Investigations of the physical properties of camelina oil mixtures for hydraulic systems of agricultural machinery


Cite item

Abstract

The article considers the use of oils of vegetable origin alternative to mineral and synthetic oil products as a working fluid for hydraulic systems of agricultural machinery. When choosing vegetable oil, the use of camelina oil as a more affordable and economically cheap raw material is most appropriate. The main disadvantages of vegetable oils include low thermal and oxidative stability and unsatisfactory low-temperature properties. Therefore, the use of vegetable oils in hydraulic systems is possible only in the form of mixtures with mineral oil. To study the possibility of using vegetable-mineral oil as a working fluid for hydraulic systems of agricultural machinery, laboratory studies of the physical properties of camelina oil mixtures were carried out. The studies included the determination of the relationship between the kinematic viscosity and the density of the camelina oil mixtures from the temperature and were carried out in various proportions of the mineral hydraulic oil - multigrade oil hydraulic thickened (hydraulic oil - GM) and camelina oil (RyzhM) - 100 % GM, 90 % GM - 10 % RyzhM, 75 % GM - 25 % RyzhM, 50 % GM -50 % RyzhM, 25 % GM - 75 % RyzhM, 10 % GM - 90 % RyzhM, 100 % RyzhM. Determination of the physical properties of the camelina oil mixtures was carried out on a cryo-thermostat with viscosimetric LOIPLT-912, using an ANT-2 hydrometer and capillary viscosimeter VPZh^f, VPZh-2 in accordance with GOST R ISO 3675-2007 and GOST 33-2000 (ISO 3104-94) respectively. Based on the results obtained, it was found that red-and-oil mixtures with a ratio 90 % GM - 10 % RyzhM и 75 % GM - 25 % RyzhM according to viscosity-temperature properties and density can be used as substitutes for merchant mineral hydraulic oil GM. The results of the laboratory tests allow us to display the dynamics of the change in viscosity-temperature and density properties of red-and-oil mixtures of various concentrations.

Full Text

Введение В связи с неуклонным ухудшением экологической обстановки, ростом цен на нефтепродукты и постоянным увеличением спроса на минеральные смазочные материалы в промышленности во всем мире резко возрос интерес к практическому использованию продуктов растительного происхождения, в частности масел и смазок. Модификация минерального масла путем добавления непищевых растительных масел может свести к минимуму использование минерального масла в качестве смазки [1-8]. В последнее время наибольшее распространение получают растительные масла - рапсовое, пальмовое, подсолнечное, арахисовое и соевое. Однако использование рыжикового масла как более доступного и экономически дешевого сырья является наиболее целесообразным [1, 7]. Растительные масла имеют высокий индекс вязкости, высокую смазывающую способность, низкую токсичность и высокую биоразлагае-мость. С точки зрения экономики растительное масло является более рентабельным по сравнению с минеральным маслом, однако недостатки растительных масел включают плохое окисление, гидролитическую стабильность и низкотемпературные свойства. Поэтому использование растительных масел в гидросистемах возможно только в виде смесей с минеральным маслом. Полученные при этом смесевые масла имеют физико-химические и эксплуатационные свойства, близкие к свойствам минеральных гидравлических масел [2-5]. Цель исследования Целью исследования является исследования физических свойств рыжиково-масляных смесей для гидравлических систем сельскохозяйственной техники Методы и результаты исследования Для установления соответствия показателей растительно-минерального масла товарному гидравлическому по вязкостно-температурным свойствам и плотности были проведены исследования на криотермостате вискозиме-трическом LOIPLT-912 (рис. 1). Выбор рабочей жидкости осуществлялся в соответствии с требованиями ГОСТ 33-2000: при температуре от -10 °С до +15 °С использовали технический этиловый спирт, от +15°С до +60°С - дистиллированную воду, а от +60 °С до +100 °С - водно-глицериновую смесь. Для исследований были приготовлены следующие пропорции минерального гидравлического масла ВМГЗ (ГМ) и рыжикового масла (РыжМ): 100 % ГМ; 90 % ГМ - 10 % РыжМ; 75 % ГМ - 25 % РыжМ; 50 % ГМ - 50 % РыжМ; 25 % ГМ -75 % РыжМ; 10 % ГМ - 90 % РыжМ; 100 % РыжМ. Определение плотности смесей проводили с помощью ареометра АНТ-2 (ГОСТ 18481-81) различных диапазонов измерения в соответствии с ГОСТ Р ИСО 3675-2007 (рис. 2). Мерный цилиндр наполняли исследуемой смесью и помещали в криотермостат. При установлении в цилиндре заданной температуры опускали ареометр. После того как прекратятся колебания ареометра, производили отсчет плотности по верхнему краю мениска с точностью до единицы. В табл. 1 представлены результаты исследования плотности чистых исследуемых масел и их смесей в различных пропорциях. Из вышеприведенных данных видно, что плотность рыжиково-масленых смесей с соотношением 90 % ГМ - 10 % РыжМ и 75 % ГМ -25 % РыжМ при температуре 40 °С соответствует минеральному гидравлическому маслу. Смеси составов 50 % ГМ - 50 % РыжМ, 25 % ГМ - 75 % РыжМ и 10 % ГМ - 90 % РыжМ превосходят плотность минерального гидравлического масла соответственно на 25 кг/м3, 44 кг/м3 и 55 кг/м3. Плотность рыжикового масла превышает значение минерального гидравлического масла на 66 кг/м3. Определение кинематической вязкости проводили с помощью капиллярных вискозиметров в соответствии с ГОСТ 33-2000 (ИСО 3104-94) (рис. 3) [6]. Вискозиметр наполняли исследуемой смесью: надев на отводную трубку 3 грушу и, перевернув вискозиметр, зажимали колено 2, затем опускали колено 1 в тигель со смесью, создав разряжение грушей, заполняли вискозиметр. Наполнив вискозиметр до метки М1, переворачивали, направив открытые концы его колен вверх. Затем снимали грушу и надевали ее на колено 1. При достижении рабочей жидкости криотермостата заданной температуры погружали вискозиметр в криотермостат и выдерживали его 10-15 мин. Не вынимая вискозиметр, медленно закачивали смесь в расширения 5 и 4 до 1/3 высоты расширения 4. Прекратив закачивание, снимали грушу с колена 1 и определяли время перемещения уровня смеси от метки М1 до метки М2. Опыт проводили на одной пропорции 3 раза. Вычисляли кинематическую вязкость v по формуле: v = С t, где С - постоянная вискозиметра мм2/с2; t -среднее арифметическое значение времени истечения, с. В табл. 2 представлены результаты исследования кинематической вязкости чистых исследуемых масел и их смесей в различных пропорциях. Из вышеприведенных данных видно, что кинематическая вязкость рыжиково-масля-ных смесей с соотношением 90 % ГМ - 10 % РыжМ и 75 % ГМ - 25 % РыжМ при температуре 40 °С близка к значению минерального гидравлического масла. Смеси составов 50 % ГМ - 50 % РыжМ, 25 % ГМ - 75 % РыжМ, 10 % ГМ - 90 % РыжМ превосходят значение минерального гидравлического масла соответственно на 5,063 мм2/с, 8,432 мм2/с, 12,042 мм2/с. Вязкость рыжикового масла превышает значение минерального гидравлического масла на 14,102 мм2/с. Выводы Результаты проведенных лабораторных исследований позволяют отобразить динамику изменения вязкостно-температурных и плот-ностных свойств рыжиково-масляных смесей различных концентраций. Основываясь на результатах исследований, можно сделать выводы, что рыжиково-масляные смеси с соотношением 90 % ГМ - 10 % РыжМ и 75 % ГМ -25 % РыжМ по вязкостно-температурным свойствам и плотности могут быть использованы как заменители товарного минерального гидравлического масла ВМГЗ.
×

