способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов

Формула изобретения

Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, включающий нагревание смазочного материала в присутствии воздуха, перемешивание, фотометрирование, построение графических зависимостей, по которым определяют параметры процесса окисления, отличающийся тем, что смазочный материал постоянной массы нагревают в термостойком стеклянном стакане как минимум при трех температурах, превышающих температуру начала окисления, и перемешивают стеклянной мешалкой с постоянной скоростью вращения в течение не более 12 ч, причем через равные промежутки времени отбирают пробы для фотометрирования, определяют коэффициент поглощения светового потока окисленным маслом и испаряемость взвешиванием пробы до и после испытания, строят графические зависимости этих параметров от температуры испытания, а термоокислительную стабильность смазочного материала определяют по критической температуре работоспособности, температуре начала окисления и температуре начала испарения, при этом критическую температуру работоспособности определяют по изгибу зависимости коэффициента поглощения светового потока от температуры, температура начала окисления смазочных материалов определяется продлением линейной зависимости коэффициента поглощения светового потока до пересечения с осью абсцисс для масел, коэффициент поглощения светового потока которых в исходном состоянии (до испытания) равен нулю, или до значения коэффициента поглощения светового потока, характеризующего исходное состояние масла, а температура начала испарения определяется продлением зависимости испаряемости от температуры до пересечения с осью абсцисс.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике, в частности для определения качества нефтепродуктов, и может быть применено для контроля термической стабильности термоокислительных процессов смазочных материалов.

Известен способ определения стабильности, заключающийся в нагревании масла при 200°С в приборе ДК-НАМИ, сопровождающемся окислением, смешиванием его с петройлерным эфиром в отношении 1:40, выдержке смеси в течение 12 ч, фильтрации полученного осадка, сушке последнего в сушильном шкафу и определении количества осадка и вязкости окисленного масла (ГОСТ 11063-77).

Известный способ обладает недостаточной информативностью о термоокислительной стабильности смазочных материалов, т.к. не определяет температурную область их применения и критическую температуру, при которой начинается интенсивное окисление и испарение.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, включающий нагревание смазочного материала в присутствии воздуха, перемешивание, определение параметров процесса окисления. Испытанию подвергают пробу путем нагревания через определенные интервалы времени до определенной температуры с увеличением температуры в начале интервала с выдержкой ее в течение интервала, определяют оптическую плотность в конце каждого интервала времени, строят графическую зависимость оптической плотности от температуры окисления, по точке перегиба которой определяют температуру окисления (патент РФ №2057321, G 01 N 25/02, 1996).

Известный способ не может обеспечить достаточную информацию о качестве смазочных материалов и объективность в определении температуры начала окисления смазочного материала, т.к. она в данном способе зависит от продолжительности испытания пробы. Чем больше продолжительность испытания, тем при меньшей температуре произойдет изгиб зависимости. Кроме того, известный способ не учитывает изменение таких важных эксплуатационных свойств смазочных материалов, как испаряемость и критическую температуру работоспособности смазочного материала.

Задачей изобретения является повышение информативности при определении качества смазочных материалов с использованием трех критериев: критической температуры работоспособности, температуры начала окисления и температуры начала испарения смазочного материала.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, включающем нагревание смазочного материала в присутствии воздуха, перемешивание, фотометрирование, построение графических зависимостей, по которым определяют параметры процесса окисления, согласно изобретению смазочный материал постоянной массы нагревают в термостойком стеклянном стакане как минимум при трех температурах, превышающих температуру начала окисления, и перемешивают стеклянной мешалкой с постоянной скоростью вращения в течение не более 12 часов, причем через равные промежутки времени отбирают пробы для фотометрирования, определяют коэффициент поглощения светового потока окисленным маслом и испаряемость взвешиванием пробы до и после испытания, строят графические зависимости этих параметров от температуры испытания, а термоокислительную стабильность смазочного материала определяют по критической температуре работоспособности, температуре начала окисления и температуре начала испарения, при этом критическую температуру работоспособности определяют по изгибу зависимости коэффициента поглощения светового потока от температуры, температура начала окисления смазочных материалов определяется продлением линейной зависимости коэффициента поглощения светового потока до пересечения с осью абсцисс для масел, коэффициент поглощения светового потока которых в исходном состоянии (до испытания) равен нулю, или до значения коэффициента поглощения светового потока, характеризующего исходное состояние масла, а температура начала испарения определяется продлением зависимости испаряемости от температуры до пересечения с осью абсцисс.

