Анализ картерного масла

В последнее время началось интенсивное развитие диагностических методов, основанных на анализе отра­ботанного масла. Причем ряд методов можно применить для анализа не только картерного масла, но и масла, взятого из гидросистемы и трансмиссии.

В двигателе большое число сопряжений работает в условиях жидкостного и полужидкостного трения. В про­цессе эксплуатации зазоры в сопряжениях увеличивают­ся и наступают условия, нарушающие оптимальный сма­зочный режим сопряжений. В этот период резко возра­стает скорость изнашивания сопряжений и увеличивает­ся интенсивность попадания продуктов износа в картерное масло.

Концентрации железа, алюминия, кремния, меди, оло­ва и других элементов в масле позволяет судить об из­носе сопряжений и отдельных деталей. По концентрации железа в масле судят об интенсивности изнашивания гильз цилиндров, коленчатых валов, поршневых колец, по концентрации алюминия — о скорости изнашивания поршней. Кварц, окислы алюминия характеризуют ра­ботоспособность воздухоочистителя или герметичность воздушного тракта, а также эффективность работы маслоочистителей. По изменению числа элементов, входя­щих в состав присадок, оценивают пригодность масла для дальнейшей эксплуатации.

Наиболее интенсивно в картерное масло в процессе эксплуатации двигателя поступает железо, поэтому содержание железа в масле принято считать главным па­раметром, характеризующим состояние двигателя. При определении содержания и масле железа или другого элемента следует учитывать интенсивность очистки и количество доливаемого масла. Зависимость изменения зазоров в сопряжениях от скорости поступления железа в масло и от приведенной концентрации железа носит линейный характер, прогрессивно увеличиваясь.

Существуют различные методы оценки состояния масла: как качественные, так и количественные. Качест­венный анализ может дать приблизительно состояние масла, которое в процессе эксплуатации при повышенной температуре интенсивно загрязняется как продуктами износа и пылью, так и продуктами разложения самого масла, окалиной, нагаром, водой и т. д. Простейшими средствами контроля за состоянием масла являются: визуальный осмотр масла, находящегося в прозрачном сосуде (масло должно быть прозрачным); отстаивание пробы масла, разбавленной профильтрованным бензи­ном, в прозрачном сосуде в течение часа (наличие осад­ка свидетельствует о степени загрязненности масла); сжигание пробы масла в смеси с бензином (по наличию колец определяют качество масла); прогревание фильтровальной бумаги с пробой масла на прогретом двига­теле (в течение 10 мин) и по наличию, форме и размерам концентрических колец определяют наличие присадок в масле; фильтрование через бумагу масла, разбавлен­ного бензином.

Все эти простейшие методы качественного анализа масла не позволяют осуществить комплексный анализ состояния систем двигателя. В настоящее время идет интенсивная разработка методов и средств для опреде­ления материала, размера и количества частиц, находя­щихся в масле, но в основном широко применяют мето­ды химического и физико-технического анализа. Для количественного определения продуктов износа в масле применяют методы спектрального анализа, колориметри­ческие, индукционные и некоторые другие методы.

Спектральный анализ основан на изучении спектра, получаемого при сжигании масла в зоне электрической дуги. Спектр регистрируется с помощью фотоэлектриче­ских датчиков. Полученные данные сравнивают со спек­трами эталонов, что позволяет определить наличие в масле продуктов износа, а интенсивность отдельных ли­ний свидетельствует о концентрации элементов в масле. Способ спектрального анализа обладает высокой чувст­вительностью и точностью, но очень трудоемок. Приме­няют спектрографы ИСП-22, ИСП-28, МФС-3 и др.

Колориметрический метод основан на сравнении оп­тической плотности (окраски) раствора, исследуемого ве­ществами с этими же параметрами стандартного раство­ра. С увеличением концентрации веществ в масле увели­чивается его оптическая плотность (становится интен­сивнее окраска раствора). Наиболее эффективно при­менение фотоэлектрических колориметров (например, ФЭК-М). Широкому применению колориметрических ме­тодов мешает значительная трудоемкость приготовле­ния эталонного раствора и раствора проверяемого ве­щества. Наиболее точно этим способом определяется концентрация железа.

