Способ определения работоспособности смазочных масел Советский патент 1982 года по МПК G01N33/30 

Изобретение относится к способам определения работоспособности смазочных масел и рабочих жидкостей гидросистем и может применяться во всех областях техники, где используют-- , гидромеханизмы.

,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 допустимые, смазочные масла бракуют и удаляют из систекы.

Известен способ определения работоспособности смазочных масел или ра Бочих 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.

10

Кроме того, производят анализ рабо тавшего смазочного масла, для чего периодически отбирают пробы масла, по которым определяют его вязкость, кислотное число, температуру вспышк

15 содержание нерастворимых в бензине примесей и т.п.. По величине соответствующих показателей и сравнения их с показателями свежего смазочного масла судят о работоспособности сма20зочного масла.

Основными недостатками зтого способа являются трудоемкость операции за счет необходимости полной или частичной разборки сопряжения; боль25шая продолжительность-Испытания; неточность оценки состояния смазочного масла из-за крайнег-недостаточной степени отражения так называег ми параметрами предельного состоя30ния фактического взаимодействия 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, заключаю- :вдийся в том, что периодичвски отби-. рают пробу смазочного масла из мест где максимально изменяются его свойства в эксплуатационных условиях (для чего разбирают, например, подшипники) , Отобранную пробу от одной установ ки заправляют в подшипники второй установки и дополнительно испытывают в условиях формированного режима и по изменению времени до момента полного срабатывания судят о работоспособности смазочного масла У . Недостатками, этого способа являют ся большая продолжительность и трудоемкость испытаний; неконкретность условий полного срабатывания смазоч ного масла как следствие изменения его физико-химических и механически свойств. Менее трудоемким и менее продолжительным по времени является спосо определения работоспособности смазо ного масла, состоящий в том, что пе риодически из рабочих зон отбирают пробу смазочного масла, .которую раз бавляют известным количеством растворителя для .титрования, титруют аликвотную часть первым заранее при ,готовленным титрантом, доводя рН . масла до первой заданной величины, и определяютобщее основное,число (ТВ) 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 Ьостоят 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 устой чивой зависимости. Кроме того, при разбавлении раст ворителем нарушается основное состояние смазочного масла, как сложной полидисперсной система - физиче кая стабильность, что делает невозможным дать качественную оценку загрязняющих примесей и степень их непосредственной опасности для двигателя, Известен способ определения стабилизирующих свойств присадок к мотооным маслам, которые характеризукгт работоспособность масел, по вели чине кинетической устойчивости саже вых суспензий путем-определения относительного изменения оптическойплотности верхнего слоя суспензии при центрифугировании. Масло с присадкой и ламповой сажей, разбавленное бензином, центрифугируют и опредеяют оптическую плотность суспензии 4. Однако, способ неточен при определении работоспособности 1)1асел. Поскольку в известном способе для анализа используют свежее масло, то невозможно этим способом определить фактическую работоспособность смазочных масел. Цель 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 40%, 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 за пределы в сторону увеличения доверительного уровня показателя абразивного свежего масла ( или рабочей жидкости) , смазочное маслЪ (или рабочую жидкость) считают неработоспособной. Такое осуществление способа позволяет повысить точность определения работоспособности смазочного масла, так как при испытании проб смазочного масла неразбавленных растворителей, а значит и с ненарушенной физической стабильностью, возможно более качественно оценить смазочнре масло, т.е. получить более точно необходимые показатели по качеству нерастворимых примесей, независимо от их количества. Определение процента снижения оптической плотности верхнего слоя комплекси6 характеризует диспергирующую способность смазочного масла, т.е. способность удерживать нерастворикые примеси в себе, не откладавая их в виде осадков, лаков,отложений.

Центрифугирование проводят в центрифуге при постоянной температуре воздуха в термост-ате, в который заключена центрифуга. Это создает одинаковые условия для сравнения разных масел и при разных наработках.

Испытание смазочного масла на плоскопараллельной машине трения в нескольких парах ( не менее 4-х образцов металла) сталь-алюминий дает возможность обеспечить полученные результаты по известным формулам математической статистики и получить показатель абразивности не в виде одиночного значения, а в виг 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 масле МС-20 с контролем смазочного масла по параметрам ОСТ 24 060 09.

Параллельно через каждые 100 моточасов масло контролируют предлагаемым способом в следующей последовательности. Отбирают пробы масла из циркуляционной системы в количестве 0,5 л, тщательно перемешивают пробы при температуре 50-60° с. Определяют начальную оптическую плотность масла (Дд). Она составляет 421 ед. Загружают пробы .Б пробиркицентрифуги 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+2°С. Затем остуживают пробирки до температу1Ж1 окружающего воздуха в течение 30 мин, и отбор с точно фиксированного ( 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:

421-290,5

i- .100 31%.

421Изменение оптической плотности оказалось меньше предельно допустимого значения (40%). Поэтому дополнительно определяют доверительный уровень показателя абразивности (ПА).

Нижнюю часть масла из 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+1С.

После одного часа работы машины определяют весовой износ каждого из четырех образцов алюминия, после чего полученные результаты обсчитывают по элементным формулам математической статистики.

