ISSN: 1819-3293; 2415-3915

DOI: 10.31653/1819-3293-2021-1-27-108-119

25.11.2021

Динамика судовых дизелей при использовании моторных масел с различными структурными характеристиками

Анотація

Анотація – Розглянутий вплив структурних характеристик моторного мастила на динаміку суднового дизеля. Зазначено, що мікронні шари суднових моторних мастил, що поділяють контактні поверхні суднових дизелів, набувають властивості рідких кристалів і характеризуються впорядкованою структурою молекул. Якісним показником цієї структури є ступінь впорядкованості молекул, кількісним – товщина впорядкованого (граничного) мастильного шару. Запропоновано визначення структурних характеристик суднових моторних мастил (ступеня впорядкованості молекул граничного шару та його товщини) виконувати за допомогою оптичного методу діхроизму поглинання. Наведено схему експериментальної установки, що дозволяє виконувати подібні дослідження. Експериментально встановлено, що для моторних мастил Shell Rimula X15 і Castrol TPL 123 (які використовуються в системі мащення суднового дизеля CatC18 фірми Caterpillar) товщина впорядкованого (граничного) мастильного шару становить 14,3 ...14,7 мкм та 16,4...16,6 мкм відповідно. Ступінь впорядкованості молекул в граничному шарі для моторного мастила Shell Rimula X15 знаходиться в діапазоні 0,56 ... 0,58, для моторного мастила Castrol TPL 123 – в діапазоні 0,63 ... 0,64. Наведені результати досліджень динаміки суднового дизеля CatC18 фірми Caterpillar, що виконані на режимі пуску, а також під час різного збільшення та зниження навантаження. Як показники, за якими виконувалася оцінка динаміки роботи дизеля, приймалися закид частоти обертання та час виходу на новий сталий режим. В результаті експериментів підтверджено, що моторне мастило Castrol TPL 123, що має більшу структурну впорядкованість молекул в граничному шарі в порівнянні з мастилом Shell Rimula X15, забезпечує перебіг перехідних процесів суднового дизеля CatC18 фірми Caterpillar з меншим закидом частоти обертання і меншим часом виходу на новий сталий режим роботи. Запропонована технологія визначення структурних характеристик моторних мастил може бути використана для будь-яких типів і сортів мастила (мінерального або синтетичного, високої і низької в’язкості, таких, що використовують в системах циркуляційного, або циліндрового мащення). Запропонований метод оцінки динамічних характеристик суднових дизелів (по закиду частоти обертання та часу виходу на сталий режим роботи у разі зміни навантаження) може використовуватися для будь-яких типів двигунів внутрішнього згоряння (мало-, середньо- і високообертових; а також таких, що виконують функції головних або допоміжних двигунів).

Annotation – The influence of the structural characteristics of engine lube oil on the dynamics of a marine diesel engine is considered. It is indicated that micron layers of marine engine lube oils separating the contact surfaces of marine diesel engines acquire the properties of liquid crystals and are characterized by an ordered molecular structure. The qualitative indicator of this structure is the degree of ordering of the molecules, and the quantitative indicator is the thickness of the ordered (boundary) lubricating layer. It is proposed to determine the structural characteristics of marine engine lube oils (the degree of ordering of the molecules of the boundary layer and its thickness) using the optical method of absorption dichroism. A diagram of an experimental setup is presented that allows such studies to be carried out. It has been experimentally established that for Shell Rimula X15 and Castrol TPL 123 engine lube oils (used in the oil system of the Caterpillar CatC18 marine diesel engine), the thickness of the ordered (boundary) lubricating layer is 14.3 ... 14.7 microns and 16.4 ... 16.6 microns, respectively. The degree of ordering of molecules in the boundary layer for Shell Rimula X15 engine lube oil is in the range of 0.56 ... 0.58, for Castrol TPL 123 engine lube oil – in the range of 0.63 ... 0.64. The results of studies of the dynamics of the CatC18 marine diesel engine by Caterpillar, carried out in the starting mode, as well as at various increases and decreases in load, are presented. As indicators, which were used to assess the dynamics of the diesel engine, the overshoot of the rotational speed and the time to reach a new steady state mode were taken. Experiments have confirmed that Castrol TPL 123 engine lube oil, which has a higher molecular structure in the boundary layer compared to Shell Rimula X15 lube oil, ensures the transient processes of the Caterpillar CatC18 marine diesel engine with less overspeed and less time to reach a new state work. The proposed technology for determining the structural characteristics of engine lube oils can be used for any type and grade of oil (mineral or synthetic, high and low viscosity, used both in circulating and cylinder lubrication systems). The proposed method for assessing the dynamic characteristics of marine diesel engines (by overshoot of the speed and the time to reach a steady state of operation in the event of a change in load) can be used for any types of internal combustion engines (low-, medium- and high-speed; as well as performing the functions of both main and auxiliary engines).

