масле от 0 до 100% на трение и износ с учётом адсорбционно -десорбционных явлений в зоне трения. Вместе с тем, обнаружено противоречие, состоящее в том, что различные исследователи при изучении составов, содержащих одновременно сверхщелочные сульфонаты кальция и диалкилдитиофосфат цинка, обнаружили как синергетические, так и антагонистические взаимодействия между этими типами присадок, что, вероятно, обусловлено природой базовых масел. При этом остаётся не ясным, какой характер взаимодействия этих присадок будет иметь место в среде индустриального смазочного масла и как данное взаимодействие повлияет на триботехнические характеристики смазочных композиций на его основе в условиях граничного трения с учётом адсорбционно-десорбционных явлений в зоне трения.

С другой стороны, присадки высокого давления, часто называемые EP-присадками (от английского Extreme pressure), начинают играть всё большую роль, так как их применение обеспечивает работу механизмов при высоких нагрузках и высоких давлениях между трущимися поверхностями. Механизмы действия противоизносных и противозадирных присадок достаточно похожи.

Однако они вступают в определённую конкуренцию за поверхность металла. При определённых условиях избыток противозадирных присадок негативно сказывается на противоизносных свойствах. Вместе с тем, диалкилдитиофосфат цинка показывает хорошие результаты в сочетании с хлорсодеращими ЕР-присадками, однако использование такого сочетания сильно ограничено протекающими между этими присадками химическими взаимодействиями. Данное противоречие приводит к необходимости дальнейших триботехнических исследований смазочных композиций, содержащих комбинации противоизносных и противозадирных присадок в среде различных базовых смазочных масел, в частности индустриальных. Для разрешения выявленных противоречий возникает необходимость выявления закономерностей изменения триботехнических свойств смазочных композиций с присадками органического происхождения в зависимости от их сочетаний и концентрации в смазочном слое. Знание закономерностей изменения триботехнических свойств смазочных композиций с присадками органического происхождения позволит повысить эффективность управления процессами трения и изнашивания деталей механизмов и машин в данных смазочных средах.

В связи с наличием описанных противоречий и неопределённостей возникает необходимость выявления закономерностей изменения триботехнических свойств смазочных композиций с присадками органического происхождения в зависимости от их сочетаний и концентрации в базовом смазочном материале, с учётом адсорбционно-десорбционных явлений в зоне трения.

Объектом исследований являются смазочные композиции, содержащие присадки органического происхождения, имеющие в своём составе атом серы. Предметом исследования являются триботехнические свойства смазочных композиций, содержащие присадки: диалкилдитиофосфат цинка, а также синтезированные в границах данной работы осернённый метиловый эфир жирных кислот подсолнечного масла и сверхщелочной сульфонат кальция, и их смеси.

Степень разработанности темы. Основанием для выполнения работы стали теоретические представления и экспериментальные результаты в области граничного трения и износа, полученные такими отечественными и зарубежными учеными как Д. Ф. Арчард, А.С. Ахматов, А.Ю. Албагачиев, М. Бельцер, И.А. Буяновский, Е.В. Березина, А.Д. Бреки, В.А. Годлевский, Б.В. Дерягин, С. Джаханмир, М.А. Измеров, Е.П. Кингсбери, Д. Кламанн, Б.И. Костецкий, В.Л. Лашхи, Р.М. Матвеевский, А.С. Парфенов, Л.И. Погодаев, К.Н. Роу, Ю.Н. Цветков, Ф. Боуден, Д. Тейбор, С.Г. Чулкин, М.Г. Шалыгин и др.

Однако в существующих исследованиях не рассмотрено влияние серосодержащих присадок органического происхождения на граничное трение и износ при максимальном диапазоне варьирования их концентрации в базовом масле от 0 до 100%, с учётом адсорбционно-десорбционных явлений в зоне трения. Кроме того, широко применимые в технике триботехнические показатели: индекс задира, критическая нагрузка и нагрузка сваривания очень мало рассмотрены при построении математических моделей фрикционного взаимодействия в условиях протекания адсорбционно-десорбционных процессов, которым подвержены молекулы присадок.

Цель и задачи работы. Цель работы заключается в определении закономерностей изменения основных триботехнических свойств смазочных композиций с серосодержащими органическими присадками в зависимости от их сочетаний и концентрации в базовом масле, с учётом адсорбционно-десорбционных явлений в зоне трения.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Осуществить анализ и реализовать разработку математических моделей для описания закономерностей изменения таких триботехнических характеристик смазочных масел, как критическая нагрузка, нагрузка сваривания, индекс задира и показатель износа в зависимости от концентрации присадки в смазочном материале с использованием изотермы И. Ленгмюра.

2. Разработать планы и провести трёхфакторные эксперименты для выявления зависимостей силы граничного трения от концентрации

серосодержащих органических присадок в смазочном материале, нормальной нагрузки и скорости скольжения подвижного элемента узла трения.

3. Провести эксперименты по стандартизированной методике для выявления закономерностей изменения таких триботехнических характеристик смазочных композиций, как нагрузка сваривания, критическая нагрузка, индекс задира и показатель износа при максимальном диапазоне варьирования концентрации присадок в смазочном масле, с учётом адсорбционно-десорбционных явлений в зоне трения.

4. Провести эксперименты по стандартизированной методике для выявления синергетических эффектов взаимодействия противоизносных присадок органического происхождения между собой и с противозадирной присадкой.

5. Сформулировать рекомендации по практическому использованию результатов проведённых исследований.

Научная новизна работы:

1. Предложены и проверены на достоверность математические модели, описывающие зависимости критической нагрузки, нагрузки сваривания, индекса задира и показателя износа от концентрации присадки, разработанные с использованием изотермы И. Ленгмюра.

2. Предложен вариант сопоставления двучленного закона трения Б.В. Дерягина с трёхфакторной моделью первого порядка для выявления зависимостей дифференциального коэффициента трения и молекулярной составляющей силы трения от концентрации присадки и скорости скольжения.