About the authors

F. F Zartdinov

Ulyanovsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin

Email: faina-solnce@rambler.ru

F. F Zartdinova

Ulyanovsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin

Email: faina-solnce@rambler.ru

A. L Khokhlov

Ulyanovsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin

Email: faina-solnce@rambler.ru
PhD in Engineering

A. A Glushchenko

Ulyanovsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin

Email: faina-solnce@rambler.ru
PhD in Engineering

I. R Salakhutdinov

Ulyanovsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin

Email: faina-solnce@rambler.ru
PhD in Engineering

References

  1. Зартдинов Ф.Ф., Зартдинова Ф.Ф., Гузяев А.А., Хохлов А.Л., Глущенко А.А. Анализ условий долговечности гидросистем сельскохозяйственной техники // Материалы VIII Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения». Ульяновск: УГСХА, 2017. С. 101-106.
  2. Зартдинов Ф.Ф., Зартдинова Ф.Ф., Хохлов А.А., Хохлов А.Л., Марьин Д.М. Перспективы исполь- зования рыжикового масла в гидравлических системах // Материалы VIII Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения». Ульяновск: УГСХА, 2017. С. 107-111.
  3. Зартдинов Ф.Ф., Зартдинова Ф.Ф., Хохлов А.Л., Глущенко А.А., Салахутдинов И.Р. Технология диагностирования технического состояния агрегатов гидросистем // Международный конкурс научно-исследовательских работ «Перспективы Науки - 2016». Казань: «Рокета Союз», 2016. С. 159-162.
  4. Зартдинов Ф.Ф., Зартдинова Ф.Ф., Хохлов А.Л., Глущенко А.А., Салахутдинов И.Р. Результаты исследований рабочей жидкости для гидравлических систем на основе рыжикового масла // Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 65-летию ФГБОУ ВО Пензенская ГСХА, «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России». Пенза: РОИ ПГСХА, 2016. Т. II. С. 82-84.
  5. Зартдинов Ф.Ф., Зартдинова Ф.Ф., Долгов С.А., Хохлов А.Л. Диагностирование технического состояния гидросистем сельскохозяйственной техники на предлагаемой установке // Аннотация проектов «Пятый Международный Молодежный инновационный форум». Ульяновск: УлГТУ, 2016. С. 196-199.
  6. Зартдинов Ф.Ф., Зартдинова Ф.Ф., Глущенко А.А., Хохлов А.Л. Определение свойств вязкости и плотности рыжиково-масляных смесей для гидравлических систем // Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Инновационные технологии и технические средства для АПК». Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2016. Ч III. С. 47-50.
  7. Зартдинов Ф.Ф., Зартдинова Ф.Ф., Хохлов А.Л., Глущенко А.А., Салахутдинов И.Р. Research camelina-oil mixture for use in hydraulic systems // 2nd International Conference «Science and practice: a new level of integration In the modern world». Scope Academic House B&M Publishingс, 2016. С. 157-159.
  8. Зартдинов Ф.Ф., Зартдинова Ф.Ф., Хохлов А.Л., Салахутдинов И.Р., Глущенко А.А. Классификация методов диагностирования гидравлических систем // Материалы VII Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения». Ульяновск, 2016. Том II. С. 47-52. References

Copyright (c) 2017 Zartdinov F.F., Zartdinova F.F., Khokhlov A.L., Glushchenko A.A., Salakhutdinov I.R.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies