Способ определения смазывающей способности масел
Владельцы патента RU 2408866:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) (RU)
Изобретение относится к технологии определения смазывающей способности жидких смазочных масел. Способ определения смазывающей способности масел заключается в том, что эксплуатируют пару трения в присутствии смазки. Затем пропускают через нее электрический ток и измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения. Причем пробу масла постоянной массы нагревают с перемешиванием при определенной температуре в зависимости от назначения смазочного масла в течение постоянного времени. Далее отбирают часть пробы окисленного масла, которую фотометрируют и определяют коэффициент поглощения светового потока, а другую часть пробы окисленного масла испытывают дважды на машине трения при постоянных параметрах трения. При этом при пропускании через пару трения постоянного тока от внешнего источника стабилизированного питания и без тока измеряют параметры износа при пропускании тока через пару трения и без тока. Затем определяют коэффициент влияния тока Квт на смазывающую способность окисленного масла по формуле , где Uт - параметр износа при пропускании через пару трения постоянного тока от внешнего стабилизированного источника питания, мм; U - параметр износа при отсутствии тока в паре трения, мм, а смазывающую способность испытуемого смазочного масла определяют по значениям коэффициента влияния тока, где отрицательное значение коэффициента влияния тока Квт означает повышение смазывающей способности окисленного масла, а положительное значение коэффициента влияния тока Квт показывает понижение смазывающей способности окисленного масла. Техническим результатом изобретения является повышение информативности способа при оценке смазывающей способности окисления и склонности к образованию на поверхностях трения защитных хемосорбционных слоев. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к технологии определения смазывающей способности жидких смазочных масел.
Известен способ определения смазывающей способности масел, заключающийся в том, что эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток, снимают статическое напряжение на поверхностях трения изменением полярности электрического тока, измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения в присутствии смазки в контакте, а в качестве параметра используют их отношения (А.С. СССР №1054732, G01N 3/56, 1983 г.).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения смазывающей способности масел, который заключается в том, что эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток, снимают статическое напряжение на поверхностях пары трения изменением полярности электрического тока, измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения в присутствии смазки в контакте, при этом измеряют величину тока за период от начала испытания до стабилизации его значения при установившемся режиме трения, в зависимости от времени трения, нагрузки, скорости скольжения, механических свойств материалов пары трения и температуры масла, строят их графические зависимости и оценивают смазочную способность масла по параметрам: приспосабливаемости, скорости приспосабливаемости масла к данным условиям трения и коэффициенту совместимости масел (патент РФ №2186386, МПК G01N 33/30, 3/56, опубл. 2002 г.).
Известные методы обладают недостаточной информативностью, т.к. не учитывает изменения смазывающих свойств при применении масел в машинах и агрегатах при их окислении, что важно для определения их ресурса, а также влияние тока на механические процессы, протекающие на площади фрикционного контакта.
Техническим результатом изобретения является повышение информативности способа при оценке смазывающей способности окисления и склонности к образованию на поверхностях трения защитных хемосорбционных слоев.
Поставленная задача для решения технического результата достигается тем, что в способе определения смазочной способности масел эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток, измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, согласно изобретению пробу масла постоянной массы нагревают с перемешиванием при определенной температуре в зависимости от назначения смазочного масла в течение постоянного времени, отбирают часть пробы окисленного масла, которую фотометрируют и определяют коэффициент поглощения светового потока, а другую часть пробы окисленного масла испытывают дважды на машине трения при постоянных параметрах трения, при пропускании через пару трения постоянного тока от внешнего источника стабилизированного питания и без тока, измеряют параметры износа при пропускании тока через пару трения и без тока, определяют коэффициент влияния тока Квт на смазывающую способность окисленного масла по формуле
,
где Uт - параметр износа при пропускании через пару трения постоянного тока от внешнего стабилизированного источника питания, мм;
U - параметр износа при отсутствии тока в паре трения, мм,
а смазывающую способность испытуемых смазочных масел определяют по значениям коэффициента влияния тока Квт, где отрицательное значение коэффициента влияния тока Квт означает повышение смазывающей способности окисленного масла, а положительное значение коэффициента влияния тока Квт показывает понижение смазывающей способности окисленного масла.
На чертеже представлена зависимость коэффициента влияния тока на смазывающую способность окисленных масел от коэффициента поглощения светового потока для минерального М10-Г2к (1), частично синтетического Mobil Super 2000 SJ/SL/CF (2) и синтетического Mobil Super 3000 SJ/SL/SK/CF (3) моторных масел.
Способ определения смазывающей способности масел осуществляется следующим образом.
Товарное смазочное масло постоянной массы (например, 100+/-0,1 г) нагревают в стеклянном стакане при атмосферном давлении и перемешивают стеклянной мешалкой при постоянной частоте вращения с помощью микродвигателя при постоянной температуре (например, 180°С). Через равные промежутки времени (например, 8 ч) отбирают часть пробы окисленного масла для фотометрирования и определения коэффициента поглощения светового потока. При значениях коэффициента поглощения светового потока Kп, равного 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 и 0,8 ед., другую часть пробы окисленного масла испытывают дополнительно на машине трения (например, со схемой трения «шар-цилиндр») для оценки смазывающих свойств. Параметры трения выбраны постоянными (например, нагрузка 13 Н, скорость скольжения 0,68 м/с, время испытания 2 часа, температура масла 80°С). Пробу окисленного масла испытывают дважды при пропускании постоянного тока (например, 100 мкА) через пару трения от внешнего источника стабилизированного питания (3 В) и без тока. Пропускание тока через пару трения обеспечивает определение склонности испытуемого окисленного масла к формированию на поверхностях трения хемосорбционных защитных граничных слоев, влияющих на его смазывающую способность. Оставшуюся пробу окисленного масла в стеклянном стакане доливают товарным (неокисленным) маслом до принятой постоянной массы 100 г и продолжают испытания по той же технологии. При достижении значения коэффициента Кп, равного приблизительно 0,8 единиц испытания испытуемого масла заканчивают.
Испытанию подвергались моторные масла: минеральное М10-Г2к, частично синтетическое Mobil Super 2000 SJ/SL/CF и синтетическое Mobil Super 3000 SJ/SL/SK/CF. Результаты испытания сведены в таблицу.
Для оценки влияния тока на смазывающую способность масел определяют коэффициент влияния тока Квт, определяемый по формуле
,
где Uт - параметр износа при пропускании через пару трения постоянного тока от внешнего стабилизированного источника питания, мм;
U - параметр износа при отсутствии тока в паре трения, мм.
Так, например, для минерального моторного масла М10-Г2к при коэффициенте поглощения светового потока Кп=0,14 коэффициент влияния тока равен
Для минерального моторного масла М10-Г2к при коэффициенте поглощения светового потока Кп=0,287 коэффициент влияния тока равен
Отрицательное значение коэффициента Квт означает повышение смазывающей способности окисленных масел, а положительное значение коэффициента влияния тока Квт показывает понижение смазывающей способности окисленных масел.
Физический смысл предлагаемого коэффициента заключается в том, что он определяет количественное изменение смазывающих свойств испытуемых масел при пропускании тока через пару трения и выражен в процентах.
При формировании защитных хемосорбционных слоев на поверхностях трения параметр износа уменьшается, а коэффициент Квт влияния тока на смазывающую способность масла приобретает отрицательные значения.
По полученным экспериментальным данным строят графическую зависимость коэффициента влияния тока Квт от коэффициента поглощения светового потока. Для минерального моторного масла М10-Г2к (кривая 1) при малых значениях коэффициента поглощения светового потока Кп<0,15 единиц смазывающая способность понижается до 7%. В диапазоне коэффициента Кп от 0,15 до 0,5 единиц смазывающая способность повышается до 50%, а при значениях Кп от 0,5 до 0,8 единиц понижается до 13%.
Для частично синтетического масла Mobil Super 2000 SJ/SL/CF (кривая 2) до значения коэффициента Кп=0,2 единиц смазывающая способность повышается до 30%, а при Кп от 0,2 до 0,4 единиц она понижается до 3%. При значениях коэффициента Кп от 0,4 до 0,94 единиц смазывающая способность повышается до 60%.
Для синтетического масла Mobil Super 3000 SJ/SL/SK/CF (кривая 3) при увеличении коэффициента Кп до 0,2 единиц смазывающая способность понижается до 2%, а при значениях Кп от 0,2 до 0,3 единиц она повышается до 68%. При значениях коэффициента Кп от 0,3 до 0,65 единиц смазывающая способность понижается до 5% и при значениях Кп от 0,65 до 0,82 она повышается до 25%.
| Таблица | ||||
| Марка масла | Коэффициент поглощения светового потока, Кп | Диаметр пятна износа на шаре, мм | Коэффициент влиянии тока Квт на смазывающую способность масел, % | |
| без тока | с током | |||
| Минеральное М10-Г2к | 0 | 0,27 | 0,26 | -3,8 |
| 0,14 | 0,26 | 0,28 | 7,1 | |
| 0,287 | 0,27 | 0,24 | -12,5 | |
| 0,447 | 0,29 | 0,26 | -11,5 | |
| 0,487 | 0,33 | 0,22 | -50,0 | |
| 0,577 | 0,24 | 0,26 | 7,6 | |
| 0,7 | 0,26 | 0,3 | 13,3 | |
| 0,797 | 0,25 | 0,26 | 3,8 | |
| Частично синтетическое Mobil Super 2000 SJ/SL/CF | 0 | 0,27 | 0,28 | 3,6 |
| 1,183 | 0,34 | 0,26 | -30,8 | |
| 0,327 | 0,36 | 0,3 | -20,0 | |
| 0,42 | 0,33 | 0,34 | 2,9 | |
| 0,643 | 0,35 | 0,22 | -59,1 | |
| 0,947 | 0,31 | 0,2 | -55 | |
| Синтетическое Mobil Super 3000 SJ/SL/SK/CF | 0 | 0,29 | 0,28 | -3,6 |
| 0,183 | 0,35 | 0,36 | 2,8 | |
| 0,277 | 0,37 | 0,22 | -68,2 | |
| 0,57 | 0,44 | 0,38 | -15,8 | |
| 0,64 | 0,36 | 0,38 | 5,3 | |
| 0,68 | 0,42 | 0,34 | -23,5 | |
| 0,82 | 0,49 | 0,44 | -11,4 |
Согласно представленных экспериментальных данных наилучшей смазывающей способностью характеризуется частично синтетическое масло Mobil Super 2000 SJ/SL/CF, так как при больших значениях коэффициента Кп (от 0,45 до 0,94 единиц) оно обеспечивает формирование защитных хемосорбционных слоев на поверхностях трения. Минеральное масло М10-Г2к уступает по смазывающей способности другим маслам, так как при значениях Кп>0,55 единиц оно не обеспечивает формирование хемосорбционных слоев на поверхностях трения.
Применение предлагаемого способа позволяет получить более полную информацию об изменении смазывающей способности масел при их окислении и оценить влияние продуктов окисления на формирование защитных хемосорбционных слоев на поверхностях трения.
Способ определения смазывающей способности масел, заключающийся в том, что эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток, измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, отличающийся тем, что пробу масла постоянной массы нагревают с перемешиванием при определенной температуре в зависимости от назначения смазочного масла в течение постоянного времени, отбирают часть пробы окисленного масла, которую фотометрируют, и определяют коэффициент поглощения светового потока, а другую часть пробы окисленного масла испытывают дважды на машине трения при постоянных параметрах трения, при пропускании через пару трения постоянного тока от внешнего источника стабилизированного питания и без тока, измеряют параметры износа при пропускании тока через пару трения и без тока, определяют коэффициент влияния тока Квт на смазывающую способность окисленного масла по формуле
где Uт - параметр износа при пропускании через пару трения постоянного тока от внешнего стабилизированного источника питания, мм;
U - параметр износа при отсутствии тока в паре трения, мм,
а смазывающую способность испытуемого смазочного масла определяют по значениям коэффициента влияния тока, где отрицательное значение коэффициента влияния тока Квт означает повышение смазывающей способности окисленного масла, а положительное значение коэффициента влияния тока Квт показывает понижение смазывающей способности окисленного масла.
