Способ прогнозирования показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов

Авторы патента:

Николенко Георгий Александрович (RU)

Агровиченко Дарья Валентиновна (RU)

Петров Олег Николаевич (RU)

Ковальский Болеслав Иванович (RU)

Олейник Виктор Зиновьевич (RU)

G01N33/30 - для целей смазки

G01N25/02 - исследование фазовых изменений; исследование процесса спекания

Владельцы патента RU 2649660:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к технологии определения показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов. Предложен способ прогнозирования показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробу смазочного материала в присутствии воздуха с перемешиванием постоянной массы минимум при трех температурах, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления. Причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала и проводят оценку процесса окисления. Согласно изобретению для оценки процесса окисления определяют оптическую плотность, испаряемость и коэффициент термоокислительной стабильности, строят графические зависимости этих показателей от времени и трех выбранных температур испытания. Определяют время достижения выбранных значений показателей термоокислительной стабильности от минимальной до максимальной величины при каждой температуре. Определяют десятичный логарифм времени достижения выбранных значений показателей термоокислительной стабильности, строят графические зависимости десятичного логарифма времени достижения выбранных значений показателей термоокислительной стабильности от температуры испытания. Прогнозирование этих показателей при других температурах, отличных от принятых, осуществляют по значениям антилогарифмов времени достижения показателей термоокислительной стабильности для этих температур. Технический результат - повышение информативности способа, снижение трудоемкости определения показателей термоокислительной стабильности в широком диапазоне температур за счет возможности их прогнозирования, более точное определение температурной области работоспособности смазочных материалов. 2 табл., 6 ил.

Изобретение относится к технологии определения показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов.

Известен способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, включающий нагревание смазочного материала в присутствии воздуха, перемешивание, фотометрирование и определение параметров процесса окисления (Патент РФ №2219530 С1, дата приоритета 11.04.2002, дата публикации 20.12.2003, авторы Ковальский В.И. и др. RU).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является принятый в качестве прототипа способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробу смазочного материала в присутствии воздуха с перемешиванием, постоянного объема при оптимальной температуре, выбранной в зависимости от базовой основы смазочного материала и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока, вязкость исходного и окисленного смазочного материала и проводят оценку процесса окисления, причем испытания смазочного материала проводят как минимум при трех температурах ниже критической, определяют относительную вязкость как отношение вязкости окисленного смазочного материала к вязкости исходного, а термоокислительную стабильность определяют по показателю отношения коэффициента поглощения светового потока к относительной вязкости, строят графическую зависимость показателя термоокислительной стабильности от коэффициента поглощения светового потока, по которой определяют однородность состава продуктов окисления и температурную область работоспособности исследуемого смазочного материала (Патент РФ №2334976 С1, дата приоритета 26.12.2006, дата публикации 27.09.2008, авторы Ковальский Б.И. и др., RU, прототип).

Общим недостатком аналога и прототипа является невозможность прогнозировать показатели термоокислительной стабильности, включающие оптическую плотность, испаряемость и коэффициент термоокислительной стабильности при любых температурах ниже критической.

Задачей изобретения является создание способа прогнозирования показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов при любых температурах, на основе известных данных этих показателей, полученных при трех выбранных температурах.

Для решения поставленной задачи предложен способ прогнозирования показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробу смазочного материала в присутствии воздуха с перемешиванием постоянной массы минимум при трех температурах, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала и проводят оценку процесса окисления. Согласно изобретению для оценки процесса окисления определяют оптическую плотность, испаряемость и коэффициент термоокислительной стабильности, строят графические зависимости этих показателей от времени и трех выбранных температур испытания, определяют время достижения выбранных значений показателей термоокислительной стабильности от минимальной до максимальной величины при каждой температуре, определяют десятичный логарифм времени достижения выбранных значений показателей термоокислительной стабильности, строят графические зависимости десятичного логарифма времени достижения выбранных значений показателей термоокислительной стабильности от температуры испытания, а прогнозирование этих показателей при других температурах, отличных от принятых, осуществляют по значениям антилогарифмов времени достижения показателей термоокислительной стабильности для этих температур.

На фиг. 1а представлены зависимости оптической плотности от времени и температуры окисления: 1 - 200°C; 2 - 190°C; 3 - 180°C; 4 - 170°C; на фиг. 1б - зависимости десятичного логарифма времени достижения принятых значений оптической плотности от температуры испытания частично синтетического моторного масла Mobil 10W-40 SJ/CF: 1 - D=0,1; 2 - D=0,2; 3 - D=0,3; 4 - D=0,4; 5 - D=0,5; 6 - D=0,6; 7 - D=0,7.

