СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ К ОБРАЗОВАНИЮ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 2016 года по МПК G01N33/28 G01N5/00 

Настоящее изобретение относится к области исследования смазочных масел применительно к оценке их склонности к образованию высокотемпературных отложений в результате термоокислительной деструкции смазочного масла на поверхностях теплонагруженных деталей двигателей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений (см. ГОСТ 23175-78. Масла смазочные. Метод оценки моторных свойств и определения термоокислительной стабильности, дата введения 01.01.1980). Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений включает в себя взвешивание испытуемого масла, выдерживание испытуемого масла в чашечках-испарителях при температуре и в течение времени, достаточных для образования высокотемпературных отложений, определение массы смазочного масла, подвергшегося испарению, последующую промывку растворителем, сушку и взвешивание образовавшихся отложений.

Недостатком известного способа является то, что условия проведения испытаний в данном способе моделируют процессы в высоконапорных поршневых компрессорах, где основным оцениваемым показателем является количество образовавшихся высокотемпературных отложений в чашечках-испарителях. Для других условий эксплуатации, например для газотурбинных двигателей, является важным не только количественная оценка высокотемпературных отложений на горячих поверхностях, но и образование нерастворимых осадков в окисленном масле, которые могут спровоцировать появление отложений в разных узлах маслосистемы.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение достоверности оценки смазочных масел по степени их влияния на эксплуатационную надежность двигателей путем получения дополнительной информации о склонности смазочных масел к высокотемпературным отложениям в виде лака в сочетании с оценкой глубины термоокислительной деструкции смазочного масла в целом.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений, включающем в себя определение массы отдельной чашечки-испарителя без испытуемого смазочного масла $$M_i^{П}$$ и массы отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом $$M_i^M$$ , выдерживание испытуемого смазочного масла при температуре (T) и в течение времени (τ), достаточных для образования высокотемпературных отложений, определение массы смазочного масла, подвергшегося испарению $$M_i^{И}$$ , последующую промывку растворителем, сушку и определение массы отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями $$M_i^{Л}$$ , в качестве растворителя для промывки образовавшихся высокотемпературных отложений используют изооктан, после сушки образовавшихся высокотемпературных отложений определяют суммарную массу нерастворимого в изооктане осадка (X), выделенного при промывке чашечек-испарителей, далее рассчитывают сохранившуюся рабочую фракцию испытуемого смазочного масла по формуле:

;

где $$M_i^M$$ - масса отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом, мг;

$$M_i^{И}$$ - масса смазочного масла, которое подверглось испарению в отдельной чашечке-испарителе, мг;

$$M_i^{Л}$$ - масса отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями, мг;

N - количество чашечек-испарителей,

рассчитывают массовую долю лака относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле:

;

рассчитывают массовую долю нерастворимого в изооктане осадка относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле:

;

где X - суммарная масса нерастворимого в изооктане осадка, выделенного при промывке чашечек-испарителей, мг,

рассчитывают показатель, характеризующий склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре (T) в течение времени (τ) по формуле:

.

Способ реализуется следующим образом. Испытания проводят на аппарате «Папок» (см. ГОСТ 23175-78. Масла смазочные. Метод оценки моторных свойств и определения термоокислительной стабильности, дата введения 01.01.1980) с использованием комплекта чашечек-испарителей с высоким бортом диаметром 27,8 мм и высотой 15 м. Всего для проведения испытания одного образца используют 5 чашечек-испарителей.

Предварительно перед выдерживанием испытуемого смазочного масла при заданной температуре определяют массу чашек-испарителей без испытуемого масла $$M_i^{П}$$ и массу чашечек-испарителей с испытуемым маслом $$M_i^{М}$$ . Испытание проводят при температуре (250±2)°C в течение заданного промежутка времени (τ), которое составляет от 1 до 8 часов. В процессе испытания часть смазочного масла испаряется. После окончания чашечки-испарители вынимают из аппарата «Папок», охлаждают до комнатной температуры. Затем чашечки-испарители взвешивают. По разнице веса чашечек-испарителей до и после нагревания определяют массу смазочного масла, которое подверглось испарению $$M_i^{И}$$ .

Масло в чашечках-испарителях разбавляют (45±1) см³ изооктана и сливают в колбу. Колбу с раствором масла в изооктане выдерживают в темноте при комнатной температуре не менее 10 часов. Затем содержимое колбы фильтруют через беззольный фильтр (синяя лента), предварительно промытый в изооктане, высушенный и доведенный до постоянного веса (разница между последовательными взвешиваниями не более ±0,0004 г).

После того как весь раствор масла в изооктане стечет с фильтра, на фильтр смывают изооктаном осадок, оставшийся на внутренней поверхности колбы. Осадок на фильтре тщательно промывают подогретым до 30-40°C изооктаном (до отсутствия следов масла на фильтре) и фильтр с осадком помещают в бюксу. Колбочку и бюксу с фильтром помещают в сушильный шкаф, высушивают и доводят до постоянного веса, как указано выше.

