Способ оценки стабильности гидравлических жидкостей для авиационной техники Российский патент 2020 года по МПК G01N33/22 

Изобретение относится к области испытаний жидкостей для гидравлических систем авиационной техники, в частности для оценки стабильности свойств гидравлических жидкостей (далее - ГЖ), и может быть использовано в научно-исследовательских организациях, в организациях, занимающихся разработкой и применением ГЖ, а также использоваться для контроля качества ГЖ, применяемых в авиационной технике в условиях эксплуатации.

Основными свойствами ГЖ являются: смазочная способность, термоокисляемость, вязкость, коррозионность, испаряемость, вспениваемость, прокачиваемость, сжимаемость, гидролитическая устойчивость и другие, из которых наиболее подвержены изменению в процессе эксплуатации вязкость и термоокисляемость (1 - Раскин Ю.Е., Вижанков Е.М. Рабочие жидкости для гидравлических систем авиационной техники. Справочное издание. - М.: Изд-во «Перо», 2016. - с. 6-8; 2 - Никитин О.Ф. Рабочие жидкости гидроприводов (классификация, свойства, рекомендации по выбору и применению). - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - с. 34-38).

В связи с интенсивным развитием самолетостроения проблемы бесперебойной эксплуатации гидравлических систем авиационной техники в условиях высоких перепадов давлений и температур, которые во многом связаны со стабильностью свойств ГЖ, приобрели особую актуальность.

Наиболее напряженными являются условия работы ГЖ в гидравлических системах авиационной техники: давление в системе до 35 МПа, температура до 150°С, резкие перепады и высокочастотные пульсации давлений (2 - с. 130, 142).

Проблемы применения гидравлических жидкостей в значительной степени связаны с условиями протекания рабочего процесса в наиболее нагруженных элементах гидравлических систем. При циркуляции жидкости, преодолевающей гидравлические сопротивления (прохождении через клапаны, дросселирующие устройства, пары трения), под воздействием больших перепадов давлений при сильно неравномерных граничных и начальных условиях на границе обтекаемого тела часто происходит механическое разрушение молекул загущающих присадок и снижение (до 40%) вязкости жидкости. В условиях гидродинамической турбулентности при высоких температурах компоненты, входящие в состав гидравлических жидкостей, подвергаются термической деструкции, интенсивному окислению, полимеризации.

Стабильность ГЖ - способность ГЖ не изменять свои свойства в условиях применения. Наиболее склонными к изменению свойствами ГЖ для авиационной техники в процессе эксплуатации являются вязкость и термоокисляемость. Для оценки стабильности вязкости и термоокисляемости ГЖ используют такие показатели качества как вязкость кинематическая при температуре 50°С и кислотное число.

Таким образом, основной проблемой является оценка стабильности гидравлической жидкости при совместном воздействии основных факторов обусловленных условиями эксплуатации.

Перед авторами стояла задача разработать способ оценки стабильности ГЖ при совместном влиянии на ГЖ температуры, давления, объема ГЖ и длительности испытания.

При оценке стабильности ГЖ большое распространение получили лабораторные методы оценки изменения вязкости при воздействии ультразвуковых колебаний. Они основаны на определении относительного снижения вязкости, при которой жидкость термостатируется в емкости и в течение определенного времени «озвучивается» в ультразвуковой установке. Воздействие на жидкость происходит за счет ультразвуковых колебаний.

Указанный способ приведен в стандартах на методы испытания гидравлических жидкостей (3-ГОСТ 6794-75 «Масло АМГ-10. Технические условия»; 4-ASTM D 2603-01 «Метод определения устойчивости к сдвигу полимерсодержащих масел в условиях ультразвуковых колебаний»; 5-ASTM D 5621-01 «Стандартный метод определения устойчивости к сдвигу гидравлических жидкостей в условиях ультразвуковых колебаний»). Метод по ГОСТ 6794-75 заключается в термостатировании 15 мл жидкости в реакционном сосуде при температуре 20°С. В реакционный сосуд опускают рабочую часть ультразвукового концентратора на половину высоты столба жидкости и озвучивают при частоте 22 кГц в течении 50 минут. После чего измеряют кинематическую вязкость при температуре 50°С исходной жидкости и после озвучивания. Методы по ASTM D 2603-01 и ASTM D 5621-01 отличаются от метода по ГОСТ 6794-75 условиями проведения испытания: термостатируют 30 мл жидкости при температуре 0°С, озвучивают при частоте 20 кГц в течение 10 минут и 40 минут соответственно, после чего рассчитывают снижение кинематической вязкости при температуре 40°С. За результат испытаний принимают относительное снижение вязкости в процентах и используют в качестве оценочного показателя при принятии решения на применения ГЖ в технике.

