Эксплуатационные материалы применяемые при то двигателя автомобиля. Сгорание топлива в двигателе. в цилиндре двигателя с искровым зажиганием

1. Теоретическая часть

1.1 Дайте основные определения и понятия, используемые при определения качества эксплуатационных материалов:

- бензинов;

- дизельного топлива;

- моторных масел;

- трансмиссионных масел;

- пластичных смазок;

- технических жидкостей;

- красок;

- клеев;

- герметиков.

В соответствии с ГОСТ Р 51105-97 для определения качества бензинов применяются следующие понятия и определения:

Октановое число - показатель детонационной стойкости топлива, численно равный содержанию (в % по объему) изооктана в смеси с n-гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна испытуемому топливу в стандартных условиях.

Концентрация свинца – в граммах на дециметр кубический.

Концентрация марганца – в миллиграммах на дециметр кубический.(Только для бензинов содержащий марганцевый антидетонатор МЦТМ)

Индукционный период бензина (Индекс испаряемости) – в минутах – это способность бензина сохранять свой состав неизменным при соблюдений условий перевозки, хранения и использования.

Массовая доля серы – в процентах -

Объемная доля бензола – в процентах – ограничена из-за гигроскопичности и способности выкристаллизовываться при положительных температурах.

Испытание на медной пластине - Сущность метода – выдержка медной пластинки в испытуемом топливе при повышенной температуре и фиксация изменения ее цвета, характеризующего коррозионное воздействие топлива.

Внешний вид – чистый, прозрачный.

Плотность топлива – это масса вещества, отнесенная к единице его объема.

Для дизельных топлив дополнительно:

Вязкость - свойство частиц оказывать сопротивление взаимному перемещению под действием внешних сил:

Испаряемость топлива – его способность переходить из жидкого состояния в парообразное.

Фракционный состав – это содержание тех или иных фракций, выраженное в объемных или массовых процентах и определяемое для бензинов и дизельных топлив на стандартном аппарате для разгонки нефтепродуктов.

Цетановое число - показатель воспламеняемости топлива, численно равный содержанию (в % по объему) цетана в смеси с α-метилнафталином, которая по воспламеняемости эквивалентна испытуемому топливу в стандартных условиях.

Низкотемпературные свойства – характеризуются температурами, застывания, фильтруемости.

Для масел дополнительно:

Вязкость

абсолютная – а) динамическая - коэффициент, характеризующий внутреннее трение жидкости;

б) кинематическая – удельный коэффициент внутреннего трения (отношение динамической вязкости к плотности);

относительная (условная) - число, показывающее, во сколько раз вязкость нефтепродукта превышает вязкость дистиллированной воды.

Индекс вязкости - относительная величина, показывающая степень изменения вязкости (масла) в зависимости от температуры по сравнению с эталонами:

1 эталон - пологая кривая, ИВ = 100, вязкость почти не меняется;

2 эталон - крутая кривая, ИВ = 0, вязкость меняется сильно.

Массовая доля механических примесей, воды – в процентах.

Щелочность – вызвана введением присадок обладающих запасом щелочности.

Температура вспышки – это наименьшая температура, при которой пары нагретого масла образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении пламени.

Зольность – характеризует природу исходной нефти, степень очистки, а также загрязненность масла.

Массовая доля активных элементов – кальция, бария, цинка, фосфора.

Для трансмиссионных масел дополнительно:

Класс вязкости по SAE .

Температура, при которой возможно трогание АТС с места.

Уровень смазывающих свойств по классификации API .

Для пластичных смазок дополнительно:

Дисперсная среда – масляная основа.

Дисперсная фаза – твердый загуститель.

Число пенетрации - глубина погружения (в десятых долях

миллиметра) стандартного конуса массой 150 г в испытуемую смазку в течение 5 с при температуре 25 °С (показатель характеризующий густоту смазки).

Предел прочности смазки - величина предельной нагрузки, при которой смазка ведет себя, как жидкость.

Коллоидная стабильность смазки – это ее способность сопротивляться отделению дисперсионной среды –масла при хранении и в процессе применения.

Температура каплепадения – характеризует тип смазки.

Механическая стабильность – важный эксплуатационный показатель, характеризующий способность смазок противостоять разрушению.

Водостойкость.

Для специальных жидкостей:

Низкотемпературные свойства.

Температура кипения.

Взаимодействие с металлами.

Воздействие на резину .

Для красок:

Вязкость . Оптимальная величина вязкости зависит от сорта краски, а также должна соответствовать выбранному способу ее нанесения.

Розлив . Розливом называют способность красок давать ровную, гладкую поверхность, без штрихов от кисти и без рябин при нанесении пульверизатором.

Время высыхания . Время высыхания лакокрасочного материала при заданной температуре измеряется в минутах до момента образования тонкой пленки на поверхности (так называемое высыхание от пыли) или до полного испарения растворителя(полное высыхание).

Укрывистостъ . Укрывистостью называется свойство краски при нанесении ее тонким равномерным слоем делать невидимым цвет закрашиваемой поверхности. Укрывистость зависит от количества и качества пигментов, введенных в краску, и от свойств пленкообразователя. По показателю укрывистости судят о расходе краски: чем меньше показатель укрывистости, тем меньше расход краски.

Адгезия . Адгезией называют способность пленки краски прилипать к окрашиваемой поверхности.

Прочность при ударе . Прочностью при ударе называют способность пленки не разрушаться при действии ударной нагрузки.

Прочность при изгибе . Прочность при изгибе лакокрасочного покрытия характеризуется минимальным диаметром стержня (20, 15, 10, 5, 3 и 1 мм), изгибание покрытия на котором окрашенной металлической пленки не вызывает ее механическогоразрушения.

Прочность при растяжении . Прочность при растяжении измеряется в миллиметрах глубины прогиба металлической пластинки в момент разрушения нанесенной на нее пленки покрытия.

Твердость пленки . Твердость пленки выражается отношением времени затухания колебаний маятника, установленного на поверхности пленки, ко времени затухания колебаний того же маятника, установленного на стеклянной пластинке.

Бензо- и маслостойкость . Бензо- и маслостойкостью называется способность лакокрасочных покрытий находиться в бензине или масле в течение определенного времени при заданной температуре без видимых изменений состояния пленки: отслаивания, появления морщин и пузырей.

Дополнительно для клеев и герметиков:

Прочность клеевого шва.

Усадка – уменьшение объема шва после высыхания.

1.2 Опишите процессы, происходящие при воспламенении и сгорании в цилиндре двигателя с построением графиков в координатах p-φ :

- в цилиндре дизеля;

- в цилиндре двигателя с искровым зажиганием.

1.2.1 Процесс сгорания в дизеле

Процесс сгорания в дизеледелят на четыре периода:

1 - период задержки воспламенения;

2 - период быстрого (интенсивного) горения;

3 - период диффузионного (управляемого и основного) горения;

4 - период догорания.

На рис. 1 показана индикаторная диаграмма дизеля, работающего на номинальной частоте вращения, с номинальной цикловой подачей топлива, свойства которого соответствуют ГОСТ 305-82.

Точка А соответствует моменту начала впрыскивания топлива, определяется величиной установочного угла опережения впрыскивания топлива Θвпр , который, в свою очередь, устанавливается с учетом свойств топлива, давления и температуры в цилиндре.

Первая фаза (период задержки воспламенения). Промежуток времени от момента начала подачи топлива (т. А ) до момента отрыва линии нарастания давления на диаграмме сжатия-расширения (т. В ) составляет первый период процесса сгорания -период задержки воспламенения (ПЗВ). ПЗВ характеризуется тем, что первые порции топлива, поданные форсункой, воспламеняются не сразу, а после того, как претерпевают физико-химические изменения. В течение этого времени происходит распад струи на капли, перемещение капель по объему цилиндра.

При этом топливо испаряется, нагревается, изменяется его молекулярная структура. Пары топлива смешиваются с воздухом. В ходе химико-физических изменений получают развитие предпламенные реакции, возникают очаги самовоспламенения. Очаги возникают там, где для этого создаются наиболее благоприятные условия. ПЗВ зависит, прежде всего, от времени, которое необходимо данному топливу для прохождения физико-химических превращений. Для этого в цилиндре должна быть обеспечена необходимая для воспламенения температура свежего воздушногозаряда и давление. Период задержки зависит также от количества топлива, накапливающегося в цилиндре к моменту воспламенения. Если его много, то сразу после воспламенения быстро увеличивается давление в цилиндре, возрастают нагрузки на цилин-дропоршневую группу. Такая работа дизеля называется жесткой. Количественно жесткость оценивается отношением изменения нагрузки (давления) к углу поворота коленчатого вала. Кроме этого, период задержки воспламенения определяет образование наиболее токсичных для организма человека компонентов - окислов азота.