3. Впервые выявлены закономерности изменения триботехнических свойств смазочных масел с серосодержащими органическими присадками при максимальном диапазоне варьирования их концентрации.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость работы состоит:

1. В том, что с использованием представлений об адсорбционно-десорбционном равновесии и изотермы Ленгмюра разработаны математические

модели зависимости критической нагрузки, нагрузки сваривания, индекса задира и показателя износа от концентрации присадки.

2. В возможности интерпретации трёхфакторной математической модели первого порядка для силы трения с использованием двучленного закона трения и молекулярной теории трения Б.В. Дерягина.

3. В установлении синергетических эффектов совместного воздействия противоизносных и противозадирных серосодержащих органических присадок на триботехнические характеристики смазочных композиций, позволяющих судить о соотношении соответствующих эффектов отдельных компонентов и их совокупности.

Практическая значимость работы состоит:

1. В выявлении антифрикционных, противоизносных и противозадирных эффектов при раздельном и совместном наличии в смазочном слое противоизносных и противозадирных серосодержащих органических присадок, знание которых позволяет управлять процессом фрикционного взаимодействия.

2. Во внедрении научных положений и результатов работы в АО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод»» и в ОАО «Северсталь-метиз» для реализации рационального выбора перспективных смазочных материалов триботехнического назначения в условиях импортозамещения.

Методология и методы исследования. Теоретическими основами исследования являются молекулярная теория трения Б.В. Дерягина, математическая модель изнашивания В.Л. Лашхи, модели трения и изнашивания Е.П. Кингсбери и К.Н. Роу, изотерма И. Ленгмюра. Методологическими основами исследования являются: теория планирования эксперимента и регрессионный анализ. Триботехнические испытания проводились с использованием ГОСТ 949075. Значения сил трения оценивались по авторской методике.

Положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Математические модели зависимостей триботехнических характеристик от концентрации присадок органического происхождения в базовом масле,

учитывающие адсорбционно-десорбционные явления в зоне трения, разработанные с использованием изотермы И. Ленгмюра.

2. Эмпирические математические модели, описывающие зависимость силы трения от нормальной нагрузки, скорости скольжения и концентрации присадок в базовом масле, и их интерпретация с использованием двучленного закона трения.

3. Закономерности изменения триботехнических свойств смазочных композиций с серосодержащими присадками органического происхождения в зависимости от их сочетаний и концентрации в базовом масле.

Степень достоверности и апробации результатов.

Достоверность результатов, полученных в работе, обеспечивается:

- проведением исследований смазочных композиций, с присадками органического происхождения, содержащими серу, посредством поверенных технических средств, приборов и оборудования;

- построением регрессионных моделей и проверкой их на адекватность, воспроизводимостью результатов экспериментов и статистической обработкой экспериментальных данных;

- корректным использованием известных теорий и концепций трения твёрдых тел различной природы применительно к смазочным маслам серосодержащими присадками органического происхождения.

- применением теории планирования эксперимента и современных программных средств для обработки экспериментальных данных;

Апробация результатов. Результаты диссертационного исследования были представлены автором на следующих научных международных и всероссийских конференциях: Научный семинар МНОЦ "ВаИТпЬо-Ро^есЬтс" «Актуальные проблемы трибологии», 3-7 февраля 2025 года; Интеллектуальная трибология в машиностроении: ВАЬТ ТЫВО 2024: Материалы 1-й Международной научно-практической конференции, Санкт - Петербург, Россия, 21-22 июня 2024 года; Международная конференция «Моделирование синтеза и деструкции перспективных материалов» (MSDAM-2022), г. Минск, Беларусь, 12-14 октября 2022 года.

Публикации по теме диссертации и личный вклад автора.

По результатам выполнения диссертационной работы опубликовано 8 работ, из них 4 работы в журналах, включенных в Перечень ВАК, и 2 - в одну из баз данных и систем цитирования Web Of Science и/или Scopus, 2 статьи в сборниках [189, 190, 195-200].

Выносимые на защиту положения и результаты принадлежат лично автору или получены при его определяющем участии. Автор принимал непосредственное участие во всех экспериментальных исследованиях, получении результатов и их анализе.

Соответствие паспорту научной специальности. Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 2.5.3 - «Трение и износ в машинах» в части пунктов:

п.3. Закономерности различных видов изнашивания и поверхностного разрушения при трении.

п.8. Триботехнические свойства смазочных материалов.

п.10. Физическое и математическое моделирование процессов трения и изнашивания. Расчет и оптимизация узлов трения и сложных трибосистем.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Диссертация общим объёмом 176 страниц, содержит 50 рисунков и 64 таблицы. Список литературы включает 200 наименований.

1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПРИСАДОК К СМАЗОЧНЫМ МАСЛАМ И ИХ ВЛИЯНИЯ НА ПРОЦЕСС ГРАНИЧНОГО

ТРЕНИЯ

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), к которым относятся и смазочные масла, на протяжение многих веков являются ключевым элементом, обеспечивающим эффективное функционирование различных механизмов и протекание технологических процессов. Применение смазочных материалов обеспечивает увеличение срока службы узлов и деталей машин, рабочего инструмента, улучшает качество поверхности обрабатываемой детали. Широкое применение получили СОЖ на основе масел. Их преимуществами является высокая эффективность смазывания, широкий диапазон рабочих температур, коррозионная защита и т.д. Однако для поддержания всех этих свойств на уровне, необходимом в современной технике, недостаточно использования чистых масел. В состав СОЖ вводят различные добавки, называемые присадками, которые улучшают эксплуатационные свойства СОЖ. В качестве присадок могут выступать органические и неорганические соединения, самой различной химической природы.

По механизму воздействия присадки к маслам делятся на [1]:

-Антиокислительные

-Вязкостные

-Депрессорные

-Моюще-диспергирующие

-Ингибиторы коррозии

-Противопенные

-Противоизносные

-Противозадирные

В настоящей главе будут рассмотрены основные технологические свойства масляных СОЖ и влияние, которое оказывает на них добавление присадок.

