Способ определения работоспособности смазочных масел

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик нц 93012 О(22) Заявлено 09.06.80 (21) 2970332/23-04с присоединением заявки М Р 1 М К з 01 1 ЗЗ/ЗО Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. 2 (088. 8) Дата опубликования описания 23.05.82(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ4.Изобретение относится к способам определения работоспособности смазоч ных масел и рабочих жидкостей гидро- систем и может применяться во всех .областях техники, где используют", гидромеханизьы., В настоящее время прогресс в развитии техники характеризуется непрерывным увеличением рабочих мощностей и нагрузок. В этой связи предъявляются высокие требования к смазочным маслам (рабочим жидкостям) гидросистем.Под действием различных внешних факторов смазочное масло (рабочая жидкость) в процессе работы теряет свои свойства и наступает момент, когда оно оказывается неспособным выполнять свои функции.От работоспособности смазочных масел (рабочих жидкостей) зависит срок их службы, под которым обычно понимается время, в течение которого смазочное масло может эксплуатироваться, не вызывая нарушения в работе машины или механизма. Если из менения превысили допустите, смазочные масла бракуют и удаляют иэ системы еИзвестен способ определения работоспособности смазочных масел или ра- ЗО Бчих жидкостей гидросистем, заключающийся в том, что определение работоспособности смазочного масла(рабочей жидкости) производят с помощью оценки состояния сопрягаемыхдеталей после разборки. Фиксациясостояния деталей производится визуально или путем замеров, взвешиваний и т.пКроме того, производят анализ работавшего смазочного масла, для чегопериодически отбирают пробы масла,по которым определяют его вязкость,кислотное число, температуру вспышксодержание нерастворимых в бензинепримесей и т.т,. По величине соответствующих показателей и сравненияих с показателями свежего смазочногомасла судят о работоспособности смазочного масла,Основными недостатками этого способа являются трудоемкость операцииза счет необходимости полной иличастичной разборки, сопряжения; большая продолжительность испытания; неточность оценки состояния смаэоч -ного масла иэ-эа крайне-.недостаточной степени отражения так наэывемми параметрами предельного состоя"ния фактического взаимодействияно;ительного изменения оптической.плотности верхнего слоя суспензии при центрифугировании. Масло с присадкой и ламповой сажей, разбавленное 5бензином, центрифугируют и определяют оптическую плотность суспензии ) 4).Однако, способ неточен при определении работоспособности масел.Поскольку в известном способе для 10 анализа используют свежее масло, то,невозможно этим способом определить фактическую работоспособность смазочных масел. 20 30 35 40 45 50 55 60 элементов в органически связаннойсистеме смазочное масло - машина(или механизм), а также разнообразияпараметров для каждого типа механизмов и для каждой марки смазочного масла.Известен также способ, заключающийся в том, что периодически отби-.рают пробу смазочного масла из мест,где максимально изменяются его свойства в эксплуатационных условиях(для чего разбирают, например, под"шипники) .Отобранную пробу от одной установки .заправляют в подшипники второйустановки и дополнительно испытывают 1в условиях формированного режима ипо изменению времени до момента пол"ного срабатывания судят .о работоспособности смазочного масла Щ .Недостатками, этого способа являются большая продолжительность и трудоемкость испытаний) неконкретностьусловий полного срабатывания смазочного масла как следствие измененияего фнзико-химическихи механическихсвойств.