Второй период (фаза быстрого горения). Отрезок времени от момента воспламенения топлива (т. В ) до момента достижения максимального давления в цилиндре (т. z ) называют периодом быстрого (интенсивного) горения. Продолжительность этого периода зависит от положения точек А и В (установочного угла, свойств топлива, давления и температуры в цилиндре), а также закона топливоподачи (профиля кулачка и величины номинальной подачи). Давление и температура резко повышаются вследствие сгорания значительной части заряда (смеси испарившегося в течение периода задержки воспламенения топлива с воздухом) и топлива, впрыскиваемого во второй фазе. Второй период характеризуют (dp/dφ )max - максимальной скоростью нарастания давления (жесткостью процесса сгорания) и степенью повышения давления.

На развитие второй фазы влияют: продолжительность первой фазы, количество топлива, поданного в цилиндр в течение периода задержки воспламенения, характер топливоподачи, качество распыливания топлива, скоростной и нагрузочный режимы работы дизеля.

Максимальное давление сгорания рz , (dp/dφ )max тем выше, чем большее количество топлива подается в течение первой фазы, а также, чем интенсивнее испарение и смешение впрыснутого топлива с воздухом. При этом достигается экономичная работа дизеля. Однако при большой длительности первой фазы возрастает количество топлива поданного к моменту воспламенения и увеличивается вероятность более жесткой работы дизеля, а следовательно возрастающей нагрузки. Следовательно, мягкая или жесткая работа дизеля определяется характером протекания фазы 2, а та в свою очередь зависит от фазы 1. После этого (условно до достижения максимальной температуры) наступает период диффузионного (управляемого и основного) горения.

Третья фаза горения (фаза быстрого диффузионного горения). Она условно измеряется отрезком времени от точки достижения максимального давления газов в цилиндре дизеля до точки достижения максимальной температуры цикла. В течение управляемого горения в цилиндре имеются избыток воздуха, высокая температура и пламя из очагов возгорания легко распространяется на всю камеру сгорания (КС). А во время основного горения коэффициент избытка воздуха уменьшается. Основное внимание в это время уделяется возможности подвода к несгоревшему топливу неизрасходованного кислорода. Чем интенсивней в этот период диффузия (отсюда название периода), тем меньше образование сажи. Заканчивается этот период за 15…25° после ВМТ. Следовательно, продолжительность этого периода (при оптимальном протекании первых двух периодов) зависит от параметров движения заряда в цилиндре, которые определяются скоростным режимом работы дизеля и его конструктивными особенностями (формой и размерами впускного тракта и КС).

Четвертая фаза (фаза догорания). Последним, до момента открытия выпускных клапанов, является период догорания топлива. Он характеризуется малым выделением тепла, вялым горением из-за уменьшения кислорода, ухудшает экономичность дизеля, поэтому его желательно сократить. Сгорание в этот период характеризуется постепенным замедлением скорости тепловыделения, поскольку скорость процесса догорания определяется скоростью диффузии и турбулентного смешения остатков топлива и продуктов неполного сгорания с воздухом. В целом, период догорания топлива характеризует техническое состояние дизеля и уровень его конструкции или исполнения.

Таким образом, для организации экономичной работы дизеля необходимо:

Начать подачу в соответствии со свойствами топлива и режимом работы дизеля;

В период задержки воспламенения подавать в цилиндр минимальное количество топлива, достаточное только для его воспламенения на любых режимах работы;

Обеспечивать качественное перемешивание частиц топлива с воздухом;

Максимально сократить период догорания.

1.2.2 Процесс сгорания в двигателе с искровым зажиганием

Процесс сгорания в двигателе с воспламенением от искры делят на три периода (фазы):

Индукционный период;

Период быстрого горения;

Период догорания.

На рис. 2 показана индикаторная диаграмма искрового двигателя, работающего на номинальной частоте вращения, с номинальной подачей топлива, свойства которого соответствуют стандарту ГОСТ Р 51105-97.

Первая фаза (индукционный период). Промежуток времени от момента подачи искры между электродами свечи (т. А ) до момента отрыва линии нарастания давления на диаграмме расширения-сжатия (т. В ) составляет первый период процесса сгорания - индукционный период. В такте сжатия при повышении давления и температуры топливовоздушная гомогенная смесь подвергается предпламенному окислению. При окислении молекула кислорода присоединяется к углеводородному радикалу целиком, образуя перекисные соединения. Их количество растет по мере повышения давления и температуры. Реакции образования перекисей носят цепной характер, т.е. возникнув, они самопроизвольно развиваются и наряду с конечными продуктами создают новые активные центры, образующие новые перекиси и т.д. Индукционный период характеризуется тем, что небольшой очаг горения, возникающий в зоне высоких температур (до 10000…15000 К) между электродами свечи, постепенно превращается в развитый фронт турбулентного пламени. При этом ход реакций окисления ускоряется, что является следствием дальнейшего повышения давления и температуры в несгоревшей части заряда. Длительность индукционного периода зависит от величины напряжения между электродами свечи и длительности искрового разряда.

Рис 2. Индикаторная диаграмма искрового двигателя

Вторая фаза. Отрезок времени от точки В до момента достижения максимального давления в цилиндре (т. z ) называют периодом быстрого горения. В этот период горит большая часть заряда и давление и температура резко возрастает, что видно на рисунке, фронт пламени распространяется по большей части камеры сгорания, при этом резко ускоряется процесс окисления углеводородов в несгоревшей части заряда в наиболее удаленных частях камеры сгорания. Количество перекисных соединений увеличивается по гиперболической зависимости. В этих условиях скорость окисления может возрасти настолько, что процесс образования перекисей примет лавинный характер и концентрация их в несгоревшей части достигнет критических значений. Произойдет самовоспламенение части рабочей смеси в наиболее удаленной части камеры сгорания, до которой фронт пламени еще не дошел. Может возникнуть детонация (взрывное горение со скоростью распространения фронта пламени до 1000 м/с).

Основное влияние на длительность этого периода оказывает состав сгорающей смеси и интенсивность турбулизации (завихрения) заряда. Дело в том, что скорость пламени бывает нормальная (35…45 м/с) и турбулентная (до 100 м/с). Нормальная скорость пламени максимальна в обогащенных смесях при α = 0,85…0,9. Турбулизация заряда дополнительно увеличивает его скорость и сокращает время второго периода. Следует отметить, что значение максимального давления процесса сгорания pz max у искровых двигателей ниже, чем у двигателей с воспламенением от сжатия. Также существенно ниже жесткость (скорость нарастания давления по углу поворота коленчатого вала) процесса сгорания.

Третья фаза. Последним, до открытия выпускных клапанов, является период догорания топлива. Он характеризуется малым выделением тепла, вялым горением. Горение происходит, в основном, в пристеночных слоях. Увеличение периода догорания ухудшает экономичность работы искрового двигателя.

Для улучшения процесса сгорания искрового двигателя применяют:

Интенсификацию зажигания за счет транзисторных и микропроцессорных систем зажигания;

Турбулизацию (завихрение) смеси за счет установки патрубков с тангенциальным или спиральным направлением движения смеси;

Расслоение заряда, при котором около свечи концентрируется легко воспламеняющаяся и быстро горящая обогащенная смесь, за счет специальной формы впускного тракта и камере сгорания.

