ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЖАРКОГО КЛИМАТА НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ НАДЁЖНОСТЬ СИСТЕМЫ СМАЗКИ И РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ТРАКТОРОВ

УДК 621.43:631.372:621.89(575.1)

Аннотация

В статье представлен анализ влияния условий жаркого климата Узбекистана на эксплуатационную надёжность смазочной системы и работоспособность дизельных двигателей тракторов. Цель работы — систематизировать и обобщить опубликованные данные о воздействии повышенных температур воздуха, интенсивной солнечной радиации и запылённости атмосферы на физико-химические свойства моторных масел. Рассмотрены климатические особенности региона, в том числе показатели по пяти областям Узбекистана, а также их влияние на вязкость, окисляемость, моющие и антикоррозионные свойства масел. На основе обобщения опубликованных экспериментальных данных для дизелей Д-240 и Д-243 показано, что после 200–250 моточасов эксплуатации в жарком климате кинематическая вязкость масла снижается на 10–18 %, вследствие чего система смазки переходит в предельный режим работы, а интенсивность изнашивания цилиндро-поршневой группы, подшипников коленчатого вала и клапанного механизма многократно возрастает. Обоснована необходимость научного подхода к определению периодичности замены моторного масла с учётом местных климатических факторов взамен использования стандартных международных рекомендаций (API, ACEA, SAE, ISO), рассчитанных на умеренные климатические условия. Результаты могут быть использованы при разработке региональных регламентов технического обслуживания тракторной техники.

Abstract

The article presents an analysis of the influence of Uzbekistan's hot climate conditions on the operational reliability of the lubrication system and the performance of tractor diesel engines. The aim of the study is to systematize and generalize published data on the effect of elevated air temperatures, intense solar radiation, and atmospheric dust content on the physicochemical properties of motor oils. The climatic features of the region are examined, including indicators for five provinces of Uzbekistan, together with their effect on the viscosity, oxidation stability, detergency, and anti-corrosion properties of motor oils. Based on a generalization of published experimental data for D-240 and D-243 diesel engines, it is shown that after 200–250 motor-hours of operation under hot-climate conditions, the kinematic viscosity of the oil decreases by 10–18 %, causing the lubrication system to enter a limiting operating mode and multiplying the wear intensity of the piston group, crankshaft bearings, and valve mechanism. The necessity of a scientifically grounded approach to determining oil-change intervals, accounting for local climatic factors instead of relying on standard international recommendations (API, ACEA, SAE, ISO) developed for temperate climates, is substantiated. The findings can be used in developing regional maintenance regulations for tractor fleets.

Ключевые слова: жаркий климат; моторное масло; деградация масла; трактор; дизельный двигатель; система смазки; надёжность; изнашивание; периодичность замены масла.

Keywords: hot climate; motor oil; oil degradation; tractor; diesel engine; lubrication system; reliability; wear; oil change interval.

1. Введение

Повышение надёжности и ресурса тракторных дизельных двигателей, а также сокращение затрат на техническое обслуживание остаются одними из приоритетных задач сельскохозяйственного машиностроения. Особую актуальность эта задача приобретает в условиях жаркого и засушливого климата Центральной Азии, где тракторная техника эксплуатируется большую часть года при повышенных температурах воздуха и высокой запылённости атмосферы. В таких условиях интенсифицируются процессы старения моторных масел, что напрямую отражается на надёжности смазочной системы и работоспособности двигателя в целом [5, 1].

Ведущие производители тракторной техники (John Deere, Case IH, New Holland, Massey Ferguson, Claas и др.) регламентируют интервалы замены масла применительно к различным климатическим зонам, однако эти рекомендации преимущественно ориентированы на умеренный и холодный климат Европы и Северной Америки. Для машин, эксплуатируемых в условиях жаркого климата Узбекистана (МТЗ-80, МТЗ-82, Т-40, Т-150К и др.), использование стандартных нормативов без корректировки на местные условия приводит к преждевременному износу деталей двигателя либо к необоснованному сокращению срока службы масла [11, 3].

Целью настоящего исследования является анализ влияния условий жаркого климата Узбекистана на физико-химические свойства моторных масел и эксплуатационную надёжность смазочной системы тракторных дизельных двигателей. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1) систематизировать климатические показатели, характерные для основных зон эксплуатации сельскохозяйственной техники Узбекистана; 2) проанализировать механизм влияния повышенных температур на вязкостные, окислительные и антикоррозионные свойства моторных масел; 3) обобщить опубликованные экспериментальные данные о динамике изнашивания деталей дизельных двигателей в условиях жаркого климата; 4) обосновать необходимость корректировки периодичности замены моторного масла с учётом местных климатических факторов.

