Приработочное масло

Использование: в области разработки и производства смазочных масел, применяемых, в частности, для ускоренной приработки двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Сущность: приработочное масло содержит в мас.%: олеиновая кислота 0,1-1,1, тетраборат этилендиаммония 0,1-0,5, октадецилсульфонат натрия 0,1-0,5, минеральное масло до 100. Технический результат - сокращение времени приработки и улучшение качества поверхностей сопряженных деталей двигателя. 2 табл., 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к химмотологии, а именно к области разработки и производства новых рецептур смазочных масел, применяемых, в частности, для ускоренной приработки двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Обкатка ДВС является важнейшей заключительной операцией при их производстве и ремонте, во многом определяющей надежность и долговечность двигателей /1/.

По существующей технологии на заводах-изготовителях и авторемонтных предприятиях выполнятся лишь частичная приработка сопряженных деталей двигателя. Полная макро- и микрогеометрическая приработка выполняется в условиях эксплуатации, где не всегда возможно выдержать рациональный режим обкатки. Предприятия затрачивают значительное количество времени и средств на проведение эксплуатационной обкатки.

Эффективным способом ускорения приработки ДВС является использование приработочных масел.

Известно приработочное масло /2/ на основе минерального масла, содержащее жидкую фенолформальдегидную смолу и раствор уксуснокислой меди в глицерине при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкая фенолформальдегидная смола	0,5...2,0
раствор уксуснокислой меди в глицерине	2,0...10,0
минеральное масло	до 100

К недостаткам этого приработочного масла следует отнести длительность времени приработки и низкое качество поверхностей сопряженных деталей ДВС, а также то, что оно не обеспечивает необходимое для нужд современной техники уменьшение износа деталей во время приработки.

Известна смазочная композиция /3/, содержащая минеральное масло и присадки при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорная медь	1,0...10,0
алифатический спирт С4-С10	5,0...20,0
продукт полимеризации эпихлоргидрина и диэтиленгликоля	3,0...10,0
минеральное масло	до 100

К недостаткам этого приработочного масла следует отнести длительность времени приработки и низкое качество поверхностей сопряженных деталей ДВС. Кроме того, в известной композиции суммарная композиция присадки высока и составляет 22,0...27,0 мас.%.

Для ускорения обкатки двигателей используется приработочное масло /4 - прототип/, содержащее хлорокись меди, O,O-диалкил-S-трихлорамилдитиофосфат и олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорокись меди	0,1...0,9
O,O-диалкил-S-трихлорамилдитиофосфат	0,07...0,63
олеиновая кислота	0,5...4,5
минеральное масло	до 100

Недостатками этой присадки являются длительность времени приработки и низкое качество поверхностей сопряженных деталей ДВС.

Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения времени приработки и улучшения качества поверхностей сопряженных деталей двигателя.

Поставленная задача достигается предлагаемым приработочным маслом, содержащим минеральное масло и олеиновую кислоту, которое дополнительно содержит тетраборат этилендиаммония и октадецилсульфонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олеиновая кислота (С17Н33СООН)	0,1...1,1
тетраборат этилендиаммония ([С2Н4(NH3)2]Н4В4O9)	0,1...0,5
октадецилсульфонат натрия (C18H37SO3Na)	0,1...0,5
минеральное масло	до 100

Указанные признаки (компоненты) являются существенными для решения задачи изобретения, так как:

1. Октадецилсульфонат натрия насыщает поверхностный слой сульфидами, что способствует созданию прочной пластифицируемой пленки.

2. Тетраборат этилендиаммония обладает моюще-диспергирующими свойствами и при температуре 240...250°С разлагается на оксид бора, этилендиамин и воду.

[C₂H₄(NH₃)₂]H₄B₄O₉↔B₂O₃+H₂NC₂H₄NH₂+3H₂O

Тетраборат этилендиаммония насыщает приповерхностный слой металла продуктами своего термического распада, оказывающие общее стабилизирующие воздействие на масляную пленку. Оксид бора хемосорбируется на поверхности металла за счет свободной атомной орбитали бора и валентных электронов металла. При этом происходит заполнение оксидом бора микротрещин.

Концентрация компонентов в масле обоснованы экспериментально-теоретическими исследованиями. Содержание олеиновой кислоты, тетрабората этилендиаммония и октадецилсульфоната натрия менее 0,1 мас.% не приводит к достижению задачи изобретения, а именно сокращения времени приработки и улучшения качества поверхностей сопряженных деталей двигателя. Более 1,1 мас.% и 0,5 мас.% соответсвенно проводит к нерациональному расходу компонентов и, как следствие, к удорожанию масла.

Таким образом, все признаки в совокупности являются существенными для решения задачи изобретения.

Пример конкретного исполнения.

Составы масел готовят по технологии следующим образом.

Олеиновую кислоту нагревают до 120...130°С, затем при постоянном перемешивании кислоты добавляют тетраборат этилендиаммония, перемешивание и поддержание температуры производят до полного растворения компонентов (20 мин), затем смесь охлаждают до 60...70°С и добавляют октадецилсульфонат натрия. Полученную композицию при 45...50°С вводят в масло и перемешивают до полного растворения.

В табл.1 приведены испытанные составы приработочного масла.

Таблица 1. Составы исследуемых приработочных композиций
№ состава	Содержание компонентов в составах, мас.%
олеиновая кислота	тетраборат этилендиаммония	октадецилсульфонат натрия
1	1,1	0,1	0,5
2	1,1	0,5	0,1
3	2,1	0,1	0,5
4	2,1	0,1	0,1
5	2,1	0,5	0,5
6	2,1	0,5	0,1
7	0,1	0,5	0,5
8	0,1	0,5	0,1
9	0,1	0,1	0,1
10	0,1	0,1	0,5
11	1,1	0,5	0,5
12	1,1	0,1	0,1
13	1,1	0,3	0,3
15	1,1	0,3	0,3

Образцы приработочного масла оценивают на машине трения СМТ-1 (мод. 2070), работающей по схеме «колодка-ролик». В качестве образцов использовали колодки и ролики их материалов реальных пар трения цилиндро-поршневой группы двигателя УМЗ-417. Испытание проводят при постоянной нагрузке 400 Н и частоте вращения ролика 500 мин^-1. Результаты испытаний оценивают по совокупности данных: момент силы трения, температура колодки за время испытания, износ образцов, время приработки. При испытаниях время приработки определяют по времени стабилизации момента силы трения и температуры колодки. Момент силы трения регистрируют и записывают предварительно тарированным потенциометром КСП-4 с точностью измерения 0,1 мВ. Шероховатость приработочных поверхностей деталей определяют на профилографе-профилометре МОД. 201. Износ колодок и роликов определяют по потере их массы за время испытаний на аналитических весах WA-31 с точностью 1·10^-4 г. Температуру колодки контролируют с помощью встроенной термопары и цифрового мультиметра М890С с погрешностью 0,75%. Температуру масла в испытательной камере контролируют с помощью термопары и потенциометра метра КСП-4, имеющего температурную тарировку. Микротвердость поверхности трения образцов после приработки определяют с помощью прибора "Neophot-21" методом вдавливания алмазной пирамиды с квадратным основанием при нагрузке 50 г.

Для сравнения испытывали:

проба 16 - приработочное масло /4/ (прототип).

В табл.2 приведены результаты испытаний.

Таблица 2
Результаты испытаний на машине трения СМТ-1
№ состава	Начальный момент силы трения (Мт)нач, Н·м	Конечный момент силы трения (Мт кон), Н·м	Изменение момента силы трения (ΔМт)	Скорость изменения момента силы трения (VМт), Н·м/ч	Время стабилизации параметров	Температура колодки (Тс), К	Износ, г
Н·м	%	ролика	колодки
1	1,35	0,35	1,00	74,1	6,00	9	305	0,0039	0,0152
2	1,25	1,14	0,11	8,8	0,66	8	322	0,0072	0,0125
3	1,20	1,07	0,13	10,8	0,78	7	321	0,0081	0,0056
4	1,20	0,74	0,46	38,3	2,76	9	306	0,0044	0,0077
5	1,50	1,24	0,26	17,3	1,56	9	331	0,0041	0,0073
6	1,60	1,20	0,40	25,0	2,40	9	328	0,0040	0,0104
7	1,25	1,19	0,06	4,8	0,36	8	318	0,0033	0,0051
8	1,16	0,44	0,72	62,1	4,32	8	306	0,0046	0,0129
9	1,35	1,00	0,35	25,9	2,10	10	317	0,0047	0,0045
10	1,55	0,92	0,63	40,6	3,78	7	316	0,0027	0,0090
11	1,40	0,72	0,68	48,6	4,08	10	313	0,0041	0,0072
12	1,25	1,00	0,25	20,0	1,50	7	318	0,0074	0,0060
13	1,45	1,20	0,25	17,2	1,50	9	321	0,0054	0,0129
14	1,40	1,00	0,40	28,6	2,40	10	317	0,0024	0,0088
15	1,25	0,67	0,58	46,4	3,48	9	305	0,0046	0,0063
16	1,21	0,80	0,41	33,9	2,46	10	321	0,0037	0,0045

По результатам исследований (таблица 2) установлено, что лучшими с точки зрения решения задач изобретения являются составы №1 и №8. Поэтому испытания микротвердости металла по глубине проводили на составах №1, №8 и №16 - приработочное масло - прототип. Экспериментальные данные и состав композиций приведены соответственно на чертеже и в таблице 1 (графики: 1 - состав 1; 2 - состав 8; 3 - состав 16 - прототип).

При проведении испытаний состав №1 показал наилучшие приработочные свойства (М_{т кон}→min; ΔМ_т→max; V_Мт→max; T_c→min), наименьшее время стабилизации момента силы трения и температуры колодки при улучшении качества поверхностей ролика и колодки.

Таким образом, применение данной композиции в технологическом процессе позволяет сократить время обкатки двигателей УМЗ-417 в 3,8 раза, уменьшить расход топлива в 1,5 раза, при этом площадь приработки коренных и шатунных вкладышей увеличивается на 78%, шероховатость поверхности вкладышей уменьшается в 1,5 раза.

Литература

1. Стрельцов В.В. Ресурсосберегающая ускоренная обкатка отремонтированных двигателей / Под ред. В.В.Стрельцов, В.Н.Попов, В.Ф.Карпенков. - М.: Колос, 1995. - 175 с.

2. Авторское свидетельство СССР №629222, кл. С10М 1/24, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР №825592, кл. С10М 1/10, 1980.

4. Авторское свидетельство СССР №1456453, кл. С10М 141/10, 1989 (прототип).

Приработочное масло, содержащее минеральное масло и олеиновую кислоту, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит тетраборат этилендиаммония и октадецилсульфонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олеиновая кислота	0,1-1,1
тетраборат этилендиаммония	0,1-0,5
октадецилсульфонат натрия	0,1-0,5
минеральное масло	до 100