1.3 Дайте классификацию моторных масел по действующим в РФ стандартам, а также приведите их классификацию по SAE, API и ASEA. Укажите ассортимент моторных масел, выпускаемых в России

1.3.1 Классификации и системы обозначений моторных масел по ГОСТ 17479.1-85 российской системы обозначений моторных масел

Классификация моторных масел по вязкости

Вязкость - важнейшая характеристика моторного масла. Российский ГОСТ 17479.1-85 «Масла моторные. Классификация и обозначение» разделяет масла в зависимости от величины кинематической вязкости при различных температурах на следующие вязкостные классы:

- летние масла - 8, 10, 12, 14, 16, 20, 24;

- зимние масла - 33, 43, 53, 63, 6, 8;

- всесезонные масла - обозначаются дробным индексом (например, 53/12, 63/14 и т.д.). Масло класса 8 нередко используют как в летний, так и в

зимний период эксплуатации. Для всех сортов нормируются пределы кинематической вязкости при 100 °С, а для зимних и всесезонных сортов дополнительно нормируется величина кинематической вязкости при -18 °С (определяется до момента введения стандартов на нормирование динамической вязкости при отрицательных температурах). Классы вязкости в соответствии с ГОСТ 17479.1-85 представлены в табл. 1.1. Для всесезонных масел цифра в числителе характеризует зимний класс, а в знаменателе - летний; буква «з» указывает на то, что масло - загущенное, т.е. содержит загущающую (вязкостную) присадку. Так, всесезонное масло класса вязкости 5З/12 по кинематической вязкости при 100 °С соответствует летнему маслу класса 12, а при -18 °С - зимнему маслу класса 5З.

В большинстве развитых стран мира общепринятой служит классификация моторных масел по вязкости, установленная SAE (Американским обществом автомобильных инженеров) в стандарте SAE J-300 DEC 99 и введенная в действие с августа 2001 г.

1.3.3 Международная классификация моторных масел по API

Наиболее известной международной классификацией моторных масел по областям применения и уровню эксплуатационных свойств является классификация API (Американского института нефти). В данной системе классификации моторные масла маркируются двухбуквенным индексом. Первая буква означает категорию: к категории «S» (Service) относятся масла для 4-тактных бензиновых двигателей, к категории «С» (Commercial) - масла, предназначенные для дизелей автомобильного транспорта, внедорожной строительной и сельскохозяйственной техники. Универсальными называют масла, которые могут применяться для смазывания бензиновых и дизельных двигателей. Второй буквой является показатель группы масла по уровню эксплуатационных свойств. Чем дальше от начала латинского алфавита расположена буква, тем выше уровень эксплуатационных свойств моторного масла. В настоящее время в категории «S» классификация API включает 10 классов масел в следующем порядке возрастания требований к их качеству (SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ, SL), а в категории «С» - 11 классов (СА, СВ, СС, CD, CD-2, CF, CF-1, CF-2, CF-4, CG-4 и СН-4). Цифры при обозначении классов CD-2, CF-4, CF-2 и CG-4 дают дополнительную информацию об использовании данного класса масел в 2-тактных или 4-тактных дизелях, соответственно. Для обозначения универсальных масел принята двойная маркировка, например SF/CC, SG/CD, CF-4/SH и т.п.

В настоящее время API выдает лицензии на выпуск масел только высших категорий качества (не ниже SH), предназначенных для бензиновых двигателей не позднее 1994 года выпуска. Для эксплуатации бензиновых двигателей, выпущенных после 1997 года, предназначены масла класса SJ. Наиболее совершенное масло категории SL на частично или полностью синтетической основе с высокоэффективным пакетом присадок надлежит эксплуатировать в самых совершенных бензиновых турбонаддувных, многоклапанных двигателях производства 2001 года позже, вынужденных работать в наиболее напряженных условиях. Для дизельных масел лицензии API выдаются на продукты категории качества не ниже CF. Высшей группой масел категории «С» является группа CI-4, предназначенная для эксплуатации высокооборотных 4-тактных дизелей, по токсичности выбросов удовлетворяющих нормам 2004 года. Данная категория масел предназначена к введению с октября 2002 года. Однако при поставке масел на экспорт и при их производстве в третьих странах могут вырабатываться масла и более низких классов по API.

1.3.4 Международная классификация моторных масел по АСЕА

Европейская ассоциация автомобильных производителей (АСЕА), в которую входят ведущие гиганты автомобилестроения BMW, DAF, FordofEurope, GeneralMotorsEurope, MAN, Mercedes-Benz, Peugeot, Porsche, Renault, Rolls-Royce, Rover, Saab-Scania, Volkswagen, Volvo, FIAT и др., ввела с 1996 года новую классификацию моторных масел, которая базируется на европейских методах испытаний, а также использует некоторые общепризнанные американские моторные и физико-химические методы испытаний по API, SAE и ASTM. Данная классификация заменила существовавшую с середины 90-х годов классификацию ССМС (Комитет автопроизводителей стран общего рынка).

С 1 марта 1998 года требования к эксплуатационным свойствам моторных масел были ужесточены, что нашло отражение в новом европейском стандарте АСЕА-98. В 1998...1999 годах происходило уточнение и дополнение классификации АСЕА 98-99 путем исключения старых и введения новых классов, требования которых обязательны к выполнению с 1 сентября 2000 года. В 2002 году состоялся очередной пересмотр классификации моторных масел, оформленный в виде стандарта АСЕА 2002. Введение новых классов намечено с 1 февраля 2003 года (табл. 1.3). В отличие от американской классификации API, в которойдо сих пор не выделены в самостоятельный класс масла для дизелей легковых автомобилей, европейская АСЕА классифицирует моторные масла на три основные категории по назначению:

А - для бензиновых двигателей;

В - для дизельных двигателей легковых автомобилей;

Е - для дизельных двигателей грузовых автомобилей.

Ассортимент моторных масел для автомобильных двигателей, выпускаемых в России:

Ассортимент моторных масел для карбюраторных двигателей. В настоящее время нефтеперерабатывающая промышленность поставляет следующие масла для автомобильных карбюраторных двигателей: М-8А, М6Бг, М-8Г1, М6з/10Гх и М-12Г1 по ГОСТ 10541-78, а также М-8ГИ, М-10ГИ и М-12ГИ по ТУ 38-101-48-75.

Масло М-8А. Всесезонное, смесь дистиллятного и остаточного масла, в которую добавляются присадки ВНШИ НП-360 и АзНИИ-ЦИАТИМ-1.

Масло М-8Б1. Всесезонное, смесь дистиллятных и остаточных компонентов фенольной селективной очистки с присадками ИХП-101, КБ-3, ПМС-2ИИА и депрессатор АзНИИ.

Масло М-8В1. Всесезонное, является смесью дистиллятного базового масла требуемой вязкости с комплексом присадок, обеспечивающих срок замены после 10 тыс. км пробега автомобиля.

Масла М-8Г1 - зимнее, М-63/ЮГ1 -всесезонное, М-12Г} - зимнее. Готовят смешиванием дистиллятного и остаточного (не меньше 20%) высокоиндексных масел селективной очистки из сернистых нефтей и стабилизированного сочетания присадок ДФ-11, АСК, ПАСя (кальциевая) ВНИИ НП-360 и С-57, обеспечивающих маслу высокие эксплуатационные свойства.

Масло М-бА(АС-б). Дистиллятное с присадками ВНИИНП-360 и АзНИИ-ЦИАТИМ-1.

Масла М-8ГИ - зимнее, М-10ГИ - всесезонное, МГ-12ГИ - летнее. Получают так же, как и масла М-8Г1, М-63/ЮГ1 и М-12Г1 смешиванием дистиллятного и остаточного высокоиндексных масел селективной очистки из сернистых нефтей с добавлением импортных присадок.

Помимо вышепоименованных масел промышленность выпускает всесезонное северное масло АСЗп-10 по ТУ 38-101-267-72, представляющее собой маловязкие нефтяные фракции селективной очистки, загущенные вязкостной присадкой КП-20 и имеющие, кроме того, присадки СБ-3, ДФ-11, ПМАД, ПМС-200А.

Ассортимент моторных масел для дизельных двигателей. Масла для дизельных двигателей работают в условиях более высоких удельных нагрузок на детали узлов трения и тепловых режимах, чем в карбюраторных двигателях. В силу этого дизельные масла должны быть более вязкими и обладать более высокими противозадирными, противоокислительными, противокоррозионными и моющими свойствами, что достигается введением соответствующих присадок. Как правило, дизельные масла готовятся на базе смешивания дистиллятных и остаточных (авиационных) масел или являются остаточными маслами.