Известны способы оценки стабильности к окислению ГЖ для гидравлических систем авиационной техники. Их сущность заключается в окислении ГЖ в контакте с металлом и воздухом при заданной температуре (6-ГОСТ 20944-75 «Жидкости для авиационных гидросистем. Метод определения термоокислительной стабильности и коррозионной активности»). Этот метод основан на определении изменения вязкости, кислотного числа и массы металлов после термостатирования 100 мл жидкости при температуре до 200°С при подаче воздуха с установленным расходом в присутствии металлов.

Так же известен способ окислительной стабильности ГЖ для гидравлических систем (7-ASTM D 4636-99 «Стандартный метод испытаний для коррозионной активности и окислительной стабильности масел для гидравлических систем, самолетных газотурбинных двигателей и других очищенных масел»). Он основан на термостатирования 200 мл ГЖ при температуре от 100 до 360°С в присутствии металлов и воздуха с расходом (10±1) л/ч, отбора проб в объеме 10 мл через 16, 24, 48, 64, 72, 88 и 96 часов, определении вязкости при температуре 40°С и 100°С и кислотного числа. После термостатирования определяют изменение массы металлических образцов и количество осадка после центрифугирования 25 мл образца при центробежной силе 840. Указанный способ имеет альтернативные процедуры проведения испытания. В соответствии с процедурой 1 - термостатируют 165 мл жидкости и оценивают жидкость как указано в основном методе. В соответствии с процедурой 2 - термостатируют 100 мл жидкости при заданной температуре в присутствии металлов и воздуха с расходом 5 л/ч. После испытания вычисляют потерю массы металлов, изменение вязкости при температуре 40°С и 100°С и кислотного числа.

Обобщение недостатков перечисленных методов показало, что эти методы не оценивают совместное влияние основных факторов воздействия на ГЖ, определяются точечные показатели качества, не обеспечивают необходимого соответствия результатов испытаний с результатами эксплуатации техники, не в полной мере отражают характер поведения ГЖ во всем диапазоне рабочих температур (50-150°С) (8 - Исследования по развитию методов испытаний ГСМ для перспективных ВВТ. Отчет. Этап 4, НИР №2.08.04, шифр «Картер-08». Инв. №3795, 2009. - с. 7; 9 - Пименов Ю.М., Поплавский И.В. Состояние и задачи в области оценки свойств рабочих жидкостей для гидравлических систем самолетов и вертолетов // Сборник рефератов депонированных рукописей. Выпуск №84. - М.: ЦВНИ МО РФ, 2008 - с. 9).

Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является метод оценки стабильности жидкостей для гидравлических систем, в котором созданы условия испытания, достаточно близкие к реальным условиям эксплуатации техники. В этом способе осуществляют испытание гидравлической жидкости в термостатируемой емкости под воздействием ультразвуковых колебаний с заданной амплитудой и частотой в течение определенного времени и оценивают стабильность вязкости и термоокисляемости гидравлических жидкостей по изменению кинематической вязкости и кислотного числа /10 - Митягин В.А., Поплавский И.В. Метод оценки стабильности жидкостей для гидравлических систем // Мир Нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2017, №10, С. 31-35 - прототип/.

