Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ МОЮЩИХ СВОЙСТВ МОТОРНЫХ МАСЕЛ

Изобретение относится к устройствам для оценки моющих свойств моторных масел в условиях динамического тонкослойного окисления и может быть использовано в нефтехимической промышленности, в частности в лабораториях при производстве новых видов моторных масел.

Одними из важнейших эксплуатационных свойств моторных масел являются моющие свойства, характеризующие способность масел предотвращать или снижать интенсивность нагаро- и лакообразования на поверхности поршня и поршневых колец двигателей внутреннего сгорания.

Моющие свойства моторных масел оценивают как на моторных установках (установки ПЗВ, ИМ-1, УИМ-6-НАТИ, ОД-9, Д-245), так и на лабораторных. Оценка моющих свойств на моторных установках заключается в определении, в баллах, подвижности поршневых колец и загрязненности поверхности поршней с помощью эталонной шкалы после испытаний образца масла в заданных условиях. По окончании испытаний по лакообразованию на поверхности поршня оценивают визуально, сравнением с цветовой эталонной шкалой, уровень моющих свойств моторного масла и выражают в баллах - от 0 (чистый поршень) до 6 (черный от лаковых отложений) (Гришин Н.Н., Середа В.В. Энциклопедия химмотологии. - М.: Издательство «Перо», 2016. - С. 351-353).

Недостатком всех моторных методов является то, что они очень дорогостоящие и длительные по времени.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и взятым за прототип является лабораторный прибор для динамического тонкослойного окисления масел, содержащий сменный поршень, насаженный на корпус электронагревателя. Корпус электронагревателя выполнен за одно целое с масляной ванной, в которую заливается испытываемое масло. Вдоль оценочной поверхности поршня совершает возвратно-поступательные движения скользящее кольцо, связанное через систему тяг и кривошипный механизм с электромотором, закрепленным на станине. Моющие свойства моторных масел оценивают визуально по цвету образующихся лаковых отложений на оценочной поверхности поршня и выражают в баллах от 0 до 6 по цветовой эталонной шкале (А.с. СССР №258721, МПК G01N, 1969 г.).

Недостатком известного лабораторного прибора является низкая достоверность получаемых результатов, обусловленная значительно изменяющейся температурой в зоне движения скользящего кольца вдоль боковой оценочной поверхности поршня от нижней к верхней мертвой точке, что приводит к неоднородности лаковых отложений.

Технический результат - повышение достоверности оценки моющих свойств моторных масел за счет создания условий равномерности образования лаковых отложений на наружной оценочной поверхности сменного поршня.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для оценки моющих свойств моторных масел, содержащее установленный на корпусе электронагревателя сменный поршень из материала, применяемого для изготовления деталей цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания, с наружной оценочной цилиндрической поверхностью, электропривод, соединенный через систему тяг и кривошипный механизм со скользящим кольцом, выполняющим возвратно-поступательные движения вдоль наружной оценочной поверхности сменного поршня и контактирующим с нагреваемым испытываемым маслом в масляной ванне, согласно изобретению дополнительно содержит термозащитный экран, выполненный в виде закрепленных в верхнем торце масляной ванны двух симметричных полуцилиндров высотой H, равной не более 1,5 высоты h оценочного поршня, и имеющих в боковой образующей радиальные отверстия для установки датчиков температуры в зоне работы скользящего кольца.

На фиг. 1 представлена схема устройства для оценки моющих свойств моторных масел (общий вид устройства в разрезе);

фиг. 2 - термозащитный экран (3D-модель).

Для пояснения работы устройства приняты следующие обозначения:

H - высота термозащитного экрана;

h - высота сменного поршня;

l₁ - расстояние от оси верхнего отверстия до верхнего края кожуха;

l₂ - расстояние от оси нижнего отверстия до нижнего края кожуха;

A - глубина проточки в верхнем торце масляной ванны;

НМТ - нижняя мертвая точка траектории движения скользящего кольца;

ВМТ - верхняя мертвая точка траектории движения скользящего кольца.

Устройство для оценки моющих свойств моторных масел содержит сменный поршень 1 с наружной оценочной цилиндрической поверхностью 2 (фиг. 1). Поршень 1 свободно устанавливается на корпусе электронагревателя 3 (как вариант, можно использовать нагреватель спирального типа). Скользящее кольцо 4 (как в прототипе) соединено через систему тяг 5 и кривошипный механизм 6 с электроприводом 7 (в качестве электропривода, как вариант, можно использовать однофазный электродвигатель с переменным числом оборотов). Скользящее кольцо 4 совершает возвратно-поступательные движения вдоль наружной оценочной поверхности 2 поршня 1 и контактирует с испытываемым маслом 8 в обогреваемой масляной ванне 9 (как в прототипе).

