СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И КАЧЕСТВА СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD AND DEVICE TO DETERMINE OPERABILITY AND QUALITY OF LUBRICANT MATERIALS

Изобретение может быть использовано в нефтяной, автомобильной, авиационной, машиностроительной отраслях промышленности, где необходимо контролировать работоспособность смазочных материалов (в соответствии с ГОСТ 27.002-83 на смазочный материал распространяется понятие надежности и работоспособности). Сущность изобретения заключается в том, что с помощью устройства определяется работоспособность и качество смазочного материала по нескольким критериям: вязкость, относительный вязкостно-температурный показатель, плотность, электрическая емкость, коррозионная активность, наличие механических примесей, воздуховыделение, показатели капельной пробы на фильтровальную бумагу (масляное пятно). На основании этих показателей рассчитывается интегральный показатель качества смазочного материала. Кроме того, существует возможность определения температуры вспышки, щелочного числа и других показателей у отобранной пробы при помощи дополнительных приборов и реагентов.
С помощью цилиндрической емкости - пробоотборника с поршнем из картера двигателя через фильтр с магнитом отбирается небольшое (50 мл) количество смазочного материала, затем пробоотборник соединяется с измерительным блоком. С помощью нагревателя емкость-пробоотборник нагревается до нужной температуры.
В пробоотборнике с помощью пружины создается давление, в результате чего через трубку диаметром 1,5-2,5 мм в измерительную емкость поступает смазочный материал.
По времени истечения смазочного материала из пробоотборника в измерительную емкость, зависящему от диаметра трубки и температуры образца, определяют изменение вязкости работающего смазочного материала вследствие попадания воды, охлаждающей жидкости, продуктов неполного сгорания топлива и других примесей.
По количеству осевших на фильтре и магните частиц судят о степени загрязнения смазочного материала механическими примесями.
В измерительном блоке определяются плотность, вязкость, электрическая емкость, коррозионная активность, воздуховыделение смазочного материала, относительный вязкостно-температурный показатель.
Техническим результатом изобретения является возможность определения работоспособности и качества смазочного материала по браковочным показателям, а также дефектов в системах охлаждения, зажигания, очистки поступающего на смешение с топливом воздуха от пыли, топливной аппаратуре.
Изобретение относится к измерительной технике.
Близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ определения вязкости с помощью капиллярного вискозиметра путем фиксации уровня среды при постоянном установившемся режиме истечения, по которому дополнительно фиксируют высоту столба среды, соответствующую началу ее капельного истечения (а.с. СССР №1176213, G01N 11/08, 30.08.1985).
Недостатком аналога является ограниченные функциональные возможности.
Близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является также устройство для определения вязкости, содержащее полую камеру для исследуемой жидкости и капилляр, расположенный в нижней ее части, измеритель времени истечения, дозирующее устройство [авторское свидетельство СССР №600419, G01N 11/08, 1978].
Также близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ и устройство для определения степени разжижения моторных масел топливом, износа двигателя [патент РФ №2334212, G01N 11/06, G01N 3/56, 20.09.2008]. Сущность изобретения заключается в том, что создают вакуум шприцем, создают ламинарный поток масла, попадающего на магнит в виде капель, отрывающихся от сопла. По времени заполнения емкости в зависимости от диаметра трубки и сопла, температуры масла определяют степень разжижения работающего масла топливом, по наличию продуктов износа (частиц металла на магните) - фиксируют факт износа двигателя, а по весу продуктов износа определяют содержание продуктов износа. Недостатки аналога заключаются в том, что:
- Он определяет всего два показателя, которые не в полной мере определяют работоспособность масла.
- Конструкция устройства, содержащая отводную трубку, шприц, термопару в термостойкой трубке и сопло, не позволяет создать необходимое разрежение и снижает точность определения показателя вязкости (времени истечения масла).
- Для определения степени износа необходимо разбирать устройство, доставать магнит, промывать и взвешивать магнит с металлическими продуктами износа.
- Масло, проходящее через отводную трубку, охлаждается и роль установленного термостата снижается, т.к. термопара фиксирует температуру масла в трубке.
- Кроме этого термопара, представляющая собой две проволоки, в процессе эксплуатации загрязняется, сужается внутренний диаметр трубки и снижается точность измерения времени заполнения емкости.
- Конструкция устройства громоздкая и хрупкая.
Прототипом по технической сущности и достигаемому результату являются способ и устройство для определения работоспособности и качества смазочных материалов (Патент РФ №2392607, G01N 11/02, 20.06.2010). Сущность изобретения заключается в том, что с помощью диагностического устройства определяется работоспособность смазочного материала по обобщенному показателю, полученному на основе вязкости, плотности, электрической емкости, коррозионной активности (с помощью медной трубки), содержания частиц износа (с помощью магнита).
Недостатками прототипа являются:
- Невысокая точность измерения некоторых показателей.
- Магнит улавливает только железные механические примеси.
Задачей заявленного изобретения является определение работоспособности и качества смазочного материала и дефектов систем охлаждения, очистки воздуха, поступающего на смешение с топливом от пыли, топливной аппаратуры, узлов трения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и редукторов (по наличию в масле топлива, охлаждающей жидкости, продуктов износа, коррозии) по браковочным показателям смазочного материала:
- вязкость;
- плотность;
- электрическая емкость;
- наличие механических частиц;
- коррозионная активность;
- воздуховыделение;
- капельная проба на специальной бумаге (масляное пятно);
- вязкостно-температурный и относительный вязкостно-температурный показатели.
Технический результат от использования изобретения связан с экспресс-оценкой работоспособности и качества смазочного материала в узле трения (в ДВС, трансмиссии, редукторе, станке и т.д.) по браковочным показателям смазочного материала и возможностью определения дефектов в системах охлаждения, очистки воздуха от пыли, зажигания, в топливной аппаратуре и вентиляции картера. С помощью изобретения возможна организация непрерывного диагностирования парка автомобилей.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе определения работоспособности и качества смазочных материалов, в отличие от прототипа, создается разрежение без использования пружины: шток выдвигается на максимальную величину и фиксируется съемным стопором, смазочный материал через фильтр начинает поступать в пробоотборник. При этом намагничиваемые продукты износа притягиваются к поверхности магнита, а ненамагничиваемые продукты износа и другие механические примеси задерживаются на поверхности фильтра с размерами ячеек 5-15 микрон, после чего промываются растворителем, сушатся и взвешиваются, визуально с помощью увеличительного стекла определяются формы и размеры продуктов износа. Пробоотборник заполняется смазочным материалом, трубка с фильтром и магнитом отсоединяется, и он помещается в измерительный блок, где смазочный материал нагревается до необходимой температуры и выдавливается из емкости-пробоотборника с помощью пружины в измерительную емкость. По времени истечения смазочного материала в измерительный блок оценивают его вязкость. По изменению цвета медной пластины, на которую наносят небольшое количество масла на 2-3 часа, определяют коррозионную активность смазочного материала. С помощью плотномера измеряется плотность с целью дополнительного уточнения наличия и количества примесей в смазочном материале.
Вязкостно-температурный показатель определяет характер изменения вязкости с изменением температуры. Чем выше вязкостно-температурный показатель, тем медленнее изменяется вязкость при изменении температуры. Вязкостно-температурный показатель находится следующим образом: измеряется время заполнения устройства маслом при граничных температурах выбранного диапазона (например, 20 и 40°С) и рассчитывается отношение
ВТ=Тв/Тн,
где Тв - время истечения смазочного материала в измерительную емкость при температуре верхней границы выбранного температурного диапазона,
Тн - время истечения смазочного материала в измерительную емкость при температуре нижней границы выбранного температурного диапазона.