Нефтеперерабатывающая промышленность поставляет для автомобильных дизельных двигателей моторные масла следующих марок: М-8В2, М10В2> М-8Г2, М-10Г2, М8Г2К и М-10Г2к по ГОСТ 8581-78*. Масл а М-8В2 - зимнее, М-10В2 - летнее. Готовят на основе дистиллятного и остаточного компонентов из сернистых нефтей с композицией присадок ВНИИ НП-360, ПМС, АФК и ПМС-200А. Масла М-8Г2 - зимнее, М-ИГ2 - летнее. Готовят на базе масел селективной очистки из сернистых нефтей с композицией присадок ВНИИ НП-360, ПМС, ДФ-11, АзНШ-ЦИАТИМ-1 (или АФК) и ПМС-200А. Масла М-8Г2К - зимнее, М-10Г2К - летнее. Для двигателей автомобилей КамАЗ, на что указывает буква "к". Приготовлены на основе смешивания дистиллятного и остаточного компонентов селективной очистки с эффективной композицией присадок МАСК, ПМСя, ДФ-11. В масло М-8Г2к введена также вязкостная присадка ПМАД. Масло МТ-16 п. Остаточное сернокислотной и селективной очистки с присадками МНИ ИП-2к и ПМС-200А. Для понижения температуры застывания допускается добавление 1% АзНИИ-ЦИАТИМ-1. Масло предназначено для смазки транспортных дизельных двигателей типа В-2, Д-12 и других, а также зубчатых зацеплений агрегатов трансмиссий.

Универсальное масло. К универсальному маслу относится долгоработающее всесезонное масло М-бз/10В (ДВ АСЗ п-10) по ТУ 38-101-155-76, основные показатели которого приведены в табл. 9. Оно может применяться всесезонно как в карбюраторных, так и в дизельных двигателях без наддува и пригодно для пуска холодного двигателя при температуре от -20 до -70°С. В состав универсального (долгоработающего) масла введена композиция присадок: 9,5% полиизобутилена (КП-10), 1% полиметилкрилата; 3+0,5% ПМСя, 0,5% АСК, 2,2 ДФ-11, 1,5% СВ и 0,003% ПМС-2СЮА, общее количество которых может превышать 10%. Результаты испытаний универсального масла показали, что уровень его кинематической вязкости через 15 тыс. км пробега автомобиля при 100°С снижается примерно на 10%, сохраняется щелочность, кислотность возрастает до 2,5...3 мг КОН/г, загрязнение твердыми продуктами окисления и изнашивания (механические примеси) составляет 0,2...0,4%, а общее количество осадка в 5 раз меньше, чем в обычных маслах. Срок службы универсального масла составляет 15...20 тыс. км пробега.. Применение универсального масла в карбюраторных и дизельных двигателях, несмотря на его более высокую стоимость, позволяет получить экономию средств за счет сокращения времени на техническое обслуживание, уменьшения расхода масла и других факторов не менее чем на 25...30%.

Масла для обкатки - двигателей. Двигатели после их изготовления и ремонта подвергают обкатке с целью приработки трущихся поверхностей деталей. От качества проведенной обкатки зависит приработка поверхностей трения деталей, а следовательно надежность и долговечность работы двигателей в процессе эксплуатации. Исследованиями и практическим опытом установлено, что надлежащего качества обкатки получить не удается при применении стандартных масел, рекомендуемых заводами для соответствующих марок автомобильных двигателей. Поэтому промышленность выпускает специальное моторное масло для. обкатки двигателей марки ОМ-2, которое приготавливают на базе зимнего дизельного масла (ДС-8) с введением композиции присадок, состоящей из 3% дипоксида, 2% ЦИАТИМ-339 и 1% ПМС. Это масло обладает высокими приработочными, антизадирными, моющими и аитиокислительными свойствами.

1.4 Дайте классификацию трансмиссионных масел по действующим в РФ стандартам, а также приведите их классификацию по SAE и API. Укажите ассортимент трансмиссионных масел выпускаемых в России

Система классификации и обозначений трансмиссионных масел российского производства регламентирована ГОСТ 17479.2 «Масла трансмиссионные. Классификация и обозначение». Требования к значениям отдельных показателей для незагущенных трансмиссионных масел содержатся в ГОСТ 23652 «Масла трансмиссионные. Технические условия». Для загущенных масел они определены рядом технических условий предприятий и отраслевых стандартов.

Согласно ГОСТ 17479.2, обозначение трансмиссионного масла состоит из групп знаков, первая из которых «ТМ» определяет вид смазочного материала (трансмиссионное масло). Цифра, следующая за обозначением вида, характеризует группу эксплуатационных свойств (возможные направления использования масла). Последующая цифра указывает на принадлежность масла к определенному классу вязкости. Наряду с этим могут использоваться дополнительные знаки, характеризующие отличительные особенности нефтепродукта. Для этого применяются строчные буквы, например «рк» для рабоче-консервационных масел, «з» - для масел, содержащих вязкостную (загущающую) присадку.

Пример обозначения трансмиссионного масла:

ТМ-5-12 (рк), где ТМ - трансмиссионное масло, 5 – эксплуатационная группа (универсальное масло с противозадирными присадками высокой эффективности, в том числе для гипоидных передач), 12 - класс вязкости. Дополнительный знак «рк» свидетельствуют о том, что оно может использоваться в качестве рабоче-консервационного.

Для масел российского производства установлено 4 класса вязкости (табл. 2.1). Для каждого класса вязкости нормированы пределы кинематической вязкости при температуре 100 °С и, кроме того, для классов вязкости 9, 12 и 18 - значения отрицательных температур, при которых обеспечивается удовлетворительный режим смазывания деталей. В качестве такого критерия выбрано значение динамической вязкости, не превышающей 150 Па·с (150000 сП).

В зависимости от назначения и свойств (возможных областей применения) трансмиссионные масла разделены на 5 групп (табл. 2.2). Там же приведены основные сведения по составу масла каждой группы. Наибольшее распространение за рубежом получили классификация трансмиссионных масел SAE J306 (ред. июля 1998 г.) по вязкости (табл. 2.3), а также классификация трансмиссионных масел API (США) по уровню эксплуатационных свойств. Ориентировочное соответствие классов вязкости и групп эксплуатационных свойств, предусмотренных ГОСТ 17479.2, классификациями SAE J-306 и API:

Ассортимент трансмиссионных масел выпускаемых в России:

Трансмиссионные масла класса вязкости 9.

Моторно-трансмиссионное масло МТ-8п (ТУ 38.101277-85) - масло селективной очистки из восточных сернистых нефтей, содержит композицию противоизносных, антикоррозионных, антиокислительных и моющих присадок, депрессатор температуры застывания и антипенную добавку. Масло применяют как трансмиссионное в планетарных передачах гусеничных машин, а также в системе гидроуправления некоторых специальных машин.

Трансмиссионное Масло ТСзп-8 (ТУ 38.1011280-89) - маловязкое, низкозастывающее, загущенное стойкой против деструкции вязкостной присадкой, содержит также противозадирную, противоизносную, антиокислительную и антипенную присадки. Это трансмиссионное масло предназначено для смазывания агрегатов трансмиссий, имеющих планетарные редукторы коробок передач, и некоторых систем гидроуправления мобильных транспортных средств.

Трансмиссионное Масло ТСз-9гип (ТУ 38.1011238-89) - смесь высоковязкого и маловязкого низкозастывающего нефтяных масел, загущенная вязкостной полимерной присадкой, стойкой против деструкции. В состав этого трансмиссионного масла входят противозадирная, антиокислительная, антикоррозионная, депрессорная и антипенная присадки. Масло работоспособно в широком интервале температур от -50 до +120 °С в различных автомобильных трансмиссиях, включая и гипоидные передачи.

Трансмиссионное Масло ТСп-10 (ГОСТ 23652-79) вырабатывают из малосернистых нефтей, при этом используют высоковязкий остаточный деасфальтированный компонент и маловязкий дистиллятный компонент с низкой температурой застывания. Кроме противозадирной присадки, масло содержит депрессорную присадку. Это трансмиссионное масло применяют всесезонно в Северных районах и как зимнее в средних климатических зонах для смазывания прямозубых, спирально-конических и червячных передач, работающих при контактных напряжениях до 1500-2000 МПа и температурах масла в объеме до 100-110 °С.

Трансмиссионные масла класса вязкости 18

Эти вязкие трансмиссионные масла по объемам производства и потребления наиболее широко представлены в ассортименте трансмиссионных смазочных материалов. В основном, они представляют собой минеральные масла остаточного происхождения с композицией присадок.Область применения трансмиссионных масел класса вязкости 18 охватывает все грузовые и легковые автомобили, тракторы, дорожно-строительные машины и другие виды мобильной техники, а также некоторые виды тяжелых редукторов промышленного оборудования. Эти масла, в основном, объединены ГОСТ 23652-79.

