Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений

Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к области исследования смазочных масел применительно к оценке их склонности к образованию высокотемпературных отложений в результате термоокислительной деструкции смазочного масла на поверхностях теплонагруженных деталей двигателей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений (см. ГОСТ 23175-78. Масла смазочные. Метод оценки моторных свойств и определения термоокислительной стабильности, дата введения 01.01.1980). Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений включает в себя взвешивание испытуемого масла, выдерживание испытуемого масла в чашечках-испарителях при температуре и в течение времени, достаточных для образования высокотемпературных отложений, определение массы смазочного масла, подвергшегося испарению, последующую промывку растворителем, сушку и взвешивание образовавшихся отложений.

Недостатком известного способа является то, что условия проведения испытаний в данном способе моделируют процессы в высоконапорных поршневых компрессорах, где основным оцениваемым показателем является количество образовавшихся высокотемпературных отложений в чашечках-испарителях. Для других условий эксплуатации, например для газотурбинных двигателей, является важным не только количественная оценка высокотемпературных отложений на горячих поверхностях, но и образование нерастворимых осадков в окисленном масле, которые могут спровоцировать появление отложений в разных узлах маслосистемы.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение достоверности оценки смазочных масел по степени их влияния на эксплуатационную надежность двигателей путем получения дополнительной информации о склонности смазочных масел к высокотемпературным отложениям в виде лака в сочетании с оценкой глубины термоокислительной деструкции смазочного масла в целом.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений, включающем в себя определение массы отдельной чашечки-испарителя без испытуемого смазочного масла M i П и массы отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом M i M , выдерживание испытуемого смазочного масла при температуре (T) и в течение времени (τ), достаточных для образования высокотемпературных отложений, определение массы смазочного масла, подвергшегося испарению M i И , последующую промывку растворителем, сушку и определение массы отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями M i Л , в качестве растворителя для промывки образовавшихся высокотемпературных отложений используют изооктан, после сушки образовавшихся высокотемпературных отложений определяют суммарную массу нерастворимого в изооктане осадка (X), выделенного при промывке чашечек-испарителей, далее рассчитывают сохранившуюся рабочую фракцию испытуемого смазочного масла по формуле:

;

где M i M - масса отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом, мг;

M i И - масса смазочного масла, которое подверглось испарению в отдельной чашечке-испарителе, мг;

M i Л - масса отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями, мг;

N - количество чашечек-испарителей,

рассчитывают массовую долю лака относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле:

;

рассчитывают массовую долю нерастворимого в изооктане осадка относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле:

;

где X - суммарная масса нерастворимого в изооктане осадка, выделенного при промывке чашечек-испарителей, мг,

рассчитывают показатель, характеризующий склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре (T) в течение времени (τ) по формуле:

.

Способ реализуется следующим образом. Испытания проводят на аппарате «Папок» (см. ГОСТ 23175-78. Масла смазочные. Метод оценки моторных свойств и определения термоокислительной стабильности, дата введения 01.01.1980) с использованием комплекта чашечек-испарителей с высоким бортом диаметром 27,8 мм и высотой 15 м. Всего для проведения испытания одного образца используют 5 чашечек-испарителей.

Предварительно перед выдерживанием испытуемого смазочного масла при заданной температуре определяют массу чашек-испарителей без испытуемого масла M i П и массу чашечек-испарителей с испытуемым маслом M i М . Испытание проводят при температуре (250±2)°C в течение заданного промежутка времени (τ), которое составляет от 1 до 8 часов. В процессе испытания часть смазочного масла испаряется. После окончания чашечки-испарители вынимают из аппарата «Папок», охлаждают до комнатной температуры. Затем чашечки-испарители взвешивают. По разнице веса чашечек-испарителей до и после нагревания определяют массу смазочного масла, которое подверглось испарению M i И .

Масло в чашечках-испарителях разбавляют (45±1) см³ изооктана и сливают в колбу. Колбу с раствором масла в изооктане выдерживают в темноте при комнатной температуре не менее 10 часов. Затем содержимое колбы фильтруют через беззольный фильтр (синяя лента), предварительно промытый в изооктане, высушенный и доведенный до постоянного веса (разница между последовательными взвешиваниями не более ±0,0004 г).

После того как весь раствор масла в изооктане стечет с фильтра, на фильтр смывают изооктаном осадок, оставшийся на внутренней поверхности колбы. Осадок на фильтре тщательно промывают подогретым до 30-40°C изооктаном (до отсутствия следов масла на фильтре) и фильтр с осадком помещают в бюксу. Колбочку и бюксу с фильтром помещают в сушильный шкаф, высушивают и доводят до постоянного веса, как указано выше.

Зафиксированный вес за вычетом веса фильтра и колбы соответствует массе нерастворимого в изооктане осадка (X), мг.

Чашечки-испарители после слива масла помещают в насадку экстракционного аппарата, заправленного петролейным эфиром. Экстрагирование продолжают до получения бесцветного раствора в насадке. После этого чашечки-испарители с проэкстрагированным остатком помещают в сушильный шкаф, высушивают и доводят до постоянного веса (разница между последовательными взвешиваниями не более ±0,0004 г). Результат взвешивания показывает массу чашечек-испарителей с образовавшимися лаковыми отложениями ( M i Л ) , мг.

Далее по формуле, указанной выше, рассчитывают показатель П ¯ Т ( В Т О ) τ , характеризующий склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре (T) в течение времени (τ), который будет характеризовать склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений, так как отражает уже выявленные отложения в виде лака в совокупности с образовавшимися твердыми продуктами термодеструкции смазочного масла, которые при определенных условиях эксплуатации в системах смазки двигателей могут образовывать другие виды высокотемпературных отложений нагар (кокс), смолы.

Пример испытаний смазочных масел для авиационных газотурбинных двигателей и расчета показателя П ¯ Т ( В Т О ) τ представлен в таблице и на рисунке изменения показателя П 250 ( В Т О ) τ , характеризующего склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре 250°C, в зависимости от времени термостатирования. Для сравнения в таблице представлены данные, полученные в результате испытаний смазочных масел по ГОСТ 23175-78 и предложенным способом. Как видно из данных таблицы, предложенный способ позволяет учесть направленность процесса термоокислительной деструкции смазочного масла в сторону образования лака и нерастворимых осадков. Из графических данных видно, что процесс изменения показателя П ¯ Т ( В Т О ) τ характеризуется четко выраженным индукционным периодом, что свидетельствует о начале необратимых вторичных окислительно-деструкционных процессов, приводящих к полной деградации смазочного масла и потере им функциональных свойств.

Применение заявляемого способа оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений позволит получить дополнительную информацию в процессе оценки эксплуатационных свойств смазочных масел и выявить пути повышения показателей эксплуатационной надежности двигателей.

Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений, включающий в себя определение массы отдельной чашечки-испарителя без испытуемого смазочного масла и массы отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом , выдерживание испытуемого смазочного масла при температуре (T) и в течение времени (τ), достаточных для образования высокотемпературных отложений, определение массы смазочного масла, подвергшегося испарению , последующую промывку растворителем, сушку и определение массы отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями , отличающийся тем, что в качестве растворителя для промывки образовавшихся высокотемпературных отложений используют изооктан, после сушки образовавшихся высокотемпературных отложений определяют суммарную массу нерастворимого в изооктане осадка (X), выделенного при промывке чашечек-испарителей, далее рассчитывают сохранившуюся рабочую фракцию испытуемого смазочного масла по формуле: где - масса отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом, мг; - масса смазочного масла, которое подверглось испарению в отдельной чашечке-испарителе, мг; - масса отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями, мг;N - количество чашечек-испарителей,рассчитывают массовую долю лака относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле: рассчитывают массовую долю нерастворимого в изооктане осадка относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле: где X - суммарная масса нерастворимого в изооктане осадка, выделенного при промывке чашечек-испарителей, мг,рассчитывают показатель, характеризующий склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре (T) в течение времени (τ) по формуле: