Автомобильные эксплуатационные материалы
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Технология получения пластичных смазок
2. Эксплуатационные свойства и показатели их оценивающие: бензин
3. Система классификации и маркировка: тормозные жидкости
4. Характеристика эксплуатационных материалов
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Автомобиль - непременный элемент нашей жизни, который является весьма энергоемким и одним из наиболее крупных потребителей (свыше 65 %) топливно-энергетических ресурсов. Потребляемыми ресурсами в первую очередь являются моторные топлива (светлые нефтепродукты), получаемые из нефти на нефтеперерабатывающих заводах, а двигатели внутреннего сгорания - бензиновые карбюраторные и дизельные остаются наиболее массовыми силовыми установками автомобилей.
Постоянный рост численности автомобилей ведет к увеличению добычи и переработки нефти, а это - сокращение запасов нефти, введение в действие новых месторождений расположенных в отдаленных и труднодоступных местах, и как следствие - удорожание моторных топлив. Кроме того, это приводит к значительному увеличению выбросов в атмосферу загрязняющих веществ с отработавшими газами, которые негативно влияют на человека и окружающую среду.
Таким образом, расширение сырьевой базы, повышение качества моторных топлив и их удешевление за счет использования природного газа, тяжелых нефтей и природных битумов, угля, горючих сланцев, торфа, биомассы и других нетрадиционных источников позволяют снизить расход нефти и степень воздействия отработавших газов на окружающую среду. Поэтому знание состава топлив, их свойств, области применения, эксплуатационных характеристик, токсилогических особенностей необходимо тем, кто занимается проектированием и эксплуатацией автомобильной техники, транспортированием, хранением и реализацией моторных топлив.
1. Технология получения пластичных смазок
Процесс производства пластичных смазок - это процесс получения высокостабильных гелей с заданными свойствами. Поэтому технология смазок гораздо сложнее, чем топлив или масел. Даже на предприятиях с большим производственным опытом процент неудачных варок долгое время был очень высок, и это считалось в порядке вещей.
При производстве смазок для получения необходимой структуры следует тщательно выдерживать технологические режимы: порядок, температуру и продолжительность смешения компонентов, охлаждение и гомогенизацию смеси, введение присадок и наполнителей. Для получения смазок могут использоваться готовые загустители. Такие загустители, как мыла и полимочевины, могут также приготавливаться in situ, то есть в процессе приготовления самой смазки путем смешивания реагентов в дисперсионной среде. Приготовление смазок различных типов имеет свои особенности. Мы рассмотрим общие основные вопросы.
Приготовление смазок из готовых загустителей заключается в интенсивном механическом диспергировании загустителя в масле. Для углеводородных и некоторых мыльных смазок бывает достаточно простого перемешивания при нагревании. Такие загустители, как глины, аэросил, требуют более активного воздействия, к которому относятся циркуляция смеси по контуру, промежуточная гомогенизация.
Приготовление загустителя in situ происходит в процессе смешения реагентов в дисперсионной среде или ее части. Например, для приготовления мыла в реактор загружают дисперсионную среду, жиры и водный раствор (или суспензию) гидроксида металла. Смесь нагревают до +200°C и более градусов и перемешивают в течении заданного времени (10-40 мин). В реакторе происходит омыление жира с образованием мыла и глицерина. Глицерин остается в смазке, а избыток воды выпаривается. Для этого используются специальные выпарные аппараты. Полностью воду из смазки удалить нельзя, и поэтому часть ее (до нескольких процентов на смазку) остается. Иногда это оказывается полезным. Например, вода в гидратированных кальциевых смазках служит стабилизатором их структуры. Другим примером приготовления загустителя in situ может служить получение полимочевины. Для этого в дисперсионной среде последовательно смешивают амины и изоцианаты, наблюдая в процессе реакции между ними интенсивное загущение смеси с выделением тепла. Завершается стадия диспергирования загустителя образованием гомогенного расплава или тонкой суспензии.
Охлаждение - ответственная стадия, на которой начинается образование структуры смазки. Оно начинается в реакторе и продолжается в специальных скребковых холодильниках. Существуют другие способы охлаждения, например в тонком слое на вращающихся барабанах. В конце процесса охлаждения в смазку вводят большинство присадок и наполнителей.
