Способ определения термической стабильности смазочного масла
Изобретение относится к испытаниям смазочных масел и может найти применение для оценки их термической стабильности. В способе определения термической стабильности смазочного масла нагревают масла с последующим определением его стабильности. Отбирают пробу масла, делят ее на равные части, каждую из которых нагревают и перемешивают при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отвода конденсата не менее трех часов. Для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину, после чего определяют коэффициент поглощения светового потока, вязкость, коэффициент энергетического состояния, центрифугируют, повторно определяют коэффициент поглощения светового потока, строят их графические зависимости от температуры. Термическую стабильность смазочного масла определяют по вязкости, коэффициенту энергетического состояния, температуре начала нагарообразования и разности коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования. Способ обладает большой информативностью и позволяет установить термическую стабильность по температуре начала резкого ее увеличения. Изменение коэффициента энергетического состояния позволяет определить температуру, при которой наступает резкое его уменьшение в результате деструкции присадок. Информация о температуре начала нагарообразования черного цвета характеризует ресурс, который отработало масло. Разность между значениями коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования термически испытанной пробы масла позволяет оценить влияние температуры испытания на деструкцию присадок и образование продуктов деструкции. 3 ил., 2 табл.
Изобретение относится к испытаниям смазочных масел и может быть использовано для оценки их термической стабильности.
Известен способ определения температурной стойкости граничных смазочных слоев и твердых смазочных покрытий (Матвеевский P.M. Температурная стойкость граничных смазочных слоев и твердых смазочных покрытий при трении металлов и сплавов. - М.: Наука. 1971. 227 с) путем измерения коэффициента трения. Принятый показатель оценивает поведение смазочного материала в зависимости от температуры.
Известный способ обладает недостаточной информативностью о термической стабильности смазочных масел, т.к. коэффициент трения может быть одинаковым при разных температурах испытания. Кроме того, коэффициент трения зависит от фрикционных свойств материалов пары трения, которые могут изменяться в зависимости от пакета присадок в смазочном материале.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения термической стабильности смазочного масла. (Авт. свид. №1525576, кл. G 01 N 33/30, Б.И. №44, 1989) путем его циклической прокатки через жиклер с использованием нагревания до температуры выше температуры коксования смазочного масла и охлаждения с последующим определением стабильности по изменению скорости прокачивания масла. Согласно способу масло предварительно подают в сообщающуюся с жиклером термокамеру, оси отверстий которых совпадают и расположены горизонтально, и после истечения масла из термокамеры до нижнего уровня жиклера осуществляют нагрев термокамеры и жиклера до температуры выше температуры коксования смазочного масла.
Известный способ обладает низкой информативностью о термической стабильности смазочных масел, т.к. не учитывает влияния температуры на вязкость и загрязнение испытуемых масел продуктами термической деструкции.
Задачей изобретения является повышение информативности способа определения термической стабильности смазочных масел путем учета дополнительно изменения таких параметров испытуемого масла как: вязкость, коэффициент энергетического состояния, температура начала нагарообразования, разность коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования при фотометрировании термически испытанного масла.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения термической стабильности смазочного масла путем нагревания, согласно изобретению, отбирают пробу масла, делят ее на равные части, каждую из которых нагревают и перемешивают при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отвода конденсата не менее трех часов, при этом для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину, после чего определяют коэффициент поглощения светового потока, вязкость, коэффициент энергетического состояния, центрифугируют, повторно определяют коэффициент поглощения светового потока, строят их графические зависимости от температуры, а термическую стабильность смазочного масла определяют по вязкости, коэффициенту энергетического состояния, температуре начала нагарообразования и разности коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования.
Сравнительный анализ прототипа и заявляемого способа показал, что последний обладает следующими отличительными признаками.
Испытание смазочных масел в диапазоне температур от 140 до 300°С с интервалом, например, 20°С с перемешиванием не менее трех часов позволяют определить изменение таких показателей как: вязкость, коэффициент энергетического состояния, температура начала нагарообразования и разность коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования термически испытанной пробы масла. Все эти отличительные признаки в совокупности направлены на решение поставленной задачи - повышения информативности способа определения термической стабильности смазочных масел.
На фиг.1, 2 изображены зависимости коэффициента поглощения светового потока Кп и Кпц соответственно до и после центрифугирования и их разности Кп-Кпц (а); вязкости 
т (б); коэффициента энергетического состояния Кэ (в) от температуры испытания отработанных минерального масла Шеврон 15W-40 и синтетического масла Mobil OW-40 SJ/CF; на фиг.3 изображена схема устройства для испытания масел на термическую стабильность.
Пример конкретного исполнения способа.
Испытанию подвергались отработанные минеральное масло Шеврон 15W-40 (фиг.1 а, б, в) и синтетическое масло Mobil OW-40 SJ/CF (фиг.2 а, б, в).
