ВЫЯВЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ФИЛЬТРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СИСТЕМ МАСЛЯНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ

IDENTIFICATION OF OPTIMAL PROPERTIES OF FILTRATING MATERIALS FOR OIL FILTRATION SYSTEMS

Dolgikh Artem

Student, Department of Construction, Road Machinery and Hydraulic Systems, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Matsyuk Maksim

Student, Department of Construction, Road Machinery and Hydraulic Systems, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Motodoyev Andrey

Student, Department of Construction, Road Machinery and Hydraulic Systems, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Bryanskikh Tatiana Borisovna

Scientific Supervisor, Senior Lecturer, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

АННОТАЦИЯ

 Статья посвящена анализу основных типов фильтрующих материалов, применяемых в масляных фильтрах. Особое внимание уделяется изучению их физико-механических свойств, пористости и способности удерживать загрязнения. Результаты исследования направлены на оптимизацию процессов очистки моторных масел и повышение эффективности работы двигателя.

ABSTRACT

The article is devoted to the analysis of the main types of filter media used in oil filters. Special attention is paid to the study of their physical and mechanical properties, porosity and the ability to retain impurities. The results of the study are aimed at optimizing the processes of cleaning engine oils and improving the efficiency of the engine.

Ключевые слова: фильтрующий материал, очистки моторных масел, эффективность фильтрации, удерживание загрязнений.

Keywords: filter material, engine oil purification, filtration efficiency, pollution retention.

Фильтрующие материалы классифицируют на основе их происхождения и свойств. Рассмотрим подробнее три основных типа – целлюлозные материалы, стекловолокно, композитный. Целлюлозные материалы состоят из древесной массы с волокнами разного размера и несогласованным размером пор. Используется в масляных фильтрах из-за его низкой стоимости и хорошей фильтрующей способности. Целлюлозные фильтры могут удалять 85-95% частиц с размером 25 микрон и выше, но для более мелких частиц они менее эффективны. Стекловолокно - это синтетические волокна, такие как полиэстер, нейлон и полипропилен, обладают высокой прочностью и устойчивостью к химическим и термическим воздействиям, состоят из мелких искусственные стеклянных волокон с более последовательным размером пор. Они эффективно фильтруют частицы размером менее 10 микрон и устойчивы к загрязнению, что увеличивает срок службы фильтра.

Рисунок 1. Масляный фильтр с целлюлозой

Рисунок 2. Масляный фильтр с синтетическими волокнами

Композитный фильтр состоит из комбинации целлюлозы и стекловолокна, стремясь сочетать преимущества обоих типов. Они предлагают хорошую прочность и эффективность, справляясь с широким спектром размеров частиц.

Рисунок 3. Композитный масляный фильтр

Для оценки качества и эффективности фильтрующих материалов применяют различные методы.

Исследование пористости и размера пор: проводятся с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), что позволяет получить точные измерения структуры материала.

Прочность и устойчивость к разрыву: тензометрические тесты применяются для проверки способности материала сопротивляться разрыву под нагрузкой и измерения механической прочности.

Способность удерживать загрязнения: мультипасный тест по стандарту ISO 16889 оценивает количество и размер частиц, которые материал может удерживать. Данный метод позволяет оценить, насколько эффективно фильтр справляется с задержанием частиц внутри фильтрующего элемента.

Рисунок 4. Методы оценки свойств фильтрующих материалов

Далее было проведено сравнение физико-механических свойств различных фильтрующих материалов. Результаты представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1.

Сравнение физико-механических свойств различных фильтрующих  материалов

Таблица 2.

Результаты тестов на удержание загрязнений для различных материалов

Анализ пористости и размера пор: высокая пористость может улучшить пропускание масла через фильтр, однако с этим может ухудшить эффективность задержания мелких частиц. Использование СЭМ дает точно определить размер и распределение пор, что позволяет оптимизировать свойства фильтрующих материалов.

Испытания на прочность и устойчивость к разрыву: надежность фильтра напрямую зависит от его способности выдерживать резкие перепады давления и температурные колебания в двигателе. Прочные, надежные материалы, обеспечивают более длительный срок службы фильтра и большую гарантию службы техники, снижая частоту замен.

Тестирование способности удерживать загрязнения: эффективность фильтрации зависит не только от способности улавливать загрязнения, но и от стабильности удержания частиц при различных условиях эксплуатации. Мультипасный тест ISO 16889 предоставляет данные о количестве и размере частиц, которые фильтр способен удерживать.

Такие условия эксплуатации как климатические условия, интенсивность использования, тип масла и характеристики двигателя, очень сильно влияют на выбор фильтрующего элемента. В частности, двигателям, которые работают в условиях загрязненной атмосферы или повышенной пыльности, вероятно понадобятся более эффективные фильтры с меньшим размером пор, дабы предотвратить его абразивный износ.

Фильтрующие элементы должны быть совместимы с другими элементами масляной системы, такими как насосы, уплотнения и клапаны. Некоторые материалы являются химически активными и могут вызывать коррозию или износ других компонентов системы. Именно поэтому при выборе фильтрующих элементов необходимо учитывать взаимодействие материалов масляной системы.

Рисунок 5. Тенденции развития в области фильтрационных материалов

Нынешние тенденции развития в области фильтрационных материалов включают в себя разработку наноматериалов с уникальными свойствами фильтрации, таких как повышенная поверхностная активность и селективность захвата частиц. Кроме того, активно изучаются новые методы производства, использующие 3D-печать и нанотехнологии для получения материалов с оптимальной структурой и свойствами.

Биоразлагаемые масла становятся все более популярными в автомобильной промышленности из-за растущих экологических требований. При выборе фильтрующего материала для биомасла следует учитывать такие свойства, как биоразлагаемость, вязкость и химическая совместимость. Это может потребовать разработки специальных материалов, учитывающих эти свойства.

Фильтрующие элементы, созданные для использования в масляных фильтрах, находят свое применение в других областях промышленности и техники. К примеру, они используются в системах вентиляции для очистки воздуха от абразивных и вредных частиц, в гидравлических системах для предотвращения износа насосов и клапанов или в системах обработки воды для очистки сточных вод.

Список литературы:

1. Герасимов, А.Н. Основы фильтрации в технике: Учебное пособие. - М.: Машиностроение, 2005. - 320 с.
2. Иванов, П.П. Фильтрация в машиностроении. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2010. - 240 с.
3. Сидоров, В.Г. Технология изготовления синтетических волокон для фильтрационных материалов // Химическая промышленность. - 2012. - № 5. - С. 50-55.
4. Чернов, Е.К. Особенности применения целлюлозных материалов в фильтрах моторных масел // Маслосеминар. - 2015. - Т. 3. - С. 112-120.
5. Шестаков, Н.А. Основы технологии смешанных фильтрующих материалов // Технические науки и их применение. - 2018. - № 2. - С. 88-95.