Однако этот способ также имеет ряд недостатков:

не учитывается такой важный фактор, влияющий на уровень стабильности вязкости и термоокисляемости гидравлических жидкостей, как переменность значений объема гидравлических систем в реальных условиях эксплуатации авиационной техники;

постоянная температура при испытаниях (120°С) приводит к выводам об уровне стабильности вязкости и термоокисляемости, которые не могут распространяться на условия (режимы) эксплуатации во всем диапазоне рабочих температур гидравлических систем авиационной техники;

постоянная амплитуда ультразвуковых колебаний при испытаниях (40 мкм) приводит к выводам об уровне стабильности вязкости и термоокисляемости, которые не могут рассматриваться применительно к условиям эксплуатации техники во всех диапазонах рабочих давлений гидравлической системы, и не могут распространяться на все режимы эксплуатации авиационной техники;

единичная, «точечная» оценка стабильности вязкости и термоокисляемости при фиксированных условиях испытания, снижает ценность получаемых выводов, не позволяет оценивать стабильности вязкости и термоокисляемости в реальном более широком диапазоне значений факторов стабильности гидравлических жидкостей в гидравлических системах, характеризующих разнообразные условия и режимы эксплуатации авиационной техники;

отсутствует возможность принятия решений на применение гидравлической жидкости в авиационной технике на основе оценки совместного и раздельного влияния факторов условий и режимов эксплуатации (объем гидравлической системы, перепад давлений в гидравлической системе, диапазон рабочих температур гидравлической жидкости).

Следовательно, в известном способе-прототипе не в полной мере реализуются условия эксплуатации техники, способ обладает недостаточной информативностью.

Технический результат изобретения - повышение информативности и достоверности оценки стабильности вязкости и термоокисляемости гидравлических жидкостей за счет расширения и создания условий испытаний, в большей степени приближенных к реальным условиям эксплуатации авиационной техники.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки стабильности вязкости и термоокисляемости гидравлических жидкостей для авиационной техники, включающем заполнение гидравлической жидкостью термостатируемой емкости, испытание гидравлической жидкости под воздействием ультразвуковых колебаний с заданной амплитудой и частотой в течение определенного времени и оценивание стабильности вязкости и термоокисляемости гидравлических жидкостей по изменению кинематической вязкости при температуре 50°С и кислотного числа, согласно изобретению заполняют гидравлической жидкостью герметичную термостатируемую емкость, задают режимы испытаний (факторы) X_i, из которых

X₁ - температура воздействия на гидравлическую жидкость со значениями уровней 50°С («-1»), 100°С («0») и 150°С («+1»);

Х₂ - ультразвуковое воздействие с частотой 22 кГц и регулированием по амплитуде на гидравлическую жидкость со значениями уровней амплитуды 10 мкм («-1»), 15 мкм («0») и 20 мкм («+1»);

Х₃ - объем пробы испытуемой гидравлической жидкости со значениями уровней 10 мл («-1»), 20 мл («0») и 30 мл(«+1»);

Х₄ - длительность этапа цикла испытаний гидравлической жидкости со значениями уровней 10 мин («-1»), 480 мин («0») и 955 мин («+1»),

которые шифруют как «+1» - верхний, «0» - средний и «-1» - нижний уровни, относя к «+1» максимальные значения X_i, к «0» - средние значения, к «-1» - минимальные значения, формируют из 27 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний в виде матрицы плана Бакса-Бенкина для четырех факторов X_i,

после каждого этапа фиксируют изменение кинематической вязкости при температуре 50°С и кислотного числа, по завершении цикла испытаний стабильность вязкости и термоокисляемости гидравлических жидкостей оценивают по обобщенным показателям стабильности вязкости и стабильности термоокисляемости Z_исп испытуемой гидравлической жидкости и Z_эт принятой за эталон, по следующей зависимости:

Z_исп(эт)=3b₀+b_l1+b₂₂+b₃₃+Ь₄₄,

где

3 - постоянный коэффициент (получен экспериментально);

b₀ - средневзвешенный коэффициент влияния факторов на стабильность ГЖ;

b₁₁ - индивидуальный квадратичный коэффициент уровня Х₁;

b₂₂ - индивидуальный квадратичный коэффициент уровня Х₂;

b₃₃ - индивидуальный квадратичный коэффициент уровня Х₃;

b₄₄ - индивидуальный квадратичный коэффициент уровня Х₄, рассчитанные обобщенные показатели Z_исп и Z_эт отдельно по вязкости кинематической при температуре 50°С и кислотному числу, сравнивают между собой и если Z_исп ≥ Z_эт испытуемую гидравлическую жидкость считают стабильной.

