СПОСОБ КЛАССИФИКАЦИИ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ПАРАМЕТРАМ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ

Изобретение относится к технологии классификации жидких смазочных материалов.

Известен способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, включающий нагревание смазочного материала в присутствии воздуха, перемешивание, фотометрирование и определение параметров процесса окисления (Патент РФ №2219530 С1, дата приоритета 11.04.2002, дата публикации 20.12.2003, авторы Ковальский Б.И. и др., RU).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является принятый в качестве прототипа способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, при котором испытывают пробу смазочного материала в присутствии воздуха с перемешиванием, постоянного объема при оптимальной температуре, выбранной в зависимости от базовой основы смазочного материала и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока, вязкость исходного и окисленного смазочного материала и проводят оценку процесса окисления, причем испытания смазочного материала проводят, как минимум, при трех температурах ниже критической, определяют относительную вязкость как отношение вязкости окисленного смазочного материала к вязкости исходного, а термоокислительную стабильность определяют по показателю отношения коэффициента поглощения светового потока к относительной вязкости, строят графическую зависимость показателя термоокислительной стабильности от коэффициента поглощения светового потока, по которой определяют однородность состава продуктов окисления и температурную область работоспособности исследуемого смазочного материала (Патент РФ №2334976 С1, дата приоритета 26.12.2006, дата публикации 27.09.2008, авторы Ковальский Б.И. и др., RU, прототип).

Общим недостатком аналога и прототипа является то, что известные способы не учитывают влияние температуры на ресурс смазочных материалов и не могут применяться для их классификации по группам эксплуатационных свойств.

Задачей изобретения является определение показателей термоокислительной стабильности смазочных материалов и обоснование их применения для классификации смазочных материалов по группам эксплуатационных свойств.

Для решения поставленной задачи предложен способ классификации смазочных материалов по параметрам термоокислительной стабильности, при котором испытывают пробу смазочного материала в присутствии воздуха с перемешиванием, постоянного объема, минимум при трех температурах, выбранных в зависимости от базовой основы, назначения и группы эксплуатационных свойств, в течение времени, характеризующего одинаковую степень окисления, через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала и проводят оценку процесса окисления. Согласно изобретению пробу окисленного смазочного материала взвешивают, определяют массу испарившегося смазочного материала и коэффициент испаряемости как отношение массы испарившегося смазочного материала к массе до испытания, отбирают часть пробы для фотометрирования и определения оптической плотности окисленного смазочного материала, по полученным данным определяют показатель термоокислительной стабильности, как сумму оптической плотности и коэффициента испаряемости, строят графические зависимости показателя термоокислительной стабильности от времени, минимум, при трех температурах испытания, по которым определяют потенциальный ресурс, характеризующий время достижения установленного значения показателя термоокислительной стабильности при каждой температуре испытания, по этим данным строят графические зависимости потенциального ресурса от температуры испытания, по которым определяют скорость изменения потенциального ресурса от температуры испытания и критическую температуру, а классификацию смазочных материалов устанавливают по значениям критической температуры и скорости изменения потенциального ресурса при выбранных температурах испытания.

На фиг.1 представлены зависимости показателя термоокислительной стабильности от времени и температуры окисления (а) и потенциального ресурса (б) от температуры окисления (П_ТОС=0,7) минерального моторного масла Tavota Gastle 10W-30 SL: 1-180°C; 2-170°C; 3-160°C; на фиг. 2 - зависимости показателя термоокислительной стабильности от времени и температуры окисления (а) и потенциального ресурса (б) от температуры окисления (П_ТОС=0,7) минерального моторного масла Mobil 10W-40 SC/CC: 1-200°С; 2-190°С; 3-180°С; 4-170°С; на фиг. 3 - зависимости показателя термоокислительной стабильности от времени и температуры окисления (а) и потенциального ресурса (б) от температуры окисления (П_ТОС=0,7) частично синтетического моторного масла Роснефть Maximum 10W-40 SLICF: 1-180°С; 2-170°С; 3-160°С; на фиг. 4 - зависимости показателя термоокислительной стабильности от времени и температуры окисления (а) и потенциального ресурса (б) от температуры окисления (П_ТОС=0,7) частично синтетического моторного масла Zic 5000 10W-40 CG-4/SM: 1-200°С; 2-190°С; 3-180°С; на фиг. 5 - зависимости показателя термоокислительной стабильности от времени и температуры окисления (а) и потенциального ресурса (б) от температуры окисления (П_ТОС=0,7) синтетического моторного масла ALPHAS Engine oil 5W-30 SN/CF: 1-180°C; 2-170°C; 3-160°C.

Способ классификации смазочных материалов по параметрам термоокислительной стабильности осуществляют следующим образом. Пробу смазочного материала постоянной массы, например 100±0,1 г, термостатируют при заданной температуре в зависимости от базовой основы (минеральное, частично синтетическое, синтетическое), назначения (моторное, трансмиссионное, индустриальное, гидравлическое) и группы эксплуатационных свойств (для бензиновых двигателей SD, SF, SG, SH, SJ, SK, SL, SM, SN) с перемешиванием механической мешалкой для смешивания с кислородом воздуха. Температура испытания и частота вращения мешалки поддерживаются автоматически. Через равные промежутки времени пробу окисленного смазочного материала взвешивают, определяют массу испарившегося масла G, определяют коэффициент испаряемости К_G

где m - масса испарившегося смазочного материала за время окисления, г;

М - масса смазочного материала до испытания, г.

Затем отбирают часть окисленной пробы для фотометрирования и определения оптической плотности D

где F₀ - световой поток, падающий на поверхность смазочного масла;

F - световой поток, прошедший через слой окисленного смазочного масла. По данным D и K_G определяют показатель термоокислительной стабильности П_ТОС

Испытания смазочного материала продолжают до достижения показателя термоокислительной стабильности значений, равных 0,75-0,8. Данный смазочный материал испытывают по той же технологии при других температурах. По полученным данным показателя термоокислительной стабильности строят графические зависимости его от времени и температуры испытания (фиг. 1а-5а), по которым определяют время достижения показателя термоокислительной стабильности значения, равного 0,7, характеризующего потенциальный ресурс Р испытуемого смазочного материала при разных температурах. По полученным данным потенциального ресурса Р строят графические зависимости его от температуры испытания (фиг. 1б-5б), которые описываются полиномом второго порядка

Регрессионные уравнения изменения потенциального ресурса от температуры испытания моторных масел сведены в табл. 1.

Используя данное уравнение (4) можно определить потенциальный ресурс исследуемых масел при более низких и высоких температурах. Данное уравнение (4) представляет параболу, вершина которой соответствует критической температуре, при которой ресурс минимальный, а процессы окисления протекают с большой скоростью, вызывая аномальные явления. Поэтому критическая температура является показателем, который необходимо применять для сравнения различных смазочных материалов и их классификации.

Продифференцировав уравнение (4), определяют среднюю скорость изменения потенциального ресурса V_p

Этот показатель предложено использовать при сравнении различных смазочных материалов и их классификации. Таким образом, при классификации смазочных материалов предлагается два показателя: критическая температура и скорость изменения потенциального ресурса при заданной температуре испытания. Данные этих показателей для исследованных моторных масел различной базовой основы представлены в таблице 2.

Согласно данных таблицы 2 установлено, что моторные масла Tavota Gastle и Роснефть Maximum относятся к одной группе SL, однако критическая температура во втором масле ниже, а скорость изменения потенциального ресурса выше, т.е. ресурс данного масла с понижением температуры испытания будет увеличиваться более интенсивно, чем у первого масла, поэтому данное масло должно работать в двигателе при более низких температурах и его классификация завышена.

Классификация синтетического масла ALPHAS завышена, т.к. критическая температура ниже, чем у масла Tavota Gastle, хотя средняя скорость изменения потенциального ресурса выше (-3,65).

Для масел Mobil и Zic 5000 классификация занижена, т.к. критические температуры у них самые высокие и средние скорости изменения потенциального ресурса тоже самые высокие.

Предлагаемое техническое решение позволяет совершенствовать систему классификации смазочных материалов, осуществлять их обоснованный выбор для двигателей различной степени нагруженности с максимальным ресурсом.