ПРИРАБОТОЧНОЕ МАСЛО
BREAK-IN OIL

Изобретение относится к области производства смазочных масел и может быть использовано при выполнении технологической операции обкатки отремонтированных двигателей в условиях сельскохозяйственных предприятий, эксплуатирующих и ремонтирующих двигатели внутреннего сгорания, а также прочих предприятий ремонтно-технического назначения.
В ремонтно-технических предприятиях, при проведении ремонта вышедших из строя двигателей производят в основном расточку и шлифовку шеек коленчатых валов и распределительных валов газораспределительного механизма.
Использование известных приработочных масел в процессе обкатки отремонтированных двигателей не всегда позволяет получить положительные результаты и обеспечить надежную работу двигателя в послеремонтный период эксплуатации. Использование приработочных масел с различного рода присадками, наполнителями, мелкоабразивными материалами, модификаторами трения способствуют снижению износа, выравниванию поверхностей. Однако, если ремонту, восстановлению подвергаются только поверхности коленчатого вала и гильз цилиндров, а поршни, кольца и вкладыши устанавливаются новые, то возникают ситуации, когда присадки, добавки отрицательно влияют на поверхности трения, вызывая либо образование пленок, либо образование следов износа. Необходим баланс между эффективностью и качеством сглаживания микротрещин, микровыступов на поверхностях трения шеек валов, образующихся в результате станочной обработки и щадящим режимом воздействия на новые детали, например вкладыши.
Известно приработочное масло на минеральной основе (см. авторское свидетельство СССР №1803419, МПК С10М 141/02 от 16.07.90), содержащее сверхтонкий порошкообразный наполнитель Cu-Zn, олеиновую кислоту и октадециламин, взятых в следующих соотношениях, масс. %:
Порошкообразный наполнитель
0,1-0,9
Олеиновая кислота
0,07-0,63
Октадециламин
0,5-4,5
Минеральное масло
до 100
Недостаток данного приработочного масла - низкие противоизносные свойства.
Использование сверхтонкого порошкового наполнителя сопряжено со способностью частиц наполнителя группироваться на поверхностях трения с образованием неравномерного слоя. В качестве масляной основы используют минеральное масло до 100%, что увеличивает себестоимость получения приработочного масла.
Наиболее близким к заявленному является приработочное масло (см. патент RU №2614857, МПК С10М 125/04, C10N 30/06. Опубликовано 29.03.2017. Бюл. №10, авторы Остриков В.В., Афанасьев Д.И. и др.), содержащее в качестве масляной основы глубокоочищенное минеральное моторное масло при следующем соотношении компонентов, масс. %.:
Олеиновая кислота
1-4
Карбамид
0,5-1,5
Молибденсодержащая присадка
2-4
Графены
0,05-0,15
Глубокоочищенное отработанное
минеральное моторное масло
96,45-90,35
Данное масло обладает удовлетворительными противоизносными и антифрикционными характеристиками, однако, при использовании в двигателях, подвергшихся частичному восстановлению (замена поршневой группы, вкладышей на новые и восстановление только изношенных поверхностей шеек коленчатого вала), на поверхности гильз цилиндров и вкладышей образуются либо следы износа от действия включений карбамида в процессе холодной обкатки, либо следы износа от действия молибденсодержащей присадки, способной группироваться в масле от нанодисперсного до ультрадисперсного состояния. Высокое содержание олеиновой кислоты 1-4 масс. % в составе масла способно вызвать чрезмерное размягчение поверхности трения, также приводящее к изменению структуры металла вкладышей и износу. Использование в составе приработочного масла в качестве основы глубокоочищенного минерального моторного масла из-за присутствия в ней остаточных элементов асфальтенов, карбенов, карбоидов приводит к снижению срока службы масла. Используемые в составе графены, при их смешивании с глубокоочищенным отработанным минеральным моторным маслом, способны в течение непродолжительного времени после приготовления состава выпадать в осадок, что ограничивает эффективность работы состава приработочного масла.
Задача предлагаемого изобретения - повышение эффективности приработки поверхностей трения и эксплуатационных свойств приработочного масла.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном приработочном масле, содержащем масляную основу, олеиновую кислоту, графены, карбамид, согласно изобретению, в качестве масляной основы используют глубокоочищенное осветленное отработанное моторное масло, графены используют в смеси с глубокоочищенным осветленным отработанным моторным маслом, обработанные ультразвуком, карбамид используют растворенным в гидроксиде аммония, взятыми в следующем соотношении компонентов, масс. %:
Олеиновая кислота
0,1-0,5
Карбамид в гидроксиде аммония
0,1-0,3
Графеновая смесь
0,1-0,3
Глубокоочищенное осветленное отработанное
моторное масло
99,7-98,9
Карбамид, растворенный в гидроксиде аммония, в масле под действием высоких температур образует игловидные структуры размером 0,1-0,5 мкм, которые выполняют функции мягкой шлифовки поверхностей трения при проведении холодной обкатки двигателя с последующим переходом в жидкое состояние при проведении горячей обкатки, повышая тем самым смазывающие свойства масла. Использование гидроксида аммония способствует повышению эффективности растворения карбамида во время обкатки двигателя.
