Назначение энергетических масел

Технические масла предназначены для уменьшения трения в машинах и механизмах, снижения износа и охлаждения трущихся поверхностей, защиты их от коррозии. При уменьшении трения повышается коэффициент полезного действия механизма, снижается износ трущихся деталей. Отвод теплоты от узлов трения при циркуляции масла позволяет повысить нагрузку на детали механизма, создает нормальные температурные условия для его работы.

В системах регулирования масла используют в качестве рабочей (передающей усилия) и смазочной жидкости; в электрических аппаратах – в качестве изолирующей и теплоотводящей среды. В двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и других поршневых машинах масло используют также и в качестве уплотняющей среды.

СВОЙСТВА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАСЕЛ И СПОСОБЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Основные физико-химические свойства масел, определяющие их качество и возможность использования для тех или иных целей, - плотность, вязкость и ее зависимость от температуры, температура вспышки и застывания, содержание водорастворимых кислот и щелочей, стабильность против окисления и термическая стабильность, кислотность, зольность, коксуемость, деэмульсирующая и деаэрирующая способность.

1) плотность энергетических масел

Плотность масел служит показателем, характеризующим их среднюю молекулярную массу: чем «тяжелее» масло, тем выше плотность. Плотность определяют при температуре 20 °С, относя ее к плотности воды при температуре 4 °С. Таким образом, плотность масел обычно выражается относительной (безразмерной) величиной.

В России стандартизированы два метода определения плотности: ареометрический и пикнометрический (ГОСТ 3900-85).

Пикнометрический метод - наиболее точный метод определения плотности. Его преимуществом является использование сравнительно малых количеств анализируемой пробы (1-20 мл). Недостатком метода является сравнительно большая длительность определения.

2) вязкость энергетических масел

Вязкость – одна из важнейших характеристик масла, определяющая эффективность работы узлов трения, систем охлаждения, прокачиваемости масла в системах смазки и регулирования. Повышенная вязкость масла увеличивает потери мощности на трение, ухудшает теплообмен; недостаточная вязкость повышает износ трущихся деталей и потери масла вследствие вытекания его через зазоры в механизмах. Вязкость масла зависит от химического состава и строения его углеводородной части, присутствия в нем примесей, условий эксплуатации. С повышением температуры вязкость масла снижается, с понижением растет. Вязкостные свойства масел обычно характеризуют кинематической вязкостью ν, м²/с.

Сущность метода определения кинематической вязкости заключается в измерении времени истечения определенного объема испытуемого масла под влиянием силы тяжести. Для определения вязкости используют прибор - вискозиметр.

3) температура вспышки масла

Температурой вспышки масла называется температура, при которой его пары в свободной смеси с воздухом воспламеняются при поднесении к ним пламени. Температура, при которой вслед за вспышкой продолжается горение поверхностного слоя масла не менее 5 с, называется температурой воспламенения (обычно выше температуры вспышки на 50-70 °С). Температура вспышки характеризует наличие в масле легкокипящих фракций, что определяет степень его огнеопасности. Определение температур вспышки и воспламенения проводятся в приборе Мартенс-Пенского по ГОСТ 6356-75.

4) температура застывания масла

Под температурой застывания масел понимают ту максимальную температуру, при которой масло в стандартных условиях опыта загустевает настолько, что при наклоне пробирки с маслом под углом 45° к горизонтали его уровень приходит в движение ровно через минуту. Обычно температура застывания для различных масел находится в пределах от -10 до -80 °С.

5) содержание воды в масле

Вода ухудшает смазывающие свойства масел, способствует их эмульгированию и вызывает окисление металлических поверхностей узлов. Поэтому присутствие воды в масле недопустимо и при ее обнаружении масло подлежит очистке или замене. Содержание воды в масле определяют по ГОСТ 2477-65 отгоном воды из смеси испытуемого масла с органическими растворителями, имеющими температуру кипения, близкую к температуре кипения воды, но несколько превышающую ее. Для этой цели применяют толуол.

6) содержание механических примесей

Механические примеси в масле представляют собой твердые вещества в виде осадка или во взвешенном состоянии. Их присутствие вызывает повышенный износ и нагрев трущихся поверхностей, приводит к образованию отложений и закупорке маслопроводов. Метод определения общего содержания механических примесей основан на способности всех органических компонентов нефти растворяться в органических растворителях. Нерастворившийся остаток, задерживаемый фильтром при фильтровании раствора нефтепродукта, характеризует содержание в нем механических примесей. Содержание механических примесей определяют по ГОСТ 6370-83.