Трансмиссионное Масло ТЭп-15 (ГОСТ 23652-79) вырабатывают на базе ароматизированных остаточных продуктов и дистиллятных масел. Функциональные свойства масла улучшены благодаря введению противоизносной и депрессорной присадок. Применяют в качестве всесезонного трансмиссионного масла для тракторов и других сельскохозяйственных машин в районах с умеренным климатом. Рабочий температурный диапазон масла -20...+100 °С.

Трансмиссионное Масло ТСп-15К (ГОСТ 23652-79) - трансмиссионное масло, единое для коробки передач и главной передачи (двухступенчатый редуктор с цилиндрическими и спирально-коническими зубчатыми колесами) автомобилей КАМАЗ и других грузовых автомобилей. Представляет собой остаточное масло с небольшой добавкой дистиллятного и композицией присадок, улучшающих противозадирные, противоизносные, низкотемпературные и антипенные свойства. Работоспособно длительно при температурах -20...+130 °С.

Трансмиссионное Масло ТАп-15В (ГОСТ 23652-79) - смесь высоковязкого ароматизированного продукта с дистиллятным маслом и композицией присадок, улучшающих противозадирные и низкотемпературные свойства. Применяют в трансмиссиях грузовых автомобилей и для смазывания прямозубых, спирально-конических и червячных передач, в которых контактные напряжения достигают 2000 МПа, а температура масла в объеме 130 °С. В средней климатической зоне используют всесезонно при температуре до -25 °С.

Трансмиссионное Масло ТСп-14гип (ГОСТ 23652-79) вырабатывают с композицией противозадирной, моющей и антипенной присадок. Предназначено для смазывания гипоидных передач грузовых автомобилей (в основном, семейства ГАЗ) и специальных машин в качестве всесезонного для умеренной климатической зоны. Диапазон рабочих температур масла -25...+130 °С.

Трансмиссионное Масло ТАД-17и (ГОСТ 23652-79) - универсальное минеральное. Содержит многофункциональную серу-фосфорсодержащую, депрессорную и антипенную присадки. Работоспособно до -25 °С; верхний предел длительной работоспособности 130-140 °С. Предназначено для смазывания всех типов передач, в том числе гипоидных, автомобилей и другой мобильной техники.

Многие НПЗ и российские фирмы помимо масел, выпускаемых по ГОСТам и общеотраслевым техническим условиям, вырабатывают трансмиссионные масла под своей торговой маркой по собственным техническим условиям. Разработка ТУ предприятия-изготовителя связана с тем, что масло не по всем показателям отвечает требованиям ГОСТов на масла аналогичного назначения. Однако изготовление трансмиссионного масла по ТУ возможно лишь в том случае, если на него в установленном порядке оформлен допуск к производству и применению.

1.5 Дайте классификацию пластичных смазок по действующим в РФ стандартам, а также приведите их классификацию по SAE и API . Прведите ассортимент пластичных смазок выпускаемых в России

Смазки классифицируют по консистенции, составу и областям применения.

По консистенции смазки разделяют на полужидкие, пластичные и твердые. Пластичные и полужидкие смазки представляют собой коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды, дисперсной фазы, а также присадок и добавок. Твердые смазки и отвердения являются суспензиями, дисперсионной средой которых служит смола или другое связующее вещество и растворитель, а загустителем - дисульфид молибдена, графит, технический углерод и т.п. После отвердения (испарения растворителя) твердые смазки представляют собой золи, обладающие всеми свойствами твердых тел и характеризующиеся низким коэффициентом сухого трения.

По составу смазки разделяют на четыре группы.

1. Мыльные смазки , для получения которых в качестве загустителя применяют соли высших карбоновых кислот (мыла). В зависимости от катиона мыла их разделяют на литиевые, натриевые, калиевые, кальциевые, бариевые, алюминиевые, цинковые, свинцовые и др. В зависимости от аниона мыла смазки одного и того же катиона разделяют на обычные и комплексные. Комплексные смазки работоспособны в более широком интервале температур, чем обычные. Среди комплексных смазок наиболее распространены кальциевые, литиевые, бариевые, алюминиевые и натриевые. Кальциевые смазки, в свою очередь, разделяют на безводные, гидратированные и комплексные. В отдельную группу выделяют смазки на смешанных мылах, в которых в качестве загустителя используют смесь мыл (литиево-кальциевые, натриево-кальциевые и др. Первым указан катион мыла, доля которого в загустителе большая). Мыльные смазки в зависимости от применяемого для их получения жирового сырья называют условно синтетическими (анион мыла - радикал синтетических жирных кислот) или жировыми (анион мыла - радикал природных жирных кислот), например, синтетические или жировые соли.

2. Неорганические смазки , для получения которых в качестве загустителя используют термостабильные с хорошо развитой удельной поверхностью высокодисперсные неорганические вещества. К ним относят силикагелевые, бентонитовые, графитные, асбестовые и другие смазки.

3. Органические смазки , для получения которых используют термостабильные, высокодисперсные органические вещества. К ним относят полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые и другие смазки.

4. Углеводородные смазки , для получения которых в качестве загустителей используют высокоплавкие углеводороды (петролатум, церезин, парафин, озокерит, различные природные и синтетические воски). В зависимости от типа их дисперсионной среды различают смазки на нефтяных и синтетических маслах.

По области применения в соответствии с ГОСТ 23258-78 смазки разделяют на антифрикционные, консервационные, уплотнительные, канатные

Небольшая часть ассортимента выпускаемых пластичных смазок в России:

1.6 Дайте классификацию, требования и ассортимент отечественных и зарубежных автомобильных красок и области их применения, технологии окраски автомобилей. Приведите ассортимент выпускаемых красок

1.6.1 Классификация обозначений лакокрасочных материалов

Лакокрасочные материалы делят на основные и вспомогательные (ГОСТ 9825-73). К основным относят грунты, шпатлевки, лаки и краски. К вспомогательным - жидкости для подготовки поверхности к окраске и для ухода за лакокрасочными покрытиями. Лакокрасочные материалы обозначаются пятью группами знаков. Первая группа знаков определяет вид лакокрасочного материала и обозначается полным словом, например, «грунтовка», «шпатлевка», «эмаль», «лак».

Вторая группа знаков определяет основную смолу, входящую в состав пленкообразующего вещества, и обозначается двумя буквами: ГФ - глифтали, ПФ - пентафтали, ФЛ - фенольные, МЛ - меламинные, ЭП - эпоксидные, ВЛ - поливинилацетатные, АС - сополимеры полиакриловых смол, НЦ - нитроцеллюлоза, МА - масла растительные и др.

Третья группа знаков определяет ту группу, к которой отнесен лакокрасочный материал по его преимущественному назначению: 0 - грунтовки и лаки полуфабрикатные, 00 - шпатлевки, 1- атмосферостойкий, 2 - стойкий внутри помещения, 5 - специальный (для кожи, резины и т.д.), 7 - стойкий к различным средам, 8 - термостойкий, 9 - электроизоляционный. Между второй и третьей группами знаков ставится тире.

Четвертая группа знаков определяет порядковый номер, присвоенный данному лакокрасочному материалу, и обозначается одной, двумя или тремя цифрами.

Пятая группа знаков относится в основном к эмалям и определяет их цвет. Обозначается полностью словами («белая», «голубая», а при наличии оттенков «голубая-1», «голубая-2» и т.д.).

Если цвету эмали присвоен номер, то в пятой группе знаков указывается сначала номер цвета, а затем пишется цвет полностью словами, при этом между четвертой и пятой группами знаков ставится тире. В соответствии с изложенным из обозначения «эмаль МЛ-12-38 голубая» вытекает, что у данной эмали основная пленкообразующая смола меламинная (МЛ); эмаль атмосферостойкая (1), ее порядковый номер второй (2), а цвет голубой (38). По обозначению «Лак ГФ-95» можно установить, что данный лак глифталевый (ГФ), электроизоляционный (9) и имеет пятый порядковый номер (5). Лакокрасочные покрытия классифицируют по материалу покрытия, внешнему виду поверхности покрытия (класс покрытия) и по условиям эксплуатации (группа покрытия) (ГОСТ 9.032-74). Материал покрытия обозначается в соответствии с указанными выше группами знаков. По внешнему виду поверхности лакокрасочные покрытия подразделяются на четыре класса. Первый класс характеризуется ровной однотонной поверхностью, без дефектов, видимых невооруженным глазом. По первому классу окрашивают кузова легковых автомобилей, и в этом случае лакокрасочное покрытие состоит из грунта, местной и общей шпатлевки и 3…6 слоев краски. Поверхность покрытия тщательно полируют.

