Экспресс-контроль масла для снижения износов и предотвращения аварий моторов

А.В. Дунаев

ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЬ МАСЛА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЗНОСОВ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ АВАРИЙ МОТОРОВ

Проведен обзор методов контроля рабочих показателей автомобильных масел, как трудно реализуемых в эксплуатации, так и косвенных экспресс-методов. Ключевые слова: вязкость масла, моторные масла, контроль и диагностика масел.

^начение качества моторного масла для надежной и долговечной работы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) по мере повышения их энергонасыщенности и стоимости неуклонно повышается. В то же время по мере изнашивания ДВС требования к рабочим свойствам масла несколько меняются: нужно повышать вязкость, моющее-диспергирующие и антикоррозионные свойства.

При разработке, подготовке к производству, при производстве масел они подвергаются комплексом различных испытаний по многочисленным стандартным и другим методам контроля физикохимических и моторных показателей в лабораторных, стендовых и эксплуатационных условиях. После освоения производства масла контролируют при производстве и при периодических контрольных испытаниях.

При техническом обслуживании и текущем ремонте машин также необходимо контролировать масла, но только по их рабочим свойствам для диагностирования ДВС, предотвращения его ускоренного изнашивания и аварий, а также для своевременной смены масла. К основным рабочим свойствам масла относятся:

•антиизносные и антизадирные (в лабораторных и стендовых условиях по стандартным методикам, а в эксплуатации косвенно через спектральный анализ масла и его вязкости);

•антифрикционные, снижающие коэффициент трения деталей, механические потери и расход топлива на привод ДВС и его смазку (прямая их проверка в эксплуатации затруднительна; косвенная — по вязкости);

•моюще-диспергирующие, обусловливающие уменьшение или предотвращение лако и нагарообразования на теплонапряженных деталях ДВС (стандартными методами в лабораторных, стендовых и специальных эксплуатационных испытаниях; в рядовой эксплуатации косвенная проверка по щелочному числу и по «капельной пробе»);

•нейтрализующие, обусловливающие нейтрализацию кислых продуктов сгорания сернистых топлив для уменьшения их коррозионного действия на детали ДВС (по стандартным методикам при специальных испытаниях; косвенно — по щелочному числу);

•антикоррозионные и защитные, обусловливающие предотвращение коррозии деталей ДВС и уменьшение агрессивного действия самого масла на цветные сплавы подшипников ДВС (по стандартным методикам при специальных испытаниях; в эксплуатации — по спектральному анализу масла).

Вышеперечисленные показатели являются главными, определяющими уровень качества моторных масел, обеспечивающими надежную и долговечную работу ДВС.

Важным показателем является вязкость масла, несколько повышающаяся от окисления, загрязнения и обводнения масел, резко снижающаяся от разжижения топливом при неисправностях ДВС. У всесезонных масел на основе жидкой базы с загущающимися присадками вязкость резко снижается на 25—50 % в первые же десятки часов работы, что скрывают производители и поставщики масел. Поэтому вязкость, обусловливающая давление в системе смазки, следует проверять при признаках снижения давления, переходить на более вязкое масло для изношенных ДВС, а порой и регулировать клапаны системы смазки для уменьшения перепуска масла в картер и тем самым увеличения его подачи в ДВС.

Имеются другие собственно-конструктивные показатели масла, которые важны, хотя в эксплуатации не используются. Но в эксплуатации обязательны к контролю другие, рабочие показатели, обусловленные влиянием негативных эксплуатационных факторов: загрязнение масла абразивными мехпримесями, водой, топливом с уменьшением щелочного числа и вязкости, что грубо снижает моторные свойства масла, вызывает ускоренное изнашивание и приводит к авариям ДВС. Контроль этих показателей для изношенных моторов обязателен.

Имеется несколько стандартных методов контроля рабочих показателей масел, трудно реализуемых в эксплуатации, но имеются косвенные экспресс-методы, часть которых приведена ниже (см. таблицу). Они просты, не требуют сложного и дорогостоящего оборудования и приборов, доступны любому механику по техническому обслуживанию ДВС, рядовому лаборанту со средним образованием и даже любому механизатору или владельцу техники. Их регулярное применение позволяет предотвращать ускоренное изнашивание ДВС и их аварии, а также преждевременную или запоздалую смену масла.