На практике известны случаи, когда у работающего смазочного материала, содержащего топливо (которое значительно снижает вязкость), не менялись вязкость и плотность. Это происходило вследствие окисления масла, разложения присадок, попадания пыли, сажи и других загрязнений. Однако температура вспышки существенно падала, что является сигналом о наличии топлива в смазочном материале. Так как топливо имеет значительно больший индекс вязкости, то изменение вязкостно-температурного показателя может свидетельствовать о наличии топлива в смазочном материале, а также о повышенной пожаровзрывоопасности.
Относительный вязкостно-температурный показатель показывает отклонение вязкостно-температурного показателя масла от нормы. Для его определения находится вязкостно-температурный показатель диагностируемого масла и сравнивается с аналогичным показателем у свежего масла.
ОВТ=1-(|ВТч-ВТд|)*k,
где ВТч - вязкостно-температурный показатель чистого масла,
ВТд - вязкостно-температурный показатель диагностируемого масла,
k - браковочный коэффициент.
В таблице 1 приведены опыты с маслом И-40 и расчет некоторых показателей масла.
На фиг.3 приведен график зависимости температуры вспышки от вязкости масла И-40. Опыты показывают, что с увеличением содержания топлива увеличивается пожаровзрывоопасность, т.к. уменьшается температура вспышки.
Таблица 1
Масло И-40
Содержание топлива, %
Вязкость, сСт, при 40°С
Время заполнения измерительной емкости, с
Температура вспышки, °С
Вязкостно-температурный показатель
при 23°С
при 40°С
0
53,61
145
67
227
0,46
2
48,48
124
62
204
0,50
4
35,44
90
47
157
0,52
8
25,68
56
32
43
0,57
В таблице 2 приведены опыты с маслом Nissan 5W40 и расчет некоторых показателей масла. На фиг.4 приведен график зависимости температуры вспышки от вязкости масла Nissan 5W40.
Таблица 2
Масло Nissan 5W40
Содержание топлива, %
Вязкость, сСт, при 40°С
Время заполнения измерительной емкости, с
Температура вспышки, °С
Вязкостно-температурный показатель
при 23°С
при 40°С
0
68,01
145
74
211
0,51
2
56,06
115
61
185
0,53
4
47,29
103
57
142
0,55
8
38
79
45
45
0,57
3
Также был проведен опыт с работающим маслом Nissan 5W40, показатели которого (вязкость и плотность) при 20°С не отличались от нормальных показателей свежего масла. Время заполнения устройства составило 140 секунд. Плотность была равна 0,86 г/см. Был проведен тест на температуру вспышки, он показал 138°С, и это указывало на повышенную пожаровзрывоопасность. Рассчитали также вязкостно-температурный показатель, он составил 0,54. У свежего масла он равен 0,51. Он увеличился вследствие того, что в масло попало топливо, у которого большой индекс вязкости. Из этого следует вывод, что на основе вязкостно-температурного показателя, а также относительного вязкостно-температурного показателя можно исключить ошибку неверного определения работоспособности и качества масла, а также сделать вывод о пожаровзрывоопасности и наличии топлива в смазочном материале.
Устройство дополнительно содержит датчик электрической емкости, расположенный в измерительном блоке. По изменению электрической емкости судят о наличии воды или топлива в смазочном материале.
Устройство позволяет определить также воздуховыделение. Для этого через измерительную емкость пропускают воздух компрессором производительностью 1 л/мин в течение 10 минут.
После проведения анализов отобранная проба смазочного материала возвращается в картер двигателя, либо сливается и передается для анализа на лабораторном оборудовании других показателей (определение щелочного числа, температуры вспышки в открытом тигле, и др.).
Емкость измерительного блока очищается с помощью поршня.
Пробоотборник с термостойкой трубкой выполняет также роль масломерного щупа с градуировкой между нижним и верхним уровнем, которая позволяет фиксировать уменьшение или увеличение уровня масла в картере двигателя (узла трения) во время эксплуатации, что в сочетании с показателями вязкости и плотности работающего масла более полно характеризует состояние работающего масла.
