СПОСОБ ОЦЕНКИ СКЛОННОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ К ОБРАЗОВАНИЮ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
METHOD FOR EVALUATION OF TENDENCY OF LUBRICATING OILS TO FORMATION OF HIGH TEMPERATURE DEPOSITS

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.
<mrow><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>П</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>M</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>И</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>Л</mi></msubsup></mrow>
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
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
, 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:
;
<mrow><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>M</mi></msubsup></mrow>
где
- масса отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом, мг;
<mrow><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>И</mi></msubsup></mrow>
- масса смазочного масла, которое подверглось испарению в отдельной чашечке-испарителе, мг;
<mrow><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>Л</mi></msubsup></mrow>
- 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.
<mrow><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>П</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>М</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>И</mi></msubsup></mrow>
Предварительно перед выдерживанием испытуемого смазочного масла при заданной температуре определяют массу чашек-испарителей без испытуемого масла
и массу чашечек-испарителей с испытуемым маслом
. 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
.
3
Масло в чашечках-испарителях разбавляют (45±1) см 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.
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>M</mi><mi>i</mi><mi>Л</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
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
, мг.
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>П</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>Т</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>В</mi><mi>Т</mi><mi>О</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>τ</mi></msubsup></mrow>
Далее по формуле, указанной выше, рассчитывают показатель
, 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.
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>П</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>Т</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>В</mi><mi>Т</mi><mi>О</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>τ</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>П</mi><mrow><mn>250</mn><mo stretchy="false">(</mo><mi>В</mi><mi>Т</mi><mi>О</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>τ</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mrow><mover accent="true"><mi>П</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow><mrow><mi>Т</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>В</mi><mi>Т</mi><mi>О</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>τ</mi></msubsup></mrow>
Пример испытаний смазочных масел для авиационных газотурбинных двигателей и расчета показателя
представлен в таблице и на рисунке изменения показателя
, 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
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.