SUPERVISOR
Seyed Jalil Razavi najafabadi,Ali Esehaghbeygi,S.Hassan Ghaziaskar,Samsolall Ayubi
سیدجلیل رضوی نجف ابادی (استاد راهنما) علی اسحق بیگی (استاد راهنما) سیدحسن قاضی عسگر (استاد مشاور) شمس اله ایوبی (استاد مشاور)
STUDENT
Maryam Salehian dastjerdi
مریم صالحیان دستجردی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392
TITLE
Effect of silica and calcite on quality and performance of tractor engine oil
Engine oil, as a multifunctional compound plays an important role in engine performance, which maintains their qualitative properties. The quality of engine oil decreases with increasing engine operation and must be replaced. Entrance of sand dust in lubrication system through the intake manifold, degrades the engine oil quality and increases the engine wear. Operation of agricultural tractors makes a lot of air dust including silica and calcite. In the present study, the effect of calcite and silica particle on the quality of engine oil (Sepahan Oil, API SC-CC SAE 40) and the metal wear of engine parts were investigated. The presence and particle size of silica and calcite in the engine oil were determined by X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), respectively by sampling from tractors working in the fields of eastern Isfahan. Three levels of silica and calcite content (1, 2, and 3 g/L) were used based on the amount of silica and calcite in the engine oil of the tractors with the particle sizes of less than 1 and 40 µm, respectively. The silica and calcite particles were added to the oil and the some quality properties of the oil and wear particles were measured after 20 hours of the engine operation. The results showed viscosity, density, and the pour point of the engine oil were significantly ( P 0.05) enhanced with the increase in the silica content. However, no significant change was observed in the engine oil flash point. When 1, 2, and 3 g/L of silica particles were added to the engine oil, viscosity at 40 °C was increased by 3.2%, 5.9%, and 3.6%, respectively compared to no contaminated oil. By adding 3 g/L of silica to the engine oil, the oil density increased significantly to 9.224 g/cm 3 . The oil pour point was changed by 24%, 8.5%, and 15.5% using 1, 2, and 3 g/L of silica was added to the engine oil, respectively compared to no contaminated oil. The calcite particles, except for the oil flash point, did not have any significant effects on the oil quality after 20 hours of the engine operation. The flash point of engine oil after adding 1, 2, and 3 g/L of calcite to the engine oil was 243.33, 250.67, and 238 °C, respectively. In 1, 2, and 3 g/L of the silica content of the engine oil, there were 136.7, 176.3, and 1758.6 mg/L of iron particles, 27.38, 46.65 and 47.85 mg/L of aluminum particles, and 3.54, 5.85, and 10.73 mg/L of chromium particles, respectively. In addition, the number of copper, nickel, lead, manganese and bismuth particles of the engine oil increased with increasing silica values. The calcite particles, except for aluminum and copper, did not have any significant effects on the wear of other engine parts. It seems that a larger amount of calcite can block engine oil channels, reduce the thickness of oil films, and consequently increase friction between and wear of engine moving parts. With increasing silica and calcite particles in the engine oil, no significant change was observed in the engine oil oxidation after 20 hours of engine operation. Thus, the quality of filters in agricultural tractors is to be improved to prevent silica and calcites of dust enter. Key Words : Engine oil, Dust, Viscosity, Flash point, Pour point, Density, Engine wear.