В моторном масле, находящемся в масляной системе двигателя внутреннего сгорания или редуктора, происходят непрерывные количественные и качественные изменения, которые с помощью применяемого способа и устройства можно своевременно обнаружить и принять меры, а значит, продлить ресурс машины.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором изображена схема предлагаемого устройства.
Устройство работает следующим образом.
Устройство состоит из измерительного блока 6, где проводится большая часть анализов смазочного материала и цилиндрической емкости - пробоотборника 20 со штоком 1 и трубкой диаметром 2-3 мм для отбора смазочного материала из картера двигателя.
С помощью цилиндрической емкости - пробоотборника с поршнем из картера двигателя (станка, имеющего систему смазки и др.) через трубку 13 с фильтром 14 и магнитом 18 отбирается небольшое (50 мл) количество смазочного материала, затем пробоотборник помещается в нагревательное устройство или под нагревательную лампу 12 и фиксируется в зажиме 2 измерительного блока. Так как определяется относительный вязкостно-температурный показатель, то вначале опыт проводится при температуре нижней границы выбранного температурного диапазона (например, 20…40°С).
Трубка 13 с фильтром 14 и магнитом 18 меняется на трубку 3 диаметром 1,5-2,0 мм, соединенную с прозрачной измерительной емкостью 7, установленной в зажимы 8. Удлинительная трубка 21 входит в измерительную емкость 7, тем самым увеличивая полезный объем емкости. При нажатии кнопки 4 в пробоотборнике с помощью пружины 5 создается давление, в результате чего через трубку в измерительную емкость 7 поступает смазочный материал.
По времени истечения смазочного материала из емкости-пробоотборника 20 со штоком 1 в измерительную емкость 7, зависящему от диаметра трубки, усилия пружины и температуры, определяют изменение вязкости работающего смазочного материала вследствие попадания воды, охлаждающей жидкости, продуктов неполного сгорания топлива, продуктов деструкции загущающей присадки и других примесей.
При определении относительного вязкостно-температурного показателя измерительная емкость 7 отсоединяется от измерительного блока и меняется местами с емкостью-пробоотборником 20 (шток 1 и трубку 3 предварительно отсоединяют). При этом шток 1 соединяется и работает с новой емкостью. При этом фиксируется количество смазочного вещества. Далее производят повторно анализ уже при температуре верхней границы выбранного температурного диапазона. Посредством использования нагревательного устройства или лампы 12 происходит прогрев смазочного материала до нужной для анализа температуры. Если зафиксированное количество смазочного вещества отличалось от 50 мл, то полученное время истечения линейно экстраполируют (увеличивают) с учетом нормативного значения 50 мл.
По количеству частиц износа на магните 18 и осевших на фильтре 14 механических примесей судят о степени загрязнения смазочного материала механическими примесями.
Определяется воздуховыделение из масла. Воздуховыделение позволяет оценить способность масла выделять воздух. Данный показатель оказывает значительное влияние на долговечность смазываемых пар трения (наличие воздуха в масле увеличивает износ). Если время воздуховыделения большое, то значит, что воздух будет дольше задерживаться в смазочном материале, тем самым создавая опасность нарушения сплошности масляной пленки, что в конечном итоге приводит к износу.
Порядок определения воздуховыделения:
1) Измеряется плотность масла при комнатной температуре (с помощью плотномера).
2) Через масло в измерительной емкости в течение 10 минут с помощью компрессора производительностью 1 л/мин продувается воздух. Колпачок 19 снимается и подсоединяется компрессор.
3) Повторно измеряется плотность масла.
4) Периодически измеряется плотность масла, определяется время, в течение которого плотность возвращается к первоначальному состоянию - это время является показателем воздуховыделения.
