СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМАЗЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МАСЕЛ Российский патент 2011 года по МПК G01N3/56 

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 К_вт 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 К_вт, где отрицательное значение коэффициента влияния тока К_вт означает повышение смазывающей способности окисленного масла, а положительное значение коэффициента влияния тока К_вт 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 K_п, 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 К_п, 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 К_вт, 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 К_п=0,14 коэффициент влияния тока равен

Для минерального моторного масла М10-Г2к при коэффициенте поглощения светового потока К_п=0,287 коэффициент влияния тока равен

Отрицательное значение коэффициента К_вт означает повышение смазывающей способности окисленных масел, а положительное значение коэффициента влияния тока К_вт 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 К_вт влияния тока на смазывающую способность масла приобретает отрицательные значения.

По полученным экспериментальным данным строят графическую зависимость коэффициента влияния тока К_вт от коэффициента поглощения светового потока. Для минерального моторного масла М10-Г2к (кривая 1) при малых значениях коэффициента поглощения светового потока К_п<0,15 единиц смазывающая способность понижается до 7%. В диапазоне коэффициента К_п от 0,15 до 0,5 единиц смазывающая способность повышается до 50%, а при значениях К_п 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 К_п=0,2 единиц смазывающая способность повышается до 30%, а при К_п от 0,2 до 0,4 единиц она понижается до 3%. При значениях коэффициента К_п 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 К_п до 0,2 единиц смазывающая способность понижается до 2%, а при значениях К_п от 0,2 до 0,3 единиц она повышается до 68%. При значениях коэффициента К_п от 0,3 до 0,65 единиц смазывающая способность понижается до 5% и при значениях К_п от 0,65 до 0,82 она повышается до 25%.

Таблица Марка масла Коэффициент поглощения светового потока, К_п Диаметр пятна износа на шаре, мм Коэффициент влиянии тока К_вт 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 К_п (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 К_п>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.

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 К_вт 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.

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 К_вт на смазывающую способность окисленного масла по формуле

где U_т - 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 К_вт означает повышение смазывающей способности окисленного масла, а положительное значение коэффициента влияния тока К_вт показывает понижение смазывающей способности окисленного масла.