Лабораторный практикум ЭМ июнь 2012 КРАСНОЯРСК

Порядок выполнения работы

Если в масле присутствует вода, то его сначала обезвоживают, взбалтывая со свежепрокаленной поваренной солью, сульфатом натрия или хлористым кальцием и дают хорошо отстояться. Испытуемое масло фильтруют через сетку не менее чем с 576 отверстиями на 1см2 .

Вискозиметр ВУ (рис. 27) состоит из двух латунных цилиндров. Внутренний цилиндр 1 предназначен для наполнения его испытуемой жидкостью, а наружный 2 играет роль водяной или масляной бани. В дне внутреннего цилиндра имеется сточное отверстие 3, закрываемое деревянным стержнем 4.

7

1

9

2

4

8

6

3

5

10

12

13

11

Рис. 27. Вискозиметр ВУ для определения условной вязкости масел: 1 – внутренний цилиндр; 2 – наружный цилиндр; 3 – сточные отверстия; 4 – стержень; 5 – латунная трубка; 6 – штифты; 7 – термометр; 8 – мешалка; 9 – термометр; 10 – треножник; 11 – регулировочные винты; 12 – электронагреватель; 13 – измерительная колба

131

К отверстию 3 припаяна латунная трубка 5, в которой помещается платиновая трубка с отполированной внутренней поверхностью (так называемый капилляр вискозиметра).

На равном расстоянии от дна цилиндра 1 расположены три загнутых под прямым углом штифта 6, служащие указателями уровня испытуемого масла и одновременно правильности установки прибора. Объем внутреннего цилиндра 1 от дна до указателей уровня 6 составляют около 240 мл. Цилиндр 1 снабжен латунной крышкой с двумя отверстиями. В одно из них вставляют стержень 4, в другое – термометр 7 для определения температуры испытуемого масла. К внутренней стенке наружного цилиндра 2 прикреплены мешалка 8 для перемешивания жидкости в наружном цилиндре 2 с целью равномерного разогрева масла.

Прибор установлен на треножнике 10, ножки которого снабжены регулировочными винтами 11. К треножнику 10 прикреплена кольцевая горелка 12 (в некоторых аппаратах газовый обогрев заменен электрообогревателем).

Для измерения количества жидкости, вытекающей из сточной трубки 5, служит измерительная колба 13, градуированная на 200 мл.

Перед определением условной вязкости вискозиметр промывают чистым фильтрованным легким бензином и просушивают воздухом. Вытирать внутренний цилиндр 1 вискозиметра нельзя, допускается снимать оставшиеся капли фильтрованной бумагой, все края которой ровно обрезаны.

При определении условной вязкости закрывают стержнем 4 сточное отверстие и наполняют внутренний цилиндр 1 испытуемым маслом, предварительно подогретым выше заданной температуры. Уровень масла должен быть немного выше остриев штифтов.

В ванну 2 вискозиметра наливают воду (при определении вязкости до 80 ºС) или масло (при определении вязкости при 80–100 ºС), нагретые несколько выше заданной температуры определения. Во время опыта поддерживают температуру масла, равной 100 ºС с отклонениями, не превышающими 0,2 ºС. Не разрешается нагревать термостатную жидкость выше 110 ºС, а также включать прибор в сеть без наполнения ванны водой или маслом.

Масло непрерывно перемешивают термометром, осторожно вращая вокруг стержня крышку прибора, в которую вставлен термометр. Жидкость в ванне 2 перемешивают мешалкой 8.

Когда находящийся в испытуемой жидкости термометр будет показывать точно 100 ºС, ставят под сточное отверстие сухую измерительную колбу 13, выжидают еще 5 минут и быстро вынимают стержень 4 и одновременно включают секундомер. Когда масло в измерительной колбе дойдет точно до метки, соответствующей 200 мл, секундомер выключают и отсчитывают время истечения масла с точностью до 0,2 с.

132

Условную вязкость масла при температуре ВУ в условных градусах вычисляют по формуле:

BУt	Tt	,	(18)
	T20

где Тt – время истечения из вискозиметра 200 мл испытуемого масла при температуре испытания 100 ºС; Т20 – водное число вискозиметра, равное 50,51 с (время истечения из вискозиметра 200 мл дистиллированной воды при температуре 20 ºС.)

Расхождение между двумя параллельными определениями не должны превышать следующих величин: при времени истечения до 250 мл – 1

с, от 351 – 3 с, от 501 до 1000 – 5с, более 1000 – 10 с.

Пользуясь таблицами для перевода условной вязкости в абсолютную (прил. П 18), переводим значения полученной вязкости в условных градусах в сантистоксы.

Определение содержания воды в масле

Аппаратура и материалы

Аппарат для количественного определения содержания воды в нефтепродуктах – 1 комплект (рис. 28), растворитель – легроин или бензин Б 70 в объеме 100 мл, пемза или фаянс – 2–3 г, образец масла – 125 мл, электроплитка 1шт.

Краткие теоретические сведения

Данная работа позволяет выявить соответствие испытуемого масла техническим условиям по содержанию воды.

Пробу масла хорошо перемешивают 5-минутным встряхиванием. Вязкие масла предварительно нагревают до 40–50 ºС. Из перемешанной пробы помещают в стеклянную колбу 1 навеску масла 100 или 125 г. Прибавляют в колбу 100 мл растворителя и тщательно перемешивают содержимое. Затем в колбу бросают навеску пемзы или фаянса 2–3 г. После этого собирают прибор, предварительно смазав техническим вазелином.

Порядок выполнения работы

Нагревают колбу 1 так, чтобы из конца трубки холодильника 3 в при- емник-ловушку 2 попадали 2–4 капли в секунду. Перегонку прекращают, когда объем воды в приемнике-ловушке перестает увеличиваться и верхний слой растворителя станет совершенно прозрачным.

Время перегонки должно быть не более часа. После охлаждения кол-

133

бы аппарат разбирают. Содержимое воды в весовых единицах вычисляют по формуле:

Wвес. V 100 ,	(19)
P

где V – объем воды в приемнике-ловушке, мл; P – навеска масла, г.

3

2

1

Рис. 28. Аппарат для количественного определения содержания воды в нефтепродуктах: 1 – колба; 2 – приемник-ловушка; 3 – холодильник

Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать одного верхнего деления занимаемой водой части приемни- ка-ловушки. Если объем воды в приемнике-ловушке меньше 0,03 мл, то считают, что в масле содержатся следы воды.

134

Определение показателей качества работавших моторных масел

Вдвигателях внутреннего сгорания под воздействием высоких температур в присутствии воздуха в масле протекают реакции окисления, разложения и полимеризации. Кроме того, оно загрязняется продуктами износа металлических поверхностей трения, дорожной пылью, водой, а также разжижается топливом, проникающим в систему смазки двигателя. Обычно различают собственное старение масла и его внешнее (механическое) загрязнение, однако процессы эти протекают одновременно, и от скорости их протекания зависит ресурс работы масла в двигателе.

Врезультате старения масла изменяются его эксплуатационные свойства, а новые свойства, приобретенные в результате старения, имеют большее значение, чем его свойства в исходном состоянии, так как они проявляются через очень непродолжительное время работы двигателя после заправки его свежим маслом, что и представлено в табл. 61.

Отечественные и зарубежные исследователи считают, что в зависимости от особенностей протекания рабочих процессов в различных ДВС, конструкций систем смазки, условий эксплуатации, доливки масла в систему в процессе его работы в двигателе, основных показателей качества масла, в том числе и по содержанию присадок, через определенный промежуток времени наступает стабилизация этих показателей.

Таблица 61

Групповой химический состав работающего масла

Продолжительность		Содержание, вес, %
работы масла	Парафино-		Ароматические
без замены, ч	нафтеновые углево-				Смолы	Потери
			углеводороды
	дороды
0	82,01		8,75		7,00	2,24
109	69,70		20,25		7,40	1,80
1990	69,30		21,50		7,70	1,80
4130	70,50		19,75		7,80	1,95

Установлен ряд предельных значений показателей качества работающих масел: вязкость, содержание примесей, щелочное число, снижение температуры вспышки, содержание воды, содержание топлива, диспергирующие свойства, выход за пределы которых, может привести к нарушению режима смазки узлов трения.

Замена масла в двигателе необходима, если достигнуты предельные значения одного или нескольких из этих показателей.

135

Определение температуры вспышки масла

Приборы и оборудование

Прибор для определения температуры вспышки (рис. 29), электроплитка или газовая горелка, образец исследуемого масла.

Краткие теоретические сведения

Температурой вспышки называется температура, при которой пары масла образуют с окружающим воздухом смесь, воспламеняющуюся от открытого пламени. Этот показатель является одним из регламентирующих ресурс работы масла в двигателе.

Температура вспышки характеризует испаряемость масла. Чем больше в масле легких фракций, тем лучше его испаряемость, ниже температура вспышки, и больше расход масла в двигателе от угара. При снижении температуры вспышки с 200 до 140 ºС расход масла против нормального возрастает на 50 %. Кроме того, снижение температуры вспышки масла свидетельствует о наличии в нем топлива.

Для определения температуры вспышки масла применяются два стандартных метода: в открытом и закрытом тигле.

Порядок выполнения работы

Тщательно промытый бензином, прогретый над электроплиткой и охлажденный внутренний тигель прибора поставить в наружный тигель с прокаленным песком. Песок должен быть на высоте около 12 мм от края внутреннего тигля. Между дном внутреннего тигля и дном наружного тигля необходим слой песка толщиной 5–8 мм. Испытуемое масло налить во внутренний тигель до уровня 12 мм от верхнего края тигля. При наливании не допускать разбрызгивания масла и смачивания стенок внутреннего тигля выше допустимого уровня.

Тигель установить в кольцо штатива, и во внутренний тигель поместить термометр, закрепленный в вертикальном положении так, чтобы его ртутный шарик находился в центре тигля, приблизительно на одинаковом расстоянии от дна тигля и уровня масла.

Наружный тигель прибора после сборки и заполнения испытуемым продуктом нагреть так, чтобы температура масла повышалась сначала на 10 ºС в мин, а за 40 ºС от ожидаемой температуры вспышки на 4 ºС в мин.

За 10 ºС до ожидаемой температуры вспышки медленно провести по краю тигля на расстоянии 10–14 мм от поверхности масла и параллельно этой поверхности пламенем зажигательного приспособления. Длина пламе-

136

ни последнего должна быть около 4 мм, время продвижения пламени от одной стороны тигля до другой 2–3 с.

Такие испытания повторять через каждые 2 С подъема температуры до тех пор, пока над частью (или всей) поверхностью продукта не появится синее, сейчас же исчезающее пламя. Температуру, показываемую в тот момент термометром, фиксировать как температуру вспышки нефтепродукта.

Если появляется «потрескивание» нефтепродукта при нагревании, то он должен быть обезвожен свежепрокаленной поваренной солью или хлористым кальцием.

Истинную вспышку не следует смешивать с отблеском пламени зажигательного приспособления.

В случае появления неясностей вспышки она должна быть подтверждена последующей вспышкой через 2 С.

По окончании опыта горелку и зажигательное приспособление потушить, после остывания прибор разобрать и тщательно очистить.

Рис. 29. Прибор для определения температуры вспышки в открытом тигле: 1 – газовая горелка; 2 – наружный тигель; 3 – прокаленный песок; 4 – внутренний тигель;

5 – термометр; 6 – испытуемое масло

137

Определение механических примесей в работавших маслах

Приборы и оборудование

Пробоотборник, пипетка с резиновым баллончиком, фильтровальная бумага, образец испытуемого масла.

Краткие теоретические сведения

Механические примеси в работавших маслах определяют путем нанесения капли масла на фильтровальную бумагу (рис. 30) и сравнения полученного после сушки на воздухе пятна с эталоном (табл. 58).