Сущность технического решения заключается в том, что для оценки стабильности ГЖ для авиационной техники используют совокупность воздействия факторов (температура, ультразвуковое воздействие, объем пробы и длительность этапа цикла испытаний), для чего были проведены исследования и получена матрица за 27 этапов цикла испытания, отражающая варьирование кодированными (Х₁, Х₂, Х₃, Х₄) факторами изменения стабильности вязкости и термоокисляемости, которые зашифрованы в виде уровней (-1; 0; +1). Для пояснения использования матрицы ниже приведена таблица 1 с числовыми значениями факторов изменения стабильности вязкости и термоокисляемости гидравлических жидкостей:

Согласно изобретению в качестве факторов условий изменения стабильности ГЖ используют

X₁ - температуру воздействия на ГЖ со значениями уровней 50°С («-1»), 100°С («0») и 150°С («+1»), которая соответствует температурным режимам работы ГЖ в гидравлических системах авиационной техники;

Х₂ - ультразвуковое воздействие с частотой 22 кГц и регулированием по амплитуде на ГЖ со значениями (получены экспериментально) уровней амплитуды 10 мкм («-1»), 15 мкм («0») и 20 мкм («+1»), которое позволяет моделировать характер высокочастотных перепадов давлений в гидравлических системах авиационной техники, так как при ультразвуковом воздействии волны, проходящей через ГЖ создаются зоны повышенного и пониженного давления (11 - Маргулис М.А. Основы звукохимии (химические реакции в акустических полях): Учебное пособие для хим. и хим. - технол. Спец. вузов. - М: Высш. Шк., 1984. - с. 15);

Х₃ - объем пробы испытуемой ГЖ со значениями (получены экспериментально) уровней 10 мл («-1»), 20 мл («0») и 30 мл («+1»), потому что объем пробы испытуемой ГЖ 10 мл является минимальным достаточным объемом для одновременной оценки кинематической вязкости при температуре 50°С и кислотного числа, объем свыше 30 мл увеличивает время проведения испытания;

Х₄ - длительность этапа цикла испытаний ГЖ со значениями (получены экспериментально) уровней 10 мин («-1»), 480 мин («0») и 955 мин («+1»), так как длительность испытания выше указного времени не оказывает заметного влияния на характер изменения стабильности ГЖ, по результатам 27 этапов цикла испытаний получают базу коэффициентов для индивидуальной ГЖ по вязкости кинематической при температуре 50°С и кислотному числу.

Заявленный способ позволяет получить количественные оценки влияния каждого рассматриваемого фактора на стабильность ГЖ и зависимость изменения показателей стабильности ГЖ от совокупности значений факторов (условий испытаний) в виде обобщенного показателя, по которому можно оценить стабильность вязкости и стабильность термоокисляемости испытуемой ГЖ во всей области режимов эксплуатации авиационной техники.

В указанном способе авторы использовали герметичную термостатируемую емкость, так как в авиационной технике применяют гидравлические системы закрытого типа, исключающие испарение компонентов ГЖ.

В соответствии с заявляемым способом исследовались образцы ГЖ АМГ-10 по ГОСТ 6794-75 и АСГИМ по СТО 07548712-006-2010.

Условия испытаний на каждом из этапов цикла испытаний соответствуют режимным параметрам, представленным в матрице кодов и шифров (таблица 1) Например, для 1-го этапа цикла устанавливают: температуру ГЖ 150°С (X₁=+1), ультразвуковое воздействие с частотой 22 кГц и амплитудой 20 мкм (Х₂=+1), объем ГЖ 20 мл (Х₃=0) и время проведения этапа 480 минут (Х₄=0).

