Методология контроля и диагностики смазочных материалов, как элементов систем приводов многокомпонентных машин

Безотказность и долговечность современных машин, механизмов и различного технологического оборудования определяется процессами, протекающими в трибологических системах «материалы пары трения — смазочный материал» (МПТ-СМ). Данную систему можно характеризовать такими определениями как совместимость, приспосабливаемость и износостойкость. Поэтому разработка средств и методов контроля состояния элементов системы и процессов, происходящих в ней, является актуальной проблемой.

Повышение надежности механических систем решается путем выбора износостойких материалов пары трения и подбора к ним смазочных материалов. Если вопросы применения износостойких материалов с целью повышения надежности узлов трения изучались более интенсивно и в этой области достигнуты определенные успехи при проектировании механических систем, то выбор смазочного материала для различных машин и механизмов, работающих в большом интервале нагрузок, скоростей и температур относится к наиболее сложным задачам. Это вызвано тем, что в одном механизме применяется один смазочный материал, а узлы трения выполнены из материалов с широким диапазоном механических свойств. Кроме того, на рынке существует большое количество масел, применение которых для тех или иных механизмов практически необоснованно. Ресурс работы масел на частично синтетической и минеральной основах и полностью синтетических принят постоянным и регламентируется заводами-изготовителями по наработке или километрам пробега для автотранспорта.

Процессы, происходящие в системе «МПТ-СМ» в большей мере зависят от свойств смазочного материала, которые задаются с помощью их легирования комплектом присадок. Однако при эксплуатации техники, свойства смазочного материала (окислительные, фрикционные, диспергирующие, моющие и др.) изменяются вследствие протекания окислительных процессов, деструкции и хе-мосорбции, что вызывает изменение вязкости и его потемнение. Кроме того, наработка или пробег как показатели ресурса работоспособности смазочных материалов не учитывают режимы и условия эксплуатации, техническое состояние узлов трения механической системы и состояние фильтрующих элементов, которые в значительной степени оказывают влияние на долговечность узлов трения и свойства смазочного материала.

Износостойкость системы «МПТ-СМ» в процессе эксплуатации непостоянна ввиду изменения структуры поверхностного слоя, свойств и процесса старения смазочного материала. Действующие на трибосистему внешние воздействия характеризуются механическими, тепловыми и электромагнитными полями, которые вызывают изменения в поверхностном слое контактирующих тел и энергетическом состоянии смазочного материала. Поэтому износостойкость системы определяется приспосабливаемостью ее элементов к внешним воздействиям и их совместимостью или самоорганизацией системы. Сущность самоорганизации системы заключается в том, что взаимодействие трущихся тел и смазочной среды локализуется в тонких слоях вторичных структур трения, которые защищают ее от внешних воздействий.

Процессы, происходящие в системе «МПТ-СМ», в большей мере зависят от степени окисления смазочного материала. Если учесть, что окислительные процессы более интенсивно протекают на поверхностях трения, за счет более высоких температур и каталитического влияния материалов пары трения, то становится понятным, насколько весома связь и взаимовлияние элементов системы «МПТ-СМ» на ее надежность.

Окислительные процессы, протекающие в смазочном материале, оцениваются по кислотному числу и для некоторых сортов масел стандартизированы. Однако анализ патентной и научно-технической литературы показал, что существует большое разнообразие инженерных методов и устройств для оценки термоокислительной стабильности. В качестве показателей предлагаются: величина изменения вязкости, период осадкообразования, склонность к лакои нагарообразованию, электропроводность, количество отложений на деталях, содержание растворенного кислорода, удельная мощность диэлектрических потерь в присутствии катализатора и без него, коэффициент поглощения светового потока, плотность нерастворимых в масле загрязнений, массовые доли рабочей фракции и лака, количество осадка при окислении, испаряемость и коррозионные свойства. Большинство из перечисленных показателей не нашло практического применения ввиду отсутствия промышленных стандартизированных средств контроля. Другая часть показателей требует использования дорогостоящего оборудования и использования только в лабораторных условиях.