Значительное место в экспресс-контроле моторного масла занимает «капельная проба» на фильтровальной бумаге, что предложено еще в 1948 г. специалистами фирмы Шелл [1-4]. Метод дополнен фотометрией масляного пятна и компьютеризирован. Но достаточно и органолептической оценки масляного пятна, получаемого через 15—20 мин после помещения в теплое место квадрата фильтровальной бумаги с нанесенной на него представительной кап-лей масла, взятого с горячего мотора. Стилизованные «капельные пробы» имеются в некоторых руководствах по техническому обслуживанию транспортных дизелей и в учебной литературе. Их натуральные фото приведены на рисунке.

На «капельных пробах» диаметром 30—50 мм выявляют 6 показателей: ядро (центр) капли; темное или черное кольцо, окаймляющее ядро, где оседают крупные мехпримеси, не проникающие в поры бумаги; широкое кольцо за ядром - зона диффузии мелких, растворенных в масле мехпримесей - самое показательное, ширина которого характеризует моюще-дисперги-рующие свойства и работоспособность масла в целом, а цвет - степень загрязненности масла. У мало поработавшего масла может быть только внешнее кольцо чистого, отфильтрованного бумагой, масла. Если масло обводнено - внешнее кольцо имеет рваные разводья, а если все масляное пятно имеет желтый или коричневый цвет - масло сильно окислено в перегретом (сожженном) моторе. Соотношение диаметров зоны диффузии и ядра дает количественную характеристику работоспособности масла. Высокощелочные масла воздействуют на бумагу и образуют на ней концентрические кольца, которые требуют изучения. Некоторые обкаточные масла дают специфический цвет «капельки». Так что «капельная проба» достаточно информативна.

Кроме моторного аналогично можно контролировать качественные турбинные, компрессорные, трансмиссионные и гидравлические масла. Желательно иметь комплекты цветных фото «капельных проб», т.к. «капельки» на бумаге выцветают. Для подготовки к работам можно использовать газетную бумагу или светлую ситцевую материю.

Такой простой (см. таблицу) контроль особенно важен для долго работавших моторов, где масло быстро теряет свои свойства и способность к защите ДВС от ускоренного изнашивания и аварий. Кроме того, этот контроль подстрахует от применения низкокачественных масел.

Следует определять срок смены масел не по рекомендациям завода-изготовителя техники, а по фактическому состоянию, определяемому экспресс-методом. Увеличение срока службы может быть при новом моторе, легких условиях эксплуатации и хорошем обслуживании, а при старом моторе и при плохом обслуживании, когда масло загрязняется, обводняется, разжижается топливом, портится из-за неустраняемых неисправностей системы смазки, сроки службы масла резко сокращаются.

По мере старения мотора, изнашивания его кривошипношатунного механизма и цилиндро-поршневой группы, а также снижения давления в системе смазки по другим причинам следует переходить на более вязкие масла. Здесь и в других условиях, следует отказываться от применения всесезонных масел. Применение всесезонных масел оправданно только для моторов, запуск кото-рых нужен после длительной стоянки на морозе. Вязкость этих масел через 20-30 часов работы уменьшается на 2550 %, что повышает, особенно, пусковой износ. Такие, дороже обычных, масла перед широким применением требуют осторожной проверки в различные периоды года и в разных условиях эксплуатации. Поэтому ОАО «НАМИ-ХИМ» производит только сезонное масло.

После 3-5 лет эксплуатации все моторы требуют промывки системы смазки. Это непреложный закон, который следует соблюдать так же, как и правила дорожного движения. Игнорирование промывки существенно сокращает ресурс и масла и мотора. Маслофильтры, по результатами экспресс-контроля, требуется менять чаще, чем само масло. Так центробежные масло-

очистители подлежат проверке и обслуживанию не реже чем через 200-250 ч работы.

Моторы многих горных машин, требуют от владельцев дополнительных мер по защите от загрязнения систем смазки и впуска воздуха. Эти разнообразные меры, упущенные изготовителями, резко повышают ресурс мотора и масла.

Высококачественные и дорогие масла, не пригодные к применению только из-за загрязненности, но имеющие большой запас рабочих свойств по осталь-ным показателям, подлежат очистке от мехпримесей и повторному использова-нию, хотя-бы по пониженному классу качества.

С начала 90-х годов произошло резкое изменение соотношения стоимостей овеществленного (машины, оборудование, материалы) и живого (заработная плата) труда. Это требует изменения соотношений этих затрат при техническом обслуживании и текущем ремонте машин в целях увеличения их надежности и срока службы. То есть, нужно чаще проводить регламентные работы по диагностированию и обслуживанию, особенно по системам и узлам защиты систем смазки топливоподачи, охлаждения, воздухоподачи ДВС и др.

С 1942 г. началось применение препаратов для безразборного ремонта моторов, силовых передач, гидроагрегатов и даже дизельной топливной аппарату-ры. Имеются апробированные рекомендации по этому ремонту с предварительным диагностированием для предотвращения ошибочных работ, что заметно снижает изнашивание ДВС, продлевает срок их службы, позволяет использовать низкокачественные масла, уменьшает расход топлива и масла и дает другие преимущества.

Таким образом, имеются многие возможности для повышения надежности и срока службы горных машин с минимумом затрат.

По мере работы, с потерей рабочих свойств масла, с увеличением количества и размеров мехпримесей, масляное пятно от светло-серого постепенно превращается в темно-черное и неуклонно уменьшается в размере. Капля грязного и обводненного (мертвого) масла из аварийного двигателя не расплывается на фильтровальной бумаге вообще. Почему???

Примеры капельных проб масел типа М14Г2 или классов качества СС, CD, CF-4, СG-4: 1 — почти свежее масло, в новом двигателе поработало не более 50 час; не загрязнено, расплывается на наибольший размер, дает равномерно-окрашенное светло-серое пятно со светлой наружной окаемкой чистого масл; 2 — то же, не более 100 часов; видны ядро, кольцо краевой зоны, окаймляющее ядро, кольцо зоны диффузии загрязненного масла и крайнее кольцо почти чистого масла. Это классический пример «капельной пробы» масла с большим запасом работоспособности; 3 — грязное, но имеющее большой запас рабочих свойств и много поработавшее масло; требуется каждодневный его контроль, чтобы упредить резкое ухудшение состояния масла и мотора; 4,5 — масло заметно потеряло моюще-диспергирующие свойства; для высоконапряженных моторов его уже можно заменять; 6 — масло — полный брак из мотора аварийного состояния; требуется выявление и устранение неисправностей (протечек воды и др.), промывки мотора и заливки качественного масла

91Р

Таблица

Показатели и свойства масла

Способы проверки

Требования и нормативы

Применяемые средства

Бумага фильтровальная по ГОСТ 11026 или простая низкосортная писчая неплотная или даже газетная бумага. Простейшая титровальная установка и химреактивы См. выше Стеклянные или металлические пластины 50х50 мм, толщиной 4—5 мм

Электроплитка с закрытой спиралью или другой нагреватель; тигель на 100 мл; термометр до 250 °С на держателе

Стеклянные трубки с внутренним диаметром 9,5—12 мм или пластина со сверлениями 10,00 мм. Шарики диаметром 7.94 мм, (9.52 или 10,00 мм) для разных трубок

То же, что и по п.1 То же, что и при контроле

1. Моюще-диспергирующие свойства

2. Загрязненность абразивными мехприме-сями 3. Разжижение топливом

4. Вязкость

5. Обводненность

А. «Капельная проба» масла. Нанести в теплом месте каплю горячего масла из работающего мотора на квадрат 50х50 мм фильтровальной бумаги для химлабо-раторий.

Б. Определение щелочного числа масла по экспресс-методу ГосНИИ 25 МО РФ в лабораторных условиях А.«Капельная проба» масла.

Б. Растирание капли масла между стеклянными или металлическими пластинами В. Центрифугирование лабораторной центрифугой

А. Температура вспышки паров масла при нагревании пробы масла 70—100 миллилитров в металлическом тигле до 200—235°С. Целесообразно проверки по п. 3 и 5 совмещать

А. Измерять время падения шариков (из шарикоподшипников) в двух стеклянных трубках, разных по диаметру (9,5—12,0 мм). Заранее определить эти времена для свежих масел с известными вязкостями. Строго обеспечивать равенство температур контроля для свежих и контролируемых масел

А. «Капельная проба» масла Б. Кипячение до 180 °С 50—100 миллилит-

Положить горизонтально на кольцо, так, чтобы середина бумаги ничего не касалась. Оценивать через 15—20 мин по рекомендациям на рисунке. Не менее 4 мг КОН на грамм масла См. выше Трески стеклянных пластин, их царапины и блестки свидетельствуют об опасном загрязнении масла

После достижения 170 °С поочередно проводить пламя спички за 2 сек на высоте 12— 14 мм над зеркалом масла Допускаемая температура на короткий период работы масла 180 °С. Явная вспышка паров масла при 170 °С — масло разжижено чрезмерно Длина трубок или двух сверлений в прозрачной плексигласовой пластине не менее 150 мм, оптимально 200 мм. Снижение времени падения на 15 % в обоих трубках свидетельствует о не-допустимом уменьшении вязкости.

То же, что и по п.1 Допустимо одно потрескивание

Lit

ров пробы масла, взятой из нижнего слоя в картера ДВС. Проверять совместно с определением температуры вспышки по п. 3.

По мере увеличения концентрации воды она проявляется потрескиваниями нагреваемого масла, или вспениванием мелкими пузырьками, или бурлением крупными пузырьками, интенсивным кипением и в крайнем случае — внезапным выбросом масла, чреватым ожогами лица и глаз.

В. Опустить в масло нагретый металлический предмет, например жало паяльника; капнуть каплю масла на раскаленный предмет, например на конфорку электроплитки с закрытой спиралью.

Г. Поджечь промасленный жгут из материи или из бумаги или из бечевки.

Д. Капнуть каплю масла в теплом месте на запястье руки и наблюдать за ней в течение 1—2 мин

на один миллилитр масла. Интенсивное потрескивание, шипение, вспенивание, бурление, кипение масла не допускаются; бурление крупными пузырьками или взрыв капли — масло брак

То же, что и по п. В. Появление струек в бороздках кожи — признак обводненности масла

При подозрениях на воду в масле проверить запотевание на крышках маслозаливных горловин, капелек из сапунов и на обрезе газоотводной трубки, а зимой и сосулек на них

температуры вспышки паров масла

При подозрении на плохое состояние масла и интенсивное изнашивание мотора осмотреть срез осадка отложений в центробежном маслоочисти-теле на блески металлических частиц или даже вскрыть полнопоточные маслоочистители. При снятии масляного поддона также проверять наличие блесток частиц и проводить тщательную очистку всех доступных деталей мотора

Примечание: При отрицательной «капельной пробе» другие проверки можно не проводить, но для выяснения причины брака масла можно проверить его обводненность. Если «капелька» положительна — нужно проверить загрязненность масла и температуру вспышки, которая косвенно покажет также уровень вязкости масла. Для всесезонных масел типа 10W-30 контроль вязкости обязателен всегда, а для сезонных — при снижении давления в системе смазки двигателя. Масло браковать при превышении норматива любого из показателей, выяснять и устранять причины неисправности ДВС чтобы исключить его аварийное изнашивание и выход из строя. Для производственных лабораторий возможно использование таких недорогих приборов: ИЗЖ (Индикатор загрязненности жидкостей), Портативный прибор для контроля содержания воды в масле WS04 фирмы Pall Corporation. Имеются и другие приборы обобщенной оценки состояния масла по диэлектрической проницаемости, но они не дают раздельной оценки загрязненности, обводненности и моюще-диспергирующих свойств._______

1. Авторские свидетельства СССР № 201768, 267248, 348078, 513163 на способы определения необходимости замены масла. Авторы: Хмелевой Н.М., Пасечников Н.С.

2. Папок К.К., Зусева Б.. Оценка качества масла по методу пятна. «Автомобильный транспорт», 1961, № 1, с. 27 — 28

3. Гергель Уильям (Корпорация «Лубризол») Периодичность замены дизельных масел. Доклад на 2-й Международной конференции по проблемам разработки, производства и применения смазочных материалов. Бердянск, 2—

4. Резников В.Д. Анализ моторного масла — лучший способ иагностики двигателя. Журналы «Автоперевозчик», № 6 и № 7, 2001. Iiîm

Dunaev A.V.

OIL EXPRESS CONTROL FOR WEAR AND TEAR DECREASE AND MOTORS’ ACCIDENT PREVENTION

It is carried out the review of inspection method of working performance of lube oils, both difficultly realized in operation, and indirect express methods.

Key words: Oil viscosity, motor oils, oil control and diagnostics.

Коротко об авторе ------------------------------------

Дунаев А.В. — кандидат технических наук, зав. сектором ГОСНИТИ.

6.09.1997.