Разработка технологий идентификации и диагностирования смазочных материалов по критериям температурной стойкости

• Автор: Малышева, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 05.02.02, 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТОЙКОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ. .

1.1 Состояние проблемы исследования смазочных материалов.

1.2 Классификация смазочных материалов.

1.3 Методы оценки эксплуатационных свойств смазочных материалов

1.4 Влияние температуры на смазочные материалы в режиме

граничного трения

1.5 Современные методы определения температурной стойкости смазочных материалов.

1.6 Выводы по главе

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТОЙКОСТИ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2.1 Исходные требования к техническим средствам измерения

2.2 Конструктивные особенности прибора для оценки температурной стойкости смазочных материалов.
2.3 Обоснование параметров испытания смазочных материалов на температурную стойкость
2.4 Характеристика вспомогательных приборов
2.5 Методика испытанияюмазочных материалов на термостойкость.
2.6 Выводы но главе
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ТЕМПЕРАТУРНУЮ СТОЙКОСТЬ
3.1 Результаты испытания минеральных моторных масел
3.2 Результаты испытания частично синтетических моторных масел
3.3 Результаты испытания синтетических моторных масел
3.4 Результаты испытания трансмиссионных масел.
3.5 Результаты испытания на температурную стойкость работавших моторных масел.
3.6 Методика определения количественных показателей деструкции присадок
3.7 Процесс образования продуктов деструкции в работавших
моторных маслах.
3.8 Выводы по главе.
4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ
И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1 Технология определения температурной стойкости
товарных смазочных материалов.
4.2 Технология идентификации и классификации смазочных
материалов по группам эксплуатационных свойств
4.3 Технология диагностирования работавших смазочных
материалов
4.4 Рекомендации по диагностированию систем двигателя внутреннего сгорания по параметрам температурной стойкости работавших масел
4.5 Рекомендации по исследованию процесса деструкции присадок
4.6 Выводы по главе
Основные научные результаты и выводы
Библиографический список
Приложение 1 Результаты обработки экспериментальных данных
Приложение 2 Акты внедрения.
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что надежность машин и агрегатов закладывается на стадии проектирования, обеспечивается при их изготовлении и подтверждается в условиях эксплуатации. На свойства и показатели надежности машин существенное влияние оказывает смазочный материал, как неотъемлемый элемент и индикатор условий и режимов эксплуатации агрегатов. В настоящее время ресурс смазочных материалов регламентирован системой плановопредупредительных ремонтов агрегатов и установлен по пробегу или их наработке в моточасах, что не обеспечивает эффективного их использования,т.к. при этом не учитываются индивидуальные условия и режимы эксплуатации, а также техническое состояние машин и арегатов, включая их системы фильтрации.
С появлением на рынке нефтепродуктов иностранных масел возникает необходимость их идентификации для определения применимости и срока эксплуатации в отечественной технике. На стадии проектирования машин и агрегатов зачастую отсутствует информация о температурной области работоспособности широкого ассортимента смазочных материалов, что затрудняет их обоснованный выбор для машин и агрегатов с определенными температурными режимами работы. Кроме того, механизм влияния смазочной среды на надежность машин и агрегатов еще недостаточно изучен, ввиду многообразия факторов, которые непостоянны вследствие переменных условий работы.
Для улучшения эксплуатационных свойств смазочных материалов в их состав входят присадки, однако контроль за их концентрацией и эффективностью в процессе эксплуатации техники отсутствует ввиду сложности решаемой проблемы.
Смазочные материалы в эксплуатации длительное время подвергаются мгновенным перепадам тепловых и механических нагрузок. Температура варьируется от С до 0 С в зависимости от зон, подвергающихся нагре
ву. Как правило, температурная стойкость имеет важное значение для узлов, работающих при высоких температурах.
Основным фактором, влияющим на изменение свойств смазочного материала, как элемента трибосистемы, является температура, оказывающая существенное влияние на процессы деструкции молекул как базовой основы, так и присадок.
Более узлов машин и агрегатов работает в условиях граничного трения, однако процессы, протекающие в тонком 1раничном слое, разделяющим поверхности трения, изучены недостаточно. В, условиях граничной смазки на поверхностях трения могут формироваться слои физически адсорбированных молекул смазочного материала, относительно слабо связанные с поверхностью твердого тела Аслои, хемосорбционный слой, прочно связанный с поверхностью органических отложений, образуемый преимущественно продуктами окисления и деструкциисмазочного материала Ослои, а также химически модифицированный слой на поверхности металла.в случае прямых химических реакций металла с молекулами присадок Мслои 1,2. Поэтому, параметр температурной стойкости является важным эксплуатационным показателем и основным при их классификации по группам эксплуатационных свойств, однако применение стандартного метода ГОСТ .1 по определению температурной стойкости на четырехшариковой машине трения недостаточно информативен, т.к. влияниетемпературы при этом оценивается только коэффициентом трения и не позволяет исследовать процессы, протекающие в самом смазочном материале, и оценить их влияние на его свойства. Поэтому актуальной является задача отыскания новых методов определения температурной стойкости смазочных материалов, учитывающих влияние температуры на изменение эксплуатационных свойств смазочного материала, что позволяет организовать периодический контроль технического состояния смазочных материалов с целью предупреждения процессов схватывания материалов пар трения.
Актуальность


Давление на тонкую масляную пленку между стенкой цилиндра и поршневыми кольцами резко меняется в пределах 0,0,3 МПа в зоне компрессионного кольца и 0,,3 МПа в зоне маслосъемного 6. При этом скорость поршня изменяется от нулевой в мертвых точках до мсек, и при определенных условиях давление1 может достигать 2,0 МПа. Температура этой пленки тоже резко варьируется. Верхняя поршневая канавка в современных двигателях нагревается до С, а при наличии наддува до С 6. На. С у бензиновых двигателей и С у дизелей. Не менее тяжелые условия и в зоне трения вкладышей подшипников и шейки коленчатого вала, где масляная пленка нагревается до С при давлении от 1,5 до МПа 6. Температура масла в картере в рабочем режиме редко падает ниже 0 С. Кроме того, моторное масло подвергается химическому воздействию кислорода воздуха, других газов, продуктов неполного сгорания1 топлива, да и самого топлива, которое неминуемо попадает в масло, хотя и в очень малых количествах 6. Около мертвых точек всегда наблюдается почти полное разрушение масляной пленки 8,9. При повышении температуры возрастает роль термической активации, что облегчает схватывание поверхностей. К тому же масляные слои при рабочих температурах в цилиндре ДВС теряют свои разделяющие свойства, и повышается значение вторичных структур. Металлическому взаимодействию и схватыванию в цилиндре ДВО способствуют термическая активация повышение температуры до уровня разрушения масляных и адсорбционных пленок температурные вспышки на активных центрах в момент выхода дислокационных ступеней возможное возникновение токов высокой плотности на локальных участках и образование горячих точек в местах контактирования неровностей механическое разрушение защитных пленок от высоких контактных нагрузок продуктами износа и абразивами, попадающими в зону трения. Проблема влияния смазочного материала на трение и износ заключается и в самом смазочном материале. Так, поведение одного и того же масла различно в зависимости от режима смазки жидкостной или граничной. При переходе от одного режима к другому в действие вступают различные комплексы его физических и химических свойств. Масло, хорошо защищающее от одного вида изнашивания, может плохо защищать от другого вида и даже стимулировать его . В результате старения качество смазочных материалов в целом ухудшается, но при этом в нем могут образовываться новые продукты, улучшающие смазочные свойства. Изложенное показывает, для того чтобы получить смазочную эффективность, необходимо изучить сложную систему смазочный материал контактирующие поверхности путем теоретических и экспериментальных исследований. Отсутствуют данные по скоростям старения смазочных материалов, деструкции присадок и склонности продуктов деструкции к образованию защитных граничных слоев, влиянию материалов пар трения на окислительные процессы и деструкцию, температурным пределам работоспособности и химической активности материалов пар трения с присадками и продуктами деструкции и окисления, что зачастую делает невозможным оптимальный набор смазочного материала на этапе проектирования агрегата. Смазочный материал обычно состоит из масляной основы базового масла и композиции присадок, обеспечивающих необходимый уровень функциональных свойств. Масла классифицируют по происхождению нефтяные, синтетические, частично синтетические, растительные и по назначению моторные масла, трансмиссионные масла, индустриальные масла, масла различного функционального назначения гидравлические, для реактивных двигателей, турбинные, компрессорные, холодильные, медицинские и Т. Нефтяные масла по способу получения могут быть дистиллятыми из нефтяных дистиллятов, выделенных при вакуумной перегонке мазута, остаточными полученными из гудрона остатка от вакуумной перегонки мазута и компаундированными полученными в результате смешивания дистиллятых и остаточных компонентов. Отдельно рассматривают масла, которые с целью улучшения вязкостнотемпературных характеристик получают путем загущения маловязких базовых масел полимерными вязкостными присадками.