способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел

Классы МПК:G01N33/30 для целей смазки 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):25 Государственный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии)
Приоритеты:
подача заявки:
2001-08-03
публикация патента:

Изобретение относится к области исследования смазочных масел, в частности к способу оценки энергосберегающих свойств моторных масел, и может применяться при разработке новых моторных масел для оценки их энергосберегающих свойств, а также использоваться при подборе масел к двигателю. Сущность изобретения: в способе оценки энергосберегающих свойств на вибрационном трибометре SRV с парой трения "кольцо-плоскость" замеряют коэффициент трения первого масла (Kтp1) при нагрузке на пару трения (50способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901) Н, температуре пары трения (80способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901)oС, амплитуде и частоте перемещения трущейся пары (1,5способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060900,1) мм и (50способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901) Гц соответственно, и коэффициент трения второго масла (Ктр2) при идентичных условиях, а об энергосберегающих свойствах второго масла судят по зависимости, полученной экспериментальным путем. Техническим результатом изобретения является повышение информативности способа за счет возможности количественной оценки энергосберегающих свойств масел. 2 ил., 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Формула изобретения

Способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, включающий замер коэффициента трения на вибрационном трибометре с парой трения "кольцо-плоскость" при заданных нагрузке на пару трения, температуре пары трения, амплитуде и частоте перемещения трущейся пары, отличающийся тем, что замеряют коэффициент трения первого масла (Ктр1) при нагрузке на пару трения (50способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901)Н, температуре пары трения (80способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901)oС, амплитуде и частоте перемещения трущейся пары (1,5способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060900,1) мм и (50способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901) Гц соответственно и коэффициент трения второго масла (Ктр2) при идентичных условиях, а об энергосберегающих свойствах второго масла судят по следующей зависимости:

Э=аспособ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 2206090Ктр+в,

где Э - показатель энергосберегающих свойств масла (экономия топлива), %;

а и в - постоянные величины, полученные экспериментальным путем: а=0,17; в=1,41;

способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 2206090Ктр - относительное изменение коэффициента трения пары испытуемых масел, %:

способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 2206090

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области исследования смазочных масел, в частности к способу оценки энергосберегающих свойств моторных масел, и может применяться при разработке новых моторных масел для оценки их энергосберегающих свойств, а также использоваться при подборе масел к двигателю.

Как известно, повышение надежности и экономичности техники является актуальной задачей. Данную задачу решают как за счет дальнейшего конструктивного совершенствования техники, так и за счет улучшения качества используемых смазочных материалов. В частности, за счет снижения потерь энергии на преодоление сил трения, обеспечиваемого проявлением антифрикционного действия применяемых моторных масел, можно снизить на 5-12% расход топлива при эксплуатации техники, а также затраты на ее обслуживание и ремонт [1. Бунаков Б.М., Григорьев М.А., Первушин А.Н. Моторные масла и топливная экономичность ДВС. - Автомобильная промышленность, 1984, 3, с.9-11], связанные с увеличением межремонтных сроков работы двигателей.

Известен метод испытаний масел на стенде с беговыми барабанами. Сущность метода заключается в испытании полноразмерного образца техники на режимах эксплуатации, моделирующих реальные условия ее применения. В ходе испытаний с помощью расходомеров замеряется мгновенный и суммарный расход топлива, который позволяет судить о способности масел обеспечивать экономию топлива при их применении в технике.

Недостатками данного метода являются высокая стоимость и продолжительность испытаний [2. Говорущенко Н.Я. Экономия и снижение токсичности на автомобильном транспорте. - М.: Транспорт, 1990, с.112-119].

Перед авторами стояла задача: разработать оперативный лабораторный способ оценки энергосберегающих свойств масел с допустимой степенью достоверности.

При проведении исследований и просмотре научно-технической литературы, патентной информации был обнаружен ряд лабораторных методов оценки антифрикционных свойств моторных масел, позволяющих оценивать способность испытуемых масел снижать трение при их применении в двигателе и качественно судить об их энергосберегающих свойствах.

Известен способ оценки антифрикционных свойств смазочных масел на машинах трения с точечным контактом пары трения, например на машине КТ-2 [3. Смазочные материалы: Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний: Справочник / P.M. Матвеевский, В.Л. Лашхи, И.А. Буяновский и др. - М.: Машиностроение, 1989, с.28].

