Экспресс-анализ

Вязкость масла определяется при помощи двух основных типов вискозиметров (viscometers):

вискозиметры истечения, в которых измеряется кинематическая вязкость по скорости свободного течения (времени вытекания). Для этой цели применяется капиллярный вискозиметр (capillaryviscometer) или сосуды с калиброванным отверстием на дне - вискозиметры Энглера (Engler), Сейболта (Saybolt), Редвуда (Redwood). В настоящее время для стандартных определений применяется стеклянный капиллярный вискозиметр; он отличается простотой и точностью определения. Скорость сдвига в таком вискозиметре незначительна.

ротационные вискозиметры (rotationalviscometers), в которых определяется динамическая вязкость по крутящему моменту с установленной скоростью ротора или по скорости вращения ротора при заданном крутящем моменте.

Вязкость характеризуется двумя показателями - кинематической (kinematicviscosity) и динамической вязкостью (dynamicviscosity). Единицы измерения динамической вязкости: P - пуаз (Р -poise) или сантипуаз сР (сР = mPa-s). Динамическая вязкость обычно определяется ротационным вискозиметром. Кинематическая вязкость, п -отношение динамической вязкости к плотности (h/r). Единицы измерения кинематической вязкости - стоке (St- stoke) илисантистокс (cSt - centistoke, I cSt = 1 мм²/с). Численные значения кинематической и динамической вязкости несколько различаются, в зависимости от плотности масел. Для парафиновых масел кинематическая вязкость при температуре 20 - 100°С превышает динамическую примерно на 15 - 23%, а для нафтеновых масел эта разница составляет 8 - 15%.

Кинематическая вязкость характеризует текучесть масел при нормальной и высокой температурах. Методы определения этой вязкости относительно просты и точны. Стандартным прибором в настоящее время считается стеклянный капиллярный вискозиметр, в котором измеряется время истечения масла при фиксированной температуре. Стандартными температурами являются 40 и 100 °С.

Относительная вязкость определяется на вискозиметрах Сейболта, Редвуда и Энглера. Это сосуды с калиброванным отверстием на дне, через которое вытекает точно установленное количество масла. При измерении времени вытекания заданная температура масла в вискозиметре должна поддерживаться с необходимой точностью. Универсальная вязкость Сейболта, определяемая по стандарту ASTM D 88, выражается в универсальных секундах Сейболта SUS(SayboltUniversalSeconds). Этот упрощенный метод определения кинематической вязкости более широко применяется в США. В Европе чаще пользуются секундами Редвуда (Редвуда единицы - Redwoodunits) и градусами Энглера (Е°, Englerunits). Градус Энглера - это число, показывающее во сколько раз вязкость масла превышает вязкость воды при 20°С, поэтому вискозиметром Энглера необходимо измерить время вытекания воды при 20°С.

Динамическая вязкость обычно определяется ротационными вискозиметрами. Вискозиметры разной конструкции имитируют реальные условия работы масла. Обычно выделяются крайние значения температуры и скорости сдвига. Основные методы определения вязкости моторных масел предусмотрены спецификацией SAE J300 APR97. Эта спецификация устанавливает значения степеней вязкости SAE для моторных масел и определяет порядок измерения необходимых параметров вязкости. Стандартные методы определения динамической вязкости можно разделить на две группы - низкотемпературная вязкость и высокотемпературная вязкость, определяемые в условиях близких к реальным условиям эксплуатации двигателя.

Рассмотрим некоторые особенности методов определения вязкости. Вискозиметр Брукфильда - это прибор для определения низкотемпературной вязкости при низкой скорости сдвига. Он снабжен комплектом роторов разной величины и формы. Скорость можно менять ступенчато в широких пределах. Во время изменения скорость поддерживается постоянной. Крутящий момент является мерой кажущейся вязкости. Расстояние между статором и ротором сравнительно большое, поэтому считается, что скорость сдвига низка и стенки сосуда вискозиметра не влияют на величину вязкости, которая в этом случае рассчитывается по силе внутреннего трения масла и называется вязкостью по Брукфильду (Brookfieldviscosity) (в Па-с), или кажущейся вязкостью (apparentviscosity). Этим методом определяется кажущаяся вязкость автомобильных трансмиссионных масел при низкой температуре (по стандартам ASTM D 2983, SAEJ 306, DIN 51398).