Гомогенизация смазки завершает образование ее структуры. Она заключается в интенсивном механическом воздействии на гель. Простейшим гомогенизатором являются трехвальцовые краскотерки, в которых через зазоры между вращающимися вальцами пропускается смазка. Более эффективны клапанные и роторно-щелевые гомогенизаторы, в которых смазка пропускается с большой скоростью под давлением через малые регулируемые зазоры. Существуют гомогенизаторы и других типов.
Деаэрация - стадия, которой иногда пренебрегают. Однако удаление воздуха из готовой смазки улучшает ее структуру и внешний вид.
Фильтрация исходных компонентов и готовых смазок также необходима для получения качественного продукта с хорошими антифрикционными характеристиками. Фильтрация смазок - процесс достаточно трудный. Для этого смазки пропускают через металлические сетки, патронно-щелевые фильтры или фильтры других, более сложных конструкций.
Во время работы двигателя бензин подается к карбюратору, где испаряется и перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Из карбюратора горючая смесь поступает в цилиндры двигателя, где и происходит быстрое сгорание рабочей смеси, длящееся десятые доли секунды.
В связи с данными процессами к бензину предъявляется ряд требований, основными из которых являются:
быстрое образование топливно-воздушной (горючей) смеси необходимого состава;
сгорание рабочей смеси с нормальной скоростью (без детонации);
минимальное коррозирующее воздействие на детали системы питания двигателя;
небольшие отложения смолистых веществ в системе питания двигателя;
минимальное отравляющее воздействие на организм человека и окружающую среду;
сохранность первоначальных свойств в течение длительного времени.
Соответствие бензина перечисленным требованиям зависит, прежде всего, от его физико-химических свойств, которые определяются рядом показателей, в качестве которых выступают давление насыщенных паров, фракционный состав, теплота испарения, вязкость и плотность. Основные показатели физико-химических свойств бензинов указываются в стандарте или в технических условиях на бензин данной марки.
От них зависят также быстрота и полнота сгорания бензино-воздушной смеси в цилиндрах двигателя, возможность работы двигателя на наиболее экономичных режимах.
Давление насыщенных паров характеризует испаряемость головных фракций бензинов, и в первую очередь их пусковые качества, т. е. представляет собой максимальную концентрацию паров топлива в воздухе, при которой устанавливается равновесие между паром и жидкостью. Таким образом, чем выше давление насыщенных паров бензина, тем легче он испаряется и тем быстрее происходят пуск и нагрев двигателя. Однако если бензин имеет слишком высокое давление насыщенных паров, то он может испаряться до смесительной камеры карбюратора. Это приведет к ухудшению наполнения цилиндров, возможному образованию паровых пробок в системе питания и снижению мощности, перебоям и даже остановке двигателя, в том числе увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах.
Поэтому давление насыщенных паров бензина устанавливается таким, чтобы при хорошем его испарении не образовывались паровые пробки в системе питания двигателя.
Определение давления насыщенных паров выполняется при температуре 38 °С. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров: летом - до 67 кПа и зимой - от 67 до 93 кПа. Температура 38 °С является показателем безопасности при заливке и перевозке топлива в баке автомобиля. Европейский стандарт EN 228 (''Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Требования и методы испытаний'') регламентирует уровень давления летом от 35 до 70 кПа и зимой от 55 до 90 кПа.
Фракционный состав устанавливает зависимость между количеством топлива (в процентах по объему) и температурой, при которой оно перегоняется. Для характеристики фракционного состава в стандарте указывается температура, при которой перегоняется 10, 50 и 90 % бензина, а также температура конца его перегонки, иногда и начала [1, 3, 6].
Метод определения фракционного состава светлых нефтепродуктов предназначается для бензинов, лигроина, керосина и дизельного топлива.