1.1. Антиокислительные присадки к маслам

Любая смазочно-охлаждающая жидкость подвергается воздействию механических нагрузок и высоких температур. Особенно это справедливо для локальных участков контакта трущихся поверхностей, температура в таких участках может подниматься до сотен градусов Цельсия [2].

В таких жёстких условиях, органические вещества, составляющие масла подвергаются деструкции и окислению. В зависимости от природы базового масла эти процессы происходят в большей или меньшей степени.

Растительные масла, представляющие собой эфиры глицерина и жирных кислот, достаточно легко окисляются кислородом воздуха при хранении даже при комнатной температуре. При термическом воздействии эти процессы многократно ускоряются. В растительных маслах накапливаются кислые продукты разложения, повышающие кислотное число и, как следствие, придающие маслу коррозионные свойства [3].

Минеральные масла являются сложной смесью углеводородов различного строения и естественных природных примесей гетероатомных производных (в основном производных кислорода, азота и серы). Наиболее стабильны ароматические углеводороды без заместителей или с небольшими алкильными фрагментами. Увеличение длинны алкильной цепи ведёт к снижению окислительной устойчивости. Соответственно, компоненты масел, не содержащие ароматичесих фрагментов менее стабильны. Нафтеновые и парафиновые углеводороды окисляются до карбоновых кислот и смол. Масла окисляются по свободнорадикальному механизму с образованием активного промежуточного продукта - гидроперикесей. Этот процесс инициируется за счёт термического или фотохимического воздействия, а также в присутствии ионов некоторых металлов, которые могут выступать окислителем. Данный процесс является автокаталитическим. Конечным продуктом распада гидроперикесей становятся различные спирты и карбонильные соединения, которые зачастую плохо растворимы в исходном масле и образуют осадок [4].

Масла, называемые синтетическими, обычно имеют значительно более высокую окислительную стабильность. Химическая основа этих масел может быть самой разнообразной, однако их объединяет источник происхождения -целенаправленный синтез продукта, имеющего определённые свойства, а не переработка какой-либо природной смеси. Это могут быть аналоги минеральных масел - полиальфа-олефины или аналоги растительных - сложные эфиры.

Также в группу синтетических масел часто включают и специальные масла, например, полифторированные вещества, которые обладают исключительной окислительной стабильностью в самых жёстких условиях, вплоть до использования в контакте с жидким кислородом или жёстким радиационным излучением.

1.1.1. Алкилфенольные антиоксиданты

Свободнорадикальное окисление в маслах протекает по цепному механизму. В начале, каким-либо образом образуется свободный радикал, обычно этому способствует высокая температура или поглощение излучения, а также воздействие некоторых окислителей. Затем происходит быстрая передача свободного радикала по цепочке, с образованием продуктов окисления. Таким образом, скорость реакции окисления определяется концентрацией свободных радикалов, которая, в свою очередь, зависит от соотношения скоростей их образования и гибели.

Алкилфенолы являются одними из самых распространённых антиоксидантов. Эффективность их действия обуславливается высокой стабильностью и низкой реакционной способностью образуемого ими свободного радикала.

Фенольный атом водорода легко взаимодействует с свободным радикалом гидроперекиси, а полученный фенольный радикал делокализуется на ароматическом кольце за счёт резонансных структур, как представлено на рисунке 1.1.

я,

-Ь^Н

И R

Рисунок 1.1 - Стабилизация свободного радикала в алкилфенолах

Такой устойчивый радикал теряет свою реакционную способность и фактически обрывает цепь реакции. Происходит связывание активных свободных радикалов, что приводит к значительному снижению скорости реакции окисления.

Таким образом, факторы, приводящие к стабилизации радикала, будут увеличивать эффективность работы антиоксиданта. Среди таких особенностей строения нужно выделить в первую очередь характер заместителей. Известно, что электроноакцепторные заместитители стабилизируют фенольный анион, а электронодонорные - свободный радикал. Также очень важны орто- и пара-положения кольца, при размещении заместителей в которых большую роль начинает играть стерический эффект заместителей. Для стабилизации радикала необходимо экранирование центра неспаренного электрона на кислороде и атомах углерода в положении 2 и 6 кольца. Известные донорные заместители со значительным стерическим эффектом - это трет-бутильный и бензильный.

Согласно исследованиям, в пара- положении бензольного кольца наиболее эффективным является метокси группа, за ней идут равные по эффективности метильная и этильная группы, а трет-бутильная группа оказывается чуть менее эффективной [5].

Большая эффективность стерически не затруднённого в пара-положении алкилфенола, объясняется существованием нескольких возможных механизмов

присоединения по пара- положению бензольного кольца дополнительного гидроперикисного радикала. Что ещё больше снижает скорость окисления [6].

Широкое применение получили фенольные антиокислители 4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол, выпускаемый под маркой Агидол-1 или Ионол, и 2,2'-метилен-бис(4-метил-6-третбутилфенол), выпускаемый под маркой Агидол-2. Их формулы представлены на рисунке 1.2.

СН3 снз снз

4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол 2,2'-метилен-бис(4-метил-6-третбутилфенол)

Агидол-1 Агидол-2

Рисунок 1.2 - Наиболее распространённые фенольные антиоксиданты

Также ограниченно применение находят многоатомные фенолы и нафтолы, среди них используют пирокатехин, пирогаллол и Р-нафтол, однако их эффективность значительно уступает замещённым алкилфенолам.

1.1.2. Антиоксиданты на основе соединений серы

Соединения, содержащие серу, обычно проявляют менее выраженные антиокислительные свойства, они чаще всего выполняют функции улучшения трибологических или антикоррозионных качеств, однако в качестве дополнительных свойств они проявляют некоторую противоокислительную активность. Особенно этот эффект проявляется при совместном использовании с классическими антиоксидантами.

Механизм действия серосодержащих присадок основан на поглощении свободных перекисных радикалов с образованием сульфоксидов, что приводит к обрыву автокаталитической цепи окисления. Другой возможный механизм работы основан на высоком сродстве серных присадок к поверхности металла. Они образуют прочную плёнку на поверхности металла и не дают взаимодействовать с ней молекулам масла, а с другой стороны, защищают поверхность металла от кислых продуктов окисления, что предотвращает

коррозию. Снижение коррозионного воздействия, в свою очередь, уменьшает дальнейшее окисление масла, промотируемое ионами железа (III).

