Определение браковочных показателей моторных масел

8.2.1 Определение диспергирующей способности

Цель работы: Изучить методику определения диспергирующей способности масла.

Способность масла поддерживать в тонкой дисперсии поступающие и образующиеся в нем механические примеси характеризуют его диспергирующие свойства.

Метод основан на визуальной оценке масляного пятна, полученного нанесением капли испытуемого масла на фильтровальную бумагу.

Проведение испытания

Пробу масла в тигле выдерживают в течение 1 часа при температуре 70⁰С. Подогрев масла в судовых условиях совмещают с проведением анализа температуры вспышки. При отсутствии на судне лаборатории СКЛАМТ-1 диспергирующую способность определяют при температуре не ниже 20⁰С. Из подготовленной на анализ пробы проволочкой или стеклянной трубочкой наносится капля масла на фильтровальную бумагу. После того как капля полностью впитается в бумагу и высохнет (через 5-6 часов) производится оценка полученного масляного пятна.

Оценка масляного пятна. (Приложение А)

При оценке диспергирующей способности масел в пятне различают три зоны:

- центральное ядро;

- зону диффузии;

- зону чистого масла.

Соотношением двух характерных зон пятна: зоны диффузии и центрального ядра - определяется диспергирующая способность масла. Чем шире зона диффузии, тем лучше диспергирующие свойства масла.

Если зона диффузии отсутствует, а края становятся менее четкими, расплывчатыми, происходит укрупнение частиц загрязнений и образование хлопьевидных скоплений. Масло потеряло свою диспергирующую способность и подлежит замене.

Для количественной оценки диспергирующей способности определяются средние диаметры центрального ядра и зоны диффузии.

Расчет диспергирующей способности (ДС) производится по формуле:

где Д – средний диаметр зоны диффузии, мм;

d - средний диаметр центрального ядра, мм.

Среднее значение трех определений ДС принимают за показатель диспергирующей способности масла.

Масло подлежит замене, если диспергирующая способность снизилась до 0,3.

 

 

Протокол определения диспергирующей способности масла

 

Дата испытаний_________________________________________

Для анализа взята проба нефтепродукта_____________________

Работа выполняется прибором_____________________________

 

В процессе работы зарегистрированы следующие результаты:

 

Наименование величины	Единица измерения	1-определение	2-определение	3-определение
Диаметр ядра	мм
Диаметр зоны диффузии	мм

 

Обработка результатов испытаний

По результатам проведенного анализа необходимо определить диспергирующую способность моторного масла.

 

Содержание отчета

1. Краткое описание работы.

2. Протокол испытаний и обработка результатов анализа.

Вопросы для самопроверки:

1. Что называется диспергирующей способностью?

2. Какие зоны различают в пятне масла?

3. Напишите формулу диспергирующей способности?

4. Какое значение диспергирующей способности моторного масла является браковочным?

 

8.2.2 Определение вязкости масла

Цель работы: Определить температуру и время истечения нефтепродукта и по номограмме рассчитать кинематическую вязкость.

Краткие теоретические сведения

Одним из важнейших показателей, характеризующих пригодность масла к эксплуатации, является вязкость. Под вязкостью или внутренним трением понимается то сопротивление, которое оказывает жидкость перемещению одних ее слоев относительно других. С повышением температуры вязкость всех жидкостей уменьшается. Различают вязкость: абсолютную и условную. Абсолютная вязкость подразделяется на динамическую и кинематическую.

Динамическая вязкость является коэффициентом внутреннего трения. Динамическую вязкость (η) измеряют в Паскаль-секундах (Па·с) или пуазах (П). 1П=0,1 Па·с.

Кинематическая вязкость (ν) является удельным коэффициентом внутреннего трения и представляет собой отношение динамической вязкости к плотности жидкости при одинаковых температурах. Кинематическую вязкость измеряют в м²/с, в стоксах (Ст) и сантистоксах (сСт). 1Ст =10^-4м²/с; 1сСт =10^-6м²/с.

Наряду с кинематической вязкостью определяется условная вязкость. Численно условная вязкость определяет собой отношение времени истечения через калиброванное отверстие стандартного вискозиметра 200 мл испытуемого масла при данной температуре ко времени истечения 200 мл воды при 20⁰С. Численное значение этого отношения характеризует условную вязкость (в условных градусах) данной жидкости при температуре (t⁰С).

Прибор, в котором проводят определение абсолютной и условной вязкости, называется вискозиметром.