Для поддержания одинаковой температуры в зоне движения скользящего кольца 4 вдоль оценочной поверхности 2 поршня 1 в верхнем торце корпуса масляной ванны 9 в кольцевую проточку 10 глубиной A дополнительно установлен термозащитный экран 11. Экран 11 изготовлен в виде двух симметричных полуцилиндров, как вариант, из нержавеющей стали марки 25ХГМ ТУ 14-1-3463-82, покрыт с наружной стороны слоем из термоизолирующего материала на основе терморасширенного графита RGS-1 и устанавливается в проточку 10 без зазора между полуцилиндрами, что обеспечивает его монтаж без дополнительных деталей. Результаты проведенных исследований показали, что высота экрана 11 должна быть H≥1,5 h. На боковой образующей полуцилиндров в верхней и нижней частях на равноудаленном расстоянии (l₁=l₂) с целью контроля температурных условий проведения испытания выполнены не менее 4-х радиальных отверстий 12 для установки датчиков температуры. Как вариант, отверстия 12 для установки датчиков температуры могут быть выполнены с резьбой. При этом датчики температуры необходимо использовать с диапазоном измерений +20…+300°C.

Совокупность известных и отличительных признаков позволяет обеспечить поддержание температуры в зоне работы скользящего кольца 4 в заданном диапазоне, например, +180…+260°C.

Устройство для оценки моющих свойств моторных масел работает следующим образом.

Образец испытываемого масла 8 заливается в ванну 9. На корпус электроподогревателя 3 устанавливается сменный поршень 1. В верхний торец корпуса масляной ванны 9 в проточку 10 устанавливают термозащитный экран 11. В радиальные отверстия 12 вворачивают датчики температуры для контроля температурных условий проведения испытаний. Включается электроподогрев. После достижения заданной температуры, например, +180°C, определяемой с помощью установленных в отверстия 12 датчиков температуры, запускается электропривод 7. Электропривод 7 обеспечивает возвратно-поступательное движение скользящего кольца 4 вдоль наружной оценочной цилиндрической поверхности 2 поршня 1 до его полного погружения в исследуемое масло 8.

При возвратно-поступательном движении кольца 4 масло наносится тонким слоем на наружную оценочную поверхность 2 поршня 1, при этом излишки масла очищаются с наружной оценочной поверхности 2, стекая в ванну 9.

Испытания ведутся в условиях свободного доступа воздуха к наружной оценочной поверхности 2 поршня 1, скользящему кольцу 4 и к поверхности испытываемого масла 8, в объеме, ограниченном термозащитным экраном 11. Во время работы устройства на нагретую наружную оценочную поверхность 2 поршня 1 наносятся скользящим кольцом 4 обновляющие порции испытываемого масла, которое под воздействием высокой температуры и кислорода воздуха, находящегося в объеме, ограниченном термозащитным экраном 11, интенсивно окисляется, образуя на наружной оценочной поверхности 2 поршня 1 лаковые отложения.

По окончании испытаний проводится оценка лаковых отложений в соответствии с известными методиками оценки (по массе лаковых отложений и скорости лакообразования).

На данной установке были испытаны образцы различных моторных масел без термозащитного экрана 11 и с термозащитным экраном 11. Данные по изменениям температур оценочной поверхности 2 поршня 1, замеренные в двух плоскостях, а именно в плоскости возвратно-поступательного движения скользящего кольца 4, соответствующей нижней мертвой точке, и плоскости, соответствующей верхней мертвой точке, приведены в таблице.

Как видно из результатов таблицы, применение заявленного устройства позволяет сделать вывод, что за счет создания условий равномерности температуры оценочной поверхности 2 сменного поршня 1 за счет применения термозащитного экрана 11 повышается достоверность оценки моющих свойств моторных масел.

Таким образом, за счет совокупности использования известных узлов и введения дополнительных элементов (термозащитного экрана 11 с радиальными отверстиями 12 для установки датчиков температуры) в автоматическом режиме поддерживаются температурные условия проведения испытаний, что в свою очередь повышает достоверность оценки моющих свойств моторных масел, увеличивает сходимость полученных результатов повторных испытаний, сокращая при этом число повторных испытаний, а также снижает энерго- и трудозатраты при проведении испытаний одного образца испытываемого моторного масла.