К антиоксидантам, содержащим только серные функциональные группы, можно отнести полисульфиды. Примером могут служить с общей формулой, представленной на рисунке 1.4 [10].

Рисунок 1.3 - Серосодержащая присадка с вторичной антиокислительной функцией

Однако эффективность такого рода присадок низка, гораздо лучше работают соединения, содержащие одновременно серу и ещё один или несколько гетероэлементов.

Достаточно эффективно работают родственные фенольным антиоксидантам соединения, с дополнительно введённым полисульфидным фрагментом. Присадки такого типа (рисунок 1.5), являются жидкостями при комнатной температуре и легче вводятся в масла, чем классические фенольные соединения [11].

Полифункциональные гетероциклы, содержащие серу и азот, могут, наряду с антикоррозионной активностью, защищать масла от окисления при повышенных температурах. Это широкий класс производных тиазола, бензотиазола, 1,3-тиодиазола, тиазолина, 2-аминотиазола и аналогичных гетероциклов. Они также дополнительно могут содержать фенольные фрагменты, дополнительно повышающие эффективность работы присадки. Такого рода соединения оказывают антиокислительный эффект сравнимый с диалкил дитиофосфорными присадками. Примеры структуры таких соединений представлены на рисунке 1.6.

Рисунок 1.4 - Полсульфидное производное фенолов

Рисунок 1.5 - Примеры N,S-содержащих гетероциклических антиоксидантов

Присадке на основе полифункциональных гетероциклов могут ингибировать процессы окисления за счёт различных механизмов, что дополнительно повышает их эффективность [12].

1.1.3. Антиоксиданты на основе соединений азота Органические соединения азота достаточно широко распространены в качестве антиоксидантов. Их перечень довольно разнообразен, это могут быть алифатические, ароматические, гетероциклические амины, их производные, полифункциональные соединения. Например, достаточно широко известны антиоксиданты, сочетающие в себе фенольные и аминные фрагменты.

Однако данные соединения в основной своей массе проявляют своё защитное действие до относительно невысоких температур порядка 120°С, что безусловно ограничивает их применение. При более высоких температурах происходит разложение присадки и потеря защитных свойств.

Одним из распространённых примеров аминной антиокислительной присадки отечественного производства является ДАТ и аналоги, представляющиеся производными дифениламина, алкилированными тримерами пропилена или изобутелена [7].

В качестве основы для производства антиоксидантов может быть использован бензотриазол, известный своим антикоррозионным действием. Соединение, формула которого представлена на рисунке 1.3 имеет высокую антиокислительную активность при достаточно небольших загрузках от 0,5% в турбинном масле.

РИ

Рис. 1.6. Антиоксидант, производное бензотриазола

При этом синтез этого соединения достаточно прост и требует только

распространённых реагентов [8].

Фенилендиамин и его производные могут выступать в качестве ингибиторов окисления, данные соединения обычно используют для защиты резин и пластиков, однако и в масляных СОЖ они находят некоторое применение. Запатентованы производные фенилендиамина с гидразидами карбоновых кислот, которые проявляют антиокислительную активность [9].

Эффективность также проявляют производные имидозолинов, которые получают реакцией этилендиамина или полиалкиленполиаминов с жирными кислотами. Данные соединения являются также ингибиторами коррозии. Такое сочетание свойств можно объяснить в том числе уменьшением количества ионов металлов, которые катализируют процессы окисления.

1.1.4. Антиокислительные свойства диалкилдитиофосфатов

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шульгин Игорь Андреевич, 2025 год

ди3с -

N

и з ¿-И з (С)) 2 1 - -= о 9853.

( И з г - И3) 2

Значимость уравнения регрессии (5.6) проверяли с помощью критерия Фишера по формуле (5.2):

0,98532 17- 2 -1

/7 —-.---~ ?34

ехр 1 — 0,98532 2 "

Уравнение регрессии статистически значимо. Коэффициент детерминации Яцзс = 0 ,9 7 показывает, что вариация индекса задира на 97% обусловлена регрессией или изменчивостью концентрации присадки диалкилдитиофосфата цинка [189].

Далее, на основании априорной информации, диаграммы рассеяния, опыта предыдущих исследований, сформировали уравнение регрессии показателя износа /)и по С в виде (3.58).

Параметры выбранного уравнения (3.58) находили, применяя метод наименьших квадратов:

0. 5 6-0. 29 , ^ ч (5.7)

Би=—---+ 0.29+ 0.01-ехр(0.025-С). v 7

1 + 6 -С

Рисунок 5.4 - Зависимость Б и от С

Для расчёта с и Б-критерия составляли вспомогательную таблицу 5.5. Таблица 5.5. Таблица для расчёта Д 0 С и F-критерия [189]

Tip с, Dui DM) (A i-Dj 2 (.Dwi-DMi.))2

1 0 0,56 0,57 0,046351557 0,0001

2 1 0,29 0,338825 0,002992734 0,00238384

3 2 0,33 0,321282 0,000216263 7,60045E-05

4 3 0,32 0,314989 0,000610381 2,51064E-05

5 4 0,32 0,311852 0,000610381 6,63946E-05

6 5 0,3 0,310041 0,001998616 0,000100825

7 6 0,31 0,308916 0,001204498 1,17584E-06

8 7 0,32 0,308192 0,000610381 0,00013944

9 8 0,33 0,307724 0,000216263 0,00049621

10 9 0,31 0,307432 0,001204498 6,59299E-06

11 10 0,3 0,307266 0,001998616 5,28018E-05

12 15 0,34 0,307517 2,21453E-05 0,001055149

13 20 0,34 0,308719 2,21453E-05 0,000978525

14 40 0,36 0,318303 0,00023391 0,001738627

15 60 0,34 0,335565 2,21453E-05 1,96709E-05

16 80 0,34 0,364452 2,21453E-05 0,000597895

17 100 0,45 0,412274 0,011086851 0,001423237

Среднее 0,344706

Сумма 0,069423529 0,009261494

Индекс корреляции между /)и и С вычисляли по формуле (5.1):

Rd„C ~

1 (А, 1-ои ( со ) 2

1 - -_ = 0,931.

1Г=1 (Аи i-A„) 2

0,9312 17-2-1

Рехп =-:-7--= 45,5.

ехр 1 - 0,9312 2

Уравнение регрессии статистически значимо. Коэффициент детерминации Д2ис = 0 , 8 7 показывает, что вариация показателя износа на 87% обусловлена регрессией или изменчивостью концентрации присадки диалкилдитиофосфата цинка.

5.2. Закономерности изменения триботехнических свойств индустриального масла содержащего сверхщелочной сульфонат кальция

Известно, что сверхщелочные сульфонаты щелочноземельных металлов могут проявлять хорошие смазывающие свойства за счёт образования трибологической плёнки карбоната кальция на трущихся поверхностях. Эта плёнка достаточно твёрдая и обладает хорошими разделительными свойствами, при этом она также обладает относительно низким коэффициентом трения, хотя и уступает по этому показателю многим плёнкам, образуемым специальными противоизносными присадками [134]. Для оценки трибологических свойств присадки СК-400 была проведена серия трибологических испытаний с различным содержанием присадки в масле И-20А [190].

На основе полученных экспериментальных результатов реализовали выявление закономерностей изменения триботехнических характеристик в зависимости от концентрации сверхщелочного сульфоната кальция в масле. Данные для проведения регрессионного анализа приведены в таблице 5.6 [190].

Таблица 5.6. Данные для регрессионного анализа [190]

Содержание СК-400, % кГс ^к- кГс И3, кГс Б и , м м (1 ч, нагрузка 20 кгс)

0 106 47 18 0,56

1 150 50 24 0,27

2 168 52 25 0,27

3 178 56 26 0,27

4 184 57 26 0,28

5 188 60 27 0,27

6 193 66 29 0,28

7 200 75 31 0,27

8 211 82 33 0,27

Содержание СК-400, % Fr, кГс FK, кГс кГс мм (1 ч, нагрузка 20 кгс)

9 224 86 36 0,27

10 237 89 38 0,28

15 250 106 47 0,28

20 266 126 56 0,3

40 335 133 59 0,25

60 422 160 75 0,3

80 473 160 80 0,32

100 531 200 95 0,35

На основании априорной информации, диаграммы рассеяния, опыта предыдущих исследований, сформировали уравнение регрессии нагрузки сваривания Рс по С в виде (3.46).

Параметры выбранного уравнения (3.46) находили, применяя метод наименьших квадратов:

0.017-С (5 8)

^(С) = 106 + 650 - --———-——. ( )

у 1 + 0.017- С

По данным таблицы 5.6 изображали диаграмму рассеяния и на ней строили график уравнения регрессии ^с(С) по С (рис. 5.5).

Рисунок 5.5 - Зависимость Fc от С

Для расчёта #fcc и F-критерия составляли специальную вспомогательную

таблицу 5.7.

Таблица 5.7. Таблица для расчёта с и F-критерия [190]

пр Ci Fa FctCJ (fd-^c)2 (Fcl-Fc(Ct))2

1 0 106 106 21869,1903 0

2 1 150 116,8653 10791,5433 1097,909002

Пр С1 Ры Рс(.Сд (^а-^с) 2 (Ра ~ -Рс(С*))2

3 2 168 127,3733 7375,77855 1650,52814

4 3 178 137,5414 5758,13149 1636,899192

5 4 184 147,3858 4883,54325 1340,602

6 5 188 156,9217 4340,48443 965,8632802

7 6 193 166,1633 3706,6609 720,2063531

8 7 200 175,1242 2903,30796 618,8045275

9 8 211 183,8169 1838,89619 738,920849

10 9 224 192,2533 892,955017 1007,855984

11 10 237 200,4444 285,013841 1336,308642

12 15 250 238,0717 15,0726644 142,2840272

13 20 266 270,9254 146,83737 24,25930051

14 40 335 369,0952 6580,07266 1162,485261

15 60 422 434,2178 28263,5433 149,2751691

16 80 473 480,5763 48012,5433 57,39988509

17 100 531 515,2593 76794,1903 247,7709191

Среднее 253,8824

Сумма 224457,765 12897,37253

Индекс корреляции между ^ и С вычисляли по формуле (5.1):

Ьсс ~

N

= 0 , 9 7 1 .

Значимость уравнения регрессии (5.8) проверяли с помощью критерия Фишера по формуле (5.2):

0,9712 17-2-1

Г __'_ . _ ~ А А Л О

ехр 1 — 0,9712 2 -Уравнение регрессии статистически значимо. Коэффициент детерминации

с = 0 , 9 4 показывает, что вариация нагрузки сваривания на 94% обусловлена регрессией или изменчивостью концентрации присадки сверхщелочного сульфоната кальция [190].

Далее, на основании априорной информации, диаграммы рассеяния, опыта предыдущих исследований, выбрали уравнение регрессии критической нагрузки ^ по С в виде (3.42).