Менее трудоемким и менее продол"жительным по времени является способопределения работоспособности смазочного масла, состоящий в том, что периодически из рабочих зон отбираютпробу смазочного масла, которую разбавляют известным количеством раст"ворителя для,титрования, титруюталиквотную часть первым заранее при,готовленным титрантом, доводя рНмасла до первой заданной величины,и определяютобщее основное число(ТВ) масла. Смазочное масло меняют,когда величина этого числа упадаетдо 1,0-0,5,Хотя. этот способ является болеепростым, однако он имеет свои недостатки.,Они состоят в неточностиопределения работоспособности смазочного масла (или рабочей жидкости)вследствие того, что: между величинами рН и ТВ и. фактическиМ состоянием двигателя, особенно при работена малосернистых топливах, не устойчивой зависимости.Кроме того, при разбавлении растворителем нарушается основное состояние смазочного масла, как сложной полидисперсной систеьи - физическая стабильность, что делает невозможным дать качественную оценкузагрязняющих примесей и степень их.непосредственной опасности для двигателя.Известен способ определения стабилизирующих свойств присадок к моторным маслам, которые характеризуют работоспособность масел, по величине кинетической устойчивости сажевых суспензий путем определения отЦель изобретения - повышение точности определения работоспособности масла и оценки противоизносных свойствПоставленная цель достигается тем, что согласно способу определения работоспособности смазочного масла, пробу отработавшего масла подвергают центрифугированию с последующим определением оптической плотности полученного верхнего слоя и по отношению к начальной оптической плотности работавшего масла судят от его работоспособности,Кроме того, с целью более полного определения противоизносных свойств отработавшего масла пробу нижнего слоя дополнительно испытывают в паре трения "сталь-алюминий" и определяют показатель абразивности по отношению весовых износов свежего и отработавшего масла.Когда процент снижения оптической плотности верхнего слоя масла будет больше 40, смазочное масло (или рабочую жидкость) считают неработоспособной, Если процент снижения оптической плотности будет равйым 0-40, дополнительно определяют доверительный уровень показателя абразивного нижнего слоя смазочного масла и, если он выйдет эа пределы в сторону увеличения доверительного уровня показателя абразивного свежего масла ( или рабочей жидкости), смазочное масло (или рабочую жидкость) считают неработоспособиой.Такое осуществление способа позволяет повысить точность определения работоспособности смазочного масла, так как при испытании проб смазочного масла неразбавленных растворителей, а значит и с ненарущенной физической стабильностью,возможно более качественно оценитьсмаэочнре масло, т.е, получить более точно необходимые показатели по качеству нерастворимых примесей, независимо от их количества. Определение процента снижения оптическойплотности верхнего слоя комплекс 6 но характеризует диспергирующую способность смазочного масла, т.е.способность удерживать нерастворимюепримеси в себе, не откладывая их ввиде осадков, лаков, отложений.Центрифугирование проводят вцентрифуге при постоянной температуре воздуха в термостате, в которыйзаключена центрифуга. Это создаетодинаковые условия для сравненияразных масел и при разных наработках. 10Испытание смазочного масла наплоскопараллельной машине тренияв нескольких парах ( не менее 4-хобразцов металла) "сталь-алюминий"дает возможность обеспечить полученные результаты по известным формулам математической статистики иполучить показатель абразивности нев виде одиночного значения, а в ви-,де доверительного уровня.Проведение испытаний на плоско,параллельной машине при постояннойнагрузке, относительной скорости перемещения,и температуре окружающеговоздуха создает одинаковые условияпри сравнении разных масел и при разных наработках.П р и м е р 1. На стенде проходил испытания дизель М 401 В на масле МСс контролем смазочного масла по параметрам ОСТ 24 060 09,Параллельно через каждые 100 моточасов масло контролируют предлагаемым способом в следующей последовательностиОтбирают пробы масла из 3циркуляционной системы в количестве0,5 л, тщательно перемешивают пробыпри температуре 50-60 С. Определяютначальную оптическую плотность масла(Др). Она составляет 421 ед. Загружают пробы в пробирки центрифугидо строго Фиксированного уровня. Затем переносят пробирки в центрифугу,вмонтированную в термостат и центрифугируют в течение 50+1 мин на частоте 7800+200 об./мин, при температуреокружающего воздуха в объеме термостата 36+20 С,Переносят пробирки из центрифугИв сушильный шкаф и выдерживают их втечение 30 мин при 98+2 С. Затем остуживают пробирки до температуры окружающего воздуха в течение 30 мин,и отбор с точно фиксированного(2,5 мм) верхнего уровня мерной пипеткой 0,2 мл смазочного масла дляопределения конечной оптической плотности (Д), которая оказалась. равной290,5 ед.Определяют процент изменения оптической плотности по Формуле: 60421-290 с 5 100= 31 а.421Изменение оптической плотностиоказалось меньше предельно допустимого значения (40). Поэтому допол-, 65 нительно определяют доверительный уровень показателя абразивности (ПА).Нижнюю часть масла иэ пробирок (отстой) вводят в лабораторную плос-, копараллельную машину трения, в которой 4 алюминиевых образца одновременно работают по стали с удельной нагрузкой 1 кгс/см и относительной скоростью перемещения 0,12-0,13 см/с, при температуре окружающего воздуха 20+1 ф С.После одного часа работы машины определяют весовой износ каждого иэ четырех образцов алюминия, после чего полученные результаты обсчитывают по элементным формулам математической статистики.Результаты измерения весового из-. носа алюминиевых пластин, г;1 Н 4 П УОк 0041 Оф 0045 Ок 0065 Оф 0055Рассчитывают доверительный уровень показателя абразивности по формуле ПА= ХФ 1 Ят. Он равен 0,0051 Ф 0,0016,Полученный доверительный уровень показателя абраэивности масла МС, работавшего в дизеле (М 401 В) в течение 100 моточасов сравнивается с доверительным уровнем показателя абраэивности, полученным перед испытаниями для свежего масла (МС), потеря веса образцов, г:н Ч0,0056 0,0042 0,0040 0,0037Доверительный уровень ПА 0,0044т 0,0013,Сравнение показывает, что сред - нее значение ПА работавшего масла по сравнению со средним значением свежего масла МСнесколько увеличилось (0,0051 г против 0,0044 г), но доверительный уровень показателя не вышел в сторону увеличения за пределы доверительного уровня свсжего масла, так как нижнее значение доверительного уровня ПА работавшего масла (0,0051 -0,0016-= =0,0035) меньше верхнего значения ПА свежего масла (0,0044+0,0013==0,0057) .Масло признано работоспособнымт.е. пригодным к дальнейшей работев дизеле.П р и м е р 2. На том же дизеле, еще через 52 ч работы масла (наработка масла МС152 ч) при контролькой проверке предлагаемзм способом установлено, что значение начальной оптической плотности Д равно 683; значение оптическойплотности верхнего слоя масла пос"ле центрифугирования Д,( 270 у изменение оптической плотностиДо-Д 683"270100=100= 60,5.Цр 683По этому показателю МС.-20 признано непригодным к дальнейшей работе (60,5740) и слито. Необходимо,кстати отметить, что повышение качества совпало с усилением забивкифильтров и учащением необходимостиих прошивки.По принятой методике показательабраэивности масла проверять непотребовалось. Тем не мерзее, длянакопления опыта его проверили.Получили следующие данные. Износобразцов на машине, г;Н 1 1 Ч0,0032 0,0040 0,0035 0,0034Доверительный уровень показателяабразивности 0,00350,0006. 20Очевидно, что по этому показателюмасло могло бы работать дальше, нооно было слито по слишком большомуснижению процента оптической плотности. 25П р и м е р 3. В связи с оченьмалым сроком службы масло МСнастендах заменено более качественныммаслом Мс добавлением 1 сукцинимидной присадки СА. Сроки службы этого смазочного масла, контролируемые известным способом сущест-венно возросли.Так, например, на установке АСДГ 600, проходящей стендовые испытанияи имеющей согласно действующей документации срок службы масла 500 моточасов, масло работало вообще безсмены.На 3981 часу работы оно имелоследующие показатели.40Значение начальной оптическойплотности Д -712,Значение оптической плотностиверхнего слоя масла после центрифугирования Д.45Изменение оптической плотностил - л .712-541ла И . 1 ОО : 10 О = 24.До 712Несмотря на повышенный уровеньобщей загрязненности по сравнениюс предыдущим примером (712 единицпротив 683) изменения оптическойплотности при центрифугировании.в2,5 раза меньше (24против 60,5).В масле проверен и доверительныйуровень показателя ПА;Износ образцов на машине трения г:к 1111 Ч0,0015. 0,0014 0,0011 0,0012Доверительный уровень показателя бОабраэ ивн ости 0 ро О 1 3 0 О 00 3Если учесть, что доверительныйуровень показателя абраэивности,цлясвежего масла Мс присадкой САсоставляет 0,0049+0;0020, то видно, б 5 что доверительный уровень ПА контролируемого масла вышел за его пределы, но не в сторону увеличения, а в сторону уменьшения, что не является браковочным признаком.Масло было допущено к дальнейшей работе и отработало 5000 моточасов без смены (10-кратный срок службы) . Разборка дизеля показала, что он находится в хорошем состояйии. Наоборот, расход масла на угар в среднем на этом дизеле был меньше ожидаемого значенияП .р и м е р 4. Браковка масел по доверительному уровню ПА является крайне редким явлением, например, за 2 гоца был всего один случай такой браковки. Срок замены масла по действующим документам на стенде составлял 140 моточасоя. Масло Мс сукцинимидной присадкой, контролируемое предлагаемым способом, отработало к моменту определения 584 моточаса.Были получены следующие данные.Значение начальной оптической плотности Др=300.Значение оптической плотности вер. хнего слоя масла после центрифугирования Д=197,5.Изменение оптической плотности Дь-Д 1300-197 5100= -100=32.Д 300Износ образцов на машине трения, г Ф1 1 1 Н0,0096 0,0085 0,0079 0,0090Доверительный уровень показателя абразивности 0,0088+0,0011,Несмотря на допустимый уровеньснижения оптической плотности, масло М+1 С 5 А было слито из циркуляционной системю стенда, таккак доверительный уровень показателя абразивности ПА вышел за пределыдоверительного уровня ПА свежегомасла (0,00490,0020) .Предлегаемый способ является универсальным по отношению к любомусмазочному маслу (или рабочей жидкости) применительно к той машине(механизму), к которой оно предварительно было. подобрано.Кроме того, способ является болеепростым, чем все известные, таккак позволяет в короткий срок (впределах 4-ч) на простом оборудованииопределить действительную необходимость замены смазочного масла (илирабочей жидкости) в машине (механизме),ПРименение способа позволяет максимально использовать смазочное масло (или рабочую жидкость) с обеспечением нормальной работы гидросистемы, что особенно важно для дефицитныхжидкостей органического (нефтяного)и синтетического происхождения.930120 10 формула изобретения Составитель Л.ИвановаТехред М. Рейвес Корректор С,Щомак Редактор Т,Киселева Заказ 3456/55 Тираж 883 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1, Способ определения работоспособности смазочных масел путем центрифугирования пробы масла, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения 5 точности определения й оценки проти" воизвестных свойств, центрифугированию подвергают пробу отработавшего масла с последующим определением оптической йлотности полученного верх- О него слоя и по отношению к начальной оптической плотности работавшего масла судят о его работоспособности.2. Способ по п.1, о т л и ч .а ющ и й с я тем, что, с целью более 5 полного определения противоизносных свойств отработавшего маслй, пробунижнего. слоя дополнительно йспытывают в паре трения "сталь-алюминийфи определяют показатель абравивностипо отношению к весовым износам све-.жего и отработавшего масла.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лосиков Б.В. и др. Зарубежныеметоды испытанйй моторных масел надвигателях. М., 1966, с. 150.2. Авторское свидетельство СССР9 427281, кл, 6 01 Б 33/30, 1974.3. Патент СНА Р 4082511,кл. 23-230 Н С, 1978.4. фХимия и технология топлив имасел". 1971, 97, с. 34-36 (прототип).