Способ определения соотношения между продуктами температурной деструкции и испарения смазочных масел при термостатировании

Изобретение относится к технологии испытания смазочных масел и может быть использовано для оценки температурной стойкости. При осуществлении способа отбирают пробу масла, делят ее на равные части, каждую из них нагревают при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отводом конденсата, при этом для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину. После каждого постоянного времени термостатирования при каждой температуре пробу взвешивают, определяют массу испарившегося смазочного масла, отбирают часть термостатированной пробы для прямого фотометрирования и определения оптической плотности, вычисляют количество тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции Q_D и массой испарившегося масла Q_G, как произведение температуры на время термостатирования и соответственно на оптическую плотность или на массу испарившегося масла. Вычисляют десятичные логарифмы тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции IgQ_D и испарения lgQ_G, строят графическую зависимость десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции, от десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами испарения, по которой определяют соотношение между тепловыми энергиями, поглощенными продуктами температурной деструкции lgQ_D и испарения lgQ_G, по скорости изменения тепловой энергии lgQ_D и началу ее изменения по значению десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной массой испарившегося масла. Достигается повышение информативности и надежности определения. 1 пр., 1 ил.

 

Изобретение относится к технологии испытания смазочных масел и может быть использовано для оценки температурной стойкости.

Известен способ определения температурной стойкости смазочных масел, при котором отбирают пробу масла, делят ее на равные части, каждую из которых нагревают при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отводом конденсата, при этом для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину, после испытания пробу взвешивают, определяют величину испарившейся массы, коэффициент испарения, коэффициент поглощения светового потока и коэффициент энергии превращения как сумму коэффициентов поглощения светового потока и испарения, строят графические зависимости коэффициента энергии превращения от температуры испытания, по которым определяют температурную стойкость масла по температурам начала и завершения процесса деструкции (патент РФ №2366945 С1, дата приоритета 29.04.2008, дата публикации 10.09.2009, авторы: Ковальский Б.И. и др., RU).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является способ определения температурной стойкости смазочных масел, принятый за прототип, при котором отбирают пробу масла, делят ее на равные части, каждую из которых нагревают при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отводом конденсата, при этом для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину, после испытания определяют коэффициент поглощения светового потока, величину испарившейся массы как разность массы пробы масла до и после испытания, коэффициент испарения как отношение испарившейся массы пробы масла к оставшейся массе, затем определяют коэффициент, учитывающий концентрацию продуктов температурной деструкции масла К_п.д. как отношение коэффициента поглощения светового потока к коэффициенту испарения, строят графическую зависимость коэффициента К_п.д. от температуры испытания, а температурную стойкость смазочного масла определяют по температуре начала деструкции базовой основы масла (патент РФ №2415422 С1, дата приоритета 24.11.2009, дата публикации 27.03.2011, авторы: Ковальский Б.И. и др., RU, прототип).

Недостатком аналога и прототипа является то, что известные способы не учитывают энергоемкости продуктов температурной деструкции, выраженных оптической плотностью и массой испарившегося смазочного масла, а также их зависимость от температуры термостатирования.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является определение соотношения между продуктами температурной деструкции и испарения смазочных масел, выраженных в общих единицах тепловой энергии, поглощенной этими продуктами, для сравнения масел различной базовой основы при оценке температурной стойкости.

Техническим результатом изобретения является определение соотношения между количеством тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции, выраженной оптической плотностью, и количеством тепловой энергии, поглощенной массой испарившегося масла, а также влияния на это соотношение температуры термостатирования.

Для решения технической проблемы и достижения технического результата предложен способ определения соотношения между продуктами температурной деструкции и испарения смазочных масел при термостатировании, при котором отбирают пробу масла, делят ее на равные части, каждую из них нагревают при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отводом конденсата, при этом для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину, после каждого постоянного времени термостатирования при каждой температуре пробу взвешивают, определяют массу испарившегося смазочного масла, отбирают часть термостатированной пробы для прямого фотометрирования и определения оптической плотности, вычисляют количество тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции Q_D и массой испарившегося масла Q_G, как произведение температуры на время термостатирования и соответственно на оптическую плотность или на массу испарившегося масла, вычисляют десятичные логарифмы тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции lgQ_D и испарения lgQ_G, строят графическую зависимость десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции, от десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами испарения, по которой определяют соотношение между тепловыми энергиями, поглощенными продуктами температурной деструкции lgQ_D и испарения IgQ_G, по скорости изменения тепловой энергии lgQ_D и началу ее изменения по значению десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной массой испарившегося масла.

На фиг. 1а-д представлены зависимости десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции, от десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной массой испарившегося моторного масла за 8 ч испытания: фиг. 1а - минерального Лукойл Стандарт 10W-40 SF/CC в температурном интервале от 140 до 260°С; фиг. 1б - частично синтетического Spectrol Капитал 5W-40 SJ/CF в температурном интервале от 160 до 300°С; фиг. 1в - синтетического Лукойл Genesis Advanced 10W-40 SN/CF в температурном интервале от 160 до 280°С; фиг. 1г - синтетического Visco 5000 5W-40 SL/CF в температурном интервале от 180 до 300°С; фиг. 1д - синтетического Castrol long Тех 0W-30 SL/CF в температурном интервале от 160 до 300°С.

Пример конкретного выполнения способа. Пробу исследуемого масла постоянной массы, например 100±0,1 г, заливают в стеклянный стакан специально разработанного прибора, устанавливают температуру испытания, например 160°С, с помощью терморегулятора, обеспечивающего автоматическое ее поддержание. Испытание проводят при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отводом конденсата. После 8-ми часов испытания пробу термостатированного масла взвешивают, определяют массу испарившегося масла G, часть пробы фотометрируют и определяют оптическую плотность D

где 300 - показания фотометра при незаполненной маслом кювете, мкА; П - показания фотометра при заполненной кювете термостатированным маслом, мкА.

Вычисляют количество тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции Q_D за время термостатирования t

Количество тепловой энергии, поглощенной массой испарившегося масла Q_G

где T - температура термостатирования, °С; t=8 - время термостатирования, ч.

По полученным данным вычисляют десятичные логарифмы тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции lgQ_D и массой испарившегося масла lgQ_G.

Новые пробы испытуемого масла термостатируют по той же технологии при повышении температуры, например на 20°С выше предыдущей и измеряют те же параметры. По полученным экспериментальным данным строят графические зависимости десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции lgQ_D, от десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной массой испарившегося масла lgQ_G. Данные зависимости (фиг. 1а, б, в, г, д) описываются линейными уравнениями для моторных масел:

- минерального Лукойл Стандарт 10 W-40 SF/CC (фиг. 1а)

коэффициент корреляции составил - 0,999, среднее квадратичное отклонение - 0,0297;

- частично синтетического Spectrol Капитал 5W-40 SJ/CF (фиг. 1б)

коэффициент корреляции составил - 0,993, среднее квадратичное отклонение - 0,0658;

- синтетического Лукойл Genesis Advanced 10W-40 SN/CF (фиг. 1в)

коэффициент корреляции составил - 0,999, среднее квадратичное отклонение - 0,0306;

- синтетического Visco 5000 5W-40 SL/CF (фиг. 1г)

коэффициент корреляции составил - 0,994, среднее квадратичное отклонение - 0,043;

- синтетического Castrol long Тех 0W-30 SL/CF (фиг. 1д)

коэффициент корреляции составил - 0,999, среднее квадратичное отклонение - 0,0174.

Коэффициенты при показателе lgQ_G в уравнениях (4-8) характеризуют скорость изменения десятичного логарифма тепловой энергии lgQ_D (или тангенс угла наклона зависимостей), которая изменяется в пределах от 1,429 для минерального масла Лукойл Стандарт 10W-40 SF/CC до 2,57 для синтетического Visco 5000 5W-40 SL/CF, т.е. зависит от базовой основы масла и группы эксплуатационных свойств.

Свободные члены уравнений (4-8) характеризуют потенциальную энергию, необходимую для начала процессов температурной деструкции, которая составила для минерального масла - 3,225; частично синтетического - 5,386 и синтетических - 4,604, 6,381 и 4,714.

Данные зависимости пересекают ось абсцисс (lgQ_G) в точке, характеризующей начало изменения десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции lgQ_D, и величину десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной массой испарившегося масла. Эта величина (lgQ_G) зависит от базовой основы и группы эксплуатационных свойств и составляет для моторных масел:

- минерального Лукойл Стандарт 10W-40 SF/CC - lgQ_G = 2,257;

- частично синтетического Spectrol Капитал 5W-40 SJ/CF - lgQ_G = 2,372;

- синтетического Лукойл Genesis Advanced 10W-40 SN/CF- lgQ_G = 2,881;

- синтетического Visco 5000 5W-40 SL/CF - lgQ_G = 2,483;

- синтетического Castrol long Tex 0W-30 SL/CF - lgQ_G = 2,532.

Применение предлагаемого способа позволяет определить соотношение между продуктами температурной деструкции и испарения смазочных масел, выраженных в общих единицах тепловой энергии, поглощенной этими продуктами. Используя линейность зависимостей, предлагаются показатели для сравнения масел различной базовой основы, включающие скорость изменения десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции, и начало ее изменения при определенном значении десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной массой испарившегося масла. С увеличением температуры термостатирования значения десятичных логарифмов тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции и испарения, изменяются по линейной зависимости, причем интенсивность процессов температурной деструкции выше, чем испаряемости т.к. тангенс угла наклона зависимостей больше единицы (45°).

Способ определения соотношения между продуктами температурной деструкции и испарения смазочных масел при термостатировании, при котором отбирают пробу масла, делят ее на равные части, каждую из них нагревают при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отводом конденсата, при этом для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину, после каждого постоянного времени термостатирования при каждой температуре пробу взвешивают, определяют массу испарившегося смазочного масла, отбирают часть термостатированной пробы для прямого фотометрирования и определения оптической плотности, вычисляют количество тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции Q_D и массой испарившегося масла Q_G, как произведение температуры на время термостатирования и соответственно на оптическую плотность или на массу испарившегося масла, вычисляют десятичные логарифмы тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции lgQ_D и испарения lgQ_G, строят графическую зависимость десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами температурной деструкции, от десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной продуктами испарения, по которой определяют соотношение между тепловыми энергиями, поглощенными продуктами температурной деструкции lgQ_D и испарения IgQ_G, по скорости изменения тепловой энергии lgQ_D и началу ее изменения по значению десятичного логарифма тепловой энергии, поглощенной массой испарившегося масла.