Фракционный состав является важнейшим показателем бензина, оказывающим влияние не только на качество смесеобразования, но и на работу двигателя в целом. Так, наряду с определенным давлением насыщенных паров для надежного пуска холодного двигателя необходимо наличие низкокипящих углеводородов, содержание которых контролируется температурами начала перегонки (tнк) и разгонки первых 10 % бензина (t10). Она должна быть не выше 70 °С. Для зимнего бензина предусмотрено выкипание пусковых фракций до 55 °С, что обеспечивает пуск холодного двигателя при температуре окружающего воздуха до -20…-25 °С. После пуска двигатель должен быстро прогреться, что связано с температурой разгонки 50 % бензина (t50). Она находится в пределах 100…115 °С. Этот же показатель определяет и хорошую приемистость двигателя - способность обеспечить быстрый разгон автомобиля при резком открытии дроссельной заслонки. Полное испарение бензина в двигателе определяется температурами перегонки 90 % (t90) и конца разгонки (tкк) соответственно 185…195 °С и 215…220 °С. При чрезмерном повышении этих температур тяжелые фракции бензина не успевают испариться и попадают в цилиндры (свыше 200 °С). В результате бензин сгорает не полностью, мощность двигателя падает, а его топливная экономичность ухудшается. Кроме того, происходит разжижение моторного масла и его смывание тяжелыми фракциями с трущихся поверхностей, следствием чего являются повышенные износы деталей двигателя.
Таким образом, облегчение фракционного состава бензина способствует улучшению работы двигателя. Однако при этом необходимо иметь в виду, что чрезмерное снижение t10 приводит к испарению легких фракций уже в трубопроводах или топливном насосе до карбюратора. Образующиеся пузырьки пара создают паровые пробки, нарушающие подачу бензина в карбюратор и ведущие к перебоям в работе, а зачастую даже к полной остановке двигателя. Кроме того, снижение t90 и tкк ограничивает количество используемых дистиллятов нефти и тем самым уменьшает выход из нее бензина, т. е. его ресурсы.
Согласно европейскому стандарту на топлива для автомобилей ЕN 228 t10 = 70 °С, t50 = 100 °С, t90 = 180 °С, tкк = 215 °С [12].
В процессе смесеобразования существенную роль играет теплота испарения (парообразования) топлива. Она представляет собой количество тепла, затрачиваемого на испарение единицы массы топлива. Это тепло отнимается от топлива и воздуха, в результате чего температура топливно-воздушной смеси снижается, испарение замедляется, качество смесеобразования ухудшается. Теплота испарения углеводородных топлив сравнительно невелика - 290...300 кДж/кг, вследствие чего снижение температуры смеси не превышает 15...20 °С.
Вязкость и плотность бензина в наибольшей степени оказывают влияние на его расход через дозирующие жиклеры карбюратора или электромагнитной форсунки.
Вязкость характеризует свойства жидкости оказывать сопротивление течению, т. е. перемещению ее слоев под действием внешней силы. Различают динамическую и кинематическую вязкость. В системе СИ динамическая вязкость имеет размерность Па · с. Кинематическая вязкость (удельный коэффициент внутреннего трения) измеряется в м2/с.
Вязкость определяют в капиллярных вискозиметрах путем замера времени истечения жидкости определенного объема через калибровочный капилляр.
При снижении температуры вязкость бензина повышается, что ведет к уменьшению расхода топлива. В то же время плотность бензина возрастает, что, напротив, приводит к росту его расхода. Однако ввиду того, что вязкость бензина при снижении температуры изменяется в большей степени, чем плотность, она оказывает преобладающее влияние на расход топлива. В результате при снижении температуры от +40 °С до -40 °С расход бензина через жиклер уменьшается на 15...20 %.
При использовании бензинов, не соответствующих требованиям двигателя, на ряде режимов его работы может возникать особый вид аномального сгорания - детонационное сгорание. Это широко известное явление проявляется в звонком металлическом стуке, дымлении отработавших газов и резком перегреве двигателя.
Причиной детонационного сгорания является образование неустойчивых перекисных соединений при окислении углеводородов топлива. При повышенных температурах и давлениях в камере сгорания перекисные соединения разлагаются с выделением большого количества тепла. Процесс разложения носит взрывной характер, в результате чего в цилиндре возникают ударные волны и скорость распространения пламени возрастает до 2000...2500 м/с. Перекисные соединения образуются при сгорании топлива всегда, но детонация возникает лишь при их определенном (критическом) содержании для определенных условий (давления и температуры) в цилиндре. Чем выше давление и температура в цилиндрах, тем при меньшем содержании перекисных соединений начинается переход нормального сгорания в детонационное.
Наиболее эффективным способом борьбы с детонацией является повышение детонационной стойкости бензинов. Под детонационной стойкостью (или антидетонационными свойствами) бензинов понимается их способность противостоять возникновению детонации в двигателе. Основным показателем детонационной стойкости бензинов является октановое число, которое указывается в стандартах или технических условиях в числе важнейших физико-химических свойств бензина.