Параметры выбранного уравнения (3.42) находили, применяя метод наименьших квадратов:

0. 0 2 5 ■ С (5.9)

^ (С) = 47 + 189

1 + 0.025 ■ С'

Рисунок 5.6 - Зависимость F^ от С Для расчёта RFkс и F-критерия составляли вспомогательную таблицу 5.8. Таблица 5.8. Таблица для расчёта RF С и F-критерия [190]

Пр Ci FKt FK(Ct) (Fki-CJ 2 (FKi-FK(Q))2

1 0 47 47 2247,875433 0

2 1 50 51,60976 1972,404844 2,591314694

3 2 52 56 1798,757785 16

4 3 56 60,18605 1475,463668 17,5229854

5 4 57 64,18182 1399,640138 51,5785124

6 5 60 68 1184,16955 64

7 6 66 71,65217 807,2283737 31,94706994

8 7 75 75,14894 376,816609 0,022181983

9 8 82 78,5 154,0519031 12,25

10 9 86 81,71429 70,75778547 18,36734694

11 10 89 84,8 29,28719723 17,64

12 15 106 98,54545 134,2871972 55,57024793

13 20 126 110 997,816609 256

14 40 133 141,5 1489,051903 72,25

15 60 160 160,4 4301,816609 0,16

16 80 160 173 4301,816609 169

17 100 200 182 11148,87543 324

Среднее 94,41176

Сумма 33890,11765 1108,899659

Индекс корреляции между FK и С вычисляли по формуле (5.1):

rfkc ~

N

E^l Сш - © 2

0,98352 17- 2 -1

г — _._~ о п 7

ехр 1 — 0,98352 2 "

Уравнение регрессии статистически значимо. Коэффициент детерминации

Я 2 с = 0 , 9 7 показывает, что вариация критической нагрузки на 97% обусловлена регрессией или изменчивостью концентрации присадки сверхщелочного сульфоната кальция [190].

На основании априорной информации, диаграммы рассеяния, опыта предыдущих исследований, сформировали уравнение регрессии индекса задира И 3 по С в виде (3.38).

Параметры выбранного уравнения (3.38) находили, применяя метод наименьших квадратов:

0 . 0 1 9 ■ С (5 10) И з ( С) = 1 8 + 1 1 0--. ( )

34 } 1 + 0.019-С

По данным таблицы 5.6 изображали диаграмму рассеяния и на ней строили график уравнения регрессии по (рисунок 5.7).

Рисунок 5.7 - Зависимость И3 от С

Для расчёта Я И с и Б-критерия составляли вспомогательную таблицу 5.9.

Таблица 5.9. Таблица для расчёта Д И с и F-критерия [190]

Пр Сг И3* ият ( Из | - И3) 2 (Ия| - ИМ))2

1 0 18 18 607,4775087 0

2 1 24 20,05103 347,7128028 15,59436073

3 2 25 22,02697 311,4186851 8,838877937

4 3 26 23,93188 277,1245675 4,277109221

5 4 26 25,76952 277,1245675 0,053122538

6 5 27 27,54338 244,8304498 0,295260733

7 6 29 29,25673 186,2422145 0,065911574

8 7 31 30,91262 135,6539792 0,007635027

9 8 33 32,51389 93,06574394 0,236304012

10 9 36 34,06319 44,183391 3,751218057

11 10 38 35,56303 21,59515571 5,938846127

12 15 47 42,39689 18,94809689 21,18864782

13 20 56 48,28986 178,3010381 59,4463348

14 40 59 65,5 267,4186851 42,25

15 60 75 76,59813 1046,712803 2,554022185

16 80 80 84,34921 1395,242215 18,91559587

17 100 95 90,06897 2740,83045 24,31510107

Среднее 42,64706

Сумма 8193,882353 207,7283477

Индекс корреляции между И 3 и С вычисляли по формуле (5.1): Я и, с —

N

И 3 ¿-И 3 г о ) 2

1 - 1=1„ 31-= 0,987.

^ ( И з ; - И3) 2

Значимость уравнения регрессии (5.10) проверяли с помощью критерия Фишера по формуле (5.2):

0,9872 17- 2 -1

Я,«, =----= 269.

ехр 1 - 0,9872 2

Уравнение регрессии статистически значимо. Коэффициент детерминации Я 2з с = 0 , 9 7 показывает, что вариация индекса задира на 97% обусловлена регрессией или изменчивостью концентрации присадки сверхщелочного сульфоната кальция [190].

Далее, на основании априорной информации, диаграммы рассеяния, опыта предыдущих исследований, сформировали уравнение регрессии показателя износа /)и по С в виде (3.58).

Параметры выбранного уравнения (3.58) находили, применяя метод наименьших квадратов:

О . 5 6-0. 2 6 , л (5.11)

£>и= —-—— + 0 . 2 6 + 0 . 0 1-ехр ( 0 . 0 2 1 ■ С) . ( )

1 + 6 -С

По данным таблицы 5.6 изображали диаграмму рассеяния и на ней строили график уравнения регрессии /)и ( С) по С (рисунок 5.8).

20 40 60 80 100

Рисунок 5.8 - Зависимость Б и от С

Для расчёта с и Б-критерия составляли вспомогательную таблицу 5.10. Таблица 5.10. Таблица для расчёта Я 0 С и F-критерия [190]

Tip Ct Ош DM) (А ¿-А.) 2 (DKi-D„(Ci))2

1 0 0,56 0,57 0,067906 0,0001

2 1 0,27 0,313069 0,000865 0,001855

3 2 0,27 0,293506 0,000865 0,000553

4 3 0,27 0,28644 0,000865 0,00027

5 4 0,28 0,282876 0,000377 8,27E-06

6 5 0,27 0,280785 0,000865 0,000116

7 6 0,28 0,279451 0,000377 3,01E-07

8 7 0,27 0,27856 0,000865 7,33E-05

9 8 0,27 0,277952 0,000865 6,32E-05

10 9 0,27 0,277535 0,000865 5,68E-05

11 10 0,28 0,277255 0,000377 7,54E-06

12 15 0,28 0,276999 0,000377 9E-06

13 20 0,3 0,277699 3,46E-07 0,000497

14 40 0,25 0,284408 0,002442 0,001184

15 60 0,3 0,296085 3,46E-07 1,53E-05

16 80 0,32 0,314279 0,000424 3,27E-05

17 100 0,35 0,342161 0,002559 6,15E-05

Среднее 0,299412

Сумма 0,080894 0,004903

Индекс корреляции между /)и и С вычисляли по формуле (5.1):

-

, 9 7 .

(А,* - „„)2

N

Значимость уравнения регрессии (5.11) проверяли с помощью критерия Фишера по формуле (5.2):

_ 0,972 17 - 2 - 1 _ р°*р 1 0,972 2 " 108'5'

Уравнение регрессии статистически значимо. Коэффициент детерминации

Д2ис = О ,9 4 показывает, что вариация показателя износа на 94% обусловлена регрессией или изменчивостью концентрации присадки сверхщелочного сульфоната кальция [190].