Второй класс допускает на поверхности отдельные малозаметные дефекты: соринки, штрихи, след зачистки и т.п. По второму классу окрашивают кузова автобусов, кабины, оперение и капоты грузовых автомобилей, тракторов, строительных и дорожных машин. Покрытия второго класса обычно включают грунт, местную шпатлевку и 2…4 слоя краски.

Третий класс допускает неровности, связанные с состоянием окрашиваемой поверхности до ее окраски.

Четвертый класс допускает видимые дефекты, не влияющие на защитные свойства покрытия. По третьему и четвертому классу окрашивают рамы, оси, колеса, грузовые платформы, рабочие органы и другие части машин, нуждающиеся лишь в противокоррозионной защите. Покрытия третьего и четвертого класса обычно состоят из грунта и 1…2 слоев краски. В некоторых случаях покрытия четвертого класса состоят из одного слоя краски.

По условиям эксплуатации (устойчивости) лакокрасочные покрытия разделяются на восемь групп: устойчивые внутри помещения (П); атмосферостойкие (А), к которым относятся покрытия для автомобилей, тракторов, строительных и дорожных машин; химически стойкие (X, ХК, ХЩ); водостойкие в пресной(В) и морской воде (ВМ); термостойкие (Т); маслостойкие (М); бензостойкие (Б) и электроизоляционные (Э).

По степени блеска лакокрасочные покрытия подразделяются на глянцевые, полуглянцевые и матовые. Степень блеска характеризуется материалом покрытия.

1.6.2 Требования к лакокрасочным покрытиям

В соответствии с назначением лакокрасочные материалы и покрытия из них должны отвечать следующим основным требованиям:

Прочно удерживаться на поверхности;

Обладать необходимой механической прочностью, твердостью и эластичностью;

Обладать стойкостью против воздействия влаги, нефтепродуктов, отработавших газов и солнечных лучей;

Быть водо- и газонепроницаемыми;

Сохранять свои свойства при положительных температурах летом и отрицательных температурах зимой (обладать температурной стойкостью);

Быть нейтральными, не вызывать коррозии окрашенных поверхностей;

Быстро высыхать после нанесения на поверхность и не требовать для этого сложных сушильных устройств;

Обеспечивать необходимый цвет окрашиваемой поверхности при минимальных толщине и количестве наносимых слоев, т.е. обладать хорошей укрывистостью;

Поверхность лакокрасочного покрытия должна быть устойчивой к современным методам и средствам мойки и очистки;

Обладать устойчивостью к воздействию таких факторов как ультрафиолетовые лучи, выхлопные газы и другие агрессивные продукты;

Быть недорогостоящими, долговечными и позволять производить частичное или полное восстановление недорогими и доступными способами. Ни один из современных материалов полностью не отвечает указанным требованиям. По этой и ряду других причин в большинстве случаев покрытия делаются многослойными, в которых каждый из слоев или группа из них полностью отвечает только одному или нескольким требованиям. Для улучшения внешнего вида автомобиля в настоящее время все чаще используют лако-красочные покрытия с эффектами «металлика» и перламутра, сверкающие и блестящие покрытия, а также двухтоновые покрытия. Общее число и качество таких узкофункциональных слоев подбирается так, чтобы покрытие в целом отвечало в необходимой степени совокупности всех требований.

1.6.3 Ассортимент автомобильных красок и область применения

Лакокрасочные материалы служат для создания на окрашиваемой поверхности прочного слоя из лаков и красок, предотвращая образование коррозии на кузовах автомобилей (изготавливаемых чаще всего из листовой стали) и деталях кузова, подвергающихся сильному воздействию окружающей среды, таким, например, как погодные условия, дорожная грязь, вода, загрязненный воздух, механическое истирание и др., а также для декоративной отделки.

Окраска является одним из показателей, характеризующих легковой автомобиль. Она создает не только общее впечатление: качественная окраска и последующий систематический и тщательный уход за ней - это еще и надежная защита от коррозии, продление срока службы автомобиля.

В процессе эксплуатации автомобилей лакокрасочные покрытия теряют свои качества. Верхний слой покрытия тускнеет, теряет свой первоначальный цвет. Появляются царапины, трещины и другие дефекты, требующие восстановления покрытия. Для поддержания хорошего внешнего вида автомобиля необходим постоянный уход за лакокрасочным покрытием, а также частичная или полная его замена.

Ассортимент выпускаемых автомобильных красок очень широк и включает в себя тысячи наименований. Перечислим наиболее известных производителей:

1. Мобихел MOBIHEL Helios Словения.

2. Коломикс COLOMIX Helios Словения.

5. QUICKLINE Англия

6. SADOLIN Россия

7. MegaMix - синтал (Ярославль)

8. Вика (Ярославль)

9. AVE (Ярославль)

10. QRS Китай

11. Mipa Германия

13. BODY Греция

14. FITTER Германия

15. Solid Германия

16. Brulex Германия

17. Normex Германия

18. TROTON Польша

20. EN Греция

21. Sprint Италия

22. Westchem Германия

23. (Тинейсик, Кордон) Россия

24. REOFLEX Россия

25. Экопол Россия

Они производят эмали, нитроэмали, акриловые эмали, краски с призматическим эффектом, перламутровые краски, краски с эффектом металлик, специальные краски для аэрографов, краски хамелеон, термокраски и многое другое.

1.6.4 Технологии окраски автомобилей

Основными элементами строения многослойного лакокрасочного покрытия (рис.) являются: слой грунта, слой шпатлевки и несколько слоев краски. Эти слои наносят в определенной технологической последовательности. Лакокрасочные покрытия наносят только на предварительно подготовленные поверхности, с которых удалены пыль, грязь, ржавчина, окалина, остатки сварочных флюсов, пленки нефтепродуктов, жировые пятна, пришедшие в негодность старые покрытия и т.д.

Рис. Строение многослойного лакокрасочного покрытия: 1 - окрашиваемая поверхность; 2 -слой грунта; 3 - слой местной шпатлевки; 4 - слой общей шпатлевки; 5 - слой краски

На подготовленную поверхность наносится первый слой покрытия - грунт. Основное его назначение - обеспечить высокую адгезию между металлов и последующими слоями покрытия. Высушенный грунт имеет небольшую (порядка 15…30 мкм) толщину, поэтому вмятины, царапины и другие дефекты полностью сохраняются на загрунтованном изделии. Исходя из этого, от грунтов требуется:

Высокая прилипаемость (адгезия) к металлам, древесине и другим конструкционным материалам;

Способность удерживать на себе последующие слои покрытия за счет взаимопроникновения материалов;

Хорошие противокоррозионные свойства;

По возможности быстрое высыхание.

Грунтование, заполнение и уплотнение окрашиваемой поверхности производится выпускаемым рядом грунтовок. Выбор определенного вида грунтовки зависит от обработки определенного вида поверхности. Выпускаются следующие грунтовки:

Грунтовка для чистого металла;

Грунтовка-порозаполнитель;

Грунтовка для защиты от ударов камней;

Грунтовка и порозаполнитель для пластмасс;

Средства, повышающие адгезию и др.

Шпатлевание-порозаполнение служит для выравнивания окрашиваемой поверхности заполнением имеющихся на ней углублений. Различают местный и общий шпатлевочные слои. Первый имеет целью выравнивание крупных дефектов, второй - получение гладкого покрытия по всей окрашиваемой площади. От шпатлевочных материалов требуется:

Хорошая прилипаемость к грунтам;

Достаточная механическая прочность, особенно ударо- и виброустойчивость;

Сравнительно хорошая высыхаемость;

Способность шлифоваться.

Обработанная шпатлевка, а при ее отсутствии загрунтованная поверхность, покрывается несколькими слоями краски, число и отделка которых зависят от требований, предъявляемых к внешнему виду покрытия, от условий его эксплуатации и т.д. При любом способе окраски каждый слой проходит этап сушки, а наружные слои можно дополнительно шлифовать, полировать.