Для каждого типа карбюраторного двигателя допускается применение бензина со строго определенным октановым числом, которое обусловливается степенью сжатия двигателя: чем выше степень сжатия, тем большее октановое число должен иметь бензин. Октановое число определяют моторным и исследовательским методами, суть которых заключается в сравнении работы одноцилиндрового двигателя на испытуемом бензине и эталонном топливе. В качестве эталонного топлива используют смесь двух углеводородов - изооктана (С8Н18) и нормального гептана (С7Н16). Октановое число первого принимают равным 100 единицам, второго - нулю. Если составлять смесь из этих углеводородов в определенном процентном соотношении, то оно и будет характеризовать октановое число. Так, смесь из 92 % изооктана и 8 % гептана будет равноценна бензину с октановым числом 92.
Таким образом, октановое число (ОЧ) - это условный показатель детонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию (по объему) изооктана в смеси с нормальным гептаном, равноценной по детонационной стойкости испытуемому топливу.
Чем выше октановое число, тем более стоек бензин перед детонацией и тем лучшими эксплуатационными качествами он обладает.
Лучше противостоят детонации бензины, в которых преобладают ароматические углеводороды, затем следуют нафтеновые, и наименьшая детонационная стойкость у бензинов, состоящих в основном из нормальных углеводородов.
Наличие в бензине сернистых соединений и смолистых веществ понижает его октановое число, поэтому содержание их в бензине строго контролируется.
3.СИСТЕМА КЛАССИФИКАЦИИ И МАРКИРОВКИ ТОРМОЗНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Тормозные жидкости состоят из основы (ее доля 93-98%) и различных добавок, присадок, иногда красителей (остальные 7-2%). По своему составу они делятся на минеральные, гликолевые и силиконовые.
Минеральные, представляющие собой различные смеси в пропорции 1:1 касторового масла и спирта, например бутилового (красно-оранжевая жидкость «БСК»). Такие жидкости обладают хорошими смазывающими и защитными свойствами, негигроскопичны, не агрессивны к лакокрасочным покрытиям. Но они не соответствуют международным стандартам по основным показателям - имеют низкую температуру кипения (их нельзя применять на машинах с дисковыми тормозами) и становятся слишком вязкими уже при минус 20°С.
Минеральные жидкости нельзя смешивать с гликолевыми, иначе возможно набухание резиновых манжет узлов гидропривода и образование сгустков касторового масла.
Гликолевые, имеющие в качестве основы полигликоли и их эфиры - группы химических соединений на основе многоатомных спиртов. У них высокая температура кипения, хорошие вязкостные и удовлетворительные смазывающие свойства. Основным недостатоком гликолевых жидкостей является гигроскопичность - склонность поглощать воду из атмосферы. В эксплуатации это в основном происходит через компенсационное отверстие в крышке бачка главного тормозного цилиндра. Чем больше воды растворено в тормозной жидкости, тем ниже ее температура кипения, больше вязкость при низких температурах, хуже смазываемость деталей и сильнее коррозия металлов.
Отечественные и импортные гликолевые жидкости классов DOT 3, DOT 4 и DOT 5.1 взаимозаменяемы, но смешивать их нежелательно, так как основные свойства при этом могут ухудшаться.
На автомобилях, выпущенных более двадцати лет тому назад, резина манжет может быть несовместимой с гликолевыми жидкостями - для них необходимо использовать только минеральные тормозные жидкости (или придется менять все манжеты).
Силиконовые, изготавливаемые на основе кремний-органических полимерных продуктов. Их вязкость мало зависит от температуры, они инертны к различным материалам, работоспособны в диапазоне температур от -100 до +350°С и не адсорбируют влагу. Их применение в частности ограничивают недостаточные смазывающие свойства. Основанные на силиконе жидкости несовместимы с другими.
Силиконовые жидкости класса DOT 5 следует отличать от полигликолевых DOT 5.1, так как сходство наименований может привести к путанице. Для этого на упакове дополнительно обозначают:
Маркировка
В области тормозных жидкостей за рубежом применяются два основных стандарта: первый - SAE J1703 и второй США - нормы DOT (Departament of Transportation).