На фиг. 2а - зависимости испаряемости от времени и температуры испытания: 1 - 200°C; 2 - 190°C; 3 - 180°C; 4 - 170°C; на фиг. 2б - зависимости десятичного логарифма времени достижения принятых значений испаряемости от температуры испытания частично синтетического моторного масла Mobil 10W-40 SJ/CF: 1 - G=2 г; 2 - G=3 г; 3 - G=4 г; 4 - G=5 г; 5 - G=6 г; 6 - G=7 г; 7 - G=8 г.

На фиг. 3а - зависимости коэффициента термоокислительной стабильности от времени и температуры испытания: 1 - 200°C; 2 - 190°C; 3 - 180°C; 4 - 170°C; на фиг. 3б - зависимости десятичного логарифма времени достижения принятых значений коэффициента термоокислительной стабильности от температуры испытания частично синтетического моторного масла Mobil 10W-40 SJ/CF: 1 - П_ТОС=0,1; 2 - П_ТОС=0,2; 3 - П_ТОС=0,3; 4 - П_ТОС=0,4; 5 - П_ТОС=0,5; 6 - П_ТОС=0,6; 7 - П_ТОС=0,7.

На фиг. 4а - зависимости оптической плотности от времени и температуры окисления: 1 - 180°C; 2 - 170°C; 3 - 160°C; на фиг. 4б - зависимости десятичного логарифма времени достижения принятых значений оптической плотности от температуры испытания минерального моторного масла Tavota Castle 10W-30 SL: 1 - D=0,1; 2 - D=0,2; 3 - D=0,3; 4 - D=0,4; 5 - D=0,5.

На фиг. 5a - зависимости испаряемости от времени и температуры испытания: 1 - 180°C; 2 - 170°C; 3 - 160°C; на фиг. 5б - зависимости десятичного логарифма времени достижения принятых значений испаряемости от температуры испытания минерального моторного масла Tavota Castle 10W-30 SL: 1 - G=1 г; 2 - G=2 г; 3 - G=3 г; 4 - G=4 г; 5 - G=5 г; 6 - G=6 г; 7 - G=7 г; 8 - G=8 г.

На фиг. 6a - зависимости коэффициента термоокислительной стабильности от времени и температуры испытания: 1 - 180°C; 2 - 170°C; 3 - 160°C; на фиг. 6б - зависимости десятичного логарифма времени достижения принятых значений коэффициента термоокислительной стабильности от температуры испытания минерального моторного масла Tavota Castle 10W-30 SL: 1 - П_ТОС=0,1; 2 - П_ТОС=0,2; 3 - П_ТОС=0,3; 4 - П_ТОС=0,4; 5 - П_ТОС=0,5; 6 - П_ТОС=0,6.

Способ прогнозирования показателей термоокислительной стабильности предусматривает испытания смазочных материалов при трех температурах, определение показателей термоокислительной стабильности, таких как оптическая плотность D, испаряемость G и коэффициент термоокислительной стабильности П_ТОС, и по этим данным вычисляются значения этих показателей при других температурах. Поэтому для реализации способа необходимо получить зависимости оптической плотности, испаряемости и коэффициента термоокислительной стабильности от времени и принятых температур испытания. Для этого пробы смазочного материала постоянной массы термостатируют при одной из выбранных температур, например 180°C, с перемешиванием механической мешалкой с постоянной частотой вращения. Через равные промежутки времени пробу окисленного смазочного материала взвешивают, определяют массу испарившегося масла (испаряемость) G, определяют коэффициент испаряемости K_G

где G - масса испарившегося смазочного материала за время окисления, г; M - масса смазочного материала до испытания, г.

Затем отбирается часть окисленной пробы для фотометрирования и определения оптической плотности D:

где ϕ₀ - световой поток, падающий на поверхность смазочного масла в кювете; ϕ - световой поток, прошедший через слой окисленного масла в кювете.

По данным D и K_G определяют коэффициент термоокислительной стабильности:

Испытания смазочного материала продолжают до достижения показателя оптической плотности значения, равного 0,6-0,7. Данный смазочный материал испытывают по этой технологии при двух других выбранных температурах, например 170 и 160°C. По полученным данным показателей D, G и П_ТОС строят графические зависимости от времени и температуры испытания (фиг. 1а-6а). Данные зависимости используют для определения времени достижения оптической плотности D и коэффициента термоокислительной стабильности значений, равных 0,1; 0,2; 0,3 и т.д., а испаряемости - значений, равных 1; 2; 3 и т.д. г (на графиках горизонтальные штриховые линии). По данным времени достижения указанных значений оптической плотности, испаряемости и коэффициента термоокислительной стабильности определяют их десятичные логарифмы, строят графические зависимости десятичного логарифма времени достижения принятых значений показателей термоокислительной стабильности (D, G, П_ТОС) от температуры испытания, по которым прогнозируют значения показателей термоокислительной стабильности при других температурах. Например, для определения значений оптической плотности, испаряемости и коэффициента термоокислительной стабильности частично синтетического моторного масла Mobil 10W-40 SJ/CF при температуре 160°C было выбрано четыре температуры термостатирования - 200°C, 190°C, 180°C и 170°C. Для этих температур определили значения D, G и П_ТОСи результаты записали в таблицу 1. Затем построили графические зависимости показателей D, G и П_ТОС от времени и температуры испытания (фиг. 1а-3а), а также графические зависимости десятичного логарифма времени достижения принятых показателей от температуры испытания (фиг. 1б-3б). После этого определили ординаты десятичного логарифма на оси ординат при температуре 160°C, вычислили антилогарифм этих значений, на фиг. 1а-3а отложили эти значения на горизонтальных штриховых линиях (кривые 5 на фиг. 1а-3а) и на оси ординат определили искомые значения оптической плотности, испаряемости и коэффициента термоокислительной стабильности при температуре 160°C. Аналогичные действия проведены при испытании минерального моторного масла Tavota Castle 10W-30 SL при выбранных температурах 180°C, 170°C и 160°C для нахождения значений показателей термоокислительной стабильности при температурах 190 и 150°C (кривые 4 и 5 на фиг. 4а-6а). Результаты данных испытаний отражены в таблице 2 и на фиг. 4 - 6.

На фиг. 1а, 2а, 3а построены экспериментальные зависимости показателей термоокислительной стабильности D, G, П_ТОС от времени и температур испытания 200°C, 190°C, 180°C и 170°C (кривые 1-4) для частично синтетического моторного масла Mobil 10W-40 SJ/CF с целью доказательства, что десятичный логарифм времени достижения установленных значений, например D и П_ТОС, равных 0,1; 0,2; 0,3 и т.д., или испаряемости G, равной 2 г, 3 г, 4 г и т.д., от температуры испытания изменяется по линейной зависимости (фиг. 1б-3б). Для того чтобы получить зависимость, например, оптической плотности от времени при температуре 160°C без проведения эксперимента используют графические зависимости lgt=f(T) (фиг. 1б) и уже для температуры 160°C (данные на ординате) определяют антилогарифм времени достижения значений D, например 0,1; 0,2; 0,3 и на штриховых линиях на фиг. 1а откладывают время и строят графическую зависимость D=f(t) для температуры 160°C (кривая 5). Таким образом, можно прогнозировать изменение оптической плотности, испаряемости и коэффициента термоокислительной стабильности для температур ниже или выше температур, при которых проводились экспериментальные исследования.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить информативность способа, снизить трудоемкость определения показателей термоокислительной стабильности в широком диапазоне температур, определить температурную область работоспособности смазочных материалов и промышленно применимо.

Способ прогнозирования показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробу смазочного материала в присутствии воздуха с перемешиванием постоянной массы минимум при трех температурах, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения и группы эксплуатационных свойств в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала и проводят оценку процесса окисления, отличающийся тем, что для оценки процесса окисления определяют оптическую плотность, испаряемость и коэффициент термоокислительной стабильности, строят графические зависимости этих показателей от времени и трех выбранных температур испытания, определяют время достижения выбранных значений показателей термоокислительной стабильности от минимальной до максимальной величины при каждой температуре, определяют десятичный логарифм времени достижения выбранных значений показателей термоокислительной стабильности, строят графические зависимости десятичного логарифма времени достижения выбранных значений показателей термоокислительной стабильности от температуры испытания, а прогнозирование значений этих показателей при других температурах, отличных от принятых, осуществляют по значениям антилогарифмов времени достижения показателей термоокислительной стабильности для этих температур.

