СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОТИВОИЗНОСНЫХ СВОЙСТВ МАСЕЛ
METHOD OF DETERMINING ANTIWEAR PROPERTIES OF OIL

Изобретение относится к способам определения влияния температурной деструкции на противоизносные свойства смазочных масел.
Известен способ оценки вида изнашивания поверхностей трения, заключающийся в том, что эксплуатируют смазанную пару трения, берут пробы работавшего масла, определяют оптическую плотность и площадь пятна износа, по которым находят границы видов изнашивания, часть пробы масла подвергают центрифугированию и определяют ее оптическую плотность, с учетом которой при определении вида изнашивания оценивают влияние нерастворимых примесей (а.с. СССР №1270642, G01N 3/56, опуб. 1986 г.).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения противоизносных свойств масел, который заключается в том, что эксплуатируют пару трения при наличии масляной среды, пропускают через нее электрический ток и определяют параметр трения, по которому оценивают противоизносные свойства масел, пробы работавшего масла фотометрируют и определяют их оптическую плотность (коэффициент поглощения светового потока), измеряют диаметр пятна износа, отношение плотности масла к площади пятна износа принимают в качестве приведенной плотности эксплуатационных примесей, а в качестве параметра трения принимают отношение коэффициента электропроводности фрикционного контакта к приведенной плотности эксплуатационных примесей (а.с. СССР №1315866, МПК G01N 3/56, опуб. 1987 г.).
Известные методы обладают недостаточной информативностью, т.к. не оценивают противоизносные свойства масел с учетом влияния на них продуктов окисления и температурной деструкции, что более объективно характеризует поведение масел на фрикционном контакте в условиях эксплуатации техники.
Техническим результатом изобретения является повышение информативности способа при определении противоизносных свойств масел с учетом влияния на них продуктов окисления и температурной деструкции.
Задача для решения технического результата достигается тем, что в способе определения противоизносных свойств масел эксплуатируют пару трения при наличии масляной среды, пробы работавшего масла фотометрируют и определяют их коэффициент поглощения светового потока, измеряют диаметр пятна износа, согласно изобретению пробу испытуемого масла делят на две части, первую из которых постоянной массы испытывают в присутствии воздуха с перемешиванием при оптимальной температуре, выбранной в зависимости от базовой основы масла, причем через равные промежутки времени пробу окисленного масла фотометрируют, определяют коэффициент поглощения светового потока, затем испытывают на противоизносные свойства и определяют диаметр пятна износа при окислении, вторую часть пробы постоянной массы делят на равные части, каждую из которых нагревают при атмосферном давлении с конденсацией паров и отвода конденсата, при этом для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину, после каждой температуры испытания пробу масла фотометрируют, определяют коэффициент поглощения светового потока, испытывают на противоизносные свойства и определяют диаметр пятна износа при температурной деструкции, затем строят графические зависимости диаметра пятна износа от коэффициента поглощения светового потока испытуемого масла при окислении и температурной деструкции и определяют по каждой из кривой зависимости при одинаковых значениях коэффициента поглощения светового потока диаметр пятна износа, затем определяют коэффициент влияния температурной деструкции как отношение диаметра пятна износа при температурной деструкции к диаметру пятна износа при окислении масел
,
TC
где U - диаметр пятна износа при температурной деструкции масла при одинаковых значениях коэффициента поглощения светового потока, мм;
TOC
U - диаметр пятна износа при окислении масла при одинаковых значениях коэффициента поглощения светового потока, мм,
В
В
строят графическую зависимость коэффициента влияния температурной деструкции от коэффициента поглощения светового потока, причем при значении коэффициента К>1 противоизносные свойства определяют по температурной деструкции, а при значении коэффициента К<1 противоизносные свойства определяют по окислению масел.
На фиг.1 представлена зависимость диаметра пятна износа от коэффициента поглощения светового потока при испытании минерального моторного масла М8-Г2 при температурной деструкции (кривая 1) и при окислении (кривая 2); на фиг.2 - частично синтетического моторного масла Mobil Super 2000 10W-40 SJ/SL/CF; на фиг.3 - синтетического моторного масла Aqip Tecsint 5W-40 CJ/CF; на фиг.4 - зависимость коэффициента влияния температурной деструкции от коэффициента поглощения светового потока минерального моторного масла МВ-Г2; на фиг.5 - частично синтетического моторного масла Mobil Super 2000 10W-40 SJ/SL/CF; фиг.6 - синтетического моторного масла Aqip Tecsint 5W-40 CJ/CF.
Способ определения противоизносных свойств масел осуществляется следующим образом.
Испытанию подвергались моторные масла: минеральное М8-Г2, частично синтетическое Mobil Super 2000 SJ/SL/CF и синтетическое Aqip Tecsint 5W-40 CJ/CF.
п
Пробу испытуемого масла делят на две части. Первую часть пробы 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 оптимальной температуре (например, 180°С), выбранной в зависимости от базовой основы масла. Через равные промежутки времени (например, 8 ч) пробу окисленного масла фотометрируют и определяют коэффициент поглощения светового потока. При значениях коэффициента поглощения светового потока Кп, равных 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 и 0,8 ед., пробы окисленного масла испытывают дополнительно на машине трения (например, со схемой трения «шар-цилиндр») для определения диаметра пятна износа при окислении. Параметры трения выбраны постоянными (например, нагрузка 13Н, скорость скольжения 0,68 м/с, время испытания 2 часа, температура масла 80°С). Оставшуюся первую часть пробы 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 Кп, равного приблизительно 0,8 единиц, испытания испытуемого масла заканчивают. Вторую часть пробы товарного смазочного масла испытывают на температурную стойкость, делят на равные части, одну из которых массой, например, 50±0,1 г заливают в термостойкий стеклянный стакан, и устанавливают температуру испытания, например, 140°С на специально разработанном приборе без доступа воздуха при атмосферном давлении с конденсацией паров и отвода конденсата, затем включают нагрев и при наборе заданной температуры регистрируют время начала испытания. Остальные части проб второй части испытуемого масла испытывают тем же способом при повышении температуры, например, на 20°С, выше предыдущей в диапазоне температур от 140 до 300°С и измеряют те же параметры, что при температуре 140°С. После испытания масла в течение, например, 8 часов часть пробы второй части фотометрируют и определяют коэффициент поглощения светового потока К, другую часть пробы второй части испытуемого масла испытывают дополнительно на машине трения (например, со схемой трения «шар-цилиндр») для определения диаметра пятна износа. Полученные данные сведены в таблицу 1.
Таблица 1
Марка масла
К<sub>п</sub> при окислении
U при окислении, мм
К<sub>п</sub> при температурной деструкции
U при температурной деструкции, мм
Минеральное моторное масло М8-Г2
0
0,293
0
0,293
0,077
0,233
0,03
0,267
0,213
0,34
0,04
0,353
0,29
0,393
0,113
0,433
0,333
0,38
0,173
0,593
0,507
0,267
0,22
0,64
0,593
0,26
0,533
0,547
0,717
0,353
0,807
0,287
Частично синтетическое моторное масло Mobil Super 2000
0
0,273
0
0,273
0,183
0,313
0,017
0,28
0,327
0,34
0,06
0,42
0,42
0,333
0,107
0,427
0,643
0,307
0,24
0,367
0,947
0,273
0,76
0,293
0,973
0,333
Синтетическое моторное масло Aqip Tecsint 5W-40 CJ/CF
0
0,253
0
0,293
0,127
0,333
0,017
0,313
0,203
0,36
0,06
0,36
0,28
0,32
0,183
0,3
0,487
0,32
0,793
0,313
0,627
0,327
0,68
0,333
0,77
0,34
п
TC
TOC
По результатам испытания строят графические зависимости диаметра пятна износа от коэффициента поглощения светового потока измеренного испытуемого масла при окислении и при температурной деструкции (фиг.1, 2, 3). Затем по каждой из кривой зависимостей при одинаковых значениях коэффициентов поглощения светового потока определяют диаметры пятен износа. Так, например, для минерального моторного масла при значении коэффициента поглощения светового потока К=0,2 на кривой 1 диаметр пятна износа U=0,35 мм, на кривой 2 диаметр пятна износа U=0,63 мм. Определяют коэффициент влияния температурной деструкции как отношение диаметра пятна износа при температурной деструкции U и окислении U масла
,
TC
где U - диаметр пятна износа при температурной деструкции масла при одинаковых значениях коэффициента поглощения светового потока, мм;
TOC
U - диаметр пятна износа при окислении масла при одинаковых значениях коэффициента поглощения светового потока, мм.
п
В
В
Строят графическую зависимость коэффициента влияния температурной деструкции от коэффициента поглощения светового потока К (фиг.4, 5, 6). При одинаковых скоростях образования продуктов температурной деструкции и окисления в масле коэффициент влияния температурной деструкции равен 1. Это связано с одинаковыми диаметрами пятен износа при температурной деструкции и окисления масла соответственно. При значении коэффициента влияния температурной деструкции К>1 противоизносные свойства определяют по температурной деструкции, а при значении коэффициента К<1 противоизносные свойства определяют по окислению масел.
Полученные результаты приведены в таблице 2.
Для минерального моторного масла М8-Г2 (фиг.4) при всех значениях коэффициента поглощения светового потока Кп доминирующее влияние на противоизносные свойства оказывает температурная деструкция масла.
Для частично синтетического масла Mobil Super 2000 SJ/SL/CF (фиг.5) при значении коэффициента 0,1<Кп<0,3 ед. доминирующее влияние на противоизносные свойства оказывает температурная деструкция масла, при 0,3<Кп<0,8 ед. доминирующее влияние температурной деструкции на противоизносные свойства практически отсутствует, а при Кп>0,8 ед. доминирующее влияние оказывает температурная деструкция масла.
Для синтетического масла Aqip Tecsint 5W-40 CJ/CF (фиг.6) при значении коэффициента 0<Кп<0,14 ед. доминирующее влияние на противоизносные свойства оказывает температурная деструкция масла, при 0,14<Кп<0,78 ед. доминирующее влияние оказывает его окисление.
Согласно представленным экспериментальным данным при влиянии высоких температур наиболее высокими противоизносными свойствами обладает синтетическое моторное масло Aqip Tecsint 5W-40 CJ/CF (фиг.6), это связано с наименьшим влиянием температурной деструкции. Более низкими противоизносными свойствами при влиянии высоких температур обладает минеральное моторное масло М8-Г2 (фиг.4).
В
Физический смысл предлагаемого коэффициента влияния температурной деструкции К заключается в том, что он определяет количественное изменение влияния температурной деструкции на противоизносные свойства масла.
По анализу полученных зависимостей (фиг.4, 5, 6) можно сделать вывод, что влияние окисления и температурной деструкции зависит от базовой основы масел.
Применение предлагаемого способа позволяет произвести обоснованный выбор смазочных масел с учетом температурных условий эксплуатации агрегатов, классифицировать их по температурной стойкости и определять температурную область применения.
Таблица 2
Марка масла
Кп
U<sub>TC</sub>, мм
U<sub>TOC</sub>, мм
К<sub>В</sub>
Минеральное моторное масло М8-Г2
0,1
0,4
0,22
1,8
0,2
0,63
0,25
2,5
0,3
0,6
0,4
1,5
0,4
0,58
0,3
1,9
0,5
0,55
0,17
3,2
Частично синтетическое моторное масло Mobil Super 2000
0,1
0,42
0,28
1,48
0,2
0,39
0,31
1,24
0,3
0,37
0,34
1,07
0,4
0,36
0,33
1,06
0,5
0,35
0,33
1,03
0,6
0,32
0,30
1,05
0,7
0,3
0,28
1,05
0,8
0,32
0,29
1,07
0,9
0,35
0,29
1,18
Синтетическое моторное масло Aqip Tecsint 5W-40 CJ/CF
0,0
0,29
0,25
1,16
0,06
0,36
0,29
1,24
0,12
0,33
0,33
0,99
0,2
0,3
0,36
0,83
0,28
0,3
0,32
0,93
0,48
0,31
0,32
0,96
0,62
0,31
0,38
0,94
0,68
0,31
0,33
0,94