От красок требуется:

Достаточная адгезия к грунтам и шпатлевкам;

Способность образовывать сплошную защитную пленку;

Высокая атмосферостойкость;

Устойчивость к воздействию технических жидкостей и других веществ, с которыми покрытие контактирует при эксплуатации машин;

Способность хорошо закрывать цвет нижележащих слоев покрытия;

Достаточная стойкость к механическим воздействиям: ударам, вибрации, изгибу и т.п.;

Способность полироваться.

Необходимо отметить, что технологические процессы нанесения лакокрасочных покрытий на заводе-изготовителе автомобилей и при ремонте автомобилей существенно отличаются друг от друга. В качестве примера на рис. и табл. представлены технологические схемы покрытия лакокрасочными материалами кузова в заводских условиях (примеры технологий и рисунки представлены из руководства по ремонту и окрашиванию автомобилей - Германия, ГМбх, 1994 г.). Технология окрашивания автомобилей при ремонте представлена в табл., рис.

При общей высококачественной ремонтной системе рекомендуются следующие материалы:

Cостав для удаления силикона;

Двухкомпонентная грунтовка на основе уретана;

Двухкомпонентная полиэфирная грунтовка;

Двухкомпонентный грунт-порозаполнитель на основе уретана;

Двухкомпонентный грунт-порозаполнитель для нанесения толстым слоем;

Рис. Пример технологии окраски кузова автомобиля в заводских условиях: 1 – обезжиривание; 2 – промывка; 3 – фосфатирование; 4 –промывка; 5 – электрофоретическая грунтовка; 6 – промывка; 7 – горячая сушка электрофоретической грунтовки; 8 – заполнение швов; 9 – нанесение защитного покрытия на днище автомобиля; 10 – нанесения порозаполнителя; 11 – горячая сушка порозаполнителя

Рис. Лакокрасочные материалы, применяемые для ремонтного окрашивания: 1 – шлифовка; 2 – очистка; 3 – нанесение водоразбавляемой эмали-основы; 4 – промежуточная сушка эмали основы инфракрасная или теплым воздухом; 5 – контроль качества; 6 – нанесение прозрачного лака; 7 – горячая сушка прозрачного лака; 8 - контроль качества; 9 – к сборочному конвейеру

При применении лакокрасочной системы «мокрое по мокрому» рекомендуется использовать следующие материалы:

Состав для удаления силикона;

Двухкомпонентная полиэфирная шпатлевка;

Двухкомпонентный грунт-порозаполнитель;

Двухкомпонентная покрывная эмаль на основе акрилуретана;

Эмаль-основа в двухслойной системе;

Двухкомпонентный прозрачный лак на основе акрилуретана.

1.7 Опишите средства защиты от коррозии и моющие средства применяемые для мойки автомобилей; средства для ухода за лакокрасочными покрытиями. Дайте эксплуатационные требования к ним и характеристики, области и технологии их применения. Ассортимент

К факторам разрушения лакокрасочных покрытий относятся: воздействие тепла, света, кислорода воздуха, влаги и других химических агентов. В атмосферных условиях покрытие испытывает комплексное воздействие многих факторов. Покрытия также портятся от вибрации, ударов и других механических повреждений.

Существует несколько видов защиты кузова автомобиля:

Пассивная, состоящая в изоляции поверхности от атмосферного воздействия;

Активная, при которой защитное средство образует на поверхности металла устойчивый слой против коррозии;

Преобразующая, состоящая в переводе уже окислившегося металла в пленку, устойчивую против воздействия кислорода, влаги и растворимых солей.

К пассивным средствам защиты относятся мастики для защиты днища кузова. От краски мастика отличается тем, что она готовится на битумной, каучуковой, смоляной основе, в ее состав могут входить графит, волокнистые вещества, масла. Мастику наносят на очищенную сухую поверхность густым слоем. Это обеспечивает устойчивость покрытия к механическим воздействиям летящих из-под колес песка и гравия; снижение шума вследствие амортизирующего воздействия. Мастика защищает только открытые поверхности днища, в щели она не попадает.

Пассивная защита бесполезна, если предварительно поверхность не была очищена от грязи и воды, в этом случае возникает электрохимическая коррозия. Из активных препаратов защиты от коррозии следует назвать «Мовиль», который разработан на основе американского препарата «Tectile 309AW» фирмы «Valvoline». «Мовиль» не только физически изолирует поверхность металла от воздуха и влаги, но благодаря содержащемуся в нем ингибитору коррозии ведет активную борьбу с начавшимся ржавлением. Более того, он обладает большим поверхностным натяжением, благодаря чему попадает в узкие щели и даже способен вытеснять воду с поверхности.

Образцы препаратов для защиты кузова от коррозии (днища и внутренние полости) представлены в таблице. Составы, преобразующие ржавчину в грунт, готовят на основе ортофосфорной кислоты. Эти препараты представляют собой эффективное средство борьбы с уже начавшейся коррозией. Поверхность, покрытую ржавчиной, обработанную таким препаратом, можно окрашивать без дополнительной обработки.

Одно из прогрессивных направлений развития автомобильной химии является так называемая автокосметика. К препаратам автокосметики относят: полироли, автошампуни, средства для удаления различных пятен, для очистки стекол и покрытий и др. С каждым годом растет количество и качество разнообразных препаратов автокосметики. Покрытие, потерявшее свой первоначальный вид, для восстановления блеска рекомендуется периодически полировать. Этот процесс способствует очищению поверхности, удалению мельчайших невидимых глазом трещин, придает покрытию ровный и блестящий вид. Все это предохраняет его от дальнейшего разрушения.

Для полирования лакокрасочных покрытий применяют: полировочную воду (суспензия мягких абразивов со связующими материалами); восковые полировочные пасты (например, смесь воска, парафина, керосина или скипидара, уайт-спирита); жидкие полировочные составы (например, смесь белой сажи – окиси алюминия и восокосодержащей эмульсии); полировочные пасты (смесь тонких абразивов, масел, хозяйственного мыла и растворителя).

Для удаления глубоких трещин покрытие вначале обрабатывают шлифовочной пастой, состоящей из твердого абразива (например, алундового порошка), парафина и масла (например, вазелинового), а затем уже полируют. Дефекты покрытий из мела-миноалкидных эмалей устраняют шлифовочной пастой, представляющей собой суспензию глинозема в смеси масел, растворителей и воды. Шлифовочная паста позволяет снять слой покрытий, имеющих трещины, толщиной 15…20 мкм.

Автополироли образуют на поверхности лакокрасочного покрытия прочную, блестящую, защитную пленку. Они различаются в основном стойкостью и способом нанесения на поверхность. Автополироли в аэрозольной упаковке легче наносить и растирать, чем обычные, расходуются они более экономно, но ими надо обрабатывать автомобили в 4…5 раз чаще. Они сохраняются на поверхности кузова 2…3 недели или до первой его мойки с шампунем. Консервирующий полироль сохраняет защитную пленку в течение 2…12 месяцев.

К автокосметическим средствам относятся также автошампуни. Автошампуни состоят из концентрированного раствора или гранул из смеси растворяющих и моющих веществ, подверженных биоразложению (экологически более чистые). В настоящее время выпускаются препараты, в которых соединены свойства шампуня и полироля. Так как в автомобиле находится большое количество декоративно-отделочных материалов, то для ухода за ними выпускаются разнообразные чистящие средства.

Выпускаются средства для очистки и мойки лобового стекла и оптики автомобиля. Препараты для стекол автомобиля делятся на жидкости, используемые в бачке смывателя (низкозамерзающие) и используемые в качестве защитных (водоотталкивающих) покрытий. Для предотвращения запотевания и обледенения стекол автомобиля выпускают препараты в аэрозольной упаковке и в виде салфеток.

В табл. представлены некоторые препараты автокосметики, выпускаемой отечественными и зарубежными фирмами. Уход и бережное отношение к автомобилю могут значительно продлить его жизнь.

1.8 Опишите термопластичные и термореактивные пластмассы, клеи и герметики, технологии их использования, основные свойства и особенности применения, а также зарубежные клеи и герметики. Укажите ассортимент пластмасс, клеев и герметиков, выпускаемых в России

1.8.1 Термопластические пластмассы

Термопластические полимерные соединения при нагревании приобретают пластичность, при охлаждении возвращаются в твердое состояние, повторно и неоднократно плавятся без изменения свойств материала. К ним относятся все пластмассы класса«А» и частично класса «Б» (полистирол, полиэтилен, винилпласт и др.).