В настоящее время изготовители тормозных жидкостей в рекламах, документах и упаковке, как правило, указывают соответствие жидкости нормам DOT.
Для легковых автомобилей в зависимости от конструкции, технической характеристики и года выпуска применяются жидкости, соответствующие требованиям DOT-3, DOT-4 и DOT-5. Нормам DOT-5 отвечают наиболее современные жидкости, предназначенные для скоростных и спортивных автомобилей.
4.ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКСПЛУАТАЦИООНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ДЛ - 0,4 - 40
Для автомобильных дизельных двигателей в соответствии с ГОСТ 305-82 выпускаются следующие марки:
·Л - летнее;
·0,4 - массовая доля серы;
·40 - температура вспышки.
ТМ-3-12
Обозначение трансмиссионных масел в соответствии с ГОСТ 17479.2-85 включает в себя буквы ТМ, цифры, характеризующие принадлежность к группе масел по эксплуатационным свойствам, и цифры, обозначающие класс кинематической вязкости (при температуре 100 °С).
ТМ-3 - 12- с высоким содержанием присадок (противозадирные с умеренной эффективностью). Применяются предпочтительно в ступенчатых коробках передач и рулевых механизмах, в главных передачах и гипоидных передачах с малым смещением. Обычные трансмиссии со спирально-коническими шестернями, работающие в умеренно жестких условиях по скоростям и нагрузкам (до 2,5 ГПа и температуре масла в объеме до 150 °С).12 - класс вязкости.
Texaco SAE 85W-140, API GL-5 (Society of Automotive Engineers - Американское общество автомобильных инженеров);
Данная классификация подразделяет масла по вязкости с учетом способности масла течь и одновременно ''прилипать'' к поверхности металла. Она действует в Европе, США, Японии и других странах.
Класс SAE сообщает потребителю диапазон температуры окружающей среды, в котором масло обеспечит проворачивание коленчатого вала двигателя стартером, прокачивание масла масляным насосом по смазочной системе под давлением при холодном пуске в режиме, не допускающем сухого трения в узлах трения (минимальная температура), и надежное смазывание летом при длительной работе в максимальном скоростном и нагрузочном режиме.
Международная классификация по вязкости SAE делит масла на семь классов: четыре зимних и три летних (таблица 1). Если масло всесезонное, применяется двойная маркировка, например SAE 80W-90.
Таблица 1 - Классификация в соответствии с SAE
Класс вязкости Минимальная температура достижения динамической вязкости 150 мПас, °СКинематическая вязкость при 99 °С, мм2/сне менеене более85W-1211,0-140-24,041,0
Классификация API по эксплуатационным свойствам предусматривает деление масел на шесть групп в зависимости от области применения, которая определяется типом зубчатой передачи, удельными контактными нагрузками в зонах зацепления и рабочей температурой .
Пластичные смазки представляют собой смесь масляной основы с загустителем до мазеобразного состояния. В качестве масляной основы смазок применяют масла нефтяного и синтетического происхождения, составляющие 80-90% всех масел. Загустителями могут быть мыла жирных кислот, парафин, сажа, органические пигменты и т.д. В зависимости от класса смазки загустители составляют от 5 до 80% ее массы.
Резьбовые (Р) - резьбовые соединения ;
тип загустителя Ка - кальциевое;
рекомендуемый температурный диапазон применения (указывается через дробь: в числителе - уменьшенная в 10 раз без знака минус минимальная температура применения, в знаменателе - уменьшенная в 10 раз максимальная температура применения);
дисперсионная среда- г - добавка графита
консистенцию (густоту) смазки (обозначают условным числом:3 класс- Почти твердая).
смазка бензин тормозная жидкость
Список использованной литературы
1 Манусаджянц О. И., Смаль Ф. В. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учебник для техникумов. - М.: Транспорт, 1989. - 271 с.
Трофименко И. Л., Коваленко Н. А., Лобах В. П. Автомобильные эксплуатационные материалы: Лабораторный практикум. - Мн.: Дизайн ПРО, 2000. - 96 с.
Бойкачев М. А., Чижонок В. Д. Эксплуатационные материалы. Ч. 1: Моторные топлива - 66 с.
Бойкачев М. А. Эксплуатационные материалы. Ч. 2: Смазочные материалы и технические жидкости - 83 с.