2. Материалы и методы

Материалом для анализа послужили опубликованные научные работы, нормативно-технические документы (ГОСТ 10541-78, ISO 3448:2016, ISO 3104:2021, SAE J300:2020) и климатические данные Агентства гидрометеорологии Республики Узбекистан за период наблюдений 2020–2023 гг., охватывающие пять областей республики — Кашкадарьинскую, Сурхандарьинскую, Навоийскую, Бухарскую и Ташкентскую. В качестве объекта анализа рассмотрены дизельные двигатели Д-240 и Д-243, устанавливаемые на тракторы МТЗ-80/82, Т-40 и Т-150К, наиболее распространённые в парке сельскохозяйственной техники Узбекистана.

Использован метод сравнительного и обобщающего анализа литературных и нормативных источников: климатические показатели различных областей республики систематизированы и сведены в единую сравнительную таблицу (табл. 1); опубликованные экспериментальные данные о снижении кинематической вязкости моторного масла двигателя Д-243 в зависимости от наработки (в моточасах) обобщены и представлены в табличной (табл. 2) и графической (рис. 1) форме. Полученные обобщённые данные сопоставлены с нормативными требованиями международных стандартов (API, ACEA, SAE, ISO) для оценки степени их применимости к условиям эксплуатации в жарком климате.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Климатические особенности региона эксплуатации

Узбекистан расположен в зоне резко континентального, засушливого субтропического климата. Летние температуры воздуха достигают +40…+45 °С, а в отдельных районах (Кашкадарьинская, Сурхандарьинская, Навоийская области) — до +48 °С; температура поверхности почвы при этом может подниматься до 70–80 °С [5]. Более 80 % территории республики занимают засушливые и полузасушливые зоны, что обусловливает высокую запылённость приземного слоя атмосферы и интенсивную солнечную радиацию (до 1800 кал/см² в сутки в летний период) [13, 12].

В подобных условиях тракторные дизели зачастую эксплуатируются в непрерывном режиме по 10–12 часов в сутки, что способствует длительному поддержанию повышенной температуры масла в картере двигателя. Установлено, что при температуре окружающего воздуха выше нормативной температура моторного масла может достигать 110–120 °С против рекомендуемых 90–100 °С [10, 6].

Таблица 1. Климатические показатели отдельных областей Узбекистана в летний период [5, 13]

3.2. Влияние температуры на физико-химические свойства моторных масел

Ключевым эксплуатационным показателем моторного масла является вязкость, определяющая толщину и несущую способность масляной плёнки между трущимися поверхностями. Повышение температуры масла на каждые 10 °С сопровождается снижением его вязкости примерно на 10–15 % [4, 10]. Утончение масляной плёнки приводит к падению гидродинамического давления в зоне трения и к возникновению локальных металлических контактов между сопряжёнными поверхностями, что резко увеличивает коэффициент трения и интенсивность изнашивания.

Одновременно с падением вязкости в условиях повышенных температур ускоряются процессы окисления масла: возрастает кислотное число (TAN), формируются лаковые и коксовые отложения, засоряющие масляные каналы и фильтрующие элементы [14, 9, 10]. Данные процессы снижают эффективность циркуляции масла в системе смазки и способствуют дальнейшему росту температуры в зоне трения — возникает своего рода эффект «теплового ускорения» деградации смазочного материала.

Дополнительным фактором, усугубляющим деградацию масла в условиях Узбекистана, является абразивное воздействие пылевых частиц (10–50 мкм), содержащих кварц и силикаты, которые проникают в масляную систему через воздушные фильтры и вызывают микрозадиры на поверхности цилиндровых гильз [13, 7]. Присутствие в воздухе солевых соединений (NaCl, CaSO₄) при повышенной влажности ночного времени интенсифицирует также коррозионные процессы в системе смазки.

3.3. Влияние на надёжность смазочной системы и работоспособность двигателя

Экспериментальные данные, полученные для дизелей типа Д-240 и Д-243 (устанавливаемых на тракторы МТЗ-80/82), показывают, что после 200 моточасов эксплуатации в условиях жаркого климата кинематическая вязкость масла снижается на 10–12 %, а после 250 моточасов — на 15–18 % [6]. После достижения указанных значений смазывающая способность масла резко падает, и система смазки переходит в предельный режим работы, при котором интенсивность изнашивания цилиндро-поршневой группы, подшипников коленчатого вала и клапанного механизма возрастает многократно.

Таблица 2. Динамика снижения кинематической вязкости моторного масла двигателя Д-243 в условиях жаркого климата [6]

Рисунок 1 – Изменение кинематической вязкости моторного масла двигателя Д-243 в зависимости от наработки в условиях жаркого климата

Загрязнение и засорение масляных фильтров вследствие ускоренного накопления продуктов окисления приводит к снижению давления в системе смазки, что дополнительно снижает толщину масляной плёнки на трущихся поверхностях [27]. Таким образом, в условиях жаркого климата вопрос периодичности очистки фильтрующих элементов должен рассматриваться совместно с вопросом периодичности замены масла, а не как самостоятельная и независимая задача технического обслуживания.