Вязкость масла характеризует надежность смазки, она должна обеспечивать наименьший удельный расход топлива и масла (наименьшие потери на трение) и минимальные износы трущихся поверхностей деталей на всех эксплуатационных режимах.

Как правило, в первые часы работы вязкость циркуляционного масла резко уменьшается, а затем возрастает и примерно через 200 – 400 часов работы стабилизируется на уровне близком к первоначальному значению или ниже (выше) на 5 – 12%. Вязкость масла может увеличиваться по мере его окисления и старения. Увеличение вязкости может произойти в следующих случаях:

- при смешивании с маслом более высокой вязкости;

- вследствие окисления масла и высокого содержания нерастворимого осадка;

- в результате обводнения;

- в результате смешивания масла с топливом более высокой вязкости, чем у масла.

Стабилизацию вязкости масла и даже некоторое незначительное ее снижение в условиях судна можно произвести путем регулярных доливок масла (не более 10–15% от количества масла, находящегося в циркуляционной системе) и с помощью сепарации и фильтрации масла за счет удаления из него механических примесей и воды.

Всякое резкое уменьшение вязкости может произойти только из-за смешивания масла с топливом более низкой вязкости, чем у масла. Топливо, попадая в масло, ухудшает его смазывающие свойства, снижает допустимую нагрузку на подшипники и усиливает склонность масла к окислению. Повышение вязкости масла ухудшает его прокачиваемость, отвод тепла от смазываемых деталей и снижает К.П.Д. двигателя вследствие роста потерь мощности, затрачиваемой на преодоление внутренних сил между слоями масла.

Изменение вязкости масла на 20 – 30 % в большую или меньшую сторону по сравнению с вязкостью залитого не работавшего масла должно служить основанием для полной его замены в циркуляционной системе смазки дизеля.

Контроль вязкости моторного масла на судне производится при помощи лаборатории СКЛАМТ-1.

Определение вязкости

Метод предназначен для определения вязкости циркуляционных, цилиндровых и турбинных масел при температуре 50⁰С и 100⁰С.

Метод основан на зависимости времени истечения нефтепродукта от температуры.

Подготовка к испытанию

Проба нефтепродукта должна принять температуру помещения, где будет производиться определение. Перед анализом необходимо измерить температуру нефтепродукта с помощью термометра. Пробу нефтепродукта тщательно перемешивают 5- минутным встряхиванием в таре, заполненной не более чем на 3/4 его объема.

Проведение испытания

Закрыть отверстие индикатора вязкости штырем и заполнить его испытуемым нефтепродуктом, предварительно перемешанным. С помощью термометра измерить температуру нефтепродукта, после чего долить нефтепродукт до края индикатора вязкости. Под отверстие индикатора вязкости подставить мерный цилиндр, выдернуть штырь и одновременно включить секундомер. Когда нефтепродукт заполнит цилиндр до метки 100 мл, выключить секундомер, закрыть отверстие индикатора вязкости штырем и сделать отсчет в секундах. По номограмме для данного масла находят вязкость нефтепродукта в сантистоксах (сСт) при 100⁰С. (Приложение Б).

 

Протокол определения вязкости нефтепродукта

 

Дата испытаний________________________________________

Для анализа взята проба нефтепродукта____________________

Работа выполняется прибором____________________________

 

В процессе работы зарегистрированы следующие значения:

 

Наименование величины	Единица измерения	1-определ-е	2-определ-е	Средняя величина
Температура нефтепродукта
Время истечения нефтепродукта
Значение вязкости

Если при проведении испытания сорт нефтепродукта известен, то сопоставляют результаты испытаний с данными, приведенными в приложении Б.

 

Содержание отчета

1. Краткое описание работы.

2. Протокол испытаний.

3. Выводы и рекомендации.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется вязкостью?

2. В каких единицах измеряется кинематическая вязкость?

3. Что такое условная вязкость?

4. Какие виды вязкости различают?

5. Какая величина вязкости является браковочной для моторного масла?

6. Что обеспечивает вязкость масла?

7. Дать определение кинематической вязкости.

 

8.2.3 Определение щелочного числа моторных и цилиндровых масел

Цель работы: определить щелочное число моторного масла.

