Определения состояния двигателя по концентрации металлов в масле

Самым
распространенным
агрегатом,
приводящим
в
движение
колесные транспортные средства различной направленности, является
двигатель внутреннего сгорания. Будь то легковой транспорт, используемый
для передвижения в личных целях, либо коммерческий, выполняющий
транспортировку различных грузов, с целью извлечения прибыли.
В
то
же
время
теплонагруженной
двигатель
составной
внутреннего
частью
каждого
сгорания
является
автомобиля.
Наличие
большого количества трущихся деталей, требует качественных смазочных
материалов, призванных разделять поверхности трения смазочным слоем,
для преодоления сил трения, уменьшения износа деталей
и продления
ресурса эксплуатации двигателя.
Для вышеперечисленных целей, в двигателе используется жидкие
моторные
масла.
Они
различаются
по
назначению,
типу
и
теплонагруженности двигателя, вязкости, ресурсу и прочим параметрам.
Кроме смазывающей функции, обеспечиваемой базовой основой масла,
моторные масла имеют в своем составе пакеты присадок, выполняющие
другие функции. К таким присадкам относятся:
Противоизносные присадки: Используются для уменьшения износа в
местах повышенного трения деталей, за счет формирования защитного слоя
на поверхностях деталей, позволяя металлическим поверхностям скользить
без
износа
за
счет снижения
трения.
(Дифосфат цинка,
диалкил-
трикрезилфосфат, органические фосфаты, сера и соединения азота.)
Индексные присадки : Вещества, уменьшающие влияние температуры
на вязкостно-температурные свойства масел. При низких температурах такие
присадки не дают маслу загустеть, а при высоких стать слишком жидким.
(Полиметакрилаты, стирол-бутадиен-сополимеры)
Моющие и диспергирующие присадки: Препятствуют коагуляции
(объединению маленьких частиц) нерастворимых остатков, таких как смолы
и битум, тем самым борясь со шламовыми и лаковыми отложениями на
поверхностях деталей. Кроме того, эти добавки нейтрализуют кислоты.
(Сукцинимиды, нейтральный металл сульфо-координат, Феноляты, фосфаты,
тиофосфаты,
полимерные
моющие
средства,
амины,
сульфонаты,
высокомолекулярную органическую известь, свинец и соли цинка.)
Пеногасящие присадки: Уменьшают пенообразование, вызванное
процессами
вспенивания,
в
результате
движения
деталей.
Избыток
вспенивания (воздушно-масляной смеси) может привести к недостаточному
смазыванию деталей. (Полисиликоны , полиэтиленгликоль эфиров и т.д.)
Модификаторы трения: Служат для уменьшения коэффициента трения
между металлическими поверхностями, уменьшая температуру и увеличивая
КПД двигателя.
Подытожив все вышесказанное, можно сказать, что масло выполняет
моющие, противоизносные, смазывающие и охлаждающие свойства и
является важным элементом для увеличения ресурса двигателя.
Но, кроме того, масло обладает еще одним неочевидным свойством.
Оно
является
ценным
диагностическим
параметром,
позволяющим
определять тенденции изменения состояния пар трения.
Износ поверхностей деталей отражается на качественном содержании
металлов в масле. Нормальный износ имеет линейный характер, то есть
увеличение содержания металлов в масле происходит равномерно и
постепенно. Проведение анализа отработавшего масла на содержание в его
составе металлов, в каждом интервале замены будет показывать одинаковое
их одинаковое значение. Но анализ может показать и обратный эффект, в
виде резкого скачка содержания металлов в масле. Такая тенденция говорит о
повышении износа в какой-либо паре трения на которую стоит обратить
внимание, для предотвращения плачевных последствий, в виде отказа детали
или агрегата в целом. Наглядная зависимость концентрации металлов при
нормальном и повышенном износе продемонстрирована в таблице 1,2 и
рисунке 1.
Таблица 1 – Содержание металлов в масле при нормальном износе
Наименование
Содержание металлов
металла
1 замена
2 замена 3 замена 4 замена 5 замена
Cu
0,7
0,68
0,71
0,72
0,72
Al
0,31
0,33
0,34
0,31
0,33
Fe
0,2
0,23
0,22
0,21
0,23
Таблица 2 – Содержание металлов в масле при повышенном износе узла
Наименование
Содержание металлов
металла
1 замена
2 замена 3 замена 4 замена 5 замена
Cu
0,7
0,68
0,71
1,2
1,4
Al
0,31
0,33
0,34
0,31
0,33
Fe
0,2
0,23
0,22
0,21
0,23
Из данных, приведенных в таблице 1, можно судить о нормальном,
линейном износе трущихся деталей. А данные из таблицы 2 наглядно
демонстрируют повышение концентрации меди в отработавшем масле, что
указывает на возможный износ подшипников скольжения.
Рисунок 1 – Сравнение концентраций меди в отработавшем масле при
нормальном износе и повышенном
На рисунке 1 наблюдается резкий скачок на графике красного цвета,
означающий резкое увеличение износа определенной пары трения.