7) содержание водорастворимых кислот и щелочей

Содержание водорастворимых кислот и щелочей – показатель, определяющий коррозионную активность масла. Водорастворимые кислоты представляют собой смесь низкомолекулярных органических кислот, образующиеся в процессе окисления высокомолекулярных водонерастворимых углеводородных соединений при контакте масла с водой или паром.

Щелочь в масле может остаться после его щелочной обработки при недостаточной промывки масла водой. Присутствие щелочи в масле приводит к образованию осадка, ухудшающего свойства масла. По условиям эксплуатации масло не должно содержать водорастворимых кислот и щелочей, так как они вызывают коррозию металлов. Определение содержания водорастворимых кислот и щелочей в масле проводят по ГОСТ 6307—75. Метод заключается в извлечении водой из нефтепродуктов растворимых кислот и щелочей и в определении значения pH водной вытяжки рН-метром или реакции среды с помощью индикаторов.

8) кислотность масла

Кислотность масла характеризуется общим количеством содержащихся в нем кислот. Они образуются обычно в процессе эксплуатации масел в результате их окисления. При соприкосновении с металлами нафтеновые кислоты в присутствии воды или при повышенной температуре вызывают их коррозию. Образующиеся при этом мыла понижают устойчивость масел против окисления кислородом и способствуют увеличению эмульгируемости масла с водой. Мерой кислотности масла является кислотное число К – количество миллиграммов КОН, необходимой для нейтрализации 1 г масла.

Кислотность масла и кислотное число определяют по ГОСТ 5985-19. Сущность метода заключается в титровании кислых соединений испытуемого продукта спиртовым раствором гидроокиси калия в присутствии цветного индикатора и определении для светлых нефтепродуктов кислотности в мг КОН/г.

9) зольность масла

Зольность масла характеризует содержание в нем солей и других минеральных веществ, которые в небольшом количестве, в зависимости от глубины очистки могут оставаться в масле.

Зольность определяют по ГОСТ 1461-75 взвешиванием остатка, полученного после выпаривания, сжигания и прокаливания навески масла.

10) противоокислительная стабильность масла

Противоокислительная стабильность масла характеризует способность его противостоять окислительному воздействию кислорода воздуха. В результате окисления углеводородов масла в нем появляются нейтральные и кислые продуты. К нейтральным относятся смолы и асфальтены, которые повышают вязкость масла, к кислым – органические кислоты, оксикислоты и фенолы. Оксикислоты слаборастворимы в масле и при дальнейшем окислении превращаются в твердые лакообразные вещества, отлагающиеся на горячих частях оборудования. Противоокислительную стабильность определяют по ГОСТ 981. Сущность метода заключается в окислении масла в приборе ВТИ под воздействием кислорода при повышенной температуре в присутствии катализатора. Стабильность масла против окисления характеризуется кислотным числом, количеством летучих низкомолекулярных кислот и осадка, образующихся при окислении.

11) коксуемость масла

Коксуемость масла характеризует его склонность разлагаться под действием высоких температур с образованием твердого углистого осадка – кокса. Коксуемость масла определяется по ГОСТ 19932-74 и выражается коксовым числом, которое показывает количество кокса, получаемое после испарения масла при высоких температурах в специальном приборе.

12) деэмульсирующая способность масла

При сильном перемешивании с водой или паром масла способны образовывать водомасляные эмульсии. Деэмульсирующие свойства масел непосредственно связаны с поверхностным натяжением, обусловленным как их углеводородным составом, так и полярными веществами, присутствующими в маслах в качестве примесей. Чем ниже поверхностное натяжение, тем легче разрушаются эмульсии. Образование эмульсий нежелательно, так как она резко изменяет вязкость масла и понижает его маслянистость. Деэмульсирующая способность масла, т.е. способность быстро и полностью отделяться от воды, выражается числом деэмульсии - временем в минутах, в течение которого происходит полное разрушение эмульсии, образовавшейся при пуске пара через масло в условиях испытания по ГОСТ 12068.

В ПРИЛОЖЕНИИ П. Г представлены методики определения свойств масел.

В табл. 5.1 показаны нормативные документы, которых необходимо придерживаться при определении свойств энергетических масел [2].