Перед испытаниями на термическую стабильность часть пробы масла массой 50 грамм наливают в алюминиевый стакан 1 (фиг.3), который герметично соединяется с холодильником 2, выполненным с механической мешалкой 3, полостями 4, 5 для сбора и отвода конденсата. Затем стакан устанавливают в печь 6.
С помощью задатчика температуры устанавливают ее значение, равное 140°С. Это минимальная температура, при которой в течение трех и более часов происходят термические изменения в смазочных маслах. Затем включают нагрев и вращение механической мешалки 3 с помощью электропривода 7, при наборе температуры равной 140°С, регистрируют время начала испытания. В дальнейшем при испытании температура поддерживается автоматически.
После испытания масла на термическую стабильность в течение четырех часов нагрев печи 6 и механическую мешалку 3 отключают, а стакан 1 совместно с холодильником 2 вынимают из печи и подвергают остыванию до температуры 40-50°С. Затем стакан отсоединяют от холодильника, а термически испытанную пробу масла подвергают фотометрированию для определения коэффициента поглощения светового потока Кп, при толщине фотометрируемого слоя 0,15 мм. Это позволяет определить концентрацию общих примесей в масле (растворимых и не растворимых). Затем определяют вязкость т, центрифугируют и повторно фотометрируют пробу масла для определения концентрации растворимых примесей в испытанном масле (Кпц). Определяют коэффициент энергетического состояния Кэ из выражения
Кэ=1-Кп· т/ исх,
где Кп - коэффициент поглощения светового потока термически испытанного масла (до центрифугирования); т - вязкость работавшего масла после термических испытаний, сСт; исх - вязкость исходного товарного масла, сСт.
Данный показатель характеризует процесс деструкции присадок в зависимости от температуры испытания.
Определяют разность значений коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования термически испытанного масла.
Вторую часть пробы работавшего масла испытывают при температуре 160°С, по той же технологии измеряют те же параметры, что и при температуре 140°С, наблюдая за образование нагара. Остальные части пробы масла последовательно испытывают при температуре выше предыдущей на 20°С. Результаты испытаний отработанного масла сводят в таблицы 1 и 2, строят графические зависимости показателей термической стабильности от температуры испытаний фиг.1 (а, б, в) и фиг.2 (а, б, в).
Термическую стабильность масла определяют по изменению вязкости при увеличении температуры испытания; изменению коэффициента энергетического состояния; температуре начала нагарообразования; разности коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования.
Вязкость масла при испытании на термическую стабильность (фиг.1б) и (фиг.2б) изменяется в результате увеличения концентрации продуктов деструкции присадок.
Коэффициент энергетического состояния (фиг.1в и фиг.2в) испытуемого масла уменьшается с увеличением температуры испытания в результате изменения в нем концентрации присадок.
Температура начала нагарообразования зависит от наработки смазочного масла. С увеличением наработки температура нагарообразования уменьшается.
Разность между значениями коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования (фиг.1а и фиг.2а) характеризует изменение концентрации нерастворимых примесей от температуры испытания, которые образуются в результате деструкции присадок.
Судя по результатам испытания фиг.1а, б, в, табл.1, фиг.2а, б, в, табл.2 термическая стабильность смазочных масел Шеврон 15W-40 и Mobil OW-40 определяется температурой 260°С, т.к. увеличение температуры испытания выше 260°С приводит к резкому изменению параметров, характеризующих термическую стабильность смазочного масла.
Предложенный способ определения термической стабильности обладает большей информативностью. Так, информация о характере изменения вязкости смазочного масла от температуры испытания позволяет установить термическую стабильность по температуре начала резкого ее увеличения.
Информация об изменении коэффициента энергетического состояния позволяет определить температуру, при которой наступает резкое его уменьшение в результате деструкции присадок.
Информация о температуре начала нагарообразования черного цвета характеризует ресурс, который отработало масло. Чем больше времени отработало масло, тем при меньшей температуре наступает нагар.
Разность между значениями коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования термически испытанной пробы масла позволяет оценить влияние температуры испытания на деструкцию присадок и образование продуктов деструкции.
Применение предлагаемого способа позволяет определить термическую стабильность смазочных масел с более полной информацией о изменении их свойств при температурном воздействии. 
Формула изобретения
Способ определения термической стабильности смазочного масла путем нагревания масла с последующим определением стабильности, отличающийся тем, что отбирают пробу масла, делят ее на равные части, каждую из которых нагревают и перемешивают при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отвода конденсата не менее 3 ч, при этом для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину, после чего определяют коэффициент поглощения светового потока, вязкость, коэффициент энергетического состояния, центрифугируют, повторно определяют коэффициент поглощения светового потока, строят их графические зависимости от температуры, а термическую стабильность смазочного масла определяют по вязкости, коэффициенту энергетического состояния, температуре начала нагарообразования и разности коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования.
РИСУНКИ