Краткие теоретические сведения

Общее щелочное число определяется содержанием в мг КОН (едкого кали) на 1 г масла. Наличие щелочного числа у масла указывает на отсутствие неорганической (минеральной) кислоты, обеспечивает защиту деталей от кислотной коррозии, которая может возникнуть в процессе сгорания содержащейся в топливе серы. Особенно это проявляется в высокофорсированных дизелях и при работе на сернистых топливах. Как показывает опыт, износы ЦПГ прямо пропорциональны содержанию серы в топливе. Поэтому для нейтрализации вредного воздействия продуктов сгорания моторные масла содержат специальные присадки. Такие присадки не только надежно нейтрализуют кислоты, но и, обладая хорошими моющими свойствами, способствуют продлению периодов между мотоочистками с обеспечением чистоты поршневых колец и окон продолжительное время.

В условиях эксплуатации ОЩЧ масла сначала резко понижается (до 60-70% первоначального), затем стабилизируется и может оставаться постоянным на протяжении длительного времени. Это объясняется неизменностью содержания серы в топливе и расхода смазочного масла. Содержание серы, конденсируемой в виде серной кислоты, и общего содержания серы в топливе для конкретного двигателя остается постоянным при эксплуатации его на установленных режимах. В этом случае дополнительная щелочность свежего масла нейтрализует количество серной кислоты, отлагающейся на стенках цилиндра, и таким образом обеспечивается постоянство ОЩЧ. На ОЩЧ масла влияет также температура стенок цилиндров и расход масла. Понижение температуры стенок цилиндров влечет за собой снижение щелочности масла за счет повышенного расхода щелочи на нейтрализацию неорганических кислот. Максимальная вероятность образования кислоты и соответственно износа из-за коррозии возникает в цилиндре при температуре, которая примерно на 30⁰С ниже точки росы кислоты.

Понижение ОЩЧ до определенного предела обеспечивает защиту ЦПГ от коррозионного износа, но его может оказаться недостаточно для предотвращения нагароотложений. При увеличенных отложениях нагара на деталях ЦПГ следует повысить ОЩЧ, особенно при использовании тяжелого топлива.

Определение щелочного числа масла М10В2(с)

Метод предназначен для контроля щелочности масел и основан на изменении окраски индикатора бромтимолового синего, введенного в экстракт, полученный путем обработки масла водным раствором ОП-7. Щелочное число масла определяется путем сравнения окраски водного экстракта с эталонной цветной шкалой.

Проведение испытания

В делительную воронку наливают 30 мл водного раствора ОП-7 и 20 мл испытуемого масла, предварительно перемешанного. Содержимое воронки умеренно встряхивают в течение 5 минут, после чего воронку вставляют в зажимы на 10 – 15 минут (для разделения смеси путем отстоя). Образовавшийся водный экстракт (5 мл) фильтруют через бумажный фильтр в пробирку, добавляют в нее 15 капель индикатора бромтимолового синего, пробирку встряхивают 2-3 раза. По полученной окраске водной вытяжки с помощью цветной шкалы, определяют щелочность масла, при этом пробирку с исследуемым раствором следует помещать на белом фоне ниже эталонной шкалы.

Определение щелочного числа масел

М10ДЦЛ20, М10Г2ЦС, М16Е60

Методика получения водной вытяжки из этих высокощелочных масел (10 и выше мг КОН-г) несколько другая и заключается в использовании реактивов и масла, взятых на анализ в значительно меньшем количестве. Количество реактивов и масла, взятых на водную вытяжку для определения щелочного числа испытуемых масел представлено в таблице 8.2.

 

Протокол

определения щелочного числа моторного масла

Дата испытаний ________________________________________

Для анализа взята проба нефтепродукта____________________

Работа выполняется прибором_____________________________

В процессе работы зарегистрированы следующие значения:

_______________________________________________________

Таблица 8.2 - Количество реактивов и масла, взятое на одно определение щелочного числа

 

Наименование нефтепродукта	Количество реактивов и масла, мл.
масло	ОП-7, водный, 0,05% раствор	водный 0,04% раствор индикатора бромтимоловый синий
М10Г2ЦС			0,5
М10ДЦЛ20			0,5
М16Е30			0,15

 

Таблица 8.3 - Колориметрические эталонные шкалы

для определения щелочного числа моторных и цилиндровых масел

 

