Способ определения работоспособности смазочных масел

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

=-- 1-=

//=" —. .

ci:..,г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.06.80 (21) 2970332/23-04 ($1) М.КУт.з с присоединением заявки № с 01 к зз/зо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230582 Бюллетень ¹19 (33) УДК62l.891. . 2 (088. 8) Дата опубликования описания 2З.o5 ° 82 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ

4.

Изобретение относится к способам определения работоспособности смазоч. ных масел и рабочих жидкостей гидросистем 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 изменения превысили допустимге, смазочные масла бракуют и удаляют иэ системы °

Известен 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 сопрягаемых деталей после разборки. Фиксация состояния деталей производится визуально или путем замеров, взвешиваний и т.п °

Кроме того, производят анализ рабо тавшего смазочного масла, для чего периодически отбирают пробы масла, по которым определяют его вязкость, кислотное число, температуру вспышк содержание нерастворимых в бензине примесей и т.п,. По величине соответствующих показателей и сравнения их с показателями свежего смазочного масла судят о работоспособности смазочного масла.

Основными недостатками этого способа являются трудоемкость операции за счет необходимости полной или частичной разборки сопряжения; большая продолжительность. испытания; неточность оценки состояния смаэоч— ного масла иэ-эа крайне-.недостаточной степени отражения так наэыв елвми параметрами предельного состоя" ния фактического взаимодействия

930120 но :ительного изменения оптической. плотности верхнего слоя суспензии при центрифугировании. Масло с присадкой и ламповой сажей, разбавленное

5 бен зин ом, цен трифугируют 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.

30

60 элементов в органически связанной системе смазочное масло — машина (или механизм), а также разнообразия параметров 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, подшипники) .

Отобранную пробу от одной установки .заправляют в подшипники второй установки и дополнительно испытывают 1 в условиях формированного режима и по изменению времени до момента пол- ного срабатывания судят .о работоспособности смазочного масла 1) .

Недостатками, этого способа являются большая продолжительность и трудоемкость испытаний) неконкретность условий полного срабатывания смазочного масла как следствие изменения его физико-химических и механических свойств.

Менее трудоемким и менее продолжительным по времени является способ определения работоспособности смазочного масла, состоящий в том, что периодически из рабочих зон отбирают пробу смазочного масла, которую разбавляют известным количеством растворителя для,титрования, титруют аликвотную часть первым заранее при,готовленным титрантом, доводя рН масла до первой заданной величины, и определяют общее основное число (TB) масла. Смазочное масло меняют, когда величина этого числа упадает до 1,0-0,5.

Хотя. этот способ является более простым, однако он имеет свои недостатки..Они состоят в неточности определения работоспособности смазочного масла (или рабочей жидкости) вследствие того, что: между величинами рН и ТВ и. фактическим состоянием двигателя, особенно при работе на 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 оценку загрязняющих примесей и степень их .непосредственной опасности для двигателя.

Известен способ определения стабилизирующих свойств присадок к мотоцным маслам, которые характеризу ют работоспособность масел, по величине кинетической устойчивости сажевых суспензий путем определения отЦель изобретения — повышение точности определения работоспособности масла и оценки противоизносных . свойств °

Поставленная 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 403, 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 оценить смаэочнре масло, т.е. получить более точно необходимые показатели по качеству нерастворимых примесей, независимо от их количества. Определение процента снижения оптической плотности верхнего слоя комплекс6» но характеризует диспергирующую спо

930120

20 собность смазочного масла, т.е. способность удерживать нерастворимле примеси в себе, не откладывая их в виде осадков, лаков, отложений.

Центрифугирование проводят в центрифуге при постоянной температу- 5 ре воздуха в термостате, в который заключена центрифуга. Это создает одинаковые условия для сравнения разных масел и при разных наработках. 10

Испытание смазочного масла на плоскопараллельной машине трения в нескольких парах (не менее 4-х образцов металла) "сталь-алюминий" дает возможность обеспечить полу- 15 ченные результаты по известным формула л математической статистики и получить показатель абразивности не в виде одиночного значения, а в ви-. де доверительного уровня.

Проведение испытаний на плоско-,параллельной машине при постоянной нагрузке, относительной скорости перемещения,и температуре окружающего воздуха создает одинаковые условия при сравнении разных масел и при разных наработках.

Пример 1. На стенде проходил испытания дизель М 401В на мас ле МС-20 с контролем смазочного мас- 30 ла по параметрам ОСТ 24 060 09.

Параллельно через каждые 100 моточасов масло контролируют предлагаемым способом в следующей последовательности..Отбирают пробы масла из 3 циркуляционной системы в количестве

0,5 л, тщательно перемешивают пробы при температуре 50-60 С. Определяют начальную оптическую плотность масла (Др). Она составляет 421 ед. Загру- 4О жают пробы в пробирки центрифуги до 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 температуре окружающего воздуха в объеме термостата 36+2 С.

Переносят пробирки из центрифугИ в сушильный шкаф и выдерживают их в течение 30 мин при 98+2ОС. 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 для определения конечной оптической плотности (Д), которая оказалась. равной

290,5 ед.

Определяют процент изменения оптической плотности по формуле: 60

421-290 5 .100= 31а.

421

Изменение оптической плотности оказалось 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+1О 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, r:

1 П ш LV

0,0041 0,0045 0,0065 0,0055

Рассчитывают доверительный уровень показателя.абразивности по формуле

ПА= X t Sm. Он равен 0,005lt0,0016.

Полученный доверительный уровень показателя абраэивности масла МС-20, работавшего в дизеле (M401B) в течение 100 моточасов сравнивается с доверительным уровнем показателя абраэивности, полученным перед испытаниями для свежего масла (МС-20), потеря веса образцов, г:

1 It ttt tV

0,0056 0,0042 0,0040 0,0037

Доверительный уровень ПА 0,0044 0,0013. !

Сравнение показывает, что сре — нее значение IIA работавшего масла по сравнению со средним значением свежего масла МС-20 несколько 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 работоспособным, т.е. пригодным к дальнейшей работе в дизеле.

Пример 2. На том же дизеле, еще через 52 ч работы масла (наработка масла MC-20 152 ч) при контролькой проверке предлагаем= м способом установлено, что значение начальной оптической плотности Д равно 683; значение оптической плотности верхнего слоя масла пос930120 ле центрифугирования Д.» 270 у изменение оптической плотности

Jlo-Д» 683-270

100= ------- 100= 60,5В.

Др 683

IIo этому показателю MC=20 признано непригодным к дальнейшей работе (60, 57403) и слито. Необходимо, кстати отметить, что повышение качества совпало с усилением забивки фильтров и учащением необходимости их прошивки.

По принятой методике показатель абразивности масла проверять не потребовалось. Тем не менее, для накопления опыта его проверили.

Получили следующие данные. Износ образцов на машине, г:

I III !Ч

0,0032 О, 0040 0,0035 0,0034

Доверительный уровень показателя абразивности 0,0035 0,0006. 20

Очевидно, что по этому показателю . масло могло бы работать дальше, но оно было слито по слишком большому снижению процента оптической плотности 25

Пример 3. В связи с очень малым сроком службы масло МС-20 на стендах заменено более качественным маслом М-206 с добавлением 1% сукцинимидной присадки С-5А. Сроки службы этого смазочного масла, контролируемые известным способом сущест- венно возросли.

Так, например, на установке АСДГ600, проходящей стендовые испытания и имеющей согласно действующей документации срок службы масла 500 моточасов, масло работало вообще без смены.

На 3981 часу работы оно имело .. следующие показатели.

Значение начальной оптической плотности Д -712.

Значение оптической плотности верхнего слоя масла после центрифугирования Д -541„

-45

Изменение оптической плотности л — и.» 712-541

100 =------- 100 = 24%.

До

Несмотря на повышенный уровень общей загрязненности по сравнению с предыдущим примером (712 единиц против 683)% изменения оптической плотности при центрифугировании в

2,5 раза меньше (24 Ъ против 60,5%).

В масле проверен и доверительный уровень показателя ПА;

Износ образцов на машине трения г: ! II И! IV 0,0015. 0,0014 0,0011 0,0012

Доверительный уровень показателя 60 абразивности 00013-0,0003, Если учесть, что доверительный уровень показателя абраэивности .цля свежего масла М-206 с присадкой С-5А составляет 0,0049+0;0020, то видно, что доверительный уровень IIA 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 .цизеля показала, что он находится в хорошем состояйии. Наоборот, расход масла на угар в среднем на этом дизеле был меньше ожидаемого значения

Пример 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 М-206 с сукцинимидной присадкой, контро лируемое предлагаемым способом, от работало к моменту определения 584 моточаса.

:Были получены следующие данные.

Значение начальной оптической плотности ДО=ЗОО.

Значение оптической плотности верхнего слоя масла после центрифугирования Д<=l97,5.

Изменение оптической плотности

Л» -Л 300-197 5

100= ------- - 100=32Ъ

Д 300

Износ образцов на машине трения, г I II II< IV

0,0096 0,0085 0,0079 0,0090

Доверительный уровень показателя абразивности 0,0088»0,0011.

Несмотря на допустимый уровень снижения оптической плотности, масло М-206 +1Ъ С5А было слито из циркуляционной системы стенда, так как доверительный уровень показателя абразивности IIA вышел за пределы доверительного уровня IIA свежего масла (0,0049т0,0020) .

Предлегаемый способ является универсальным по отношению к любому смазочному маслу (или рабочей жидкости) применительно к той машине (механизму), к которой оно предварительно было. подобрано.

Кроме того, способ является более простым, чем все известные, так как позволяет в короткий срок (в пределах 4-ч) на простом оборудовании определить действительную необходимость замены смазочного масла (или рабочей жидкости) в машине (механизме) .

Применение способа позволяет максимально использовать смазочное масло (или рабочую жидкость) с обеспечением нормальной работы гидросистемы, что особенно важно для дефицитных жидкостей органического (нефтяного) и синтетического происхождения.

930120

Формула изобретения

Составитель Л.Иванова

Техред 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-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ определения работоспособности смазочных масел путем центрифугирования пробы масла, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения5 точности определения и оценки проти" воизвестных свойств, центрифугированию подвергают пробу отработавшего масла с последующим определением оптической йлотности полученного верх- iO него слоя и по отношению к начальной оптической плотности работавшего масла судят o его работоспособности.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью более полного определения противоизносных свойств отработавшего маслй, пробу нижнего. слоя дополнительно йспытывают в паре трения "сталь-алюминий" и определяют показатель абравивности по отношению к весовым износам све-. жего и отработавшего масла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лосиков Б.В. и др. Зарубежные методы испытанйй моторных масел на двигателях. М., 1966, с. 150.

2. Авторское свидетельство СССР

9 427281, кл. G 01 К 33/30, 1974.

3. Патент QtlA N 4082511, кл. 23-230 Н С, 1978.

4. "Химия и технология топлив и масел". 1971, 97, с. 34-36 (прототип).