4. Заключение

Проведённый анализ показывает, что жаркий климат Узбекистана — высокие температуры воздуха, интенсивная солнечная радиация и повышенная запылённость атмосферы — оказывает комплексное негативное воздействие на физико-химические свойства моторных масел и, как следствие, на надёжность смазочной системы и ресурс тракторных дизельных двигателей. Использование стандартных международных нормативов по замене масла (API, ACEA, SAE, ISO), разработанных для умеренного климата, без учёта местных условий эксплуатации не обеспечивает оптимальной защиты двигателя. Обоснование периодичности замены моторного масла для тракторов, эксплуатируемых в условиях жаркого и засушливого климата, должно базироваться на статистическом и математическом моделировании процессов деградации масла с учётом реальных климатических и эксплуатационных факторов региона, что является предметом дальнейших исследований авторов.

Список литературы:

1. Венцель В.Г., Сигов М.А. Промышленные технологии и вопросы эксплуатации. – Ташкент, 2021.
2. Венцель В.Г. Оптимизация периодичности замены моторных масел в дизелях сельскохозяйственной техники. – М., 2020.
3. ГОСТ 10541-78. Моторные масла. Классификация и общие технические требования.
4. Гуреев А.А., Кузнецов В.И. Трибология и смазочные материалы. – М.: Машиностроение, 2019.
5. Данные Узгидромета. Климат Узбекистана. – Ташкент, 2023.
6. Игамбердиев А.А. Issiq iqlim sharoitida traktor dizel dvigatellarida motor moylarining degradatsiya jarayonlariga iqlim omillarining ta’siri // Mexanika va texnologiya ilmiy jurnali. – 2026. – № 1.
7. Игамбердиев А.А. Экспериментальные испытания фильтрующих элементов, изготовленных из металлического порошка // Теоретические и практические аспекты развития науки и образования в современном мире. – 2023. – С. 18⁠–⁠22.
8. Кузнецов А.А., Лишко Г.П. Надёжность дизельных двигателей. – М., 2020.
9. Папок К.К. Система смазки дизельных двигателей. – М., 2017.
10. Резников В.Д. Исследование деградации моторных масел при высоких температурах. – М., 2019.
11. Сидоров А.А. и др. Эксплуатация сельскохозяйственных машин. – Ташкент, 2021.
12. Худойбердиев О. Эксплуатация системы смазки дизельных двигателей. – Ташкент, 2022.
13. Эренгель А.М., Абдулкадиров Н.Х., Абдугазис У.А. Промежуточное маслообслуживание тракторов в условиях сухого жаркого климата Средней Азии // Механизация сельского хозяйства. – 1988. – № 1.
14. ISO 3448:2016. Industrial liquid lubricants – ISO viscosity classification.
15. ISO 3104:2021. Petroleum products – Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity.
16. SAE J300:2020. Engine Oil Viscosity Classification. SAE, 2020. SAE, 2020.

References:

1. Ventsel V.G., Sigov M.A. Ventsel' V.G., Sigov M.A. [Industrial Technologies and Operational Issues]. – Tashkent, 2021 (In Russ.)
2. [Optimization of Motor Oil Change Intervals in Agricultural Machinery Diesel Engines]. – M., 2020 (In Russ.)
3. [Motor Oils. Classification and General Technical Requirements] (In Russ.). Tashkent, 2020.
4. Gureev A.A., Kuznetsov V.I. [Tribology and Lubricating Materials]. – M.: Mashinostroenie, 2019 (In Russ.)
5.  [Climate of Uzbekistan]. – Tashkent, 2023 (In Russ.)
6. Kuznetsov A.A., Lishko G.P. [Reliability of Diesel Engines]. – M., 2020 (In Russ.)
7.  [Lubrication System of Diesel Engines]. – M., 2017 (In Russ.)
8.  [Investigation of Motor Oil Degradation at High Temperatures]. – M., 2019 (In Russ.)
9. Sidorov A.A. i dr. [Operation of Agricultural Machinery]. – Tashkent, 2021 (In Russ.)
10.  [Operation of the Lubrication System of Diesel Engines]. – Tashkent, 2022 (In Russ.)
11. Erengel' A.M., Abdulkadirov N.Kh., Abdugazis U.A. Erengel' A.M., Abdulkadirov N.Kh., Abdugazis U.A. [Intermediate Oil Maintenance of Tractors in the Arid Hot Climate Conditions of Central Asia] // Mekhanizatsiya sel'skogo khozyajstva. – 1988. – № 1.
12. ISO 3448:2016. Industrial liquid lubricants – ISO viscosity classification. ISO, 2016.
13. ISO 3104:2021. Petroleum products – Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity. International Organization for Standardization, 2021.
14. SAE J300:2020. Engine Oil Viscosity Classification. SAE, 2020. SAE, 2020.
15. [Influence of Climatic Factors on the Degradation Processes of Motor Oils in Tractor Diesel Engines under Hot Climate Conditions]. Mexanika va texnologiya ilmiy jurnali, 2026, no. 1, P. 89⁠–⁠94 (In Uzb.).
16. Igamberdiyev A.A. [Experimental Testing of Filter Elements Made of Metal Powder]. Theoretical and Practical Aspects of the Development of Science and Education in the Modern World, 2023, P. 18⁠–⁠22 (In Russ.).