Способ диагностики масла по показателю прочности
OIL DIAGNOSTICS METHOD BY STRENGTH INDEX

Изобретение относится к области гидравлической и пневматической техники и может быть использовано для контроля состояния масел и рабочих жидкостей на промышленных предприятиях и исследования способности жидкостей сопротивляться объемному разрушению.
Из уровня техники известен способ определения объемной прочности жидкости (патент РФ №2076309, «Способ определения объемной прочности жидкости», МПК G01N 11/00, опубл. 27.03.1997), заключающийся в том, что исследуемая жидкость подвергается некоторому воздействию в U-образной не смачиваемой трубке.
Недостатками способа являются:
- необходимость визуального наблюдения момента разрыва (потери прочности), приводящее к повышению субъективности измерений;
- необходимость подбора материала U-образной трубки для обеспечения несмачиваемости под каждую конкретную жидкость;
- отсутствие контроля за процессом нагружения образца жидкости;
- отсутствие поверенных приборов и средств измерений, включенных в Государственный реестр средств измерений, и, соответственно, невыполнение требований единства измерений.
Наиболее близким способом диагностики, принятым за прототип, следует считать способ, описанный В.А. Хохловым (учебник «Электрогидравлический следящий привод», М.: Наука, 1964), предусматривающий испытания образца жидкости в герметичном объеме путем приложения внешней нагрузки F известной величины.
Недостатками способа являются:
- необходимость визуального наблюдения момента разрыва (потери прочности), приводящее к повышению субъективности измерений;
- возможность применения только для прозрачных жидкостей;
- отсутствие контроля за процессом нагружения образца жидкости;
- отсутствие поверенных приборов и средств измерений, включенных в Государственный реестр средств измерений, и, соответственно, невыполнение требований единства измерений.
- способ направлен на поиск максимально достижимой прочности, не ориентирован на диагностику состояния реального образца жидкости.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении объективной диагностики состояния реальной жидкости.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе диагностики состояния масел по показателю прочности, заключающемся в испытании образца масла в герметичном объеме путем приложения постепенно увеличивающейся внешней нагрузки F известной величины, согласно изобретению, одновременно с увеличением внешней нагрузки F снимают соответствующую величину удлинения х и строят диаграмму сопротивления «F-х», при этом по построенной диаграмме производят вычисление показателей прочности по следующим формулам:
- модуль растяжения:
- давление разрыва
нВ
где F - сила нагружения в т. В;
cВ
в
F - сила сопротивления сильфона в т. В (на удлинении х);
нА
F - сила нагружения в т. А;
сА
А
F - сила сопротивления сильфона в т. А (на удлинении Х);
0
W - начальный объем сильфона;
y
d - условный диаметр сильфона; ха - удлинение сильфона.
Построение диаграммы сопротивления «F - х» по значениям внешней нагрузки F и соответствующего ей удлинения сильфона х позволяет:
- исключить субъективность человеческого восприятия при наблюдении момента разрыва, что позволяет применять способ широкому кругу специалистов, не обладающих специальными знаниями в области прочности жидкости;
- испытывать непрозрачные, в т.ч. загрязненные и окисленные жидкости, для которых наблюдение момента разрыва затруднено или невозможно;
- применять единый математический алгоритм обработки экспериментальных данных, что повышает точность и снижает вычислительные ошибки.
Сущность изобретения представлена на фиг. 1, где изображена схема этапов испытаний образца масла; на фиг. 2 - построенная диаграмма сопротивления масла; на фиг. 3 - построенная диаграмма сопротивления масла в примере конкретного осуществления способа.
Так, на фиг. 1 испытания образца масла проводят в герметичном объеме, например, в сильфоне 1, который отделяется от прозрачной трубки 2 запорным краном 3. Первое закрытие запорного крана 3 под уровнем масла производится несколько раз, обеспечивая выход воздуха из запорного элемента и гарантирует невозможность его проникновения из окружающей среды.
Для осуществления способа к образцу масла, помещенному в сильфон 1, прикладывают внешнюю нагрузку F и отслеживают удлинение сильфона х с помощью микрометра. Увеличение внешней нагрузки F первоначально соответствует зоне упругой деформации OA (фиг. 2), т.е. удлинение х линейно зависит от прилагаемой внешней нагрузки F. Как видно по фиг. 1, в начальный момент приложения внешней нагрузки F образуются очаги несплошности.
Последующее увеличение внешней нагрузки F соответствует зоне пластичной деформации АВ (фиг. 2). Удлинение х растет быстрее прилагаемой внешней нагрузки F. В этом случае очаги несплошности объединяются в каверны.
Увеличение нагрузки F производят, например, до 250 Н (зависит от конструкции установки и вида применяемых сильфонов). По завершению испытания нагрузку снимают, запорный кран 3 открывают.
Внешняя нагрузка F задается постепенным увеличением объема воды в нагружающей емкости (25 мл кл. 2, ГОСТ 1770-74), измерение удлинения х сильфона - индикатором часового типа (0-10 мм, 0,01 мм ГОСТ 577-68), что обеспечивает выполнение требования единства измерений.
0
Пример диаграммы сопротивления для масла моторного 10W-40 приведен на фиг. 3. Диаграмма построена в координатах «сила сопротивления жидкости (масла) Fж - удлинение х», т.е. выполнена математическая операция Fж=Fн-Fc (учтено сопротивление сильфона). Применен сильфон с начальным объемом W=0,215 л и условным диаметром dy=32 мм. Параметры прочности составили:
- модуль растяжения (угол наклона линейной части OA):
- давление разрыва (экстремум характеристики в т. В)
Полученные значения показателей прочности сравнивают с эталонными для каждого конкретного образца масла. Эталонные значения определяются в зависимости от области применения масла и могут быть скорректированы непосредственно на месте эксплуатации.
Предлагаемый способ был опробован при испытаниях маслозаполненных винтовых компрессорных установок. У образца компрессорного масла перед заправкой в компрессорную установку в соответствие с заявленным способом определялось давление разрыва. Затем компрессорная установка подвергалась испытаниям в соответствие с действующей заводской программой и методикой испытаний, определялись ее основные параметры, важнейшим из которых служила удельная мощность. Серия экспериментов позволила установить, что удельная мощность находится в допустимых пределах при значениях давления разрыва 90-115 кПа. Эти значения были приняты в качестве эталонных, что при последующих испытаниях позволило снизить несоответствия компрессорных установок по удельной мощности с 48 до 9%, а также отказаться от длительных дорогостоящих исследований масел в специализированных лабораториях.