Графеновая смесь, добавляемая в приработочное масло, улучшает теплопроводность масла и участвует в процессе заполнения микровпадин на поверхностях трения. При этом конгломерация частиц после смешивания графенов с маслом и обработки раствора ультразвуком практически исключается. Глубокоочищенное осветленное отработанное моторное масло очищается по способу, представленному в патенте RU №2614244, МПК С10М 175/02 опубл. 24.03.2017. Бюл. №9, авторы Остриков В.В. и др. Очищенное осветленное данным способом отработанное моторное масло не содержит смол, асфальтенов, продуктов окисления, имеет более низкое кислотное число по сравнению с прототипом.
Состав приработочного масла готовят следующим образом. Карбамид в концентрации 0,1-0,5% от массы очищенного отработанного масла растворяют в гидроксиде аммония 0,25-0,5% от массы карбамида при температуре 20-25°С.
На следующем этапе готовится графеновая смесь. Графены 0,1-0,3 масс. % помещаются в небольшой объем 0,1-0,2 масс. % глубокоочищенного осветленного отработанного моторного масла. Смесь перемешивается механической мешалкой в отдельной емкости. Данная емкость помещается в шкаф ультразвуковой мельницы. На панели ультразвуковой мельницы устанавливалась частота излучения ультразвуком - 22 кГц и мощность излучения - 1 кВт. При данных параметрах проводилась обработка смеси в течении 30-40 минут.
Глубокоочищенное осветленное отработанное моторное масло нагревают до температуры 80°С, после чего в него вносят олеиновую кислоту в концентрации 0,1-0,5 масс. %, графеновую смесь в количестве 0,1-0,3 масс. %. Смесь нагревают до 100°С и перемешивают в течение 5-10 мин. После перемешивания в масло вносят карбамид, растворенный в гидроксиде аммония в количестве 0,1-0,3 масс. %. Полученную общую смесь всех компонентов приработочного масла нагревают до температуры 105-110°С и перемешивают 15…20 мин.
Сравнительную оценку противоизносных свойств приработочных масел проводили на основании анализа изменения диаметра пятна износа на четырехшариковой машине трения КТ-2. Испытания проводили в течение 3 часов при температуре 70°С и 150°С масла и нагрузке 70 Н между шариками. Для сравнения рассматривалось масло, приготовленное в соответствии прототипом.
В таблице 1 представлены результаты исследований по оценке противоизносных свойств масел.
Выбор температурного режима обусловлен необходимостью моделирования процесса обкатки и приближения к реальным процессам, происходящим при холодной и горячей обкатке двигателя внутреннего сгорания.
Эксплуатационные испытания масел проводили на отремонтированных двигателях Д-240 в условиях стендовой обкатки согласно режимам, установленным техническими требованиями для данной марки дизельного двигателя.
В таблице 2 представлены результаты стендовых испытаний приработчных масел в двигателях Д-240.
В результате испытаний установлено, что в двигателе, работающем на предлагаемом составе масла компрессия в цилиндрах после завершения обкатки составляла 25,8 атм., что более чем на 10% выше чем в двигателе, проходившем обкатку на приработочном масле в соответствии с прототипом (таблица 2).
Расход топлива у двигателя после 3 часов обкатки на предлагаемом составе приработочного масла составлял 14,2 кг/час, у двигателя, прошедшего обкатку на приработочном масле по прототипу 16,9 кг/час.
На основании полученных данных можно сделать вывод, что основные эксплуатационные характеристики у двигателя, прошедшего обкатку на предлагаемом составе приработочного масла выше по сравнению с прототипом.
С целью получения дополнительных сведений об эксплуатационных свойствах приработочных масел проводился отбор проб масел из картера двигателя для определения механических примесей, вязкости кинематической, кислотного числа масла и содержания нерастворимого осадка.
В таблице 3 представлены результаты оценки изменения физико - химических характеристик масел до и после проведения стендовых испытаний на приработочном масле по прототипу и по предлагаемому варианту.
Анализируя изменение физико - химических характеристик масел (таблица 3) установлено, что в масле по прототипу кислотное число увеличилось с 4,1 мг КОН/г до 4,8 мг КОН/г, в то время как в предлагаемом приработочном масле это значение после обкатки составляет 2,2 мг КОН/г.Содержание нерастворимого осадка в масле прототипа увеличилось практически в 3 раза, в предлагаемом составе масла - в 2 раза. Данные показатели характеризуют процесс «старения» масла, его срок службы, эффективность обкатки.
Содержание механических примесей в масле прототипа с учетом входящей в состав масла молибденсодержащей присадки увеличилось с 1,1% до 2,1%. В предлагаемом составе этот показатель значительно ниже.
Использование предлагаемого приработочного масла позволит повысить эффективность приработки отремонтированных двигателей, продлить срок службы масла и снизить затраты на эксплуатацию отремонтированной техники.