5.3. Закономерности изменения триботехнических свойств индустриального

масла содержащего присадку ЕР-17

Полученная ранее (описание в пункте 2.5.1) серная противозадирная присадка ЕР-17 представляет собой сульфидированный метиловый эфир жирных кислот подсолнечного масла [200]. Эта присадка содержит активную серу, и должна проявлять все свойства типичных противозадирных присадок.

Противозадирные присадки применят для противодействия свариванию и задирам при процессах, сопровождающихся резким значительным ростом нагрузок в узлах трения. Эти соединения активно взаимодействуют с поверхностью, образую прочную трибологическую плёнку на трущихся поверхностях, этому способствуют особые условия, возникающие в узле трения: локальный рост температуры, высокое давление, сорбированные на поверхности металла молекулы присадок. Для оценки трибологических свойств присадки ЕР-17 была проведена серия трибологических испытаний с различным содержанием присадки в масле И-20А. Полученные данные представлены в таблице 5.11.

Таблица 5.11. Данные для регрессионного анализа

Содержание серной ЕР присадки, % кГс ^К' кГс И3, кГс 0 и ,м м (1 ч, нагрузка 20 кгс)

0 106 47 18 0,56

1 188 47 23 0,34

2 224 50 27 0,37

3 250 56 29 0,41

Содержание серной ЕР присадки, % Fc, кГс Fк, кГс И3, кГс 0и,мм (1 ч, нагрузка 20 кгс)

4 266 63 33 0,45

5 299 67 37 0,48

6 315 75 41 0,5

7 335 80 45 0,52

8 355 89 48 0,55

9 376 94 51 0,56

10 400 100 54 0,58

15 500 112 66 0,6

20 562 119 73 0,6

40 708 119 86 0,58

60 750 119 86 0,49

80 800 133 86 0,44

100 950 133 112 0,37

На основании априорной информации, диаграммы рассеяния, опыта предыдущих исследований, сформировали уравнение регрессии нагрузки сваривания Рс по С в виде (3.46).

Параметры выбранного уравнения (3.46) находили, применяя метод наименьших квадратов:

, ч 0.045-С (5.12)

^с(С) = 106 + 945 - --. ( )

у 1 + 0.045-С

По данным таблицы 5.11 изображали диаграмму рассеяния и на ней строили график уравнения регрессии ^с(С) по С (рис.5.9).

Рисунок 5.9 - Зависимость Fc от С

Таблица 5.12. Таблица для расчёта Д ¿сС и ^-критерия

Пр с, Рп (Ра - 2 (Ра-Рс{С0)г

1 0 106 106 107815,654 0

2 1 188 146,6938 60689,7716 1706,203819

3 2 224 184,0275 44248,3599 1597,798923

4 3 250 218,4009 33986,0069 998,504318

5 4 266 250,1525 28342,7128 251,1419132

6 5 299 279,5714 18320,4187 377,4693878

7 6 315 306,9055 14245,1246 65,52073904

8 7 335 332,3688 9871,00692 6,923101389

9 8 355 356,1471 6296,88927 1,315743945

10 9 376 378,4021 3405,06574 5,77025367

11 10 400 399,2759 1180,12457 0,524375743

12 15 500 486,8209 4309,53633 173,6887948

13 20 562 553,6316 16293,7716 70,03047091

14 40 708 713,5 74882,7128 30,25

15 60 750 795,5946 99633,0657 2078,867056

16 80 800 845,5652 133697,772 2076,189036

17 100 950 879,1818 265891,889 5015,214876

Среднее 434,3529

Сумма 923109,882 14455,41281

Индекс корреляции между ^ и С вычисляли по формуле (5.1):

Ьсс ~

£Пр,(^с (С)) 2 1 - 1=1„ а-= 0,99.

Й! (^ - Ю 2

N

Значимость уравнения регрессии (5.12) проверяли с помощью критерия Фишера по формуле (5.2):

0,992 17- 2 -1

р —---~ 440

ехр 1 - 0,992 2 "

Уравнение регрессии статистически значимо. Коэффициент детерминации с = 0 , 9 8 показывает, что вариация нагрузки сваривания на 94% обусловлена регрессией или изменчивостью концентрации присадки ЕР-17.

Далее, на основании априорной информации, диаграммы рассеяния, опыта предыдущих исследований, выбрали уравнение регрессии критической нагрузки ^ по С в виде (3.42).

0.09 ■ С (5 13)

^ (С) = 47 + 96--. ( 13)

^ } 1 + 0.09-С

По данным таблицы 5.11 изображали диаграмму рассеяния и на ней строили график уравнения регрессии ¥К(С) по С (рисунок 5.10).

Рисунок 5.10 - Зависимость от С

Для расчёта ЯркС и Б-критерия составляли вспомогательную таблицу 5.13. Таблица 5.13. Таблица для расчёта С и F-критерия

Tip Ci FKi FAQ) (FKi - FK)2 (FKi - FK(Q))2

1 0 47 47 1714,934256 0

2 1 47 54,92661 1714,934256 62,83107483

3 2 50 61,64407 1475,463668 135,5843149

4 3 56 67,40945 1050,522491 130,1755224

5 4 63 72,41176 645,7577855 88,58131488

6 5 67 76,7931 458,4636678 95,90487515

7 6 75 80,66234 179,8754325 32,0620678

8 7 80 84,10429 70,75778547 16,84523317

9 8 89 87,18605 0,346020761 3,290427258

10 9 94 89,96133 31,2283737 16,31088795

11 10 100 92,47368 134,2871972 56,64542936

12 15 112 102,1489 556,4048443 97,04345858

13 20 119 108,7143 935,6401384 105,7959184

14 40 119 122,1304 935,6401384 9,799621928

15 60 119 128 935,6401384 81

16 80 133 131,2927 1988,110727 2,914931588

17 100 133 133,4 1988,110727 0,16

Среднее 88,41176

Сумма 14816,11765 934,9450781

- ' ~ - Л2

= 0 9 68.