Список літератури

  1. Горб С.И. Оптимизация главного двигателя на режиме экономического хода судна // Автоматизация судовых технических средств: науч.-техн. сб. – 2019. – Вып. 25. – Одесса: НУ «ОМА». – С. 17 – 34.
  2. Kuropyatnyk О. A. The use of bypass exhaust gases to ensure the environmental performance of marine diesel engines // Суднові енергетичні установки: наук.-техн. зб. – 2018. – Вип. 38. – С. 217 – 228.
  3. Поповский А.Ю., Сагин С.В. Комплексная оценка эксплуатационных характеристик смазочных углеводородных жидкостей // Автоматизация судовых технических средств: науч.-техн. сб. – 2014. – Вып. 20. – С. 74 – 83.
  4. Поповский А.Ю., Сагин С.В. Оценка эксплуатационных свойств смазочно-охлаждающих жидкостей судовых технических средств // Автоматизация судовых технических средств: науч.-техн. сб. – 2016. – Вып. 22. – С. 66 – 74.
  5. Сагин С.В. Реология моторных масел при режимах пуска и реверса судовых малооборотных дизелей // Universum: Технические науки. – 2018. – Вып. 3(48). – С. 67 – 71.
  6. Zablotsky Yu. V., Sagin S.V. Enhancing Fuel Efficiency and Environmental Specifications of a Marine Diesel When using Fuel Additives // Indian Journal of Science and Technology. – 2016. – Vol. 9. – Iss. 46. – P. 353 – 362.
  7. Мацкевич Д.В., Сагин С.В., Ханмамедов С.А. Изменение реологических характеристик смазочных материалов в циркуляционной масляной системе в процессе эксплуатации среднеоборотного двигателя // Судовые энергетические установки: науч.-техн. сб, 2010. – Вып. 25. – Одесса: ОНМА. – С. 109 – 118.
  8. Сагин С.В. Определение диапазона стратификации вязкости смазочного материала в трибологических системах судовых дизелей // Вісник Одеськ. нац. морсу. ун-ту: зб. наук. праць. – 2019. – Вип. 1(58). – С. 89 – 100.
  9. Заблоцкий Ю.В. Исследование влияния органических покрытий на работу элементов топливной аппаратуры высокого давления судовых дизелей// Судовые энергетические установки: науч.-техн. сб. – 2015. – № 35. – Одесса: НУ ОМА. – С. 83 – 92.
  10. Горб С.И. Повышение точности численного моделирования рабочих процессов дизелей // Автоматизация судовых технических средств: науч.-техн. сб. – 2020. – Вып. 26. – Одесса: НУ «ОМА». – С. 3 – 26.
  11. Звєрьков Д.О., Сагін С.В. Зниження механічних втрат у суднових дизелях // Суднові енергетичні установки: наук.-техн. зб. – 2020. – Вип. 40. – Одеса: НУ «ОМА». – С. 20 – 25.
  12. Заблоцкий Ю.В., Куропятник А.А. Повышение топливной экономичности и экологических параметров работы судовых дизелей при использовании присадок к топливу // Austria-science. – 2017. – № 2. – С. 83 – 88.
  13. Горб С.И., Горб А.С. Программное обеспечение для управления активами на судах // Автоматизация судовых технических средств: науч.-техн. сб. – 2018. – Вып. 24. – Одесса: НУ «ОМА». – С. 34 – 48.
  14. Горб С.И., Каменева А.В. Модель базы данных для модуля идентификации пользователей в системе технического менеджменты судов // Автоматизация судовых технических средств: науч.-техн. сб. – 2016. – Вып. 22. – Одесса: НУ «ОМА». – С. 33 – 38.
  15. Куропятник А.А., Сагин С.В. Управление выпускными газами судовых дизелей для обеспечения экологических показателей // Автоматизация судовых технических средств: науч.-техн. сборник. – 2018. – Вып. 24. – С. 72 – 80.
  16. Сагін С.В. Зниження енергетичних втрат в прецизійних парах паливної апаратури суднових дизелів // Суднові енергетичні установки: наук.-техн. зб. – 2018. – Вип. 38. – Одеса : НУ «ОМА». – С. 132 – 142.

Ключові слова

Завантаження: 3

Перегляди: 489

Читати статтю Завантажити PDF