روغن موتور به عنوان یک ترکیب چند منظوره، نقش بسیار مهم و اساسی در کارکرد موتور ایفا میکند و باید ویژگیهای کیفی خود را حفظ نماید. اما کیفیت روغن موتور پس از مدتی کارکردن، به تدریج کاهش یافته و روغن باید تعویض گردد. یکی از عوامل کاهش کیفیت روغن موتور، ورود گرد و غبار از مجاری ورود هوا است. ورود گرد و غبار به روغن موتور میتواند موجب کاهش ویژگیهای کیفی روغن موتور و افزایش فرسایش اجزای مکانیکی موتور شود. فعالیت تراکتورهای کشاورزی در مزارع، گرد و غبار زیادی ایجاد میکند و ترکیب کانیشناسی نمونههای گرد و غبار مناطق خشک حاکی از وجود سیلیکا و کلسیت است. به همین منظور در پژوهش حاضر، اثر سیلیکا و کلسیت موجود در گرد و غبار بر کیفیت روغن موتور(Sepahan Oil API: SC-CC SAE 40) و سایش قطعات متحرک موتور مورد مطالعه قرار گرفت. وجود، اندازه و مقدار سیلیکا و کلسیت به ترتیب با روشهای طیفسنجی پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)-طیفسنجی پراش انرژی اشعه ایکس (EDX) و روش تیتراسیون با نمونهگیری از روغن تراکتورهای در حال کار در مزارع شرق اصفهان اندازهگیری گردید. سپس سه مقدار سیلیکا و کلسیت (1، 2 و 3 گرم بر لیتر) به ترتیب با اندازه ذرات کمتر از 1 و 40 میکرون مطابق با شرایط خاک منطقه انتخاب و جداگانه به روغن موتور اضافه گردید و پس از 20 ساعت کار در موتور برخی از ویژگیهای کیفی روغن و ذرات سایشی موجود در آن اندازهگیری شد. یافتهها نشان داد که با ورود سیلیکا به روغن موتور، گرانروی، چگالی و نقطه ریزش روغن به طور معنیداری افزایش یافت. اما در مورد نقطه اشتعال، تغییر معنیداری مشاهده نشد. گرانروی روغن موتور در دمای 40 درجه سلسیوس با اضافه کردن 1، 2 و 3 گرم بر لیتر سیلیکا به روغن به ترتیب 2/3، 9/5 و 6/3 درصد نسبت به گرانروی روغن بدون آلودگی افزایش داشت. با اضافه کردن 3 گرم بر لیتر سیلیکا به روغن موتور دانسیته روغن افزایش یافت و به 924/0 گرم بر سانتیمتر مکعب رسید. با ورود 1، 2 و 3 گرم بر لیتر سیلیکا به روغن موتور نقطه ریزش به ترتیب 24، 5/8 و 5/15 درصد افزایش داشت. مقدار کلسیت اضافه شده به روغن موتور به جز در نقطه اشتعال نتوانست در بقیه ویژگیهای کیفی روغن بعد از 20 ساعت کارکرد تغییر معنیداری ایجاد کند. نقطه اشتعال روغن با ورود 1، 2 و 3 گرم بر لیتر کلسیت به ترتیب به 33/243، 67/250 و 238 درجه سلسیوس رسید. تجزیه واریانس نشان داد که میزان عناصر آهن، آلومینیوم، کروم، مس، سرب، نیکل، منیزیم و بیسموت با احتمال 1% اختلاف معنیداری دارند. با ورود 1، 2 و 3 گرم بر لیتر سیلیکا به روغن موتور میزان ذرات آهن موجود در روغن موتور به ترتیب به 7/136، 3/176 و6/1758 میلیگرم بر لیتر، ذرات آلومینیوم به ترتیب به 38/27، 65/46 و 85/47 میلیگرم بر لیتر و ذرات کروم به ترتیب به 54/3، 85/5 و 73/10 میلیگرم بر لیتر افزایش یافت. همچنین ورود سیلیکا به روغن موتور موجب افزایش ذرات مس، نیکل، سرب، منگنز و بیسموت موجود در روغن شد. ذرات کلسیت طی 20 ساعت کارکرد به جز در مورد قطعات با جنس آلومینیوم و مس نتوانست نقش معنیداری بر فرسایش اجزای متحرک داشته باشد. با ورود سیلیکا و کلسیت به روغن موتور، اکسیداسیون روغن پس از 20 ساعت کارکرد تغییری نداشت. لذا لازم است با توجه به ویژگیهای سیلیکا و کلسیت موجود در گرد و غبار، کیفیت فیلتر هوا و فیلتر روغن تراکتورهای کشاورزی بهگونهای بهبود یابد تا از ورود این ذرات به داخل موتور جلوگیری گردد. کلمات کلیدی : روغن موتور، گرد و غبار، گرانروی، نقطه اشتعال، نقطه ریزش، چگالی، سایش موتور.