Сравнительный анализ прототипа и заявляемого способа показал, что последний обладает следующими отличительными признаками.

Определение критической температуры работоспособности и температуры начала окисления по графической зависимости коэффициента поглощения светового потока от температуры испытания повышает информативность предлагаемого способа и устанавливает температурную область применения испытуемого смазочного материала.

Температура начала испарения смазочного материала определяет наиболее оптимальную температурную область его работоспособности. Все принятые критерии направлены на решение поставленной задачи.

На фиг.1 приведены зависимости коэффициента поглощения светового потока от температуры испытания моторных масел: 1 - Zic 5000 10W-40 CG-4/SH (полусинтетическое); 2 - Zic A 10W-40 SL (полусинтетическое); 3 - Mobil 10W-40 SJ/CF (синтетическое); 4 - Mobil 10W-40 SC/CC (минеральное); трансмиссионных масел: 5 - ТС_П-14_ГИП (минеральное); 6 - ТС_З - 9_ГИП (минеральное); 7 - Rotra FE 75W-90 GL-4 (полусинтетическое); на фиг.2 - зависимость испаряемости от температуры испытания.

Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов осуществляется следующим образом.

Пробу исследуемого смазочного материала постоянной массы (100 г) заливают в термостойкий стеклянный стакан, который устанавливают в цилиндрическую печь, и нагревают до температуры, превышающей температуру начала окисления, перемешивают стеклянной мешалкой с помощью электропривода. Температура испытуемой пробы масла поддерживается автоматически с точностью ±1°С.

Применение стеклянного стакана и мешалки исключает влияние материалов на окислительные процессы. Испытания проводят в течение 12 часов, минимум при трех температурах, превышающих температуру начала окисления, например для моторных масел 170, 180, 190 и 200°С, для трансмиссионных 150, 140, 130°С, причем после 2, 5, 8 и 12 часов испытания отбирают пробы для фотометрирования и определяют коэффициент светового потока окисленным маслом и испаряемость взвешиванием пробы до и после испытания за принятые промежутки времени.

По полученным результатам анализа строят графические зависимости коэффициента поглощения светового потока К_П (фиг.1) и испаряемости G (фиг.2) от температуры испытания для времени испытания, например, 5 часов. Для масел с высокой термоокислительной стабильностью при времени испытания 2 или 5 часов коэффициент К_П может быть равен нулю, тогда выбирается время 8 или 12 часов.

Зависимости коэффициента поглощения светового потока от температуры испытания моторных масел (фиг.1) имеют линейный характер в области температур, при которых не происходит разложение антиокислительных присадок. Однако при определенной температуре происходит их разложение и образование новых соединений, каталитически воздействующих на процесс окисления. В этом случае происходит изгиб зависимости, поэтому эту температуру принимают за критическую.

Для масел №1, 2 и 3 критическая температура их работоспособности составила 190°С, так как при 200°С происходит изгиб зависимости, а для масла №4 - 180°С.

Критическая температура работоспособности трансмиссионных масел составила: 150°С для масел №6 и 7 и 140°С для масла №5.

Температура начала окисления смазочных материалов определяется продлением зависимостей (фиг.1) до пересечения с осью абсцисс для масел, коэффициент поглощения светового потока К_П которых в исходном состоянии (до испытания) равен нулю, или до значения коэффициента К_П, характеризующего исходное состояние масла (масло №5).

Температура начала окисления моторных масел (фиг.1) соответственно составила: №1 - 178°С; №2 - 168°С; №3 - 176°С; №4 - 166°С. Для трансмиссионных она составила: №5 - 117°С; №6 - 130°С; №7 - 140°С.

Испаряемость смазочных материалов G (фиг.2) определяется взвешиванием пробы масла до и после испытания. Зависимость испаряемости G от температуры испытания имеет линейный характер в определенном диапазоне температур, поэтому продление зависимости до пересечения с осью абсцисс определяет температуру начала испарения. Для моторных масел она соответственно составила: №1 - 140°С; №2 - 145°С; №3 - 152°С; №4 - 150°С; а трансмиссионных: №5 - 97°С; №6 - 110°С; №7 - 117°С.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить дополнительную информацию при определении термоокислительной стабильности смазочных материалов по таким параметрам как: критическая температура работоспособности; температура начала окисления; температура начала испарения и промышленно применимо при идентификации или установлении группы эксплуатационных свойств.