Низкотемпературная вязкость запуска двигателя (low-temperaturecrankingviscosity) является показателем способности масла течь и смазывать узлы трения в холодном двигателе. Она определяется при помощи имитатора запуска холодного двигателя CCS (ColdCrankingSimulator) (DIN 51 377, ASTM D 2602). Имитатор CCS является ротационным вискозиметром с малым расстоянием между профилированным (не цилиндрическим) ротором и прилегающим к нему статором. Таким образом, имитируются зазоры в подшипниках двигателя. Специальным двигателем поддерживается постоянный крутящий момент при заданных температурах, а скорость вращения является мерой вязкости. Вискозиметр калибруется с применением эталонного масла. Применяется для определения вязкости запуска (crankingviscosity) в сантипуазах (сП) при разных заданных температурах, соответственно с предполагаемой степенью вязкости SAE для моторного масла (-5° для SAE 25W; -10° для SAE 20W; -15° для SAE 15W; -20° для SAE 10W; -25° для SAE 5W и -30°С для SAE 0W).

Вязкость прокачивания (pumpingviscosity) является мерой способности масла течь и создавать необходимое давление в системе смазки в начальной стадии работы холодного двигателя. Вязкость прокачивания измеряется в сантипуазах (сП = мПа с) и определяется согласно ASTM D 4684 на мини-ротационном вискозиметре MRV. Этот показатель важен для масел, способных желировать при медленном охлаждении. Таким свойством чаще всего обладают всесезонные минеральные моторные масла (SAE 5W-30, SAE 10W-30 и SAE 10W-40). При испытании определяется либо напряжение сдвига, необходимое для разрушения желе, либо вязкость при отсутствии напряжения сдвига. Вязкость прокачивания определяется при разных заданных температурах (от -15° для SAE 25W до -40°С для SAE 0W). Прокачивание обеспечивается только для масел с вязкостью не более 60 000 mPa s. Наименьшая температура, при которой масло может прокачиваться, называется нижней температурой прокачивания, ее значение близко к наименьшей температуре эксплуатации.

Температурная зависимость вязкости при низкой температуре и ним напряжении сдвига (lowtemperature, lowshearrate, viscosity/temperaturedependentопределяется по методике ASTM D 5133 при помощи сканирующего вискозиметр Брукфильда (ScanningBrookfieldmethod). Этот показатель необходим для оценки способности масла поступать в систему смазки и к узлам трения в холодном двигателе после егодлительного пребывания при низкой температуре. Перед измерением масло должно пpoйти определенный цикл охлаждения, как и при определении равновесной температуре застывания (stablepourpoint). Такое испытание занимает много времени и применяется в основном при разработке новых рецептур масел.

Оценка фильтруемости масел по методу GM P9099 введена в категории SH, SJ и ILSAC GF-1, GF-2 для масел SAE 5W-30 и SAE 10W-30. Этот метод разработан фирмой "General Motors" и применяется ею с 1980 г. Он имитирует закупоривание масляного фильтра осадком, образующимся в присутствии воды и конденсата прорывающихся картерных газов при краткосрочной работе после длительной стоянки. Оценку проводят по относительному снижению скорости потока через фильтр при последовательном испытании масла и смеси масла с водой. Смесь приготавливают медленным перемешиванием в течем 30 с в закрытой мешалке 49,7 г масла, 0,3 г деионизированной воды и сухого льда. После перемешивания смесь в открытом сосуде выдерживают в печи при температуре 70°С в течение 30 мин. Затем ее охлаждают до 20 - 24 °С и выдерживают при этой температуре 48 - 50 ч. Снижение скорости потока не должно быть более чем на 50%.

Стабильность к сдвигу это способность масла сохранять постоянную величину вязкости под воздействием высокой деформации сдвига при эксплуатации. При быстром скольжении поверхностей трения достигается высокая скорость течения масла в узких зазорах и проявляется высокая деформация сдвига, которая вызывает деструкцию молекул полимеров (загустителей) входящих в состав масла. Устойчивость к деформации сдвига является важным показателем для масел, применяемых в современных высокоскоростных, высоконагруженных, мощных и малогабаритных двигателях. Способность масла сохранять стабильную вязкость определяется временем, в течение которого вязкость изменяется до определенной величины. Иногда пользуются показателем индекса стабильности к сдвигу SSI (shearstabilityindex). Он определяется соотношением потери вязкости эффекта загущения полимерным загустителем, выраженное в %. SSI определяется разными методами: в Европе используют дизельную насос-форсунку конструкции Бош (Boschinjector) (CEC L-14-A-88). В Америке этот показатель определяется двумя методами - как в Eвpone (ASTM D 6278) или в стендовом бензиновом двигателе CRC L-; после 10-часовой работы (ASTM D 5119).

При сравнительно небольшой деформации сдвига, полимерные молекулы только раскручиваются, а после снятия напряжения, со временем, могут восстановить свою конфигурацию и вязкость. Такое снижение вязкости называетсявременным (temporaryviscosityloss - TVL) и иногда наблюдается при определении HTHS вязкости на ротационном вискозиметре - имитаторе конического подшипника

Цели контроля: выявление и предупреждение недопустимого изменения вязкости, обводненности, разжижения топливом, засорения мех примесями и ухудшения моющей способности масел в целях уменьшения износов двс и предотвращения аварий их кривошипно-шатунного механизма и цилиндропоршневой группы; выявление несоответствия качества свежего масла паспортным данным, его недопустимой обводненности и загрязненности; подготовка рекомендаций по экспресс-восстановлению временной работоспособности моторного масла и предотвращению аварийного изнашивания двигателя при работе без смены масла. Описанный ниже экспресс-контроль не требует дорогостоящего оборудования и больших текущих затрат, может проводиться работником со среднетехническим и средним образованием и позволяет предотвращать отказы двигателей

Основные функции моторного масла:
- Уменьшение трения и износа деталей двигателя. Уплотнение надпоршневого пространства
в месте контакта поршневых колец со стенками цилиндра.
- Создание давления в смазываемых узлах и устройствах, имеющих гидропривод (натяжители цепи, гидрокомпенсаторы). Отвод тепла от поршней, подшипников скольжения и других деталей.
- Защита двигателя от коррозии.
- Предотвращение нагарообразования и лакообразных отложений.
- Нейтрализация кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива.
- Предотвращение образования осадков в картере, маслопроводах и т.д.

Обводнение масла. Вода наносит большой вред моторным маслам. Даже небольшое количество воды (0,1...0,2 %), взаимодействуя с присадками в маслах, быстро (за несколько дней при нормальной температуре или за несколько часов работы дизеля в номинальном режиме) разлагает их. После этого в масляных системах ДВС образуются липкие отложения, забивающие маслофильтры, трубки и каналы, маслозаборники и вызывающие неисправности клапанов масляных систем и другое. Особенно быстро разрушаются самые активные присадки, имеющие способность поглощать влагу из окружающего воздуха. Вследствие такого распада присадок масла вспениваются, ухудшаются их смазывающие, антиизносные, моющее-диспергирующие и другие качественные показатели, увеличивается скорость отложений лаков и нагаров на деталях ЦПГ, снижается щелочное число, а из-за вымывания присадок, образующих защитные пленки, повышается коррозионность масла, особенно к деталям из цветных металлов. Естественно, что при этом износ трущихся деталей дизеля резко возрастает, а надежность его работы, особенно КШМ, падает вплоть до аварийных задиров подшипников коленвала.
Вода не желательна в маслах вообще, но с небольшим ее количеством (до 0,05 % в свежих маслах и до 0,10 % в работающих) приходится мириться из-за трудности удаления воды и дефицитности масел. Более обводненные свежие масла (0,05...0,10 %) не пригодны по номинальному назначению. После фильтрации или отстаивания их можно применять в менее ответственных агрегатах и узлах.
Механические примеси. Основной причиной изнашивания деталей двигателей в рядовой эксплуатации машин является загрязненность смазочных масел, поэтому контроль и борьба с загрязненностью масел имеет первостепенное значение. Опасны твердые механические частицы (кремнезем из пыли, твердые металлические частицы), имеющие твердость выше или равную твердости трущихся деталей ДВС и вызывающие абразивное изнашивание. Мягкие механические и органические частицы, как правило, не опасны, а при повышенных зазорах в некоторых сопряжениях даже и полезны.

Разжижение масла топливом. Вязкость и смазывающая способность (маслянистость) масел. Они обусловливают прочность масляной пленки между трущимися деталями, от которой зависит их нагрузочная способность, износостойкость, стойкость к задиру и другим повреждениям, а отсюда и надежность узлов трения. Каждый агрегат в конкретных условиях работы требует свою - оптимальную вязкость масла. С утяжелением условий его работы (например, повышение нагрузки на подшипники коленчатого вала и температурного режима масла) требуется повышенная вязкость. Требуемая вязкость повышается и с износом подшипников КШМ. По мере нормальной работы ДВС вязкость масла растет из-за механических (грязь, продукты изнашивания) и органических (продукты окисления и выгорания масел) примесей. Снижается же вязкость только из-за разжижения топливом при его неполном сгорании с неисправной топливной аппаратурой и при износе ЦПГ. При этом снижение вязкости сопровождается снижением температуры вспышки масла, которая имеет также и самостоятельное значение и определяет потери масла на угар в камере сгорания ДВС.
Концентрация присадок в маслах, определяющая их эксплуатационные свойства. Это один из основных показателей масел, обусловливающий их ценность, надежность работы и ресурс ДВС. Именно по нему в первую очередь проводится подбор масел. К сожалению, полный контроль содержания присадок в маслах потребителем невозможен, а экспресс-методом по «капельной пробе» возможна лишь примерная оценка только моюще-диспергирующих свойств моторных масел, что не снижает значения такой проверки в практике эксплуатации ДВС. Правда, распространяются реактивы «экспресс-щелочность», которые позволяют ориентировочно определять щелочное число масла в миллиграммах щелочи КОН на грамм масла (мг КОН/г), а по нему судят о наличии пакета присадок в целом.

Прибор для определения содержания воды в маслах

Срок службы масла. Априорная регламентация срока смены масла не оправданна. Оптимальный срок службы масла определяется допустимым его техническим состоянием, которое примерно определяется моментом, когда срабатывание присадок нормальной работы масла приводит к снижению его щелочного числа до уровня на 10…20 % выше возрастающего кислотного числа масла (по сильным и слабым органическим кислотам). Однако такое определение в условиях эксплуатации невозможно. Изготовители ДВС не могут дать абсолютных рекомендаций по срокам службы масел вследствие как разнообразия и изменчивости условий эксплуатации и нестабильности качества технического обслуживания двигателей, так и непредсказуемой вариации качества масел даже одной и той же марки. Заводским ориентиром является, например, нормативное количество израсходованного топлива на единицу объема его картерного масла соответствующего класса качества, но с учетом уровня фактического угара масла: малому угару соответствуют несколько меньшие сроки и наоборот. Ориентиры предназначены для нормальных условий эксплуатации и качественного технического обслуживания двигателей. Они требуют уточнения на основе входного контроля свежего масла и периодического контроля работающего масла.

Приборы контроля чистоты масла

Основные факторы корректировки срока службы масла:
- соотношение фактических показателей качества свежего масла с нормативными значениями;
- соответствие условий работы масла (часовой расход топлива, температура масла в длительном режиме, качество работы системы очистки масла и периодичность ее обслуживания) показателям, заданным заводом-изготовителем ДВС;
- степень ухудшения технического состояния двигателя, частично определяемая через расход масла на угар, расход картерных газов, полноту сгорания топлива, износ подшипников КШМ и падение давления масла в системе, интенсивность обводнения масла, разжижения топливом, загрязнения мехпримесям (через систему воздухоподачи, маслозаливные отверстия и сапуны) и через дымность отработавших газов;
- в соответствии с этим при переходе на более качественное масло, при хорошем техсостоянии двигателя или улучшении его обслуживания срок службы масла повышается, что и следует из многолетней практики эксплуатации автомобилей, сельхозмашин. В то же время, с износом и усилением неисправностей ДВС, при пониженном качестве масла, упущениями в техническом обслуживании сроки службы масла заметно снижаются. Субъективное же значительное сокращение срока службы масла для «повышения срока службы двигателя», скорее всего, дает обратный эффект.
Безусловно, при нарушении допустимых значений любого из таких показателей масла, как вязкость и температура вспышки, загрязненность, обводненность и, особенно, при сворачивании и изменении цвета «капельной пробы», масло подлежит срочной смене. Определение срока смены масла только по наступлению его черного цвета является неверным.
Годность масла к работе по данным контроля уточняют с учетом предстоящего периода работы машины до ближайшего обслуживания. При этом могут возникать ситуации, когда в ближайшее время невозможно провести полное ТО системы смазки, но возможен экспресс-ремонт масла, что и является одним из элементов настоящих рекомендаций.
Порядок контроля работающего масла: Пробы масла рекомендуется брать обязательно перед доливкой свежего. Для полного анализа нужно 200 г. масла.
При заборе проб необходимо получать от водителя, тракториста информацию об условиях работы и симптомах неисправностей двигателя: перегрев, расход масла на угар, давление и уровень масла, характер дымления, течи масла, воды, топлива, состояние воздушного тракта, чистоту и исправность сапунов, маслозаливных горловин, чистоту двигателя, проводимые работы по ТО, ремонту и устранению неисправностей. Лаборанту также целесообразно самостоятельно осматривать и ослушивать двигатель.

Экспресс-контроль масла включает проверку обводненности, вязкости и температуры вспышки, загрязненности по индикатору ИЗЖ и по стеклянным пластинам, а также “капельной пробы” для определения моющих свойств, содержания мехпримесей и контроля возможного перегрева масла. Контроль щелочного числа проводится заявочно из-за дефицитности реактива. Другие проверки по стандартным показателям качества масла проводятся при неоднозначности экспресс - контроля, в предаварийном состоянии ДВС, по указаниям руководства предприятия или по желаниям владельцев техники.
Отрицательные результаты контроля любого показателя масел, свидетельствующие о его браковочном состоянии (попадание воды, дизтоплива, мехпримесей, снижение вязкости, и срабатывание присадок) служат основанием для экстренных мер по устранению неисправностей дизеля и восстановлению качества масла.

Приборы определения вязкости масел>

Применяемые средства: Вискозиметр условной вязкости любого типа (например ВУ-М по ГОСТ 1532-81и 6258-85, ВЗ-4 по ГОСТ 26378.3-84) или самодельное устройство для экспресс-контроля вязкости, откалиброванное по данным определения вязкости масла по ГОСТ 33-2000; электроплитка с закрытой спиралью; тигель для нагрева масла; секундомер любого типа с ценой деления не более 0,2с; термометр на 100-300 град С и термометр лабораторный на 0…50 град С с ценой деления не более 0,5 град; набор ареометров на диапазон измерения 0,850 – 0,910 т/м3; прибор ИЗЖ (Индикатор загрязненности жидкостей); ванночки для масла; бумага фильтровальная по ГОСТ 12026-76 для химлабораторий (в рулонах, листах или фильтры бумажные диаметром 5,5 см); калиброванная медная проволока 2,5-3 мм; приспособления для забора масла из дизелей на 250 мл, например, щприц с трубкой для ввода ее в отверстие под масломерный щуп и вспомогательные средства.
Контроль желательно проводить в помещении с вытяжным шкафом, с раковиной для холодной и горячей воды.

методы определения вязкости масел

Экспресс анализ масла

О компании

Информация

Контакты