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в машиностроении. Способ заключается в эксплуатации пары трения в присутствии смазки, пропускании через нее электрического тока при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, при этом определяют электрическую емкость между верхней и нижней поверхностями пары трения палец-диск в присутствии слоя смазки и по полученным показаниям судят о диэлектрической проницаемости исследуемого материала и ориентации молекул в слое, при этом чем больше коэффициент упорядоченности молекул в ориентированном слое (ближе к единице), а вектор преимущественной ориентации молекул совпадает с вектором электрического поля, создаваемого вследствие измерения емкости, тем диэлектрическая проницаемость смазочного материала выше и выше смазочные свойства испытуемого образца; совместно с измерениями емкости производят измерение толщины пленки с помощью лазерного измерителя; результаты получают при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, после чего судят об эффективности смазочного материала и о роли трибоактивных компонентов в составе смазочного материала путем сопоставления данных испытания с требуемыми параметрами.

Способ оценки эффективности смазочных материалов // 2646796

Изобретение относится к исследованию трибологических свойств смазочных материалов, используемых в узлах трения. Способ основан на использовании верхнего и нижнего слоя поверхностей трения в присутствии исследуемого слоя смазки между ними, при этом формируют молекулярную модель пары трения с рандомизированным расположением молекул в смазочном слое с использованием ЭВМ и программы молекулярного моделирования, реализующей методы молекулярной механики, молекулярной динамики и квантовой химии, при этом после размещения двух параллельных слоев поверхностей трения с исследуемым слоем смазки между ними, проводят, используя процедуры минимизации энергии системы, оптимизацию положения молекул в смазочном слое, после чего находят межфазную поверхностную энергию, путем определения разницы энергий системы до взаимодействия смазочного слоя с поверхностью трения и после взаимодействия; затем осуществляют циклический сдвиг верхней поверхности трения относительно нижней, сохраняя параллельность заданное количество раз, повторяя процесс оптимизации положения молекул на каждом шаге сдвига, вследствие чего молекулы в смазочном слое принимают определенное геометрическое расположение в пространстве; после чего с учетом расположения молекул относительно поверхностей трения по известным зависимостям рассчитывают ориентационный коэффициент, а коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое рассчитывают из заданного соотношения, затем с помощью программы молекулярного моделирования рассчитывают потенциальную энергию системы, при этом ориентационный коэффициент, коэффициент упорядоченности молекул в смазочном слое и максимальное значение потенциальной энергии системы коррелируют с напряжением сдвига и, соответственно, силой трения; после чего по полученным данным определяют наиболее эффективное смазочное средство, которое обладает наименьшим напряжением сдвига при наименьшем значении потенциальной энергии системы и наибольших ориентационном коэффициенте и коэффициенте упорядоченности.

Потоковый анализатор общей засоленности диэтиленгликоля (паоз) // 2640962

Изобретение относится к области автоматического измерения физико-химических параметров жидкостей. Устройство содержит блок регистрации и управления, состоящий из вычислителя с программным обеспечением, включающего в себя алгоритм вычисления численных значений степени засоленности ДЭГ, который соединен передающими кабелями с терминалом ввода и отображения информации, дискретного модуля для управления установкой абсорбционной осушки газа и аналогового модуля для преобразования сигнала, полученного от кондуктометрического датчика, соединенных с вычислителем и блоком питания, измерительный модуль, состоящий из преобразователя сигналов и кондуктометрического датчика, соединенный с преобразователем сигналов специальным кабелем.

Способ определения температуры вспышки смазочных масел // 2640318

Изобретение относится к области испытания материалов с помощью нагрева, в частности к технологии определения температуры вспышки смазочных масел без применения поджога паров, и может быть использовано при оценке эксплуатационных характеристик товарных и работающих смазочных масел.

Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов // 2637621

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов. При осуществлении способа испытывают пробы смазочного материала постоянной массы в присутствии воздуха, при оптимальных температурах ниже критической, выбранных в зависимости от базовой основы смазочного материала и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, фотометрируют ее, определяют параметры термоокислительной стабильности и проводят оценку процесса окисления.

Способ оценки склонности масел к образованию высокотемпературных отложений // 2635455

Изобретение относится к области анализа материалов, преимущественно смазочных масел, в частности для оценки влияния масел на поверхности деталей цилиндропоршневой группы и коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания в зонах высоких температур.

Способ определения термоокислительной стойкости смазочных материалов // 2627562

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для определения качества нефтепродуктов, и может быть применено для контроля температурной стойкости и термоокислительной стабильности смазочных материалов.