Также проводится анализ масла методом "капельной пробы". Для этого капают маслом на специальную бумагу 16 (фиг.2). Масло пипеткой 15 наносится на бумагу 16. По внешнему виду масляного пятна можно выявить состав смазочного материала. На бумаге измеряют диаметры трех зон капли, определяют их цвет и рисунок, равномерность растекания масла и рассматривают четыре составные части масляного пятна (фиг.2):
А - ядро или центр капли, соответствующий первичной зоне капли до ее растекания по бумаге; здесь оседают все тяжелые нерастворимые механические примеси;
Б - краевая зона (темное черное кольцо), окаймляющее ядро малорастворимыми в масле органическими примесями; кольцо отсутствует как при чистом масле, так и при очень грязном масле, а ядро имеет ровный цвет;
В - зона диффузии - широкое серое кольцо за ядром - через краевую зону масла с легкими растворенными органическими примесями;
Г - кольцо чистого масла - самое внешнее светлое кольцо, присутствует, если в масле начинает проявляться потеря моюще-диспергирующих присадок.
Чистое масло дает большое светлое пятно, исчезающее через несколько суток. Зона Г через несколько часов также исчезает. Если В и Г элементы имеют прерывистую форму, то масло насыщено водой, а если стойкий желтоватый или светло-коричневый цвет зоны, то масло насыщено водой, а стойкий желтоватый или светло-коричневый цвет зоны диффузии говорит о значительной окисленности масла из-за аварийного перегрева двигателя.
Чем светлее и равномернее цвет ядра и зоны диффузии, тем работоспособнее масло. При потере присадок уменьшается зона диффузии, расширяется внешнее светлое кольцо. Появление внешнего кольца чистого масла означает момент, когда начинают исчерпываться моюще-диспергирующие свойства масла. Для высокощелочных масел это необязательно. Ориентировочно работоспособность малощелочных и среднещелочных масел можно определять по нижеследующим показателям:
а) Кмп=d1/d2,
где d1 - диаметр зоны ядра, d2 - диаметр зоны Б.
Если Кмп>0,75 - чрезмерное наличие механических примесей.
б) Кмд=d3/d2,
где d3 - диаметр зоны В.
Если Кмд>1,3, то моюще-диспергирующая способность масла чрезмерно ослабла.
Отсутствие зоны В пятна наблюдается, как правило, из-за наличия воды в масле, густое черное мазеобразное ядро с блестками металла, коричневое или желтое кольцо свидетельствуют о браковочном состоянии масла и оно подлежит срочной замене.
Аналогично пипеткой 15 наносится масло на медную пластинку 10, расположенную на измерительном блоке 6. По изменению цвета медной пластины 10 (через 2-3 часа), сравнивая с эталонами по ГОСТ 6321-92, можно определить коррозионную активность. Таким образом, коррозионная активность определяется капельным методом.
Также на измерительном блоке находится прибор для измерения электрической емкости смазочного материала. К нему подключен конденсатор с обкладками 9, который помещается в смазочный материал в измерительной емкости 7.
Результаты измерения времени истечения смазочного материала и электрической емкости отображаются на экране 11. Устройство также может снабжаться компьютером для расчета показателей.