Результаты измерения весового из-, .носа алюминиевых пластин, г.1 II (II IV

0,0041 0,0045 0,0065 0,0055 Рассчитывают доверительный уровень показателя-абразивности по формуле ПА X±t Sm. Он равен 0,0051tO,0016. Полученный доверительный уровень показа -еля абразивности масла МС-20, работавшего в дизеле (М401В) в течение 100 моточасов сравнивается с доверительным уровнем показателя абразивности, полученным перед испытаниями для свежего масла (МС-20), потеря веса образцов, г:

IV

Id

0,0056 0,0042 0,0040 0,0037 Доверительный уровень ПА О,0044± ±0,0013. I

Сравнение показывает, что среднее значение ПА 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 свежего масла, так как нижнее значение доверительного уровня ПА работавшего масла (0,0051-0,001б- 0,0035) меньше верхнего значения ПА свежего масла (0,0044+0,0013 0,0057).

Масло признано работоспособным, т.е. приходным к дальнейшей работе в дизеле.

П р и м е р 2. На том же дизеле, еще через 52 ч работы масла (наработка масла МС-20 152 ч) при контрольной проверке предлагаемым способом установлено, что значение начальной оптической плотности Д равно 683; значение оптической

плотности верхнего слоя масла посJTG центрифугирования Д 270; измонение оптической плотности fiszSi. 100 ,5%; ДоЬ о J По этому показателю МС-20 признано непригодным к дальнейшей работе {60,5740%) и слито. Необходимо кстати отметить, что повышение качества совпало с усилением заби.вки фильтров и учащением необходимости их прог-мвки. По принятой методике показатель абразивности масла проверять не потребовалось. Тем не мейее, для накопления опыта его проверили. Пол гчили следукйдие данные. Износ образцов на машине, г: Р II III . IV 0,0032 0,0040 0,0035 0,0034 Доверительный уровень показател абразивности 0,0035frO,0006. Очевидно, что по этому показате масло могло бы работать дальше, но оно было слито по слишком большому снижению процента оптической плотности. . . П р и м е р 3. В связи с очень Мсшым сроком службы масло МС-20 на стендах заменено более качественным маслом М-206 с добавлением 1% сукци нимидной присадки С-5А. Сроки служ бы этого смазочного масла, контрол руемые известным способом существенно возросли. Так, например, на установке АСД 600, проходящей стендовые испытани и имеющей согласно действующей док ментации срок службы масла 500 мот часов, масло работало вообаде без смены. На 3981 часу работы оно имело следующие.показатели. Значение начальной оптической плотности . . Значение оптической плотности верхнего суюя масла после центрифу гирования , Изменение оптической плотности . 100 2i2l5il 100 24%. До Несмотря на повышенный уровень общей загрязненности по сравнению с преддалдущим примером (712 единиц против 683)% изменения оптической плотности при центрифугировании в 2,5 раза меньше (24 % против 60,5% В масле проверен и доверительны уровень показателя ПА. Износ образцов на машине трения tII 111 1Y 10,0015.. 0,0014 0,0011 0,0012 Доверительный уровень показател абразивности 0,0013-0,0003, Если учесть, что доверительный уровень показателя абразивности дл свежего масла М-206 с присадкой Ссоставляет О,0049±0 0020, то видно то доверительный уровень ПА контроируемого масла вышел за его пределы о не в сторону увеличения, а в стоону уменьшения, что не является браовочным признаком. Масло было допущено к дальнейшей аботе и отработало 5000 моточасов без смены (10-кратный срок службы). Разборка дизеля показала, что он находится в хорошем состояйии. Наобоот, расход масла на угар в среднем на этом дизеле был меньше ожидаемого значения П-.р и м е р 4. Браковка масел о доверительному уровню ПА является крайне редким явлением, например, за 2 года был всего один случай такой браковки. Срок замены масла по ействующим документам на стенде составлял 140 моточасоя. Масто М-206 с сукцинимидной присадкой, контроЛ ируемое предлагаегллм способом, отработало к моменту определения 584 моточаса. Были получены следующие данные. Значение начальной оптической плотности . Значение оптической плотности верхнего слоячмасла после центрифугиро;вания ,5. Изменение оптической плотности ... „100 ,. Износ образцов на машине трения. I II III IV 0,0096 О.,0085 0,0079 0,0090 Доверительный уровень показателя абразивности О,0088±0,0011. Несмотря на допустимый уровень снижения оптической плотности, масло М-206 +1% С5А было из циркуляционной системы стенда, так как доверительный уровень показателя абразивности ПА-вышел за пределы доверительного уровня ПА свежего масла (0,,0020). Предлегаемый способ является универсальным по отношению к любому смазочноглу 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. 9 93012 Формула изобретения 1.Способ определения работоспособности смазочных масел путем центриф5 гирования пробы масла, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения5 точности определения и оцейки противоизвестных свойств, центрифугированйю подвергают пробу отработавшего масла с последующим определением onтической плотности полученного верх- 10 него слоя и по отношению к начальной оптической плотности работавшего маела судят о его работоспособности. 2. Способ по П.1, о т л и ч а ю- . щ и и с я тем, что, с целью 5 полного определения противоизносных 010 свойств отработавшего масл&, пробу нижнего.слоя дополнительно испытывают в паре трения сталь-гшюминий и определяют показатель абраэивности по отношению к весовым йзносам свежего и отработавшего масла, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Лосиков Б.В. и др. Зарубежные метода испытаний моторных масел на двигателях. М., 1966, с. 150. 2. Авторское свидетельство СССР 427281, кл. G 01 N 33/30, 1974. 3. Патент США 4082511, кл. 23-230 Н С, 1978. Химия и технология топлнв и масел. 1971, 7, с. 34-36 (прототип)