Патент на изобретение №2371706

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов. Способ включает испытание пробы смазочного материала при оптимальной температуре, фотометрирование пробы окисленного смазочного материала, взвешивание пробы смазочного материала через равные промежутки времени, определение массы испарившегося смазочного материала и определение термоокислительной стабильности по коэффициенту сопротивления окислению. Технический результат – повышение достоверности определения термоокислительной стабильности смазочных материалов за счет определения коэффициента сопротивления окислению, учитывающего скорость превращения тепловой энергии в продукты окисления и испарения. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии оценки качества жидких смазочных материалов.

Известен способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов (патент РФ 2219530, МПК G01N 25/00, опубл. 2003), который включает нагревание смазочного материала в присутствии воздуха, перемешивание, фотометрирование и определение параметров оценки процесса окисления. Испытывают пробу смазочного материала постоянного объема при оптимальной температуре, выбранной в зависимости от базовой основы смазочного материала, определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока окисленным смазочным материалом, строят графическую зависимость изменения отношения коэффициента поглощения светового потока от времени испытания, продлевают линию зависимости, после точки перегиба зависимости определяют время начала коагуляции нерастворимых примесей, а по предельному значению коэффициента поглощения светового потока определяют ресурс работоспособности смазочного материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов (патент РФ 2247971, МПК G01N 25/00, опубл. 10.03.2005), заключающийся в том, что 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, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока окисленным смазочным материалом, вязкость и коэффициент термоокислительной стабильности К_тос из соотношения К_тос=К_пµ₀/µ_исх, К_п – коэффициент поглощения светового потока окисленным смазочным материалом, µ₀ и µ_исх соответственно вязкость окисленного и исходного смазочного материала, строят графическую зависимость коэффициента термоокислительной стабильности от коэффициента поглощения светового потока окисленным смазочным материалом и по тангенсу угла наклона этой зависимости к оси абсцисс до точки перегиба определяют скорость образования промежуточных продуктов окисления, по тангенсу угла наклона зависимости к оси абсцисс после точки перегиба определяют скорость образования конечных продуктов окисления и их влияние на увеличение вязкости испытуемого материала, а по координатам точки перегиба зависимости определяют начало образования конечных продуктов окисления.

Недостатком известных способов является низкая информативность при идентификации и классификации смазочных материалов по группам эксплуатационных свойств.

Задачей изобретения является повышение информативности при идентификации и классификации смазочных материалов по группам эксплуатационных свойств.

Поставленная задача решается тем, что в способе 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, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока окисленным смазочным материалом и проводят оценку процесса окисления, согласно изобретению дополнительно взвешивают пробу исследуемого смазочного материала через равные промежутки времени, определяют массу испарившегося смазочного материала, определяют коэффициент испарения K_G из соотношения

K_G=m/M₀,

где m – масса испарившегося смазочного материала при окислении;

M₀ – масса оставшейся пробы после окисления смазочного материала,

и коэффициент энергии превращения Е_п из следующего соотношения

Е_п=К_п+К_G,

где К_п – коэффициент поглощения светового потока;

K_G – коэффициент испарения,

затем строят графическую зависимость коэффициента энергии превращения Е_п от коэффициента поглощения светового потока К_п, продлевают линию зависимости до пересечения с осью ординат и по ординате этой точки определяют коэффициент А, характеризующий начало превращения тепловой энергии, а термоокислительную стабильность определяют по коэффициенту сопротивления окислению К_c.o из соотношения

К_с.o=(Е_п-А)/К_п,

где А – коэффициент, характеризующий начало превращения тепловой энергии.

Физический смысл коэффициента энергии превращения Е_п заключается в том, что смазочный материал не может неограниченно поглощать подводимую тепловую энергию, поэтому избыток ее обеспечивает превращение части смазочного материала в продукты окисления и испарения части смазочного материала, поэтому при использовании этого коэффициента повышается достоверность определения термоокислительной стабильности.

Определение коэффициента сопротивления окислению позволяет устанавливать соответствие испытуемых смазочных материалов классификации по группам эксплуатационных свойств.

На фиг.1 приведены зависимости коэффициента энергии превращения от коэффициента поглощения светового потока для моторных масел: 1-Elf competition STI 10W-40 SJ/CF; 2-Neste turbo 15W-40 CH-4/SJ; 3-Mobil 0W-40 SJ/CF; на фиг.2 – зависимости коэффициента энергии превращения от коэффициента поглощения светового потока для трансмиссионных масел: 1-Teboil HYPOID 80W-90 GL-5; 2-Spectrol Synax 75W-90 GL-5.

Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов осуществляется следующим образом.

Пробу исследуемого смазочного материала постоянной массы (100±0,1 г) нагревают до определенной температуры в зависимости от базовой основы смазочного материала и группы эксплуатационных свойств и перемешивают с воздухом с помощью механического устройства. Температура в процессе испытания поддерживается постоянной.

В процессе испытания через равные промежутки времени пробу окисленного смазочного материала взвешивают, определяют массу испарившегося смазочного материала, отбирают часть пробы для фотометрирования и определения коэффициента поглощения светового потока К_п. Испытания прекращаются по достижению коэффициента К_п значений, приблизительно равных 0,5-0,6.

По полученным данным определяют коэффициент испарения К_G=m/М₀, где m – масса испарившегося смазочного материала при окислении, М₀ – масса оставшейся пробы после окисления смазочного материала, и коэффициент энергии превращения Е_п из следующего соотношения E_п=K_п+K_G, где К_п – коэффициент поглощения светового потока; K_G – коэффициент испарения.

Затем строят графическую зависимость коэффициента энергии превращения Е_п от коэффициента поглощения светового потока К_п (фиг.1-2), продлевают линию зависимости до пересечения с осью ординат и по ординате этой точки определяют коэффициент А, характеризующий начало превращения тепловой энергии.

Для моторных масел Elf competition STI 10W-40 SJ/CF коэффициент A=0,015 (фиг.1, кривая 1); Neste turbo 15W-40 CH-4/SJ A=0,014 (фиг.1, кривая 2) и Mobil 0W-40 SJ/CF A=0,017 (фиг.1, кривая 3).

Для трансмиссионных масел Teboil HYPOID 80W-90 GL-5 и Spectral Synax 75W-90 GL-5 коэффициент А равен 0,04 (фиг.2, кривые 1, 2 совпадают).

Данные по коэффициентам К_п, К_G, Е_п, А сводят в таблицу и определяют коэффициент сопротивления окислению К_с.о из соотношения

К_с.о=(Е_п-А)/К_п,

где Е_п – коэффициент энергии превращения;

К_п – коэффициент поглощения светового потока;

А – коэффициент, характеризующий начало превращения тепловой энергии.

Коэффициент сопротивления окислению K_с.о для моторных масел Elf competition STI 10W-40 SJ/CF равен 1,27 (фиг.1, кривая 1); Neste turbo 15W-40 CH-4/SJ К_с.о=1,17 (фиг.1, кривая 2), Mobil 0W-40 SJ/CF K_c.o=l,3 (фиг.1, кривая 3).

Известно, чем выше значение коэффициента К_с.о, тем лучшей термоокислительной стабильностью характеризуется смазочный материал. Исходя из значений коэффициента сопротивления окислению К_с.о лучшей термоокислительной стабильностью характеризуется синтетическое масло Mobil 0W-40 SJ/CF. Так как данное моторное масло по группе эксплуатационных свойств имеет классификацию SJ/CF, то классификация моторных масел Elf competition STI 10W-40 SJ/CF и Neste turbo 15W-40 CH-4/SJ по группе эксплуатационных свойств не соответствует.

Коэффициент сопротивления окислению К_с.о для трансмиссионных масел Teboil HYPOID 80W-90 GL-5 и Spectral Synax 75W-90 GL-5 равен К_с.о=1,08 (фиг.2, кривые 1, 2). Эти масла относятся к одной эксплуатационной группе GL-5.

Предлагаемый способ может осуществляться по сокращенной технологии испытания. Для этого достаточно проведения 3-4 опытов, по результатам которых определяют значения коэффициентов А и К_с.о, и термоокислительную стабильность испытуемого смазочного материала.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить достоверность определения термоокислительной стабильности смазочных материалов за счет определения коэффициента сопротивления окислению, учитывающего скорость превращения тепловой энергии в продукты окисления и испарения.

Таблица
Результаты испытания моторных и трансмиссионных масел на термоокислительную стабильность
Марка масла	Показатели	Значения коэффициентов
Моторные масла
Elf Competition STI 10W-40 SJ/CF	Кп	0,03	0,07	0,13	0,22	0,28	0,33	0,44	0,54	0,6
КG	0,023	0,034	0,05	0,074	0,091	0,104	0,134	0,161	0,18
Еп	0,053	0,104	0,18	0,294	0,371	0,434	0,574	0,701	0,78
А	0,015
Кс.о	1,27
Neste turbo 15W-40 CH 4/SJ	Kп	0,04	0,09	0,14	0,21	0,3	0,41	0,56
КG	0,021	0,029	0,038	0,05	0,065	0,094	0,109
Eп	0,061	0,129	0,178	0,26	0,375	0,494	0,669
A	0,014
Kc.o	1,17
Mobil 0W-40 SJ/CF	Kп	0	0,01	0,02	0,03	0,11	0,19	0,26	0,33	0,43	0,46	0,5
KG	0,17	0,02	0,41	0,026	0,05	0,074	0,095	0,116	0,146	0,155	0,167
Eп	0,17	0,03	0,43	0,056	0,16	0,264	0,355	0,446	0.576	0,615	0,667
A	0,017
Kc.o	1,3
Трансмисионные масла
Teboil HYPOID 80W-90GL5	Kп	0,01	0,03	0,1	0,1	0,14	0,18	0,22	0,31	0,31	0,33	0,34	0,39	0,51
KG	0,5	0,042	0,048	0,048	0,051	0,054	0,058	0,065	0,065	0,066	0,067	0,071	0,081
Eп	0,51	0,072	0,148	0,148	0,191	0,234	0,278	0,375	0,375	0,396	0,407	0,461	0,591
A	0,04
Kc.o	1,08
Spectrol Synax 75W-90 GL5	Kп	0,04	0,09	0,12	0,12	0,15	0,19	0,3	0,34	0,39	0,47	0,57	0,6
KG	0,043	0,047	0,05	0,05	0,052	0,055	0,064	0,067	0,071	0,078	0,086	0,088
	Eп	0,083	0,137	0,17	0,17	0,202	0,245	0,364	0,407	0,461	0,548	0,656	0,688
A	0,04
Kc.o	1,08

Формула изобретения

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, причем через равные промежутки времени отбирают пробу окисленного смазочного материала, определяют фотометрированием коэффициент поглощения светового потока окисленным смазочным материалом и проводят оценку процесса окисления, отличающийся тем, что пробу исследуемого смазочного материала через равные промежутки времени взвешивают, определяют массу испарившегося смазочного материала, определяют коэффициент испарения К_G из соотношения К_G=m/М₀, где m – масса испарившегося смазочного материала при окислении; М₀ – масса оставшейся пробы после окисления смазочного материала, и коэффициент энергии превращения Е_п из следующего соотношения: E_п=К_п+К_G, где К_п – коэффициент поглощения светового потока; К_G – коэффициент испарения, затем строят графическую зависимость коэффициента энергии превращения Е_п от коэффициента поглощения светового потока К_п, продлевают линию зависимости до пересечения с осью ординат и по ординате этой точки определяют коэффициент А, характеризующий начало превращения тепловой энергии, а термоокислительную стабильность определяют по коэффициенту сопротивления окислению К_со из соотношения К_c.о=(Е_п-А)/К_п, где А – коэффициент, характеризующий начало превращения тепловой энергии.

РИСУНКИ