Таблица 5.1

Нормативные документы, необходимые для определения свойств энергетических масел

Свойства масел	Способы определения свойств масел
Плотность	ГОСТ 3900-85
Вязкость	ГОСТ Р 53708-2009
Температура вспышки	ГОСТ 6356-75
Температура застывания	ГОСТ 20287-91
Содержание воды	ГОСТ 2477-65
Содержание механических примесей	ГОСТ 6370-83
Содержание водорастворимых кислот и щелочей	ГОСТ 6307—75
Кислотность	ГОСТ 5985-19
Зольность	ГОСТ 1461-75
Противоокислительная стабильность	ГОСТ 981
Коксуемость	ГОСТ 19932-74
Деэмульсирующая способность	ГОСТ 12068

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МЕСЕЛ

При приемке смазочных материалов производят входной контроль над поступающей партией масла. Партией называется смазочный материал, выработанный одновременно, имеющий одинаковые свойства, характеристики и относящиеся к одной марки масла. У партии масла имеется паспорт, в котором отражаются все основные характеристики данной партии. При входном контроле проводят сокращенные анализ, в который входят определение кислотного числа, визуально наличие влаги, механических примесей, цвета, а также стабильность против окисления. При несоответствии паспортных данных, а также показателей качества масла требованиям ГОСТ и ТУ масло бракуют и либо возвращают заводу-изготовителю, либо на регенерацию[1].

При эксплуатационном контроле смазочные материалы проводят сокращенный анализ, куда помимо входных характеристик входят температурные характеристики (температуры вспышки и застывания). Сокращенный анализ следует проводить не реже одного раза в три месяца. Показатель кислотного числа, а также антикоррозионные свойства контролируют раз в неделю. В случае отклонения характеристик проводят полный анализ.

ЛАБОРАТОРНОЕ ПОМЕЩЕНИЕ

Категория пожарной безопасности – Д, степень огнестойкости – II, группа санитарной характеристики производственных процессов – 1-а, площадь лаборатории – 68,4 м². Полы в лаборатории выложены керамической плиткой. Стены рабочего помещения высотой 3,5 м выкрашены светлой масляной краской. Двери шириной 1,2 м открываются наружу. На рис. 5.1 представлена схема лаборатории.

Рисунок 5.1 – Схема учебной лаборатории энергетических масел

В рабочем помещении лаборатории допускается хранение не более 1 кг горючих и едких веществ каждого наименования и не более 4 кг в общей сложности. Остальное количество веществ должно храниться в кладовой. Огнеопасные и летучие вещества следует хранить в вытяжных шкафах. Ядовитые вещества должны храниться в сейфе под замком.[6]

ОСНАЩЕНИЕ ЛАБОРАТОРИИ

В таблице 5.2 приведены сведения об оснащении лаборатории мебелью, оборудованием, приборами, посудой, реактивами, их количество, первоначально необходимое для лаборатории и стоимость.

Таблица 5.2

Оснащение лаборатории

Наименование	Количество	Цена за штуку, руб.	Суммарная цена, руб.
Мебель
Стойка-стеллаж к островному столу		16184.88	32369,76
Стойка-стеллаж к пристенному столу		9659.48	38637,92
Стол-мойка		31612,20	63224,4
Стол островной		44672,44	89344,88
Стол пристенный		26014,28	182099,96
Стул
Табуретка
Тумба		4456,86	49025,46
Шкаф		9385,72	37542,88
Шкаф вытяжной		78698,92	550892,44
Оборудование, приборы
Автоматический анализатор температуры вспышки в закрытом тигле по Пенски-Мартенсу, модель PMA 5		147429,47	147429,47
Автоматический дистиллятор, модель 2004, 4 л/ч		128539,6	128539,6
Аппарат АКОВ-10
Аппарат для определения времени деэмульсации масел АДИМ
Аппарат ТЛ-1
Вакуумная фильтрационная система Sartolab		7903,47	7903,47
Весы аналитические ВЛ-210
Вискозиметр ВПЖ-2 0,34
Вискозиметр ВПЖ-2 0,56
Водяная баня, модель 1008		1024,8	1024,8
Компактный плоский орбитальный шейкер KS 260 basic с максимальной нагрузкой 7,5 кг		172891,3	172891,3
КРИО-ВТ-05-01 (-80…+20°С) криотермостат для определения низкотемпературных характеристик нефтепродуктов
Лабораторный рН-метр/иономер S220-Kit
Мешалка 79-1А
Пикнометр типа ПЖ-2-50 КШ 10/19
Прибор ВТИ для окисления масел
Регулятор мощности, 240B
Термостат лабораторный ТС-1/20 СПУ
Трёхместный колбонагреватель UT-4100-3, 500мл
Универсальная лабораторная электроплитка ПЭ
Универсальная муфельная печь L5/11/B180 Tмакс=1100С
Универсальный сушильный шкаф, модель UF55		135673,4	135673,4
Термостат для вискозиметров "ЛТН-03"
Оборудование приборов
Термометр ртутный стеклянный типа ТЛ - 4 № 4
Зажим для трубок внутренним диаметром 12 мм
Принтер матричный Canon
Секундомер СОСпр-2б-2-000
Держатель для вискозиметров
Термометр ТН6 (-30...+60°С)
Держатель с поворотом на 45°		1045,69	2091,38
Термометры ртутные стеклянные типа ТЛ - 2 № 2
Универсальная платформа AS 260.1
Термометр ТН-2М, 0…+360:1°С
Щипцы тигельные
Фитинг для трубок диаметром 10 мм
Посуда лабораторная
Пипетка с оттянутым капилляром
Пробирка П1-22-160
Цилиндр 1-100-2
Эксикатор без крана 2-180
Воронка В-56-80		74,96	749,6
Стакан В-1-250		120,40
Колба 2-1000-45/40 Бунзена
Колба КН-1-1000 45/40
Воронка В-75-110
Колба КН-1-500-29/32
Колба П-1-1000-29/32
Воронка Бюхнера №2
Стакан В-1-400		153,75	768,75
Стакан В-1-600		178,75	893,75
Стакан В-1-1000
Стаканчик СВ-24/10
Стаканчик для взвешивания СН-34/12
Трубка медицинская резиновая вакуумная (тип 3), м
Промывалка КШ 29/32
Палочка стеклянная 22 см
Пинцет, тефлоновое покрытие
Колба КН-1-750-29/32
Воронка Бюхнера №3
Цилиндр 1-50-2
Воронка ВД-1-250
Воронка В-56-80
Стакан В-1-150
Колба КН-1-250-29/32
Воронка ВД-1-500
Цилиндр 1-100-2
Пипетка 1-2-2-10
Пипетка 1-2-2-5
Пипетка 1-2-2-2
Капельница 2-25
Пробирка П-2а-10-0,2		34,5
Чаша выпарительная №5
Цилиндр 1-25-2
Колба КН-1-100-29/32
Кн-2-100-34
КН-1-250-29/32
КГУ-2-1-1000-29/32
Дефлегматор елочный длиной 400 мм
Холодильник ХШ-1-400-29/32
Цилиндр 1-50-2
Цилиндр 1-1000-2
Бюретка 1-2-25
Бюретка 6-2-2
Бюретка 6-2-5
Бюретка 7-2-10
Пипетка 2-1-50
Стакан Н-2-50		63,72	637,2
Шпатель №2
Эксикатор 1-100
Капельница лабораторная стеклянная 2-25
Трубка хлоркальциевая ТХ-П-1-25
Эксикатор 2-150		631,53	6315,3
Чаша выпарительная №2
Чаша выпарительная №3
Чаша выпарительная №4
Тигель низки №5
Тигель низкий №6
Тигель высокий №4
Тигель высокий №5
Реактивы, кг
Спирт этиловый технический
Аммоний азотнокислый
Нефрас-С 50/170
Ацетон
Этиловый эфир бензойной кислоты
Гидроокись калия
Кальций хлористый 2-водный		28,76	28,76
Аскарит
Бифталат калия		280,84	280,84
Изооктан эталонный
Кислота серная
Кислота соляная
Кислота янтарная
Ксилол нефтяной
Сульфат натрия безводный
Хлорид натрия
Бензол
Толуол
Щелочной голубой 6Б	0,1
Индикатор нитрозиновый желтый	0,1
Индикатор фенолфталеин	0,1
Эфир петролейный
Метиловый оранжевый	0,1
Вспомогательные лабораторные материалы
Асбестовый картон 3 мм, кг		66,91	66,91
Бумага наждачная различных номеров (книжки)
Пробка резиновая №19		9,27	185,4
Пробка резиновая №40		49,62	992,4
Фильтр обеззоленный «красная лента», пачка		63,13	63,13
Фильтр обеззоленный «белая лента», пачка		21,46	21,46
Трубка силиконовая 10*2 м, кг
Халат лабораторный
Полотенце, рулон		506,92	4055,36
Рукавицы брезентовые, пар		53,30	159,9
Перчатки лабораторные