Метод контроля влияния процессов окисления и температурной деструкции на противоизносные свойства моторных масел

• Автор: Юдин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск, Красноярск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА РЕСУРС МОТОРНЫХ МАСЕЛ В ПЕРИОД ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНИКИ
1.1. Основные эксплуатационные свойства моторных масел
1.2. Теоретические аспекты механизма старения моторных масел
1.3. Анализ современных методов оценки эксплуатационных свойств моторных масел
1.4. Методы определения ресурса моторных масел
1.5. Анализ современных методов определения термоокислительной стабильности и температурной стойкости
Выводы по первой главе
2. МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ ВЛИЯНИЯ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРНОЙ ДЕСТРУКЦИИ НА ПРОТИ-ВОИЗНОСНЫЕ СВОЙСТВА МОТОРНЫХ МАСЕЛ
2.1. Обоснование выбора смазочных материалов для исследования
2.2. Средства контроля термоокислительной стабильности и температурной стойкости
2.2.1. Прибор для определения термоокислительной стабильности
смазочных масел
2.2.2.. Прибор для определения температурной стойкости
2.2.3. Фотометрическое устройство
2.2.4. Малообъемный вискозиметр
2.2.5. Трехшариковая машина трения
2.3. Методика контроля термоокислительной стабильности смазочных масел
2.4. Методика контроля температурной стойкости смазочных масел.
2.5. Методика контроля отработанных моторных масел
2.6. Методика контроля противоизносных свойств смазочных масел. 67 Выводы по второй главе
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ РАЗЛИЧНЫХ БАЗОВЫХ ОСНОВ НА ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ И ТЕМПЕРАТУРНУЮ СТОЙКОСТЬ
3.1. Результаты исследования минеральных моторных масел
3.2. Результаты исследования частично синтетических моторных масел
3.3. Результаты исследования синтетических моторных масел
3.4. Анализ результатов испытания моторных масел различных базовых основ
3.5. Результаты анализа отработанных моторных масел
Выводы по третьей главе
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНТРОЛЮ СОСТОЯНИЯ ТОВАРНЫХ И РАБОТАЮЩИХ МАСЕЛ
4.1. Технология определения влияния продуктов окисления на про-тивоизносные свойства смазочных масел
4.2. Технология определения потенциального ресурса и температурной области работоспособности смазочных масел
4.3. Технология определения влияния продуктов температурной деструкции на противоизносные свойства смазочных м асел
4.4. Технология определения предельной температуры испытания смазочных масел на термоокислительную стабильность
4.5. Технология определения доминирующего влияния продуктов окисления или температурной деструкции на противоизносные свойства моторных масел
4.6. Рекомендации по идентификации моторных масел по группам эксплуатационных свойств
4.7. Технология определения состояния работающих моторных масел
4.7.1 Технология определения предельных параметров состояния отработанных моторных масел
4.7.2 Технология контроля текущего состояния моторных масел в процессе эксплуатации двигателей
Выводы по четвертой главе
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акты внедрения

ВВЕДЕНИЕ
Моторное масло как элемент двигателя внутреннего сгорания оказывает существенное влияние на его надежность. Ему присущи такие свойства надежности, как безотказность, долговечность, сохраняемость и восстанавливаемость. Для моторного масла есть предельное состояние, по достижении которого его необходимо заменять на новое. В основном предельное состояние моторных масел устанавливается заводами-изготовителями по пробегу или моточасам, но это не обеспечивает эффективность их использования, так как не учитывает индивидуальных условий и режимов эксплуатации, технического состояния двигателей и системы доливов. Эту проблему можно решать только за счет организации текущего контроля состояния моторных масел, системы фильтрации с помощью экспрессивных средств измерения и установления предельных значений.
Основные функции моторных масел - снижение коэффициента трения, поглощение теплоты, выделяемой при трении, и удаление частиц износа. Ресурс моторных масел зависит от их правильного выбора по степени нагру-женности двигателя, которую определяет классификация по группам эксплуатационных свойств. Однако единая норматавная база по классификации отсутствует.
Качество моторных масел определяется комплексом эксплуатационных свойств, к которым относятся моюще-диспергирующие, антиокислительные, противоизносные, антикоррозионные и вязкостно-температурные. Улучшение этих свойств обеспечивается введением комплекта полярно-активных присадок, повышающих температурные пределы работоспособности, так как масла нефтяного происхождения работоспособны до температуры ~ 200 °С, а синтетические — до 500 °С. Однако их температурная стойкость не указывается ни в одном сертификате качества нефтепродукта, хотя существует стандарт по определению этого показателя (ГОСТ 23.221-84).
Следует отметить, что механизм действия присадок на участках непосредственного контакта микронеровностей до сих пор не выявлен. Однако полагают, что под действием высоких температур и давлений, возникающих на контактных участках, органические молекулы присадок выступают в роли поставщиков хлора, серы или фосфора и образуют на поверхностях трения легкоплавкие хлориды и сульфиды металлов, выделяющиеся из состава тру-

Таким образом, анализ современных методов определения ресурса показал необходимость комплексного подхода к решению проблемы. Особого внимания заслуживают методы контроля термоокислительной стабильности смазочных масел, которые в сравнении с другими более перспективны, так как учитывают изменение их свойств при термостатировании по таким показателям как вязкость, склонность к лако- и нагарообразованию, летучесть. Эти методы могут использоваться и для обоснования предельного состояния.
Таблица 1.
Допустимые показатели качества масла
Состояние масла Содержание топлива в масле, % pH Содержание воды, мае. % Изменение вязкости
Г одное Отсутствие >6 - -
Допустимое <3 5,5-4,5 <0,2 <
Предаварийное <7 - - -
Аварийное >7 4 и ниже 1
Температура является основным фактором изменения свойств смазочных масел. Она определяет начало окислительных процессов и температурной деструкции. Повышение её до критических значений вызывает аномальные явления в окислительных процессах и деструкцию присадок, а также формирование на поверхностях трения модифицированных защитных слоев, увеличивающих нагрузки схватывания материалов пар трения.
1.5. Анализ современных методов определения термоокислительной стабильности и температурной стойкости
Термоокислительная стабильность и температурная стойкость смазочных масел являются основными показателями, которые используются при классификации их по группам эксплуатационных свойств. Повышение этих показателей достигается путем выбора базовой основы и введением термостойких присадок. Для определения термоокислительной стабильности и температурной стойкости разработаны стандарты [5, 6, 37, 51-54]. Весьма разнообразны инструментальные методы определения этих показателей, предусматривающие в основном термостатирование масел в объеме либо в