СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТОЙКОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ
METHOD FOR DETERMINATION OF TEMPERATURE RESISTANCE OF LUBRICANT OILS

Изобретение относится к технологии для определения температурной стойкости смазочных масел.
Известен способ определения температурной стойкости граничных смазочных слоев и твердых смазочных покрытий (Матвеевский P.M. Температурная стойкость граничных смазочных слоев и твердых смазочных покрытий при трении металлов и сплавов. - М.: Наука. 1971. 227 с) путем измерения коэффициента трения. Принятый показатель оценивает поведение смазочного материала в зависимости от температуры.
Известный способ обладает недостаточной информативностью, т.к. учитывает изменения, происшедшие в смазочном масле в зоне трения по коэффициенту трения и величине износа, а количественную и качественную оценку изменений в самом смазочном масле в результате температурной деструкции он не учитывает.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения термической стабильности (температурной стойкости) смазочного масла (патент РФ 2240558, МПК G01N 33/30, опубл. 2004), при котором отбирают пробу масла, делят ее на равные части, каждую из которых нагревают и перемешивают при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отвода конденсата не менее 3 ч, при этом для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину, после чего определяют коэффициент поглощения светового потока, вязкость, коэффициент энергетического состояния, центрифугируют, повторно определяют коэффициент поглощения светового потока, строят их графические зависимости от температуры, а термическую стабильность смазочного масла определяют по вязкости, коэффициенту энергетического состояния, температуре начала нагарообразования и разности коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования.
Известный способ обладает недостаточной информативностью о термической стабильности смазочных масел, т.к. не учитывает количество тепловой энергии, затраченной на образование продуктов деструкции и испарения.
Задачей изобретения является повышение достоверности определения температурной стойкости смазочных масел за счет определения количества тепловой энергии, затраченной на образования продуктов деструкции и испарения и температурной области деструкции.
п
G
п
п
G
п
Поставленная задача решается тем, что в способе определения температурной стойкости смазочного масла, при котором отбирают пробу масла, делят ее на равные части, каждую из которых нагревают при атмосферном давлении без доступа воздуха с конденсацией паров и отвода конденсата, при этом для каждой последующей части пробы масла температуру испытания повышают на постоянную величину, после чего определяют коэффициент поглощения светового потока К, строят графические зависимости от температуры и определяют температурную стойкость, согласно изобретению после испытания пробу взвешивают, определяют величину испарившейся массы G как разность массы пробы масла до и после испытания, коэффициент испарения К как отношение испарившейся массы пробы масла к оставшейся массе, коэффициент энергии превращения Е как сумму коэффициентов поглощения светового потока К и испарения К, затем строят графические зависимости коэффициента энергии превращения Е от температуры испытания, а температурную стойкость испытуемого смазочного масла определяют по температурам начала и завершения процесса деструкции.
п
На чертеже представлены зависимости коэффициента энергии превращения Е от температуры испытания: а - синтетического масла Castrol Long Tec OW-30 SL/CF; б - минерального моторного масла Лукойл Супер 15W-40 CD/SF.
Пример конкретного выполнения способа. Испытанию подвергались товарные масла: минеральное Лукойл Супер 15W-40 CD/SF и синтетическое Castrol Long Tec OW-30 SL/CF.
Пробу испытуемого смазочного масла наливают в стеклянный стакан нагревателя массой, например, 50 граммов. С помощью программы терморегулятора ТРМ-101 устанавливают температуру, например, 140°С, затем включают нагрев и при наборе заданной температуры регистрируют время начала испытания.
После испытания смазочного масла в течение постоянного времени, например 7 ч нагреватель отключают, термически испытанную пробу смазочного масла взвешивают, определяют величину испарившейся массы G как разность массы пробы масла до и после испытания, часть пробы фотометрируют и определяют коэффициент поглощения светового потока. Далее определяют коэффициент энергии превращения
п
п
G
Е, как сумму коэффициентов поглощения светового потока К и испарения К.
п
На основе положений самоорганизации коллоидных систем, к которым относится смазочное масло, оно не может неограниченно поглощать тепловую энергию, поэтому избыток ее превращается в продукты деструкции и испарения, а коэффициент энергии превращения Е количественно определяет превращенную тепловую энергию.
Новые пробы испытуемого смазочного масла испытывают тем же способом при повышении температуры на 20°С выше предыдущей в диапазоне температур от 140 до 300°С и измеряют те же параметры, что при температуре 140°С. После проведения цикла испытаний по показателям температурной стойкости строят графические зависимости от температуры испытания (чертеж, а, б). Результаты испытания смазочных масел сведены в таблицу.
Температурную стойкость испытуемого смазочного масла определяют по температурам начала и завершения процесса деструкции.
п
п
Для синтетического моторного масла Castrol Long Tec OW-30 SL/CF (чертеж, a) начало деструкции определяется температурой 156°С, а завершение - 240°С. Это подтверждается двумя участками зависимости Е=f(Т), первый из которых определяет температурную область деструкции присадок в диапазоне от 156 до 240°С, а второй участок - завершение процесса деструкции присадок, но продолжение процесса испарения испытуемого масла. Этим и объясняется изгиб зависимости Е=f(Т).
Для минерального моторного масла Лукойл Супер 15W-40 CD/SF (чертеж, б) начало процесса деструкции определяется температурой 140°С, а завершение - 280°С. Температурная область процесса деструкции присадок определяется диапазоном температур от 140 до 280°С.
Применение предлагаемого способа позволяет определить температурную стойкость моторных масел с более полной информацией об изменении их свойств при температурном воздействии.
Результаты испытания моторных масел на температурную стойкость
Марка масла
Температура испытания, °С
Коэффициент поглощения светового потока, К<sub>п</sub>
Величина испарившейся массы, G, г
Коэффициент испарения, К<sub>G</sub>
Коэффициент энергии превращения, E<sub>п</sub>
Castrol Long Tec OW-30 SL/CF
исх
0
-
-
-
160
0,013
0,8
0,016
0,029
180
0,073
1,2
0,025
0,098
200
0,16
2,1
0,044
0,204
220
0,247
3,4
0,073
0,32
240
0,283
4,6
0,101
0,384
260
0,23
6,5
0,149
0,379
280
0,2
8,7
0,211
0,411
300
0,227
8,7
0,211
0,437
Лукойл Супер 15W-40 CD/SF
исх
0
-
-
-
140
0
0,4
0,008
0,008
160
0
0,7
0,014
0,014
180
0,02
0,9
0,04
0,06
200
0,037
3,5
0,075
0,112
220
0,133
4,7
0,104
0,237
240
0,213
6,5
0,149
0,362
260
0,243
8,8
0,214
0,457
280
0,233
11,1
0,285
0,518