Зафиксированный вес за вычетом веса фильтра и колбы соответствует массе нерастворимого в изооктане осадка (X), мг.

Чашечки-испарители после слива масла помещают в насадку экстракционного аппарата, заправленного петролейным эфиром. Экстрагирование продолжают до получения бесцветного раствора в насадке. После этого чашечки-испарители с проэкстрагированным остатком помещают в сушильный шкаф, высушивают и доводят до постоянного веса (разница между последовательными взвешиваниями не более ±0,0004 г). Результат взвешивания показывает массу чашечек-испарителей с образовавшимися лаковыми отложениями $$(M_i^{Л})$$ , мг.

Далее по формуле, указанной выше, рассчитывают показатель $${\overline{П}}_{Т(ВТО)}^{\tau }$$ , характеризующий склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре (T) в течение времени (τ), который будет характеризовать склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений, так как отражает уже выявленные отложения в виде лака в совокупности с образовавшимися твердыми продуктами термодеструкции смазочного масла, которые при определенных условиях эксплуатации в системах смазки двигателей могут образовывать другие виды высокотемпературных отложений нагар (кокс), смолы.

Пример испытаний смазочных масел для авиационных газотурбинных двигателей и расчета показателя $${\overline{П}}_{Т(ВТО)}^{\tau }$$ представлен в таблице и на рисунке изменения показателя $${П}_{250(ВТО)}^{\tau }$$ , характеризующего склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре 250°C, в зависимости от времени термостатирования. Для сравнения в таблице представлены данные, полученные в результате испытаний смазочных масел по ГОСТ 23175-78 и предложенным способом. Как видно из данных таблицы, предложенный способ позволяет учесть направленность процесса термоокислительной деструкции смазочного масла в сторону образования лака и нерастворимых осадков. Из графических данных видно, что процесс изменения показателя $${\overline{П}}_{Т(ВТО)}^{\tau }$$ характеризуется четко выраженным индукционным периодом, что свидетельствует о начале необратимых вторичных окислительно-деструкционных процессов, приводящих к полной деградации смазочного масла и потере им функциональных свойств.

Применение заявляемого способа оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений позволит получить дополнительную информацию в процессе оценки эксплуатационных свойств смазочных масел и выявить пути повышения показателей эксплуатационной надежности двигателей.

Изобретение относится к области физической химии, а именно исследованию термоокислительной деструкции смазочных масел и образованию высокотемпературных отложений на поверхностях теплонагруженных деталей двигателей. Для этого используют метод гравиметрического определения массы отдельной чашечки-испарителя без испытуемого смазочного масла и массы отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом . Испытуемый образец выдерживают при температуре (T) и в течение времени (τ), достаточных для образования высокотемпературных отложений. После этого определяют массу смазочного масла, подвергшегося испарению . Затем образец промывают изооктаном, сушат и определяют массу чашки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями . После сушки образовавшихся высокотемпературных отложений определяют суммарную массу нерастворимого в изооктане осадка (X), выделенного при промывке чашечек-испарителей. Сохранившуюся рабочую фракцию испытуемого смазочного масла рассчитывают по приведенной формуле. Изобретение позволяет повысить достоверность оценки смазочных масел по степени их влияния на эксплуатационную надежность двигателей при оценке глубины термоокислительной деструкции смазочного масла в целом. 1 ил., 1 табл.

Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений, включающий в себя определение массы отдельной чашечки-испарителя без испытуемого смазочного масла и массы отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом , выдерживание испытуемого смазочного масла при температуре (T) и в течение времени (τ), достаточных для образования высокотемпературных отложений, определение массы смазочного масла, подвергшегося испарению , последующую промывку растворителем, сушку и определение массы отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями , отличающийся тем, что в качестве растворителя для промывки образовавшихся высокотемпературных отложений используют изооктан, после сушки образовавшихся высокотемпературных отложений определяют суммарную массу нерастворимого в изооктане осадка (X), выделенного при промывке чашечек-испарителей, далее рассчитывают сохранившуюся рабочую фракцию испытуемого смазочного масла по формуле:

где - масса отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом, мг;
- масса смазочного масла, которое подверглось испарению в отдельной чашечке-испарителе, мг;
- масса отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями, мг;
N - количество чашечек-испарителей,
рассчитывают массовую долю лака относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле:

рассчитывают массовую долю нерастворимого в изооктане осадка относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле:

где X - суммарная масса нерастворимого в изооктане осадка, выделенного при промывке чашечек-испарителей, мг,
рассчитывают показатель, характеризующий склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре (T) в течение времени (τ) по формуле: