СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СМАЗЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МАСЕЛ
PROCEDURE FOR DETERMINATION OF LUBRICUTAING PROPERTY OF OIL

Изобретение относится к технологии определения смазывающей способности жидких смазочных масел.
Известен способ определения смазывающей способности масел, заключающийся в том, что эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток, снимают статическое напряжение на поверхностях трения изменением полярности электрического тока, измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения в присутствии смазки в контакте, а в качестве параметра используют их отношения (А.С. СССР №1054732, G01N 3/56, 1983 г.).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения смазывающей способности масел, который заключается в том, что эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток, снимают статическое напряжение на поверхностях пары трения изменением полярности электрического тока, измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения в присутствии смазки в контакте, при этом измеряют величину тока за период от начала испытания до стабилизации его значения при установившемся режиме трения, в зависимости от времени трения, нагрузки, скорости скольжения, механических свойств материалов пары трения и температуры масла, строят их графические зависимости и оценивают смазочную способность масла по параметрам: приспосабливаемости, скорости приспосабливаемости масла к данным условиям трения и коэффициенту совместимости масел (патент РФ №2186386, МПК G01N 33/30, 3/56, опубл. 2002 г.).
Известные методы обладают недостаточной информативностью, т.к. не учитывает изменения смазывающих свойств при применении масел в машинах и агрегатах при их окислении, что важно для определения их ресурса, а также влияние тока на механические процессы, протекающие на площади фрикционного контакта.
Техническим результатом изобретения является повышение информативности способа при оценке смазывающей способности окисления и склонности к образованию на поверхностях трения защитных хемосорбционных слоев.
вт
Поставленная задача для решения технического результата достигается тем, что в способе определения смазочной способности масел эксплуатируют пару трения в присутствии смазки, пропускают через нее электрический ток, измеряют постоянный ток при неподвижной паре трения и при установившемся режиме трения, согласно изобретению пробу масла постоянной массы нагревают с перемешиванием при определенной температуре в зависимости от назначения смазочного масла в течение постоянного времени, отбирают часть пробы окисленного масла, которую фотометрируют и определяют коэффициент поглощения светового потока, а другую часть пробы окисленного масла испытывают дважды на машине трения при постоянных параметрах трения, при пропускании через пару трения постоянного тока от внешнего источника стабилизированного питания и без тока, измеряют параметры износа при пропускании тока через пару трения и без тока, определяют коэффициент влияния тока К на смазывающую способность окисленного масла по формуле
,
где Uт - параметр износа при пропускании через пару трения постоянного тока от внешнего стабилизированного источника питания, мм;
U - параметр износа при отсутствии тока в паре трения, мм,
вт
вт
вт
а смазывающую способность испытуемых смазочных масел определяют по значениям коэффициента влияния тока К, где отрицательное значение коэффициента влияния тока К означает повышение смазывающей способности окисленного масла, а положительное значение коэффициента влияния тока К показывает понижение смазывающей способности окисленного масла.
На чертеже представлена зависимость коэффициента влияния тока на смазывающую способность окисленных масел от коэффициента поглощения светового потока для минерального М10-Г2к (1), частично синтетического Mobil Super 2000 SJ/SL/CF (2) и синтетического Mobil Super 3000 SJ/SL/SK/CF (3) моторных масел.
Способ определения смазывающей способности масел осуществляется следующим образом.
п
п
Товарное смазочное масло 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 постоянной температуре (например, 180°С). Через равные промежутки времени (например, 8 ч) отбирают часть пробы окисленного масла для фотометрирования и определения коэффициента поглощения светового потока. При значениях коэффициента поглощения светового потока K, равного 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 и 0,8 ед., другую часть пробы окисленного масла испытывают дополнительно на машине трения (например, со схемой трения «шар-цилиндр») для оценки смазывающих свойств. Параметры трения выбраны постоянными (например, нагрузка 13 Н, скорость скольжения 0,68 м/с, время испытания 2 часа, температура масла 80°С). Пробу окисленного масла испытывают дважды при пропускании постоянного тока (например, 100 мкА) через пару трения от внешнего источника стабилизированного питания (3 В) и без тока. Пропускание тока через пару трения обеспечивает определение склонности испытуемого окисленного масла к формированию на поверхностях трения хемосорбционных защитных граничных слоев, влияющих на его смазывающую способность. Оставшуюся пробу 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 К, равного приблизительно 0,8 единиц испытания испытуемого масла заканчивают.
Испытанию подвергались моторные масла: минеральное М10-Г2к, частично синтетическое Mobil Super 2000 SJ/SL/CF и синтетическое Mobil Super 3000 SJ/SL/SK/CF. Результаты испытания сведены в таблицу.
вт
Для оценки влияния тока на смазывающую способность масел определяют коэффициент влияния тока К, определяемый по формуле
,
где Uт - параметр износа при пропускании через пару трения постоянного тока от внешнего стабилизированного источника питания, мм;
U - параметр износа при отсутствии тока в паре трения, мм.
п
Так, например, для минерального моторного масла М10-Г2к при коэффициенте поглощения светового потока К=0,14 коэффициент влияния тока равен
п
Для минерального моторного масла М10-Г2к при коэффициенте поглощения светового потока К=0,287 коэффициент влияния тока равен
вт
вт
Отрицательное значение коэффициента К означает повышение смазывающей способности окисленных масел, а положительное значение коэффициента влияния тока К показывает понижение смазывающей способности окисленных масел.
Физический смысл предлагаемого коэффициента заключается в том, что он определяет количественное изменение смазывающих свойств испытуемых масел при пропускании тока через пару трения и выражен в процентах.
вт
При формировании защитных хемосорбционных слоев на поверхностях трения параметр износа уменьшается, а коэффициент К влияния тока на смазывающую способность масла приобретает отрицательные значения.
вт
п
п
п
По полученным экспериментальным данным строят графическую зависимость коэффициента влияния тока К от коэффициента поглощения светового потока. Для минерального моторного масла М10-Г2к (кривая 1) при малых значениях коэффициента поглощения светового потока К<0,15 единиц смазывающая способность понижается до 7%. В диапазоне коэффициента К от 0,15 до 0,5 единиц смазывающая способность повышается до 50%, а при значениях К от 0,5 до 0,8 единиц понижается до 13%.
п
п
п
Для частично синтетического масла Mobil Super 2000 SJ/SL/CF (кривая 2) до значения коэффициента К=0,2 единиц смазывающая способность повышается до 30%, а при К от 0,2 до 0,4 единиц она понижается до 3%. При значениях коэффициента К от 0,4 до 0,94 единиц смазывающая способность повышается до 60%.
п
п
п
п
Для синтетического масла Mobil Super 3000 SJ/SL/SK/CF (кривая 3) при увеличении коэффициента К до 0,2 единиц смазывающая способность понижается до 2%, а при значениях К от 0,2 до 0,3 единиц она повышается до 68%. При значениях коэффициента К от 0,3 до 0,65 единиц смазывающая способность понижается до 5% и при значениях К от 0,65 до 0,82 она повышается до 25%.
Таблица
Марка масла
Коэффициент поглощения светового потока, К<sub>п</sub>
Диаметр пятна износа на шаре, мм
Коэффициент влиянии тока К<sub>вт</sub> на смазывающую способность масел, %
без тока
с током
Минеральное М10-Г2к
0
0,27
0,26
-3,8
0,14
0,26
0,28
7,1
0,287
0,27
0,24
-12,5
0,447
0,29
0,26
-11,5
0,487
0,33
0,22
-50,0
0,577
0,24
0,26
7,6
0,7
0,26
0,3
13,3
0,797
0,25
0,26
3,8
Частично синтетическое Mobil Super 2000 SJ/SL/CF
0
0,27
0,28
3,6
1,183
0,34
0,26
-30,8
0,327
0,36
0,3
-20,0
0,42
0,33
0,34
2,9
0,643
0,35
0,22
-59,1
0,947
0,31
0,2
-55
Синтетическое Mobil Super 3000 SJ/SL/SK/CF
0
0,29
0,28
-3,6
0,183
0,35
0,36
2,8
0,277
0,37
0,22
-68,2
0,57
0,44
0,38
-15,8
0,64
0,36
0,38
5,3
0,68
0,42
0,34
-23,5
0,82
0,49
0,44
-11,4
п
п
Согласно представленных экспериментальных данных наилучшей смазывающей способностью характеризуется частично синтетическое масло Mobil Super 2000 SJ/SL/CF, так как при больших значениях коэффициента К (от 0,45 до 0,94 единиц) оно обеспечивает формирование защитных хемосорбционных слоев на поверхностях трения. Минеральное масло М10-Г2к уступает по смазывающей способности другим маслам, так как при значениях К>0,55 единиц оно не обеспечивает формирование хемосорбционных слоев на поверхностях трения.
Применение предлагаемого способа позволяет получить более полную информацию об изменении смазывающей способности масел при их окислении и оценить влияние продуктов окисления на формирование защитных хемосорбционных слоев на поверхностях трения.