Также известен способ оценки антифрикционных свойств смазочных масел на машинах трения с линейным контактом пары трения, например на машине Тимкена [3. Смазочные материалы: Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний: Справочник / P.M. Матвеевский, В.Л. Лашхи, И.А. Буяновский и др. - М.: Машиностроение, 1989, с.25]. Сущность данных способов оценки заключается в определении силы или момента трения при испытании смазочных материалов в условиях различных термомеханических нагрузок.

Общим недостатком вышеперечисленных способов оценки антифрикционных свойств смазочных масел является длительность испытаний, обусловленная продолжительной предварительной приработкой пары трения из-за достаточно быстрого увеличения площади контакта в ходе опыта.

Также известен способ оценки антифрикционных свойств смазочных масел на трибометрах с контактом поверхностей трения по площади, лишенный недостатков приборов с точечным и линейным контактами, например на машине СМТ-1 [3. Смазочные материалы: Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний: Справочник / P.M. Матвеевский, В.Л. Лашхи, И.А. Буяновский и др. - М.: Машиностроение, 1989, с.31].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является взятый за прототип способ оценки антифрикционных свойств смазочных масел на вибрационном трибометре SRV с возвратно-поступательным движением пары трения "кольцо-плоскость" [3. Смазочные материалы: Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний: Справочник / P.M. Матвеевский, В.Л. Лашхи, И.А. Буяновский и др. - М.: Машиностроение, 1989, с.32].

Несмотря на то что данный способ относительно вышеперечисленных имеет преимущества - синусоидальное изменение скорости скольжения пары трения, аналогичное происходящему в цилиндропоршневой группе двигателя внутреннего сгорания, позволяющее в большей степени моделировать условия работы масла в двигателе, - однако не позволяет судить об экономии топлива при применении конкретного масла в двигателе.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение информативности способа за счет возможности количественной оценки энергосберегающих свойств масел.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки энергосберегающих свойств моторных масел, включающем замер коэффициента трения на вибрационном трибометре с парой трения "кольцо-плоскость" при заданных нагрузке на пару трения, температуре пары трения, амплитуде и частоте перемещения трущейся пары, причем замеряют коэффициент трения первого масла (Kтр1) при нагрузке на пару трения 50способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901 Н, температуре пары трения 80способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901oС, амплитуде и частоте перемещения трущейся пары 1,5способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060900,1 мм и 50способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901 Гц соответственно, и коэффициент трения второго масла (Ктр2) при идентичных условиях, а об энергосберегающих свойствах второго масла судят по следующей зависимости:

Э=аспособ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 2206090Kтр+в,

где Э - показатель энергосберегающих свойств масла (экономия топлива), %;

а и в - постоянные величины, полученные экспериментальным путем:

а=0,17; в=1,41.

способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 2206090Ктр - относительное изменение коэффициента трения пары испытуемых масел, %:

способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 2206090

На фиг. 1 схематично показан узел трения вибрационного трибометра SRV, реализующий способ оценки энергосберегающих свойств масел.

Узел трения состоит из основания 1 с нагревателем 2, нижнего фиксатора 3, держателя 4 с верхними фиксаторами 5 и пары трения - плашки 6 и кольца 7. Подача нагрузки на пару трения, ее нагрев и приведение в возвратно-поступательное движение производится в автоматическом режиме. Сопротивление относительному перемещению пары трения фиксируется тензодатчиком и в виде коэффициента трения (Ктр1, Ктр2) выводится на самописец (на фиг.1 не показаны).

Способ реализуется следующим образом. На очищенную и обезжиренную плашку 6 наносят 2 мл первого масла и закрепляют при помощи нижнего фиксатора 3 на основании 1. Кольцо 7 при помощи верхних фиксаторов 5 закрепляется в держателе 4. Пару трения нагревают до 80способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901oС, создают нагрузку на нее 50способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901 Н, амплитуду и частоту перемещения трущейся пары 1,5способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060900,1 мм и 50способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 22060901 Гц соответственно и приводят в действие узел трения. Через 10 мин работы вибротрибометра производят замер коэффициента трения (Kтр1) на самописце. Таким же образом производят определение коэффициента трения у второго масла (Ктр2). Полученные значения коэффициента трения масел подставляют в расчетную формулу и вычисляют прогнозируемую экономию топлива при применении второго масла в двигателе.

Условия проведения испытаний масел выбраны в соответствии с реальными условиями работы масла в районе первого поршневого кольца двигателя внутреннего сгорания: частота движения поршня 30-50 Гц; необходимая величина контактного давления 0,5 МПа обеспечивается при нагрузке, равной 50 Н. По результатам предварительных экспериментов установлено, что изменение амплитуды относительного перемещения пары трения в интервале 1,0-2,0 мм существенного влияния на коэффициент трения не оказывает, стабилизация получаемого значения коэффициента трения в различных условиях и на разных маслах наступает через 4-5 мин испытаний.

При выборе температурных условий испытаний учитывалось то, что в отличие от периодического обновления тонкого слоя масла в цилиндропоршневой группе двигателя, в паре трения вибротрибометра замена масла на новые его порции не производилась, т. е. масло работало в более жестких условиях. С целью определения режимного параметра - температуры при испытании масел на вибротрибометре проведены экспериментальные исследования коэффициента трения различных масел и масляных композиций. Эти же масла и масляные композиции были испытаны в натурных условиях в двигателях автобусов ЛиАЗ-667М, автомобилях ЗиЛ-130, ВАЗ-2106, УРАЛ-5323, судовом дизеле 2NDV18, где определялся расход топлива на этих маслах и вычислялась максимально полученная экономия топлива. Все это позволило сделать вывод об энергосберегающей способности конкретного масла. Результаты испытаний представлены в табл.1, из которой видно, что наилучшая корреляция была получена при температуре, равной 80oС.

Исходя из полученных результатов исследования была построена зависимость максимальной экономии топлива от относительного изменения коэффициента трения, полученного на вибротрибометре (фиг. 2), которая описывается уравнением у=а+bх. Был проведен регрессионный анализ, по результатам которого вычислены коэффициенты а и b уравнения, которые равны 0,17 и 1,41 соответственно. Регрессионный анализ показал, что полученное уравнение регрессии у=0,17x+1,41 адекватно описывает экспериментальные данные в интервале значений относительного изменения коэффициента трения способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, патент № 2206090Ктр, равного 5-25%.

Для определения допустимых расхождений между результатами двух последовательных испытаний на вибротрибометре испытаны четыре образца масел (табл. 2). Сходимость между результатами испытаний составила 3,2%.

Заявляемым способом были проведены испытаний масел для выявления их энергосберегающих свойств. Результаты испытаний представлены в табл.3.

Из результатов испытаний видно, что предлагаемый способ оценки энергосберегающих свойств масел обладает высокой степенью достоверности.

Таким образом, разработан оперативный лабораторный способ оценки энергосберегающих свойств моторных масел, позволяющий с вероятностью 95% прогнозировать энергосберегающие свойства моторных масел путем их испытаний на вибрационном трибометре SRV.

Применение изобретения позволит оперативно и достоверно оценивать энергосберегающие свойства моторных масел при низкой себестоимости способа.

Источники информации

1. Бунаков Б. М. , Григорьев М.А., Первушин А.Н. Моторные масла и топливная экономичность ДВС. - Автомобильная промышленность, 1984, 3, с.9-11.

2. Говорущенко Н. Я. Экономия и снижение токсичности на автомобильном транспорте. - М.: Транспорт, 1990, с.112-119.

3. Смазочные материалы: Антифрикционные и противоизносные свойства. Методы испытаний: Справочник / P.M. Матвеевский, В.Л. Лашхи, И.А. Буяновский и др. - М.: Машиностроение, 1989, с.25, с.28, с.31, с.32 (прототип).

Класс G01N33/30 для целей смазки 

способ определения качества смазочных масел -  патент 2528083 (10.09.2014)
способ оценки качества мыльных пластичных смазок на минеральной основе при длительном хранении в герметичной таре -  патент 2524646 (27.07.2014)
способ выявления примесей в работающем масле и определения степени его загрязненности для оценки технического состояния агрегатов машин -  патент 2519520 (10.06.2014)
устройство экспериментальной оценки температурной стойкости жидких и пластичных смазочных материалов при трении и способ с его использованием -  патент 2492475 (10.09.2013)
способ определения количества присадки "меркаптобензотиазол" в маслах для авиационной техники -  патент 2489716 (10.08.2013)
способ определения критерия задиростойкости масел и смазочных материалов -  патент 2487350 (10.07.2013)
способ определения смазывающей способности масел -  патент 2484463 (10.06.2013)
способ определения температурной стойкости смазочных масел -  патент 2471187 (27.12.2012)
способ определения качества смазочных масел -  патент 2454654 (27.06.2012)
способ определения противоизносных свойств масел -  патент 2454653 (27.06.2012)
Наверх