^ _ Ю 2

N

Значимость уравнения регрессии (5.13) проверяли с помощью критерия Фишера по формуле (5.2):

0,9682 17- 2 -1 р —-!---~ 1 пд

ехр 1 — 0,9682 2 " Уравнение регрессии статистически значимо. Коэффициент детерминации

Ярк с = 0 , 9 4 показывает, что вариация критической нагрузки на 94% обусловлена

регрессией или изменчивостью концентрации присадки ЕР-17.

На основании априорной информации, диаграммы рассеяния, опыта

предыдущих исследований, сформировали уравнение регрессии индекса задира

И 3 по С в виде (3.38).

Параметры выбранного уравнения (3.38) находили, применяя метод

наименьших квадратов:

, ч 0. 045 ■ С (5 14)

И з ( С) = 1 8 + 1 0 5---—. (. )

34 У 1 + 0.045-С

По данным таблицы 5.11 изображали диаграмму рассеяния и на ней строили график уравнения регрессии И 3 ( С) по С (рисунок 5.11).

Рисунок 5.11 - Зависимость И3 от С

Для расчёта ЯИ с и Б-критерия составляли вспомогательную таблицу 5.14.

Таблица 5.14. Таблица для расчёта Д И с и F-критерия

Tip Ct И 3i и 3(со ( Из i - ИУ 2 (H3i - И3(С;))2

1 0 18 18 1283,32526 0

2 1 23 22,52153 950,0899654 0,228932488

3 2 27 26,66972 719,5017301 0,109081727

4 3 29 30,48899 616,2076125 2,217081643

5 4 33 34,01695 433,6193772 1,034185579

6 5 37 37,28571 283,0311419 0,081632653

7 6 41 40,32283 164,4429066 0,458552917

8 7 45 43,15209 77,85467128 3,414766731

9 8 48 45,79412 33,91349481 4,865916955

10 9 51 48,2669 7,972318339 7,469814212

11 10 54 50,58621 0,031141869 11,65398335

12 15 66 60,31343 148,266436 32,33704611

13 20 73 67,73684 367,7370242 27,70083102

14 40 86 85,5 1035,32526 0,25

15 60 86 94,62162 1035,32526 74,33235939

16 80 86 100,1739 1035,32526 200,899811

17 100 112 103,9091 3384,50173 65,46280992

Среднее 53,82353

Сумма 11576,47059 432,5168057

Индекс корреляции между И 3 и С вычисляли по формуле (5.1):

Ди,С =

N

Г-Х И з ¿-И з ( СЛ ) 2 1 - 1=1„ 31-= 0,98.

ГГ-!( И 3 i - Из) 2

Значимость уравнения регрессии (5.14) проверяли с помощью критерия Фишера по формуле (5.2):

_ 0,982 17 - 2 - 1 _

рехр ~ г 0 982 ^ = 180.

Уравнение регрессии статистически значимо. Коэффициент детерминации Яцзс = 0 , 9 6 показывает, что вариация индекса задира на 96% обусловлена регрессией или изменчивостью концентрации присадки ЕР-17.

Далее, на основании априорной информации, диаграммы рассеяния, опыта предыдущих исследований, сформировали уравнение регрессии показателя износа /)и по С в виде (3.58).

Параметры выбранного уравнения (3.58) находили, применяя метод наименьших квадратов:

Du =

0.41 - 0.635

+ 0.635 - 0.0125 ■ exp(0.031 ■ С).

(5.15)

и 1 + 0.154-С

По данным таблицы 5.11 изображали диаграмму рассеяния и на ней строили график уравнения регрессии /)и ( С) по С (рисунок 5.12).

Рисунок 5.12 - Зависимость Б и от С

Для расчёта с и Б-критерия составляли вспомогательную таблицу 5.15. Таблица 5.15. Таблица для расчёта Д 0 С и F-критерия

Tip Ct Dm DM) (A ¿-А.) 2 (DKi-DM))2

1 0 0,56 0,3975 0,00434 0,026406

2 1 0,34 0,427132 0,023752 0,007592

3 2 0,37 0,449682 0,015405 0,006349

4 3 0,41 0,467383 0,007076 0,003293

5 4 0,45 0,481617 0,001946 0,001

6 5 0,48 0,493286 0,000199 0,000177

7 6 0,5 0,503001 3,46E-05 9,01E-06

8 7 0,52 0,511194 0,00067 7,76E-05

9 8 0,55 0,518175 0,003123 0,001013

10 9 0,56 0,524177 0,00434 0,001283

11 10 0,58 0,529375 0,007376 0,002563

12 15 0,6 0,547124 0,011211 0,002796

13 20 0,6 0,556616 0,011211 0,001882

14 40 0,58 0,56038 0,007376 0,000385

15 60 0,49 0,532731 1,7E-05 0,001826

16 80 0,44 0,468842 0,002929 0,000832

17 100 0,37 0,343806 0,015405 0,000686

Среднее 0,494118

Сумма 0,116412 0,058169

Индекс корреляции между /)и и С вычисляли по формуле (5.1):

-

1-Щ^иР)! = 0,7073.

Фи2

N

Значимость уравнения регрессии (5.15) проверяли с помощью критерия Фишера по формуле (5.2):

_ 0,70732 17-2-1 _ Рехр - ! _ о,70732 2 " 7'

Уравнение регрессии статистически значимо. Коэффициент детерминации с = 0 , 5 показывает, что вариация показателя износа на 50% обусловлена регрессией или изменчивостью концентрации присадки ЕР-17.

Анализ выявленных данных показывает, что небольшие концентрации присадки ЕР-17 обладают некоторыми противоизносными свойствами, однако с ростом концентрации диаметр пятна износа увеличивается, достигая больших значений, чем в исходном масле при концентрации 10%.

Необходимо учитывать эту особенность ЕР-присадок при составлении рецептур СОЖ, поскольку в стандартных диапазонах рабочих концентраций увеличение содержания ЕР присадки может привести к снижению противоизносных свойств.