Цвет колориметрической шкалы на панели лаборатории СКЛАМТ-1	желтый	желто-зеленый	травянистый	бирюзовый	синий
Цвет колориметрических шкал, приготовленных Клайпедским отделением Гипрорыбфлота	светло или темно-желтый	светло или темно-салатный	светло или темно-зеленый	светло или темно-бирюзовый	голубой или синий
рН масла ориентировочно по окраске водной вытяжке	менее 6.2-6.4	6.4-6.8	6.8 -7.2	7.2 -7.6	выше 7.6
Наименование нефтепродукта	М10В2(С)	Щелочное число, мг КОН/г по ГОСТ 11362	менее 0.2	0.2-0.5	0.5 -1.2	1.2-1.4	выше 1.4
М10Г2 ЦС	менее 1.5	1.5-2.3	2.3 -3.2	3.2- 4.0	выше 4.0
М10ДЦЛ20	менее 1.5	1.5-2.7	2.7 -3.5	3.5 - 4.5	выше 4.5
М16Е60	менее 1.5	1.0 – 3.0	3.0-6.0	6.0 – 10.0	выше 10.0

 

Содержание отчета

1. Краткое описание работы.

2. Протокол испытаний.

Вопросы для самопроверки:

1. Дать определение щелочного числа.

2. На что указывает наличие щелочного числа в масле?

3. Что обеспечивает наличие щелочного числа масла?

4. Какое значение щелочного числа масла является браковочным?

5. Как влияет значение щелочного числа масла при использовании топлива с высоким содержанием серы?

 

8.2.4 Определение содержания воды в маслах

Цель работы: изучить методику определения содержания воды в маслах.

Краткие теоретические сведения

Содержание воды в масле приводит к ряду нежелательных явлений:

- ухудшаются защитные свойства масла из-за истощения моюще-диспергирующих присадок водой, вследствие чего возрастают износы деталей ЦПГ и ускоряется загрязнения двигателя;

- укрупняются загрязняющиеся частицы, которые, осаждаясь во всевозможных отверстиях, приводит к нарушению режима смазки и повышенным гидравлическим сопротивлениям в системе;

- нарушается гидродинамический режим смазки подшипников (при повышенном содержании воды в масле);

- появляется вероятность поражения масла микроорганизмами, необходимым условием жизнедеятельности которых является наличие воды;

- теряют эффективность противоизносные присадки; смазывающие свойства масел с противоизносными присадками интенсивно изменяются при содержании воды до 2%. Наиболее устойчивы к воздействию воды серосодержащие присадки и присадки на основе дитиофосфата цинка, наименее - хлорсодержащие присадки.

Условие проведения работы

Метод определения содержания воды в маслах и топливе основан на измерении подъема температуры при взаимодействии гидрида (или карбида) кальция с водой, содержащейся в испытуемом нефтепродукте.

Определение содержания воды в маслах и топливе производят с помощью судовой лаборатории СКЛАМТ-1.

Подготовка к испытанию

Пробу нефтепродукта тщательно перемешивают 5-минутным встряхиванием в пробоотборнике заполненном на 3/4 его объема. Вязкие и парафинистые нефтепродукты предварительно подогревают до 40-50⁰С.

Проведение испытания

При определении содержания воды в маслах в сухую и чистую пробирку наливают перемешанную пробу нефтепродукта до метки 10 мл, опускают в пробирку с пробой термометр и помещают пробирку в гнездо пенопластового футляра. При отборе пробы нагретого нефтепродукта пробирку нефтепродукта выдерживают до температуры окружающей среды. Замеряют начальную температуру испытуемого продукта (t₁). Пакет с гидридом кальция вскрывают, гидрид кальция высыпают в пробирку, перемешивают при помощи термометра и наблюдают за повышением температуры. Максимальное показание термометра отмечают как конечную температуру пробы (t₂).

По полученной разности температур Δt=t₂ – t₁ и по номограмме, которая находится на верхней панели лаборатории, определяют содержание воды в испытуемом нефтепродукте в процентах.

Протокол

определения содержания воды в масле

 

Дата испытаний____________________________________

Для анализа взята проба нефтепродукта________________

Работа выполняется лабораторией ____________________

В процессе работы зарегистрированы следующие значения:

 

Наименование величины	Единица измерения	1-определение	2-определение	Содержание воды
Начальная температура
Конечная температура
Разность температур
Результат определения

 

Содержание отчета

1. Краткое описание работы.

2. Протокол испытаний.

3. Вывод.

 

Вопросы для самопроверки

1. К чему приводит содержание воды в маслах?

2. Какое содержание воды в моторных маслах является браковочным?

3. Как удаляется вода при попадании в масло?