После завершения каждого этапа цикла испытаний фиксировали значения изменения вязкости и кислотного числа. Результаты испытаний ГЖ по заявляемому способу представлены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что склонность испытуемой ГЖ к изменению вязкости и кислотного числа существенно меняется в зависимости от уровня (-1, 0, +1) значений факторов (Х₁, Х₂, Х₃, Х₄) и их сочетаний. Так, для ГЖ АМГ-10 кинематическая вязкость при температуре 50°С снижается на 54,6%: с 10,03 мм²/с до 4,55 мм²/с, а кислотное число увеличивается в 58,7 раза: с 0,003 мг КОН/г до 0,176 мг КОН/г. Для ГЖ АСГИМ кинематическая вязкость при температуре 50°С снижается на 35,0%: с 8,97 мм²/с до 5,83 мм²/с, а кислотное число увеличивается в 55,0 раз: с 0,003 мг КОН/г до 0,165 мг КОН/г.

Отсюда можно сделать вывод о том, что работоспособность авиационной техники будет зависеть не только от выбранной ГЖ, но и, в значительной степени, от условий эксплуатации техники.

Эти данные подтверждают отличительные признаки заявляемого способа, которые необходимо учитывать при принятии решения на применение гидравлической жидкости в условиях эксплуатации авиационной техники:

дополнительно учитываемая в заявляемом способе переменность значений температуры оказывает заметное влияние на изменение кислотного числа ГЖ;

дополнительно учитываемое в заявляемом способе ультразвуковое воздействие с частотой 22 кГц с переменным значением амплитуды оказывает заметное влияние на изменение кинематической вязкости ГЖ;

герметизация емкости позволяет исключить дополнительное окисление ГЖ кислородом воздуха (атмосферным воздухом) и испарение компонентов ГЖ;

появляется возможность выявлять совместное и раздельное влияние факторов стабильности вязкости и термоокисляемости (зашифрованных в виде Х₁, Х₂, Х₃, Х₄) на изменение кинематической вязкости при температуре 50°С и кислотного числа ГЖ.

По методике планирования эксперимента (12 - Вох G.E.P., Behnken D.W. Some new three level designs for the study of quantitative variables. - Technometrics, 1960, v. 2, N4, p. 455-475/) получены числовые значения коэффициентов b₀, b₁, b₂, b₃, b₄, b₁₂, b₁₃, b₂₃, b₃₄, b₁₁, b₂₂, b₃₃, b₄₄ (таблица 3), характеризующие режимы испытаний и отражающие средневзвешенный уровень (b₀) влияния факторов стабильности вязкости и термоокисляемости на кинематическую вязкость при температуре 50°С и кислотное число ГЖ, степень индивидуального линейного (b₁, b₂, b₃, b₄), совместного (b₁₂, b₁₃, b₁₄, b₂₃, b₂₄, b₃₄) и индивидуального квадратичного (b₁₁, b₂₂, b₃₃, b₄₄) влияния стабильности вязкости и термоокисляемости на кинематическую вязкость при температуре 50°С и кислотное число ГЖ, экспериментально полученные на каждом из этапов испытаний.

Таблица 3 - Коэффициенты зависимости склонности гидравлической жидкости к изменению кинематической вязкости при температуре 50°С и кислотного числа от факторов условий стабильности вязкости и термоокисляемости

Числовой индекс коэффициента b в таблице 3 указывает на необходимость применения коэффициента b к конкретному коду (например, b₁ к X₁), произведению кодов (например, b₁₂ к Х₁Х₂), или соответствующему квадратичному коду (например, b₁₁ к X₁²).

Зная числовые значения коэффициентов b (от b₀ до b₄₄), в соответствии с заявляемым способом получена интегральная зависимость стабильности испытуемых ГЖ в виде обобщенных показателей Z_исп(эт), которые рассчитывают по следующей зависимости:

Z_исп(эт)=3b₀+b₁₁+b₂₂+b₃₃+b₄₄,

где

Z_исп(эт) - обобщенный показатель стабильности испытуемой (эталонной) ГЖ;

b₀, b₁₁, b₂₂, b₃₃, b₄₄ - числовые значения коэффициентов зависимости кинематической вязкости и кислотного числа ГЖ от факторов условий стабильности вязкости при температуре 50°С и кислотного числа, отражающие средневзвешенный уровень (b₀) и индивидуальный квадратичный (b₁₁, b₂₂, b₃₃, b₄₄) уровни (из таблицы 3).