Способ классификации смазочных материалов по параметрам термоокислительной стабильности // 2625037

Изобретение относится к технологии классификации жидких смазочных материалов. При осуществлении способа испытывают пробу смазочного материала в присутствии воздуха с перемешиванием, постоянного объема, минимум, при трех температурах, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления.

Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов // 2618581

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов. Предложен способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробы смазочного материала постоянного объема в присутствии воздуха с перемешиванием при оптимальных, как минимум трех, температурах ниже критической, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения смазочного материала и группы эксплуатационных свойств в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления.

Устройство для оценки моющих свойств моторных масел // 2617054

Изобретение относится к оценке эксплуатационных свойств моторных масел в условиях динамического тонкослойного окисления и может быть использовано в нефтехимической промышленности, в частности в лабораториях при производстве новых видов моторных масел.

Способ оценки дилатометрических исследований фазовых превращений в сплавах железа // 2639735

Изобретение относится к области дилатометрического анализа, а именно к способам дилатометрических исследований фазовых превращений при нагреве и/или охлаждении сплавов железа, и может быть использовано для оценки многостадийных фазовых превращений в сплавах железа.

Способ определения термоокислительной стойкости смазочных материалов // 2627562

Термоаналитический способ определения энергии активации термодеструкции полимерного материала // 2627552

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, касающейся исследования, измерения и прогнозирования свойств полимерных материалов, включая композиционные материалы на полимерной основе.

Способ определения границ фазовых и релаксационных переходов в полимерных материалах // 2625630

Изобретение относится к области исследования свойств и контроля качества полимеров в отраслях промышленности, производящих и использующих полимерные материалы, в частности для определения границ фазовых и релаксационных переходов в полимерных материалах.

Способ определения термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси // 2625544

Изобретение относится к способам определения термобарических параметров (температуры и давления) образования гидратов в многокомпонентной смеси типа нефтяных или природных газов.

Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов // 2618581

Способ регистрации фазового перехода в материале // 2617729

Изобретение относится к области металловедения и физико-химическому анализу веществ, в частности, к способу определения протекания фазовых переходов в металлах и сплавах.

Способ и устройство для количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах // 2606850

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью тепловых средств и описывает способ и устройство для количественного определения содержания восков и воскоподобных веществ в рафинированных растительных маслах.

Способ управления процессом селективного лазерного спекания объемного изделия из порошков и устройство для его осуществления // 2595072

Изобретение относится к способу и устройству управления процессом селективного лазерного спекания объемного изделия из порошков. Способ состоит в регистрации температуры поверхности и ее распределения в области воздействия концентрированного потока энергии в нескольких спектральных интервалах вблизи рабочей длины волны оптической системы сканнера и регистрации изображения поверхности в свете излучения источника внешней подсветки поверхности.

Способ определения запаздывающих во времени изменений физических величин, зависящих от температуры или механического напряжения, для стекла или стеклокерамики // 2593917

Изобретение относится к изготовлению или получению изделий из стекла или стеклокерамики. Изобретение основано на том, чтобы обеспечить получение изделий из стекла или стеклокерамики, имеющих точно охарактеризованные термомеханические свойства.

Устройство для нагрева полимеров при термическом анализе // 2650826

Изобретение относится к нагревательным устройствам и может быть использовано для термического анализа полимеров. Предложено устройство для нагрева полимеров при термическом анализе, состоящее из горизонтально ориентированной керамической трубы, расположенной в кожухе с прилегающей теплоизоляцией, и нагревателя поверх керамической трубы в виде нихромовой обмотки, с расположенным внутри трубы анализируемым полимерным материалом, причем в керамической трубе соосно с ней дополнительно установлена кварцевая труба с подводом азота и отводом пиролитических газов, в которой по длине вдоль оси устройства расположен длинномерный полимерный материал, а между кварцевой трубой и керамической трубой, снабженной нагревателем в виде нихромовой обмотки с постоянным шагом с разъемами для подачи электроэнергии, расположена дополнительная керамическая труба с нагревателем в виде нихромовой обмотки с переменным шагом, определяемым формулой (n+2)⋅1 мм, где n - номер витка обмотки, с разъемами для подачи электроэнергии, при этом кварцевая и керамические трубы в устройстве центрированы керамическими втулками. Технический результат - получение анализируемого материала с различными свойствами по его длине за счет создания градиента температур по его длине при его термической обработке. 3 ил.