Важное значение для оценки качества смазочных материалов имеет их температурная стойкость — показатель, характеризующий критическую температуру, при которой происходит деструкция легирующих присадок. Этот показатель имеет большое значение при трении сопряжений, так как влияет на коэффициент трения и интенсивность изнашивания. Методика оценки температурной стойкости при граничном трении, разработанная P.M. Матвеевским и его учениками, широко применяется при оценке смазочных материалов.

В качестве критериев оценки температурной стойкости смазочных материалов как показателей индивидуальных свойств используются методы, в основу которых положены такие показатели, как коксуемость и лакои нагаро-образование. Температурная стойкость имеет важное значение для узлов, работающих при высоких температурах. Однако необходимо отметить, что температурная стойкость и термоокислительная стабильность как основные индивидуальные (объемные) свойства смазочного материала недостаточно изучены в области их влияния на противоизносные свойства.

Решение данной проблемы возможно на основе разработки критериев, оценивающих изменение энергетического состояния смазочного материала. В этой связи практическое и научное значение представляют исследования: механизма окисления смазочных материалов и влияния его на ресурс их работытемпературной стойкости работающих смазочных материаловизменения про-тивоизносных свойств в зависимости от продолжительности применения смазонного материаламеханизма формирования адсорбционных, хемосорбцион-ных и модифицированных защитных слоев при трении.

При проектировании новых машин и агрегатов вопросы выбора смазочных материалов являются проблематичными. Существующая система классификации смазочных материалов по группам эксплуатационных свойств не дает полной информации о поведении их при номинальных режимах эксплуатации, кроме того, отсутствуют критерии оценки ресурса их работоспособности.

Порядок допуска к производству и применению товарных нефтепродуктов решает проблему их стандартизации и сертификации и поэтому результаты испытания используются на стадии проектирования техники. Вместе с тем, практически отсутствуют исследования, содержащие рекомендации по теории и практике диагностирования смазочных материалов как элемента механической системы в условиях эксплуатации. В связи с чем, вопросы теории старения, методологии контроля и обоснования критериев оценки качества смазочных материалов различного назначения в условиях эксплуатации техники являются актуальными и новыми.

Актуальность диссертационной работы определяется тем, что информативность системы контроля смазочных материалов на стадии проектирования и эксплуатации техники может быть расширена с применением оптимального количества методов испытания, включающих термоокислительную стабильность, температурную стойкость и противоизносные свойства с определением параметров процессов, протекающих при термостатировании и изнашивании.

Предметом исследования являются смазочные материалы (моторные, трансмиссионные, гидравлические и индустриальные масла) как элементы механических систем.

Цель диссертационной работы. Разработка системы контроля и диагностирования смазочных материалов на стадиях проектирования и эксплуатации техники.

Задачи исследований. Разработать комплексную методику испытания смазочных материалов, которая позволит на стадии проектирования техники осуществлять обоснованный их выбор, а в эксплуатации контроль за параметрами состояния.

Исследовать термоокислительную стабильность и температурную стойкость смазочных материалов различных классов вязкости, групп эксплуатационных свойств и базовых основ и оценить влияние материалов пар трения, воды, присадок, эксплуатационных примесей и ультрадисперсных добавок на окислительные процессы.

Исследовать механизм старения смазочных материалов в процессе эксплуатации машин и оценить влияние продуктов старения на механизм изнашивания материалов и механохимические процессы, протекающие на фрикционном контакте в условиях граничного трения скольжения.

Разработать эффективные методы и средства диагностирования смазочных материалов в условиях эксплуатации техники, а также средства, обеспечивающие эффективное их использование.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с применением теоретического анализа механизмов окисления и деструкции углеводородов и присадок к ним, теории экспериментов, теории трения, износа и смазки, теории износостойкости, методов расчета ресурса смазочных материалов, электрооптических методов исследования.

При выполнении работы применялись стандартные и специально разработанные приборы, а для обработки результатов экспериментальных исследований использовались методы математической статистики и регрессионного анализа.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, полученных автором, подтверждается теоретически и экспериментально. Научные положения аргументированы, теоретические результаты работы и выводы подтверждены проведенными экспериментальными исследованиями и их корректной математической обработкой, использованием положений теории окисления углеводородов, триботехники, теории размерностей и подобия, а также использованием стандартных программ для обработки экспериментальных данных в соответствии с постановкой и планированием экспериментальных исследований.

На защиту выносятся:

Комплексная методика испытаний смазочных материалов различных классов вязкости, групп эксплуатационных свойств, базовой основы и назначения.

Методика испытания смазочных материалов на термоокислительную стабильность и критерии ее оценки.

Методика испытания смазочных материалов на температурную стойкость и критерии ее оценки.

Электрометрический метод определения интенсивности формирования защитных слоев в условиях граничной смазки.

Методика оценки вида изнашивания в зависимости от концентрации нерастворимых продуктов старения масел.

Результаты комплексных исследований моторных, трансмиссионных, гидравлических и индустриальных масел на термоокислительную стабильность и температурную стойкость.

Результаты исследований влияния металлов, воды, присадок, ультрадисперсных добавок на окислительные процессы в смазочных материалах.

Методика выбора материалов для трибосистем на основе приспосабливаемое&tradeи совместимости ее элементов к режимам и условиям эксплуатации.

Результаты обоснования дополнительных квалификационных показателей, применяемых при идентификации смазочных материалов и определении их потенциального ресурса.

Технология диагностирования работавших смазочных материалов и рекомендации по повышению эффективности их использования.

Научная новизна работы состоит в том, что:

— разработана методология контроля товарных и диагностирования работавших смазочных масел, включающая оценку их качества по термоокислительной стабильности, температурной стойкости и противоизносным свойствам, что позволило учесть влияние условий и режимов эксплуатации техники, а также оптимизировать количество методов испытаний;

— разработанный комплексный метод ускоренной оценки механизма окисления смазочных материалов, учитывает влияние температурных условий эксплуатации техники на изменение вязкости и коэффициента поглощения монохроматического светового потока, что позволило получить регрессионные уравнения процесса окисления и идентифицировать масла по группам эксплуатационных свойств с учетом базовой основы;

— получены функциональные зависимости механизма окисления смазочных материалов, дающие возможность их идентифицировать при оптимальных температурных условиях испытания с учетом качества присадок и базовой основы. Установлены двухстадийность процесса окисления и отличительные особенности окисления синтетических и частично синтетических масел;

— разработана методика определения константы скорости химической реакции окисления смазочных материалов и ее зависимости от температуры и базовой основы, дающая возможность прогнозировать их ресурс;

— предложены дополнительные квалификационные показатели качества смазочных материалов, включающие: температуры начала окисления и испарения, критическую температуру работоспособности и потенциальный ресурс, дающие возможность на стадии проектирования принимать обоснованные решения по выбору смазочных материалов, обеспечивающих максимальную надежность трибосистемы;

— разработан метод испытания смазочных материалов па температурную стойкость, позволяющий определять температурную область их работоспособности и производить классификацию по группам эксплуатационных свойств с учетом параметров деструкции присадок и базовой основы;

— исследован механизм окисления отработанных моторных масел, характеризующийся скачкообразным изменением коэффициентов поглощения светового потока, вязкости и летучести. Предложено применение этих показателей в качестве диагностических параметров при оценке состояния смазочного материала, технического состояния цилиндропоршневой группы и концентрации антиокислительных присадок;

— исследован механизм старения моторных масел в двигателях внутреннего сгорания, основанный на определении их оптической плотности при прямом фотометрировании, что позволило с применением центрифугирования оценить диспергирующие и моющие свойства работающих масел, состояние системы фильтрации и корректировать их ресурс с учетом режимов и условий эксплуатации двигателей;

— предложен электрометрический метод оценки кинетики формирования защитных граничных слоев на поверхностях трения по изменению электропроводности фрикционного контакта, что позволяет определить параметры трения, где совместимость элементов трибосистемы и их приспосабливаемость к внешним воздействиям максимальны;

— предложен метод оценки механизма изнашивания при граничном трении с учетом концентрации нерастворимых в масле эксплуатационных примесей, позволяющий установить области проявления окислительного, смешанного и абразивного видов изнашивания, и сформулировать предложения по обоснованию предельной концентрации;

— установлена функциональная связь между противоизносными свойствами смазочных материалов и коэффициентом электропроводности фрикционного контакта в условиях граничного трения, дающая возможность обосновать ресурс смазочных материалов с учетом концентрации продуктов старения;

— исследован механизм действия воды, присадок, металлов, перемешивания и ультрадисперсных добавок на окислительные процессы в смазочных материалах. Полученные результаты испытания подтвердили эффективность применения комплексной методики.

Новизна работы подтверждена 8 патентами и 19 авторскими свидетельствами на изобретения.

Практическая значимость работы. На базе теоретических и экспериментальных исследований разработана методика определения константы скорости химической реакции окисления смазочных материалов и ее зависимость от температуры и базовой основы, что позволяет значительно упростить расчетный метод определения ресурса их работоспособности. Разработана и внедрена в производство методическая и экспериментальная база испытания смазочных материалов различных классов вязкости, групп эксплуатационных свойств и базовой основы, которые позволяют на стадии проектирования принять правильное решение по выбору смазочного материала, а на стадии эксплуатации осуществлять контроль их состояния и обеспечивать максимальный ресурс. Разработанная технология оценки термоокислительной стабильности смазочных материалов на стадии эксплуатации позволяет косвенно оценить состояние системы фильтрации, износ цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания, диспергирующие и моющие свойства, а также остаточный ресурс. Разработаны оригинальные методики и оборудование по повышению эффективности использования смазочных материалов в условиях эксплуатации техники, включающие контроль, очистку и регенерацию отработанных масел.

Автор выражает признательность за помощь и поддержку научному консультанту докт. техн. наук С. П. Ереско, сотрудникам кафедры «Подъемно-транспортных машин и роботов» Красноярского государственного технического университета, лично доц. канд. техн. наук С. И. Васильеву, доц. канд. техн. наук Д. Д. Абазину.

Выводы.

1. Разработан и обоснован электрометрический метод оценки интенсивности протекания механохимических процессов в условиях граничного трения, позволяющий определить совместимость и приспосабливаемость элементов трнбосистемы в зависимости от режимов трения. Установлено, что для каждой пары материалов трения и смазочного материала существуют режимы трения, при которых они максимально совместимы, а приспосабливае-мость их происходит за минимальный период времени в результате формирования защитных слоев с максимальным электрическим сопротивлением. В этой связи коэффициент электропроводности предложен в качестве интегрального критерия интенсивности механохимических процессов, протекающих на фрикционном контакте (А.с № 1 054 732).

2. Плотность нерастворимых примесей на фрикционном контакте, определяемая отношением оптической плотности к площади пятна износа, рекомендована в качестве критерия оценки вида изнашивания. Предложенный критерий позволяет определить области проявления окислительного, абразивного и смешанного видов изнашивания, их интенсивность и научно обосновать ресурс смазочного материала (Пат. № 2 186 386, А.с. № 1 270 642, 1 165 939, 1 670 521).

3. Экспериментально установлена связь оптической плотности работавшего масла и его противоизносных свойств с коэффициентом электропроводности фрикционного контакта в областях окислительного и абразивного изнашивания. С ростом оптической плотности электропроводность фрикционного контакта увеличивается, а противоизносные свойства масла снижаются. При этом в области совместного проявления окислительного и абразивного изнашивания электропроводность фрикционного контакта подвержена значительным колебаниям ввиду изменения механических свойств эксплуатационных примесей и их состава.

4. Возникающее при трении статическое напряжение усиливает сорб-ционные процессы и ускоряет формирование защитных слоев, поэтому важно, чтобы полярность напряжения на меньшей поверхности контакта обеспечивала адсорбцию поверхностно-активных веществ.

Раздел 7 Методы и устройства повышения эффективности использования смазочных материалов.

7.1 Смазочный материал как элемент механической системы.

Смазочный материал является элементом механической системы, поэтому на него распространяются такие свойства как: безотказность, долговечность, сохраняемость, а также работоспособность, при которой он может выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно — технической документацией. Однако единственным параметром, по которому определяется предел работоспособности смазочного материала является ресурс, указанный в инструкции по эксплуатации механизма или агрегата. Поэтому выработку установленного ресурса смазочным материалом можно принимать за отказ элемента механической системы.

Классификация отказов [164] осуществляется по различным признакам, основными из которых являются причины возникновения, характер изменения параметров системы, степень влияния отказа на работоспособность, возможность предсказания и др. По характеру проявления отказы делят на постепенные и внезапные. Если в качестве обобщенного параметра, характеризующего работоспособность механической системы, можно выбрать давление, скорость, температуру, износ и др., то внезапные и постепенные отказы смазочного материала определяются скоростью изменения обоснованного интегрального параметра.

К факторам, определяющим надежность смазочного материала как элемента механической системы в процессе эксплуатации, можно отнести: климатические (температура, давление, влажность, запыленность, плесень, грибки) — гидравлические (газонасыщенность, загрязнение, вязкость) — механические (ускорение, вибрация, удар) — временные (старение) — конструкционные (схема и режим работы, наличие и производительность фильтрации) — эксплуатационные (условия хранения, герметичность, техническое обслуживание) — производственные (технология производства, транспортирование, хранение нефтепродуктов). Все перечисленные факторы необходимо учитывать при проектировании, изготовлении и эксплуатации машин и механизмов.

7.2 Технология оценки эксплуатационных свойств смазочных материалов.

Технология разработана на основе результатов исследований и предусматривает применение следующих приборов: фотометра, вискозиметра, прибора определения термоокислительной стабильности, центрифуги, прибора определения температуры вспышки, электронных весов, ферромагнитного сепаратора. Данный комплект приборов предназначен для идентификации товарных масел и оценки качества работающих масел с целью определения сроков их замены, состояния фильтрующих элементов, технического состояния цилиндро-поршневой группы, моющих и диспергирующих свойств.

Своевременная замена масел в двигателях внутреннего сгорания, гидросистемах, трансмиссиях и технологическом оборудовании увеличивает срок службы трибосопряжений. Контроль качества работающих масел осуществляется отбором проб из масляной системы.

Комплект приборов позволяет определить следующие показатели: коэффициент поглощения светового потока, коэффициент термоокислительной стабильности, вязкость, температуру вспышки, концентрацию общих, растворимых, нерастворимых и ферромагнитных примесей, летучесть, отработанный, остаточный или потенциальный ресурс. По данным показателям можно определить моющие и диспергирующие свойства масел, состояние фильтрующих элементов, степень износа цилиндропоршневой группы и необходимость замены масел, а также получить дополнительную информацию о работоспособности товарных масел и их соответствие группам эксплуатационных свойств.

Оснащение предприятий комплектом приборов требует изменения организационной структуры технических служб, в том числе создания специальных служб диагностики смазочных материалов. Основными их задачами являются планирование отбора проб масел из механизмов парка машин, составление и заполнение графика отбора проб, анализ масел, обработка результатов анализа, планирование техобслуживания с указанием потребности в замене масел.

Эффективность применения комплекта приборов определяется сроком службы смазочных материалов. В настоящее время для машин и механизмов установлена единая система проведения технических обслуживании и ремонта, в основу которой положена наработка часов или пробег. Однако ресурс работоспособности смазочных масел зависит не только от наработки (пробега), но и определяется индивидуальными факторами, к которым относятся: условия и режимы работы механизма, его техническое состояние и конструктивные особенности, производительность системы очистки, частота и объем доливаемого масла, а также наличие воды в смазочном материале и качество самого масла. Данные факторы оказывают существенное влияние на скорость старения масел, поэтому при одинаковом времени наработки количество примесей в масле будет различно.

Для каждого механизма вследствие его индивидуальных особенностей и различий в режимах и условиях эксплуатации браковочные показатели достигаются через разные промежутки времени. Применение комплекта приборов позволяет корректировать сроки замены масел и полностью исключать возможность слива доброкачественных работающих масел или работу на непригодных. Блок-схема оценки ресурса товарных масел приведена на рисунке 7.1.

Согласно схеме (рисунок 7.1) оценку качества товарных масел проводят в два этапа. На первом этапе определяют вязкость и температуру вспышки. По этим показателям проверяют соответствие испытуемого масла классу вязкости.

На втором этапе масло испытывают на термоокислительную стабильность с периодическим отбором проб для определения вязкости, летучести и коэффициента поглощения светового потока. Испытания на термоокислительную стабильность проводят до изменения вязкости на 25 — 30% или увеличения коэффициента поглощения светового потокаКп до значенияКп =0,8 при толщине фотометрируемого слоя 2,0 мм. Температуру испытания устанавливают в зависимости от назначения и базовой основы: для моторных масел — 170°Странсмиссионных — 130°Сгидравлических и индустриальных -140°С.

Рисунок 7.1 — Блок-схема оценки качества товарных масел.

Коэффициент поглощения светового потока определяется фотометри-рованием и рассчитывается из выражения.

Кп=^П, (7.1).

300 где П — показания фотометра при фотометрировании испытуемого масла, мкА;

300 — показания фотометра при отсутствии масла в фотометрической кювете, мкА.

После испытаний на термоокислительную стабильность определяют коэффициент термоокислительной стабильности Ктос испытуемого масла.

Ктос, (7.2).

Нисх где Кп — коэффициент поглощения светового потока окисленным маслом- |Лд и цисх~ соответственно вязкость окисленного и товарного масел, сСт.

Кроме того, по полученным показателям вязкости, коэффициентам поглощения светового потока, термоокислительной стабильности и летучести строят графические зависимости их от времени испытания, а также зависимости коэффициента термоокислительной стабильности от коэффициента поглощения светового потока и сравнивают их с данными, полученными для масел того же класса вязкости и группы эксплуатационных свойств, что и испытуемое масло.

По зависимости летучести от времени испытания масла на термоокислительную стабильность делают вывод о его экологических свойствах. Чем больше летучесть масла, тем быстрее увеличивается его вязкость. Кроме того, при большой летучести увеличиваются малые дыхания в емкостях для масел, что способствует попаданию извне механических примесей. Масла с повышенной летучестью при эксплуатации техники более интенсивно загрязняются примесями, попадающими извне.

По зависимостям вязкости от времени испытания масла на термоокислительную стабильность определяют время испытания, за которое вязкость увеличивается на 25−30%. Данное время и будет определять потенциальный ресурс его работоспособности в механизмах. Кроме того, по этому времени можно определить коэффициент поглощения светового потока К&bdquo-, используя его зависимость от времени испытания на термоокислительную стабильность. Значение коэффициента Кп, соответствующее потенциальному ресурсу, используется для работающих трансмиссионных, гидравлических и индустриальных масел с целью определения остаточного или отработанного ресурса.

Последнюю пробу масла, испытанную на термоокислительную стабильность, подвергают центрифугированию с последующим фотометрирова-нием и определением коэффициента поглощения светового потока. Разность коэффициентов поглощения светового потока до и после центрифугирования определяет моюще-диспергируюшие свойства испытанного масла. Эти свойства определяются по формуле.

КМД=КПО-КГЩ> С7−3) где Кмд — коэффициент, характеризующий моюще-диспергирующие свойства;

Кпо — коэффициент поглощения светового потока окисленного масла;

Кпц — коэффициент поглощения светового потока окисленного масла после центрифугирования.

Информативность разработанной методики и средств контроля подтверждается результатами испытания трансмиссионных, гидравлических, индустриальных (глава 3) и моторных масел (глава 4).

Анализ работающих масел проводится по схеме, приведенной на рисунке 7.2. Проба работающего масла подвергается вначале фотометрированию для определения коэффициента поглощения светового потока. В этом случае коэффициент Кп характеризует концентрацию общих примесей, образовавшихся за время эксплуатации механизма. Затем пробу масла центрифугируют, при этом нерастворимые примеси выпадают в осадок, а фотометрированием пробы масла после центрифугирования определяют концентрацию в ней растворимых примесей. Разность между коэффициентами Кп до и после центрифугирования определяет концентрацию нерастворимых примесей, по величине которой можно делать вывод о производительности системы фильтрации и принимать решение о замене фильтров. Одновременно по этому показателю можно судить о диспергирующих свойствах масла и наличии моющих присадок, по плотности осадка в кювете центрифуги. Чем плотнее осадок и труднее смывается, тем меньше моющих присадок в отработанном масле.

Трансмиссионные, гидравлические и индустриальные масла дополнительно подвергаются анализу на наличие ферромагнитных примесей. Для этого после фотометрирования пробы работающих масел и определения концентрации общих примесей они пропускаются через магнитный сепаратор, где ферромагнитные примеси задерживаются постоянным магнитным полем. Концентрация примесей определяется разностью коэффициентов поглощения светового потока до и после сепарации.

Появление ферромагнитных примесей можно объяснить двумя причинами: либо масло «не выполняет» смазывающих функций, либо в нем большая концентрация абразивных частиц. Поэтому проба масла после магнитной сепарации подвергается центрифугированию и повторному фотометрированию. Если при фотометрировании существует разность между коэффициентами поглощения светового потока после магнитной сепарации и центрифугирования сепарированной пробы, причиной появления ферромагнитных примесей является большая концентрация нерастворимых примесей. В случаях, когда разность незначительна, причиной появления в масле ферромагнитных примесей плохие противоизносные свойства испытуемого работающего масла. В данном случае работающее масло не обеспечивает разделения поверхностей трения и происходит их металлический контакт. При высокой концентрации ферромагнитных примесей требуется замена работающего масла или его очистка.

Показатели вязкости и температуры вспышки работающих трансмиссионных, гидравлических и индустриальных масел сравниваются со значениями этих параметров для товарных масел того же сорта. С увеличением наработки этих масел данные параметры увеличиваются за счет испарения легких фракций и окисления самого масла. Если вязкость работающих масел увеличилась менее чем на 2530%, то эти масла можно использовать, а по величине вязкости можно ориентировочно определить остаточный ресурс и время его замены. Однако на практике зачастую используют смеси масел, поэтому принятие правильных решений по вязкости затруднительно без испытания работающих масел на термоокислительную стабильность.

Для моторных масел вязкость и температура вспышки несут иную информацию. Эти параметры зависят от концентрации продуктов неполного сгорания топлива, попадающих в картер двигателя через сопряжения «гильза — поршневое кольцо», поэтому чем больше изношена цилиндропоршневая группа, тем больше продуктов неполного сгорания топлива попадает в масло и разжижает его. В этих случаях вязкость и температура вспышки будут уменьшаться. Для новых и малоизношенных двигателей вязкость и температура вспышки обычно повышаются за счет продуктов окисления масла, поэтому эти параметры могут косвенно характеризовать степень износа цилиндропоршневой группы.

• * • «• *.

Рисунок 7.2 — Блок-схема оценки качества работающих масел.

U).

Основные показатели, характеризующие состояние работающих масел, определяются при испытании их на термоокислительную стабильность. Испытания проводятся в течение 20 часов, причем через 3, 8 и 14 часов производят отбор проб для определения вязкости, коэффициента поглощения светового потока, коэффициента термоокислительной стабильности и летучести. По этим показателям определяется отработанный и остаточный ресурс, а также принимается решение о замене масла.

Летучесть моторного масла после трех часов испытания определяет состояние цилиндропоршневой группы. Чем больше продуктов неполного сгорания попадает в моторное масло, тем больше его летучесть. Сравнив летучесть товарных масел после 3-х часов испытания с летучестью работающего масла, можно оценить степень износа цилиндропоршневой группы двигателя. Как показали многочисленные испытания работающих масел, для новых двигателей летучесть практически одинакова с летучестью чистых товарных масел, а для изношенных двигателей летучесть увеличивается в 2−3 раза по сравнению с чистыми товарными маслами.

Летучесть работающих трансмиссионных, гидравлических и индустриальных масел, уменьшается по сравнению с товарными за счет испарения легких фракций и зависит от температурных режимов работы механизма.

Основными показателями оценки термоокислительной стабильности работающих масел являются вязкость, коэффициенты поглощения светового потока и термоокислительной стабильности. Эти показатели при испытании на термоокислительную стабильность изменяются в зависимости от внутренней энергии работающего масла. Внутренняя потенциальная энергия любого смазочного материала определяется качеством базовой основы (минеральной, синтетической или их смеси) и комплектом присадок, поэтому при тепловом воздействии смазочный материал сопротивляется окислению по-разному. В этой связи такие показатели, как вязкость, коэффициенты поглощения светового потока и термоокислительной стабильности для товарных масел, изменяются незначительно. Однако чем дольше масло работает в механизме, тем меньше становится его внутренняя энергия, а значит, и сопротивляемость тепловым воздействиям.

Рассмотрим конкретный пример использования информации о состоянии работающих масел по предлагаемой технологии, результаты анализа которых приведены в таблице 7.1.