Учитывая, что шифры (уровни), например, «-1», «0», «+1» являются конкретными значениями факторов условий испытаний, авторы получили возможность оценки показателей стабильности вязкости и термоокисляемости по формуле, позволяющей производить оценку для любого сочетания числовых значений факторов условий испытаний (например, для шифров -0,50; 0,50; 0,25 и т.д.) при полученных постоянных значениях коэффициентов от b₀ до b₄₄ (из таблицы 3), для испытуемых ГЖ.

Пример 1. Необходимо оценить стабильность ГЖ АСГИМ. Оценку производим в соответствии с указанным способом, за эталонную ГЖ принимаем АМГ-10.

Задали условия испытаний: температуру ГЖ, ультразвуковое воздействие с частотой 22 кГц и регулированием по амплитуде, объем гидравлической жидкости и время проведения испытания.

При проведении испытаний ГЖ значения факторов (коды Х₁, Х₂, Х₃, Х₄), влияющих на стабильность вязкости и термоокисляемости, задаются и варьируются в цикле в соответствии со значениями, зашифрованными в виде уровней (-1; 0; +1) (таблица 1).

Например, для этапа 1 цикла устанавливают: температуру ГЖ 150°С (Х₁=+1), ультразвуковое воздействие с частотой 22 кГц и амплитудой 20 мкм (Х₂=+1), объем гидравлической жидкости 20 мл (Х₃=0) и время проведения этапа 480 минут (Х₄=0).

Порядок реализации цикла из 27 этапов испытаний: заполнение ГЖ герметичной термостатируемой емкости, термостатирование жидкости, ультразвуковое воздействие в течение установленного времени, определение кинематической вязкости при температуре 50°С и кислотного числа ГЖ после каждого этапа цикла испытаний (таблица 2): для кинематической вязкости при температуре 50°С АСГИМ они указаны в столбце 3 таблицы 2, для кислотного числа АСГИМ - в столбце 5 таблицы 2, для кинематической вязкости при температуре 50°С АМГ-10 они указаны в столбце 2 таблицы 2, для кислотного числа АМГ-10 - в столбце 4 таблицы 2.

После завершения цикла испытаний выполняют обработку полученных результатов и рассчитывают числовые значения коэффициентов b (таблица 3).

После завершения 27 этапов цикла для ГЖ АМГ-10 получены значения коэффициентов (столбец 2 таблица 3), на основании которых рассчитан обобщенный показатель стабильности вязкости:

Z_эт(исп)=3b₀+b₁₁+b₂₂+b₃₃+b₄₄,

где b₀=5,35; b₁₁=0,18; b₂₂=0,01; b₃₃=0,01; b₄₄=1,94, - постоянные величины из таблицы коэффициентов.

Z_АМГ-10=3×5,35+0,18+0,01+0,01+1,94=18,19.

После завершения 27 этапов цикла для ГЖ АМГ-10 получены значения коэффициентов (столбец 3 таблица 3), на основании которых рассчитан обобщенный показатель стабильности термоокисляемости:

Z_АМГ-10=3×0,028+0,043+0,006+0,010-0,011=0,154

Аналогично получены значения коэффициентов (столбец 4 и 5 таблицы 3) и обобщенные показатели стабильности вязкости и термоокисляемости ГЖ АСГИМ:

Z_АСГИМ=3×6,68+0,01-0,05-0,1+0,91=20,81;

Z_АСГИМ=3×0,050-0,006+0,017+0,016-0,009=0,168.

Сводные данные по стабильности вязкости и термоокисляемости ГЖ АМГ-10 и АСГИМ по результатам испытаний представлены в таблице 4.

Учитывая, что значение обобщенного показателя стабильности вязкости для ГЖ АСГИМ больше значения обобщенного показателя для ГЖ АМГ-10 (эталон), считают, что ГЖ АСГИМ имеет достаточную стабильность вязкости по сравнению с ГЖ АМГ-10 взятой за эталон.

Так как, значение обобщенного показателя стабильности термоокисляемости для ГЖ АСГИМ больше значения обобщенного показателя для ГЖ АМГ-10 (эталон), считают, что гидравлическая жидкость АСГИМ имеет достаточную стабильность термоокисляемости по сравнению с ГЖ АМГ-10 взятой за эталон.

Эти выводы также качественно подтверждаются данными реальных испытаний ГЖ АМГ-10 и АСГИМ (13 - Результаты квалификационных испытаний гидравлической жидкости АСГИМ. Отчет - М.: ФГУП «ГосНИИ ГА», 2011 - с. 41; 14 - Результаты квалификационных испытаний гидравлической жидкости АМГ-10. Отчет - М.: ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России», 2014 - с. 23).

Получив числовые значения всех коэффициентов b (таблица 3) можно определить значение вязкости и термоокисляемости конкретной ГЖ (АСГИМ, АМГ-10) в условиях, соответствующих межуровневым значениям факторов (например, между уровнями «+1», «0» и «-1»), кинематическую вязкость при температуре 50°С или кислотное число (Y) рассчитывают по формуле:

Y=b₀+b₁X₁+b₂X₂+b₃X₃+b₄X₄+b₁₂X₁X₂+b₁₃X₁X₃+b₁₄X₁X₄+b₂₃X₂X₃+

b₂₄X₂X₄+b₃₄X₃X₄+b₁₁X₁²+b₂₂X₂²+b₃₃X₃²+b₄₄X₄²,

где

Х₁, X₂, X₃, X₄ - заданные межуровневые значения кода факторов (между уровнями «+1» «0» и «-1»из матрицы цикла);

b₀, b₁, b₂, b₃, b₄, b₁₂, b₁₃, b₁₄, b₂₃, b₂₄, b₃₄, b₁₁, b₂₂, b₃₃, b₄₄ - числовые значения коэффициентов зависимости кинематической вязкости при температуре 50°С и кислотного числа ГЖ от факторов условий стабильности вязкости и термоокисляемости (таблица 3).

Пример 2. Необходимо определить значение кислотного числа (Y) ГЖ АМГ-10 при следующих условиях испытаний: температура ГЖ 125°С, ультразвуковое воздействие с частотой 22 кГц и амплитудой 19 мкм, объем испытуемой гидравлической жидкости 18 мл, время проведения испытания 240 минут.

Эти условия испытания соответствуют следующим значениям уровней факторов условий стабильности термоокисляемости ГЖ: X₁=0,5; Х₂=0,8; Х₃=-0,2; Х₄=-0,5.

Зависимость кислотного числа (Y_АМГ-10) от факторов условий испытаний рассчитывают по формуле:

Используя числовые значения коэффициентов b из таблицы 3, получим:

Подставляя в полученное выражение фактические значения кодов Х₁, Х₂, Х₃, Х₄ условий испытаний (таблица 1) для выбранного примера (X₁=0,5; Х₂=0,8; Х₃=-0,2; Х₄=-0,5), и, округляя до третьего знака после запятой, получим:

Приведенные расчеты показали, что значение кислотного числа ГЖ АМГ-10 при температуре 125°С, ультразвуковом воздействии с частотой 22 кГц и амплитуде 19 мкм, объеме испытуемой ГЖ 18 мл и времени проведения испытания 240 минут составит 0,012 мг КОН/г.

Учитывая, что авторы при просмотре патентной информации и научно-технической литературы не обнаружили указанной выше совокупности существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, то заявляемый способ отвечает требованиям условий патентоспособности: новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.

Применение изобретения позволит повысить информативность и достоверность оценки стабильность вязкости и термоокисляемости ГЖ для авиационной техники, так как при оценке используются режимные параметры, приближенные к условиям эксплуатации авиационной техники.

Изобретение относится к области испытаний жидкостей для гидравлических систем авиационной техники, в частности для оценки стабильности гидравлических жидкостей. Способ включает заполнение рабочей жидкостью герметичной термостатируемой емкости, испытание рабочей жидкости в заданных условиях в течение определенного времени и оценивание стабильности гидравлической жидкости по изменению кинематической вязкости при температуре 50°С и кислотного числа. При этом испытуемую рабочую жидкость объемом 10 мл, 20 мл и 30 мл помещают в испытательную емкость, задают условия проведения испытаний: температура гидравлической жидкости - 50°С, 100°С и 150°С, ультразвуковое воздействие на гидравлическую жидкость с частотой 22 кГц и значениями амплитуды - 10 мкм, 20 мкм и 30 мкм. Формируют из 27 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний. После завершения каждого из этапов, длительность которых составляет в зависимости от задаваемого значения времени испытания 5 мин, 480 мин и 955 минут, фиксируют изменение кинематической вязкости при температуре 50°С и кислотного числа. По завершении цикла испытаний определяют обобщенные показатели Z_исп(эт) отдельно по вязкости кинематической при температуре 50°С и кислотному числу каждой индивидуальной гидравлической жидкости, который сравнивают с обобщенным показателем эталонной гидравлической жидкости. Достигается повышение информативности и достоверности оценки. 1 пр., 4 табл.

Способ оценки стабильности вязкости и термоокисляемости гидравлических жидкостей для авиационной техники, включающий заполнение гидравлической жидкостью термостатируемой емкости, испытание гидравлической жидкости под воздействием ультразвуковых колебаний с заданной амплитудой и частотой в течение определенного времени и оценивание стабильности вязкости и термоокисляемости гидравлических жидкостей по изменению кинематической вязкости и кислотного числа, отличающийся тем, что термостатируемую емкость используют герметичную, задают режимы испытаний (факторы) X_i, из которых

X₁ - температура воздействия на гидравлическую жидкость со значениями уровней 50°С («-1»), 100°С («0») и 150°С («+1»);

Х₂ - ультразвуковое воздействие с частотой 22 кГц и регулированием по амплитуде на гидравлическую жидкость со значениями уровней амплитуды 10 мкм («-1»), 15 мкм («0») и 20 мкм

Х₃ - объем пробы испытуемой гидравлической жидкости со значениями уровней 10 мл («-1»), 20 мл («0») и 30 мл(«+1»);

Х₄ - длительность этапа цикла испытаний гидравлической жидкости со значениями уровней 10 мин («-1»), 480 мин («0») и 955 мин («+1»),

которые шифруют как «+1» - верхний, «0» - средний и «-1» - нижний уровни, относя к «+1» максимальные значения X_i, к «0» - средние значения, к «-1» - минимальные значения, формируют из 27 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний в виде матрицы плана Бакса-Бенкина для четырех факторов X_i,

после каждого этапа фиксируют изменение кинематической вязкости при температуре 50°С и кислотного числа, по завершении цикла испытаний стабильность вязкости и термоокисляемости гидравлических жидкостей оценивают по обобщенным показателям стабильности вязкости и стабильности термоокисляемости Z_исп испытуемой гидравлической жидкости и Z_эт принятой за эталон, по следующей зависимости:

Z_исп(эт)=3b₀+b₁₁+b₂₂+b₃₃+b₄₄,

где

3 - постоянный коэффициент (получен экспериментально);

b₀ - средневзвешенный коэффициент влияния факторов на стабильность ГЖ;

b₁₁ - индивидуальный квадратичный коэффициент уровня Х₁;

b₂₂ - индивидуальный квадратичный коэффициент уровня Х₂;

b₃₃ - индивидуальный квадратичный коэффициент уровня Х₃;

b₄₄ - индивидуальный квадратичный коэффициент уровня Х₄,

рассчитанные обобщенные показатели Z_исп и Z_эт отдельно по вязкости кинематической при температуре 50°С и кислотному числу сравнивают между собой, и, если Z_исп ≥ Z_эт, испытуемую гидравлическую жидкость считают стабильной.