Методы контроля и диагностики эксплуатационных свойств смазочных масел по параметрам термоокислительной стабильности

Разработана и апробирована технология оценки качества товарных и работающих смазочных масел (рис. 22, 23), позволяющая осуществлять контроль за их состоянием в процессе эксплуатации техники и корректировать эксплуатационный ресурс в зависимости от режимов и условий эксплуатации с помощью разработанных средств контроля и предлагаемых технологий (патенты РФ 2247971, №2298173, № 2274850, №2318206, №2334976 и а.с. № 20005611135). В качестве параметров оценки предложены коэффициенты поглощения светового потока, относительной вязкости, летучести, температуры начала окисления и испарения, потенциального ресурса, скорости термоокисления, интенсивности накопления продуктов окисления, диспергирующие и моющие свойства.

Применение предлагаемых показателей и средств контроля позволяет определить концентрацию общих, растворенных и нерастворенных продуктов окисления и старения смазочных масел, состояние фильтрующих элементов и цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания, отработанный ресурс смазочных масел и прогнозировать остаточный.

Разработанные новые технологии и средства контроля могут применяться как мобильно, так и стационарно, на автотранспортных предприятиях, станциях технического обслуживания, пунктах замены смазочных материалов, АЗС, нефтебазах, складах хранения горюче-смазочных материалов и лабораториях заводов по производству смазочных масел.

Отдельные этапы работы внедрены в учебный процесс высших учебных заведений и изложены в учебных пособиях, внедрены на производственных предприятиях Ангарска, Ачинска, Нижнекамска, Красноярска.

Рис. 22. Блок-схема технологии классификации жидких смазывающих материалов при сертификации и идентификации

смазочный масло термоокислительный эксплуатационный

Рис. 23. Блок-схема технологии диагностирования работающих жидких смазывающих материалов

Основные научные и практические результаты и выводы

1. Комплексная методика исследования смазочных масел при статических и циклических температурах испытаниях на основе использования метода прямого фотометрирования по определению термоокислительной стабильности, скорости термоокислительной реакции, интенсивности образования продуктов окисления, температурной области работоспособности и потенциального ресурса, что позволяет получить обширную информацию о работоспособности масел в условиях эксплуатации техники и лечь в основу классификационных испытаний при их стандартизации и идентификации. Предлагаемая методика защищена охранными документами (патенты РФ 2247971, №2298173, № 2274850, №2318206, №2334976 и а.с. № 20005611135).

2. Функциональные зависимости в виде уравнений регрессии процесса термоокисления минеральных, частично синтетических и синтетических масел различного назначения при статических и циклических температурах испытаниях, дающие возможность количественно оценить влияние базовой основы и присадок на процессы окисления, а интенсивность образования продуктов окисления и скорость термоокислительной реакции предложены в качестве показателей потенциального ресурса смазочных масел для их идентификации и классификации по группам эксплуатационных свойств .

3. Механизм термоокисления смазочных масел, характеризующий перераспределением поглощенной теплоты, как показатель образования продуктов окисления и летучести, влияние температуры на процесс образования и состав продуктов окисления. Показана возможность использования этих показателей в качестве оценки тепловых преобразований смазочных масел и процессов самоорганизации при термоокислении.

4. Механизм влияния доливов на ресурс смазочных масел, показывающий что доливы для минеральных и частично синтетических масел увеличивают ресурс в зависимости от эксплуатационной температуры до 30%, а для синтетических масел - уменьшают на 13%. В качестве параметра оценки влияния доливов предложен коэффициент, учитывающий количество теплоты затраченной на образование продуктов окисления и испарение при термостатировании масел без доливов и с доливами, что позволяет корректировать сроки замены масел и повысить эффективность их применения.

6. Метод количественной оценки влияния смесей минерального масла с синтетической добавкой, доказывающий возможность улучшения эксплуатационных свойств, увеличения ресурса и улучшения вязкостно-температурных характеристик минеральных масел, что позволяет обоснованно определить соотношение масел в смеси.

7. Метод оценки влияния углеродистых и подшипниковых сталей на термоокислительные процессы моторных масел, позволяющий количественно и качественно оценить процессы самоорганизации трибосистем в части понижения механизма схватывания поверхностей трения и формирования защитных граничных слоев. Предложен коэффициент каталитического влияния сталей в качестве критерия оценки процессов самоорганизации в трибосистемах, определяемый разностью коэффициентов тепловых преобразований при испытании товарных масел без сталей и со сталями, что позволяет обоснованно осуществлять выбор совместимых элементов трибосистем.

8. Электрометрический метод оценки противоизносных свойств смазочных материалов, позволяющий определить склонность товарных и работающих масел к формированию защитных граничных слоев при граничном трении скольжения. Показано, что для любой трибосистемы существует область параметров трения, при которых скорость образования защитных граничных слоев максимальна при минимальном износе пар трения, а коэффициент электропроводности рекомендован в качестве критерия оценки совместимости элементов трибосистемы, что позволяет обоснованно осуществлять их выбор в зависимости от режимов трения.

9. Связь между процессами окисления и противоизносными свойствами смазочных материалов. Установлена линейная зависимость между параметром, определяемым произведением суммарного времени пластической и упругопластической деформаций на коэффициент электропроводности, и величиной износа, что позволяет обосновать совместимость элементов трибосистемы с учетом степени окисления смазочного материала, а скорость изменения данного параметра предложить в качестве критерия противоизносных свойств смазочных материалов при классификации по группам эксплуатационных свойств.

10. Комплексная методика испытания работающих масел, позволяющая обосновать критерий предельного состояния работоспособности смазочных материалов, а предложенный электрометрический метод оценки механохимических процессов, протекающий на фрикционном контакте, позволяет количественно определить влияние продуктов окисления и старения на формирование защитных граничных пленок. Приведенная плотность нерастворимых продуктов старения на фактической площади контакта предложена в качестве критерия противоизносных свойств, а величине износа от концентрации нерастворимых продуктов окисления в качестве критерия предельного состояния смазочного материала.

11. Практические рекомендации по повышению эффективности использования смазочных материалов включающие технологии классификации смазочных материалов; идентификации и выбора масел для узлов различной степени нагруженности на стадии проектирования стабильности, температурной области работоспособности, интенсивности образования продуктов окисления, скорости термоокислительных процессов, противоизносных свойств и потенциального ресурса.

Основное содержание диссертационной работы отражено в публикациях

а) статьи в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ

1. Безбородов Ю.Н. Ускоренный метод оценки эксплуатационных свойств трансмиссионных масел / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, С.И. Васильев // НТиП журнал «Механизация строительства» Вып. 10. -Москва: изд. Ладья, 2004. С. 18-20.

2. Безбородов Ю.Н. Тремоокислительная стабильность смеси минерального и синтетического масел В.В. Хомайко, Ю.Н. Безбородов, Б.И. Ковальский и др. // Вестник КрасГАУ: Вып. 13 - Красноярск, 2006. С. 286-292.

3. Безбородов Ю.Н. Исследование термоокислительной стабильности минерального масла М-10-Г₂к и его смеси с 5% синтетического Castrol 0W-30 SL/CF / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, В.В. Хомайко // Вестник КрасГАУ. Вып.6. Красноярск. -2007. С. 174-183.

4. Безбородов Ю.Н. Термоокислительная стабильность минерального трансмиссионного масла ТС-10 / Сорокин Г.М., Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, Н.Н. Малышева // Вестник машиностроения. №06. 2008г.

5. Безбородов Ю.Н. Метод исследования термоокислительной стабильности моторных масел при циклическом изменении температуры испытания / В.С. Даниленко, Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов и др. // Вестник СибГАУ: Вып.1 - Красноярск, 2009г. С.

6. Безбородов, Ю.Н. Метод определения термоокислительной стабильности смазочных материалов / В.С. Даниленко, Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов и др. // Вестник СибГАУ: Вып.1 - Красноярск, 2009г. С.

7. Безбородов Ю.Н. Влияние металлов на процессы самоорганизации в смазочных материалах / А.А. Метелица, Б.И.Ковальский, Ю.Н. Безбородов, Н.Н. Малышева // Вестник СибГАУ: Вып.2 - Красноярск, 2009г. С.

8. Безбородов Ю.Н. Каталитическое действие металлов на окислительные процессы и температурную стойкость в смазочных материалах / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, А.А. Метелица, Н.Н. Малышева и др. // Трение и износ.

б) монографии

9. Безбородов Ю.Н. Методы и средства повышения эффективности использования трансмиссионных масел / Ю.Н. Безбородов // Монография. Красноярск, Сибирский федеральный ун-т; Политехнический ин-т, 2008. - 154 с.

в) учебное пособие

10. Безбородов Ю.Н. Методы оценки эксплуатационных свойств смазочных материалов / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, М.А. Шунькина и др. // Учебное пособие. Красноярск, ИПЦ КГТУ, 2004. 240 с.

г) статьи, опубликованные в научных и технических изданиях

11. Безбородов Ю.Н. Система диагностики моторных масел / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, Е.Ю. Янаев и др. // Межвуз. сб. науч. тр. с междунар. уч. под ред. С.П. Ереско «Транспортные средства Сибири» Красноярск, ИПЦ КГТУ, 2002. С. 385-389.

12. Безбородов Ю.Н. Идентификация эксплуатационных свойств трансмиссионных масел / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, С.И. Васильев и др. // Вестник НИИ СУВПТ «Интеллектуальные технологии и адаптация»: Сб. науч. тр. Часть 2.-Красноярск, 2002. С. 150-164.

13. Безбородов Ю.Н. Влияние ультрадисперсных порошков на окислительные процессы в смазочных материалах / Б.И.Ковальский, Ю.Н. Безбородов, М.А. Шунькина // Транспортные средства Сибири: Межвуз. сб. науч. тр. с международным участием. Вып. 10 - Красноярск, 2004. С. 309-317.

14. Безбородов Ю.Н. Оценка эксплуатационных свойств трансмиссионных масел / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, В.В. Гаврилов и др. // Транспортные средства Сибири: Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 10. - Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2004. С. 318-322.

15. Безбородов Ю.Н. Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов / Б.И. Ковальский, Н.Н. Малышева, Ю.Н. Безбородов // Транспортные средства Сибири: Межвуз. сб. науч. тр. с международным участием. Вып. 10 - Красноярск, 2004. С. 337-354.

16. Безбородов Ю.Н. Результаты испытания смесей моторных масел / В.В. Хомайко, Ю.Н. Безбородов, Ю.И. Ковальский и др.// Сборник университетского комплекса. Вып. 8 (22). Сборник научных трудов под ред. Н.В. Василенко - Красноярск, 2006. С. 73-84.

17. Безбородов Ю.Н. Термоокислительная стабильность трансмиссионного масла Teboil HYPOID 85W-90 GL-5 / С.А. Кораблев, Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов и др. // Сборник университетского комплекса. Вып. 8 (22). Сборник научных трудов под ред. Н.В. Василенко - Красноярск, 2006. С. 85-87.

18. Безбородов Ю.Н. Термоокислительная стабильность как показатель качества смазочных материалов / Б.И. Ковальский, Е.В. Мусияченко, Ю.Н. Безбородов и др. // Вестник КГТУ: Машиностроение. Вып. 41. Машиностроение. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. С. 7-17.

д) материалы конференций

19. Безбородов Ю.Н. Методы исследования трансмиссионных масел для обеспечения надежности трансмиссий транспортных средств / Ю.Н. Безбородов // «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий» Матер. Междунар. конф. и Российской научной школы. Ч.5. М.: Радио и связь, 2003. С. 19.

20. Безбородов Ю.Н. Условия эксплуатации трансмиссии транспортных средств / Ю.Н. Безбородов // «Системные пробы качества, математического моделирования, информационных и электронных технологий» Матер. Междунар. конф. и Российской научной школы. Ч.5. Москва: Радио и связь, 2003. С. 25-27.

21. Безбородов Ю.Н. Метод контроля термоокислительной стабильности смазочных материалов / Н.Н. Ананьин, Ю.Н. Безбородов, В.С. Даниленко // «Интеграция» Всероссийский научный фестиваль «Молодежь и наука - третье тысячелетие» г. Красноярск, 2006 г. С. 349-352.

22. Безбородов Ю.Н. Результаты исследования влияния катализатора меди на окислительные процессы минерального масла М-10-Г₂к / Ю.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, В.В. Гаврилов и др.//Инновационное развитие регионов Сибири: Материалы межрегиональной научно-практической конференции: В2 ч., Ч.2 - Красноярск, 2006. 476 с.

23. Безбородов Ю.Н. Результаты испытания на термоокислительную стабильность минерального трансмиссионного масла ТНК 85W-90 / Н.Н. Ананьин, Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, Р.Н. Галиахметов // Актуальные проблемы развития и эксплуатации поршневых двигателей в транспортном комплексе Азиатско -тихоокеанского региона: материалы научно-технической конференции «Двигатели 2008» (Хабаровск, 15-19 сентября 2008г.) - Хабаровск: Из-во Тихоокеанс. гос. ун-та, 2008. С. 324-330.

24. Безбородов Ю.Н. Метод определения термоокислительной стабильности трансмиссионных масел / Н.Н. Ананьин, Ю.Н. Безбородов, В.С. Даниленко // Новые функциональные материалы, современные технологии и методы исследования: материалы IV Гомельской региональной конф. Молодых ученых. Гомель, 23-24 сентября 2008 г. // ИММС НАН Беларуси. - Гомель, 2008. С. 102-103.

е) Патенты и авторские свидетельства РФ

25. Патент РФ № 2237509. Фильтр для очистки жидкости / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов. Опубл. 21.08.2003, Бюл № 27.

26. Патент № 2247971 РФ, МПК⁷ G 01 N 25/00. Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, С.И. Васильев и др. Опуб. 10.03.2005. Бюл. № 67.

27. А.с. № 2005611135. Программа измерения, визуализации и записи температуры жидкостей (TERMOGID) / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, С.П. Ереско, С.И. Васильев. Заявка № 2005610473 от 16.03.2005 г.

28. Пат. 2274850 РФ, МПК⁷ G 01 N 25/02. Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, С.И. Васильев. Опуб. 20.04.2006. Бюл. № 11.

29. Пат. №2298173 РФ МПК⁷ G 01 N 25/02. Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов / Б.И. Ковальский, Н.Н. Малышева, Ю.Н. Безбородов, А.А. Метелица и др. Опубл. 27.04.2007, Бюл № 12.

30. Пат. №2318206 РФ МПК⁷ G 01 N 25/00. Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов / Б.И.Ковальский , В.С. Даниленко, Н.Н. Малышева, Ю.Н. Безбородов. Заявлено 15.16.2006, Опубл. 27.02.2008, Бюл № 6.

31. Пат. №2334676 РФ МПК⁷ G 01 N 25/00. Способ определения термоокислительной стабильности смазочных материалов. / Ковальский. Б.И., Н.Н. Малышева, Метелица А.А., Безбородов Ю.Н. Опубл. 27.09.2008, Бюл № 27.

Размещено на Allbest.ru