Для определения содержания в пробе масла ферро­магнитных продуктов износа может быть использован геофизический прибор — магнитометр МА-21. Принцип действия прибора основан на регистрации изменения магнитных полей при воздействии на них магнитных масс проверяемой пробы масла. Прибор чувствителен и требует сложной установки и регулировки. В основном может применяться как лабораторное оборудование и требует соответствующей квалификации оператора.

В настоящее время разработаны приборы с индук­тивными датчиками. В катушку прибора помещают про­бу масла. По величине разбаланса мостовой схемы, в которую включена катушка, определяют степень кон­центрации в .пробе ферромагнитных продуктов износа.

Связь технического состояния двигателя с присутст­вием в картерном масле различных элементов приведена в табл. 1.

Эффективность метода анализа проб масел основана на периодичности, которая позволяет выявить характерную тенденцию износа сопряжений двигателя. Накоп­ление данных как по типам двигателей, так и по отдель­ным двигателям позволяет ставить квалифицированный диагноз технического состояния как двигателя в целом, так и его сборочных единиц.

Разрушение поверхностей сопрягаемых деталей из-за износа происходит постепенно и начальный процесс аварийного износа фактически не сказывается на рабо­те сопряжений, но продукты аварийного разрушения по­падают в картерное масло. Возрастание концентрации элементов износа в картерном масле; начинается за 100... 150 ч до возможного нарушении работоспособности сопряжения. По сравнению с другими методами диагностики двигателя анализ проб масла позволяет осуществлять наиболее раннее обнаружение неисправностей.

Таблица 1.

Содержание элементов в картерном масле и возможные дефекты двигателя

Элементы в масле и изменения параметров масла	Неисправные узлы и детали двигателя			Возможный характер дефектов
Кремний	Впускной коллектор Уплотнения Воздушный фильтр			Неплотности Разрушения или повреждения Загрязнение или неисправность
Железо	Гильзы цилиндров, поршневые коль­ца, зубчатые колеса, газораспредели­тельный механизм			Износ
Алюминий	Поршни			Задиры, царапины поверхности
Медь	Подшипники, шатуны, поршневые пальцы, распределительный вал, масляный радиатор, трубопроводы системы смазки			Износ
Свинец	Подшипники (вкладыши из баббита или свинцовистой латуни)			Износ
	Система зажигания			Неправильная регулировка или неисправность свечей и использование бензина с антидетонационными присадками
Хром	Поршневые кольца (хромированные), вкладыши (хромированные)			Износ
Низкая вязкость	Уплотнения			Разрушение, попадание масел из трансмиссии
	Система питания дизеля			Утечки топлива, неправильное распыление топлива, износ топливного насоса
Элементы в масле и изменения параметров масел		Неисправные узлы и детали двигателя	Возможный характер дефектов
Низкая вязкость		Система питания карбюраторной двигателя Система зажигания	Неисправность карбюратора (жиклер, уровень поплавка и др.), неисправность топливного насоса (высокое давление) Нарушение регулировки Продолжительная работа на холостом ходу, низкая температура двигателя
Высокая вязкость		__	Масло несоответствующего сорта
Вода		Система охлаждения Изоляция картера	Утечка Низкая температура, плохая вентиляция картера Неплотно закрыты горловины для заливки масла
Антифриз		Система охлаждения	Утечки
Продукты окисления		Система зажигания Масляный радиатор Термостат Жалюзи Водяной насос	Нарушена регулировка Засорение, нарушен температурный режим Высокая температура срабатывания клапана Заедают Износ корпуса и крыльчатки
Нитрация		Цилиндро-поршневая группа, газораспределительный механизм Система зажигания	Неисправности в работе, избыточный прорыв газов в картер Нарушена регулировка

Большое значение для получения правильных результатов анализа проб масла имеют способ и методика взятия проб. В связи с тем, что плотность продуктов износа значительно выше плотности масла, то после оста­новки двигателя продукты износа осаждаются, причем пробу необходимо брать сразу после остановки двига­теля и нельзя брать ее у дна поддона картера, на ко­тором всегда имеется осадок. Пробы берут на глубине 30... 35 мм через отверстие для маслоизмерительного щупа или непосредственно из масляной магистрали пои помощи специального краника. Пробы шприцем отби­рают в лабораторные пробирки или в другую чистую по­суду, которую сразу закупоривают и подготавливают для транспортировки.

Периодичность отбора проб зависит от срока службы машин, от целей диагностирования, она должна согла­совываться с установленным режимом технического об­служивания строительных машин.