Рис. 30. Метод капельной пробы: а) масло после 20 мин. работы в двигателе; б) после 120 ч; в) после 480 ч (необходима замена); г) расчетная схема: 1 – централь-

ное ядро, 2 – кольцевая зона, 3 – зона диффузии

Порядок выполнения работы

Заполнить пробоотборник на ¾ объема испытуемым маслом и перемешать его в течение 5 минут путем встряхивания. Затем пипеткой с резиновым баллончиком взять масло и одну каплю нанести на фильтровальную бумагу. Высушенная при окружающей температуре воздуха капля образует пятно рис. 30, которое сравнить с эталоном пятен (табл. 62).

138

Таблица 62 Эталон для определения механических примесей в работавших маслах

	Номер		Содержание механи-
		Внешний вид пятна	ческих примесей,
	эталона
			% масла
	1	Светлое желтое пятно	0,00–0,01
	2	Желтое пятно с резко ограниченной	0,01–0,05
		более темной окантовкой
	3	Серое пятно, ограниченное более тем-	0,05–0,10
		ной окантовкой
	4	Темно-серое пятно ограниченное чер-	0,10–0,80
		ной окантовкой
	5	Сплошное черное пятно	0,80 и более

По данным анализа внешнего вида пятен и их характеристике, приведенной в таблице, делаем заключение о возможности дальнейшего его использования путем расчета диспергирующей способности:

	ДС 1	d 2	,
		D2		(20)

где ДС – диспергирующая способность масла в относительных единицах; D – средний диаметр зоны диффузии; d – средний диаметр центрального ядра.

Чем выше показатель ДС, тем лучше диспергирующие свойства масла, которые характеризуют способность донести все примеси до фильтра.

Контрольные вопросы к лабораторной работе № 4

1.Режимы смазки узлов трения смазочными маслами.

2.Физическая сущность вязкости смазочных масел и способы определения вязкости.

3.Граничная смазка узлов трения и свойства масел еѐ обеспечиваю-

щие.

4.Основы классификации моторных и трансмиссионных масел.

5.Стабильность масел физическая и термоокислительная.

139

Лабораторная работа № 5

Определение коррозионных свойств нефтепродуктов

Цель работы: дать качественную оценку содержания в топливе серы и сернистых соединений.

Инструкция по технике безопасности для лабораторной работы № 5

Приступать к выполнению лабораторной работы можно только с разрешения преподавателя, убедившись в исправности и целостности приборов и оборудования. При выполнении работы:

1)соблюдать особую осторожность при работе со стеклянной лабораторной посудой;

2)не допускать попадание бензина на нагретые элементы приборов;

3)по завершении работы образцы топлива должны быть слиты в специальную емкость, приборы выключены.

Определение активных сернистых соединений в топливе

Приборы и материалы

Прибор для определения активной серы в топливе ускоренным способом; пластинки из электролитической меди размером 40 × 10 × 2 мм. Образец топлива 150–200 мл.

Краткие теоретические сведения

Коррозийные свойства топлива связаны с наличием в нем трех групп веществ: водорастворимых кислот и щелочей, органических кислот, серы и сернистых соединений. К этому виду относят свободную серу, сероводород (H2S), меркаптаны (соединения вида RSH). Другие соединения серы – сульфиды (RSR), диосульфиды (RSSR) и полисульфиды (RSxR) – условно считают неактивными, но жестко нормируют. Их содержание в автомобильных бензина не должно превышать 0,1 %, а для бензинов с государственным знаком качества 0,01 %.

Для контроля топлива на отсутствие в них активной серы разработаны стандартные методы испытания на медную пластинку, так как особенно сильно сера и ее соединения воздействуют на медь и ее сплавы. Применяют два метода испытания топлива на медную пластинку – стандартный и ускоренный. По стандартному методу испытание длится 3 часа при температуре 50 ºС, а по ускоренному методу – 18 мин при температуре 100 ºС (рис. 31).

140