Полученные показатели:
- вязкость;
- плотность;
- электрическая емкость;
- наличие механических частиц;
- коррозионная активность;
- капельная проба (масляное пятно);
- воздуховыделение;
- относительный вязкостно-температурный показатель,
характеризуют качество смазочного материала и наличие примесей, позволяют выявить процессы, проходящие в объекте диагностирования. Причины, влияющие на показатели смазочного материала:
I. Вязкость уменьшается:
- при попадании топлива и продуктов неполного его сгорания;
- при деструкции вязкостной присадки;
- при доливке масла с низкой вязкостью;
Вязкость увеличивается:
- при окислении масла;
- при загрязнении масла (отложениями, сажей);
- при угаре масла (перегрев двигателя);
- при доливке масла с высокой вязкостью;
- при попадании охлаждающей жидкости (воды);
II. Плотность понижается:
- при попадании топлива и продуктов неполного его сгорания;
- при доливке масла с низкой плотностью;
- при деструкции высокомолекулярных углеводородов;
Плотность повышается:
- при загрязнении масла продуктами отложений, сажей, пылью;
- при доливке масла с высокой плотностью;
- при попадании охлаждающей жидкости (воды);
III. Механические примеси появляются:
- при обкатке узла трения;
- при использовании некачественного масла;
- при коррозии;
- при попадании топлива и продуктов неполного его сгорания;
- при попадании охлаждающей жидкости (воды);
- при попадании в масло сажи;
- при попадании пыли через систему очистки воздуха от пыли;
IV. Коррозия на медь возникает:
- при попадании в масло воды;
- при использовании в ДВС сернистого топлива;
- при разложении антикоррозийной присадки;
V. Электрическая емкость повышается:
- при попадании охлаждающей жидкости (воды);
- незначительно при попадании продуктов неполного сгорания топлива;
VI. Показатели капельной пробы изменяются:
- при попадании охлаждающей жидкости (воды);
- при попадании топлива и продуктов неполного его сгорания;
- при попадании механических примесей;
- при работе масла в перегретом двигателе;
- при изменении моюще-диспергирующей способности масла;
VII. Показатель воздуховыделения изменяется:
- при изменении плотности;
- при изменении вязкости;
- при наличии в смазочном материале воды, охлаждающей жидкости, продуктов неполного сгорания топлива и т.д.;
- при окислении смазочного материала;
VIII. Относительный вязкостно-температурный показатель изменяется:
- при попадании охлаждающей жидкости (воды);
- при попадании топлива и продуктов неполного его сгорания;
- при изменении состава смазочного материала;
- при окислении смазочного материала.
Перечень фигур. На фиг.1 изображено устройство для экспресс-диагностики смазочного материала. На фиг.2 показана капельная проба. На фиг.3 показан график зависимости температуры вспышки от вязкости для масла И-40. На фиг.4 показан график зависимости температуры вспышки от вязкости для масла Nissan 5W40. На фиг.5 показан график зависимости температуры вспышки от вязкостно-температурного показателя для масла И-40. На фиг.6 показан график зависимости температуры вспышки от вязкостно-температурного показателя для масла Nissan 5W40.
Для того чтобы на основании полученных показателей определить работоспособность смазочного материала, вводится интегральный показатель.
Расчет интегрального показателя
1. Показатель вязкости
В=1-(|t1-t2|/t2)*k1,
где t1 - время истечения проверяемого смазочного материала в измерительную емкость;
t2 - время истечения свежего смазочного материала в измерительную емкость;
k1=4 - поправочный коэффициент для вязкости 1 (браковочное показание - отклонение более 25%);
2. Плотность
П=1-(|П1-П2|/П2)*k3,
где П1 - плотность проверяемого смазочного материала;
П2 - плотность свежего смазочного материала;
k3=188,68 - поправочный коэффициент для плотности (браковочное показание -отклонение более 0,53%);
3. Электрическая емкость
Е=1-(|Е1-Е2|/E2)*k4,
где E1 - электрическая емкость проверяемого смазочного материала;
Е2 - электрическая емкость свежего смазочного материала;
k4=1,67 - поправочный коэффициент для электрической емкости (браковочное показание - отклонение более 60%);
4. Коррозия на медь капельным методом
Потемнение пластины - визуальный контроль по образцам, 2 с, 3с, 4с. (ГОСТ 6321-92).
Таблица 3
Степень коррозии
Коэффициент k5
Степень коррозии
Коэффициент k5
1а
0
3а
1
1b
0.11
3b
1
1с
0.22
3с
1
2а
0.43
4a
1
2b
0.84
4b
1
2с
1
4c
1
К=1-k5,
где k5 - поправочный коэффициент для коррозионной активности по таблице 1.
5. Механические примеси на магните
M=1-((m1-m2)/m3)*k6,
где m1 - масса магнита с продуктами износа;
m2 - масса чистого магнита;
m3 - масса отобранной пробы масла (42 г);
k6=56000 - поправочный коэффициент для механических примесей (брак 0,00179% по массе);
Механические примеси
Ф=1-(m1-m2+m4-m5)/m3)*k7,
где m4 - масса фильтра после фильтрации проверяемого смазочного вещества;
m5 - масса чистого фильтра;
m3 - масса отобранной пробы масла (42 г);
k7 (по массе 2% брак)=50 - поправочный коэффициент для механических примесей.
6. Капельная проба
Кобщ=((1-|Кмд-1,15|/0,15)+(1-|Кмп-0,5|/0,25))/2,0;
где
а) Кмп=d1/d2,
где d1 - диаметр зоны ядра, d2 - диаметр зоны Б.
Если Кмп>0,75 - чрезмерное наличие механических примесей.
б) Кмд=d3/d2,
где d3 - диаметр зоны В.
Если Кмд>1,3, то моюще-диспергирующая способность масла чрезмерно ослабла.
7. Воздуховыделение
ВХ=1-((|ВХ1-ВХ2|)/BX1)*k8,
где ВХ1 - время воздуховыделения у свежего (чистого масла),
ВХ2 - время воздуховыделения у проверяемого масла,
k8=10 - поправочный коэффициент для воздуховыделения (браковочное показание -отклонение более 10%).
8. Относительный вязкостно-температурный показатель
ТВ=1-(|Тв/Тн-Лв/Лн|)*k9),
где Тв - время истечения свежего смазочного материала в измерительную емкость при температуре верхней границы выбранного температурного диапазона,
Тн - время истечения свежего смазочного материала в измерительную емкость при температуре нижней границы выбранного температурного диапазона,
Лв - время истечения проверяемого смазочного материала в измерительную емкость при температуре верхней границы выбранного температурного диапазона,
Лн - время истечения проверяемого смазочного материала в измерительную емкость температуре нижней границы выбранного температурного диапазона,
k9=10 - поправочный коэффициент для вязкостно-температурного показателя (браковочное показание |Тв/Тн-Лв/Лн|>0.1).
Если хотя бы один показатель вне нормы, то считаем масло негодным, иначе считаем интегральный показатель масла, который характеризует работоспособность масла
ИП=(B+П+E+K+M+Ф+Кобщ+ВХ+ТВ)/9;
чем ближе интегральный показатель к нулю, тем хуже качество масла.
Рассмотрим конкретные случаи.
3
Пример 1. Моторное масло синтетическое SAE 5W40 (свежее) вязкостью при 100°С 13 сСт разбавляют 1, 2, 3% продукта неполного сгорания - бензина АИ-95 (имеющего начало кипения 90°С, а конец кипения 210°С) и, используя предлагаемый способ и устройство, определяют время истечения в измерительную емкость при температуре 40°С. Результаты измерения времени заполнения образцов масел с продуктами неполного сгорания помещены в таблицу 4. Плотность свежего масла - 842 кг/м.
Таблица 4
Содержание продуктов неполного сгорания бензина АИ-95 в моторном масле SAE 5W40, (мас.%)
Время истечения, сек
Электрическая емкость, пФ
0
68,2
40
1
64,8
42
2
63
44,5
3
59,6
45,5
3
3
Взяли моторное синтетическое масло SAE 5W40 из картера работающего на бензине АИ-95 автомобиля. С использованием предлагаемого способа и устройства определяем время истечения масла в измерительную емкость при температуре 40°С. Оно составило 63,1 сек, что соответствует, согласно таблице 4, 2% продуктов неполного сгорания бензина АИ-95. Попадание топлива в масло свидетельствует о неисправности топливной аппаратуры или системы зажигания. Наличие продуктов неполного сгорания в масле подтверждается также изменением плотности (838 кг/м вместо 842 кг/м). На фильтре обнаружена 1 частица. Медная пластина не потемнела - коррозии на медь нет. Электрическая емкость составила 45 пФ. Время воздуховыделения составило 69 сек, что на 2 сек меньше, чем у свежего моторного масла.
Капельная проба. Появилось внешнее кольцо чистого масла, Кмд=1,2, что свидетельствует об ухудшении моющее-диспергирующих свойств смазочного материала. Кмп=0,5.
Относительный вязкостно-температурный показатель. Мы определили время истечения работающего масла при 20°С и 40°С. Оно составило 131,248 сек и 63,1 сек соответственно. При этом показатели свежего масла должны быть 152.7 сек и 68,2 сек соответственно. Учитываем эти данные при расчете показателя.
Расчет интегрального показателя
В=1-(|t1-t2|/t2)*k1=1-((|63,1-68,2|)/68,2)*4=0,7;
П=1-(|П1-П2|/П2)*k3=1-((|838-842|)/842)*188,68=0,1;
E=1-(|e1-e2|/e2)*k4=1-((|45-40|)/40)*1,67=0,79;
K=1-k5=1-0=1;
M=1-((m1-m2)/m3)*k6=1-((|5,00015-5|)/42)*56000=0,8;
Ф=1-((m1-m2+m4-m5)/m3)*k7=1-((5,00015-5+20,021-20)/42)*50=0,97;
Кобщ=((1-|Кмд-1,15|/0,15)+(1-|Кмп-0,5|/0,25))/2,0=((1-|1,2-1,15|/0,15)+(1-|0,5-0,5|/0,25))/2,0=(0,67+1)/2=0,83;
ВХ=1-((|ВХ1-BX2|)/ВХ1)*k8=1-((|71-69|)/71)*10=0,72;
ТВ=1-(|Тв/Тн-Лв/Лн|)*k9,=1-(68,2/152,7-63,1/131,248)*10=0,66;
ИП=(В+В2+П+Е+К+М+Ф+Кобщ+ВХ+ТВ)/9=(0,7+0,1+0,79+1+0,8+0,97+0,83+0,72+0,66)/9=0,73.
Пример 2. Свежее минеральное масло 5W40 вязкостью при 100°С 10,76 сСт разбавляют 4 и 6% дизельного топлива (летнего) и, используя предлагаемый способ и устройство, определяют время поступления дизельного масла в цилиндрическую емкость при температуре 40°С. Результаты экспериментов помещены в таблицу 5.
Таблица 5
Содержание дизельного топлива (летнего) в масле 5W40, (мас.%)
Время заполнения емкости, сек
Электрическая емкость, пФ
0
68,2
40
2
64
43
4
63,3
44,7
6
59,6
45,6
3
Масло SAE 5W40 из картера двигателя, работающего на дизельном топливе (летнее). С использованием предлагаемого способа и устройства определяют время поступления масла в емкость при температуре 40°С, которое составило 63,5 сек. Согласно таблице 5, в работающем масле топлива около 4%. На фильтре обнаружено 6 частиц сажи, что говорит о неправильном режиме сгорании топлива. Плотность масла при 20°С увеличилась - 852 кг/м. Коррозия на медной пластине свидетельствует о попадании охлаждающей жидкости из системы охлаждения (из-за нарушения герметичности, трещин в рубашке охлаждения). Электрическая емкость составила 44,5. Воздуховыделение 73 сек (у свежего масла 71 сек). Капельная проба. Кмп=0,84, что говорит о чрезмерном наличии механических примесей в масле. Так как один из показателей масла выходит за пределы допустимого (содержание топлива около 4%), интегральный показатель рассчитывать не имеет смысла.
Литература
1. Патент на изобретение №2392607 (G01N 11/02, 20.06.2010) «Способ и устройство для определения работоспособности смазочных материалов». Авторы: Нигматуллин Р.Г. и др.
2. Патент на изобретение №2334212 (G01N 11/06, G01N 3/56, 20.09.2008) «Способ и устройство для определения степени разжижения моторных масел топливом и износа двигателя». Авторы: Нигматуллин Р.Г. и др.
3. Патенты РФ: (патент РФ №2167407, G01N 3/56, 2001.05.20), (а.с. СССР №1176213, G01N 11/08, 30.08.1985), [авторское свидетельство СССР №579564, G01N 11/10,1977.], [авторское свидетельство СССР №600419, G01N 11/08, 1978].