Термопластические пластмассы (термопласты) получают полимеризацией низкомолекулярных органических веществ. Термопласты выпускаются с наполнителем и без наполнителя.

Для улучшения антифрикционных свойств, повышения теплопроводности, износоустойчивости в полиамиды и фторопласты вводят наполнители: графит, молотый кокс, свинец, бронзу, дисульфид молибдена, стекловолокно и др.

Ненаполненные товарные термопласты бывают пластифицированные и непластифицированные. Различные синтетические органические и неорганические вещества применяются как стабилизаторы и противостарители. Причем каждый полимер стабилизируется определенными веществами. Большинство термопластов обладает высокой ударной вязкостью, водостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами и в то же время низкой теплостойкостью и значительной хладотекучестью. Поэтому многие из термопластичных пластмасс могут быть использованы при температуре не выше 60…80°С. Для некоторых из этих пластмасс она может доходить до 150…160 и даже 250°С (например, для фторопласта). Термопластичные пластмассы (особенно фторопласты) подвержены значительному изменению линейных размеров и объема с изменением температуры.

Среди пластмасс на основе термопластичных смол наиболее широкое применение в автомобилестроении получили: полиамиды, акрилопласты (полиметилметакрилат), поливинилхлорид (винилпласты), фторопласты, полиэтилен, полистирол, этролы (термопластические эфиры целлюлозы).

Из полиамидов, и в том числе капрона (поликапролактам), может изготовляться большое количество разнообразных автомобильных деталей: втулки (педалей, дверных петель, рессор и др.), подшипники (дверей автобусов, педалей сцепления и др.), вкладыши, корпуса сальников, шестерни (привода спидометра и др.), манжеты, стеклодержатели, патроны ламп, выключатели, корпуса и крышки карбюратора и др.

Из полиэтилена ВД изготовляют крышки, кнопки, осветительные плафоны, трубки, прокладки и другие детали, а также пленку, на основе которой получают драпировочные и обивочные ткани для сидений и спинок.

Поливинилхлорид (винилпласт) применяют для изготовления банок аккумуляторных батарей, прокладок, уплотнителей, внутренней обшивки кузова. Пластифицированный поливинилхлорид используется для получения обивочных материалов путем нанесения пленки на хлопчатобумажную ткань, изготовления трубок масло- и топливопроводов и других деталей.

Фторопласты используют для деталей, работающих в химических средах и при повышенной температуре.

Из акрилопластов изготовляют пылезащитные линзы, внутренние плафоны, стекла габаритных фонарей, оконные стекла и другие детали.

Из этола методом литья под давлением изготовляют: щиток панели для приборов, облицовку рулевого колеса и другие профильные детали.

1.8.2 Термореактивные пластмассы

Термореактивные пластмассы (реактопласты) при повторном нагревании вследствие протекания необратимых химических реакций превращаются в твердые труднорастворимые и неразмягчающиеся (неплавкие) вещества. Поэтому формирование деталей из термореактивных пластмасс должно опережать процесс образования самой пластмассы, так как в противном случае оно будет затруднено или невозможно. Термореактивные пластмассы получают поликонденсацией низкотемпературных веществ при повышенной температуре, сопровождающейся отщеплением побочных продуктов (воды, спирта и др.).

Термореактивная смола переходит в термостабильное состояние при температуре 160…200 °С. Из числа термореактивных смол наиболее u1095 часто применяют в качестве связующих фенольно-формальдегидные, полиэфирные, эпоксидные, кремний-органические (полисилоксановые), меламино-формальдегидные и др.

В отверждением состоянии большинство термореактивных смол, по сравнению с термопластичными меньше изменяют физические и механические свойства при нагреве, обладают малой хладотекучестью, т.е. ползучестью под влиянием постоянно действующей нагрузки.

К термореактивным пластмассам относят фенопласты, аминопласты, пресс-композиции на основе кремнийорганических и полиэфирных смол.

Фенопласты - давно известный и широко распространенный вид пластических масс. В чистом виде фенолоальдегидные пластики (литой резит) используют очень редко из-за повышенной хрупкости; их усиливают наполнителями, а также модифицируют совмещением с синтетическим каучуком и некоторыми термопластами. Классифицируют фенопласты по наполнителю. При изготовлении автомобильных деталей из фенопластов наиболее часто применяют так называемые слоистые пластики: асботекстолит, текстолит, карболит.

Накладки дисков сцепления и тормозов могут быть изготовлены из асботекстолита с добавкой каолина.

Из специального текстолита изготовляют шестерни распределительного вала двигателей, опорные шайбы крыльчатки водяных насосов двигателей, опорные шайбы распределительных валов и другие детали.

Из карболита изготовляют крышку и ротор прерывателяраспределителя, изоляторы катушки зажигания и другие детали. В автомобилестроении из стеклопластиков изготовляют кузова и другие крупногабаритные и высоконагруженные детали.

На основе термопластичных и термореактивных смол изготовляют пенопласты и поропласты, обладающие высокой эластичностью. Пенопласты, например, пенополиуретан ПУ-101, используются для изготовления автомобильных подушек и спинок. Пластические массы используют при ремонте автомобилей.

Для выравнивания поверхности кузовов применяют пластмассы в виде паст и порошков.

Эпоксидные пасты применяют для выравнивания поверхности кузовов. Они обладают высокой адгезией к металлам, значительной механической прочностью, эластичностью, малой усадкой, химической стойкостью к нефтепродуктам, воде, растворам солей, щелочам, кислотам, некоторым растворителям.

Эпоксидные смолы используют также как конструкционный, электроизоляционный материал и как связующее при изготовлении стеклопластиков и пресс-композиций. Они применяются в качестве клеев холодного и горячего отверждения, а также используются для противокоррозионных и водостойких покрытий, обладающих хорошей атмосферо- и светостойкостью, взамен сварки при ремонте кузовов, трещин на рубашке охлаждения и в клапанной коробке блока цилиндров, пробоин (до 25 мм) стенок рубашки охлаждения блока цилиндров, трещин головки цилиндров, обломов в головке цилиндров в месте крепления датчика и указателя температуры воды, пробоин до 70 мм в поддоне картера двигателя и др. Отремонтированные детали надежно работают при температуре, не превышающей 100...120 °С.

Пластмассовые порошки (ПФН-12 и ТПФ-37) применяются для выравнивания поверхности кузовов и кабин путем газопламенного напыления при температуре 210…220 °С. Покрытия из порошков ПФН-12 и ТПФ-37 стойки к действию органических кислот, масел, имеют высокий предел прочности на разрыв.

Полиамидные (капроновые) порошки используют для получения антифрикционных слоев подшипников скольжения. Капрон, особенно в сочетании с закаленной сталью, обладает исключительной износостойкостью и практически исключает износ сопряженной детали, он имеет незначительный коэффициент трения и поэтому частично допускает работу без смазки. Капроновое покрытие защищает металл от коррозии и действия щелочей, слабых кислот, бензина, ацетона. Обладает низкой температурной стойкостью (температура в узле трения с капроном должна быть от -30° до +80°С). Более жестко ограничиваются и удельное давление, и скорость скольжения.

Полиамидную массу - капрон - используют при ремонте автомобилей для изготовления методом литья под давлением декоративных и конструкционных деталей. Номенклатура изготовляемых деталей широка, назовем втулки рессор, крестовин карданного шарнира и шкворня поворотной цапфы; шестерню привода спидометра; масленки подшипника выключения сцепления; сливные краники; кнопки сигнала; рукоятки рычага переключения передач и др.

1.8.3 Клеи и герметики

Клеями называют жидкие или пастообразные многокомпонентные системы, основой (связующим) которых являются высокомолекулярные вещества, обладающие высокой адгезией к твердым поверхностям.

Клеевые и клеесварные соединения деталей, как известно, давно уже стали важной составной частью технологии изготовления автомобильной техники и ее ремонта. В частности, используют для приклеивания ветровых стекол, некоторых панелей и т.п.

Клеевые соединения не только весьма технологичны, но и обеспечивают высокие потребительские качества автомобильной техники.

Клеевые соединения не лишены и недостатков. Многие из них имеют низкую теплостойкость, а некоторые u1089 со временем ухудшают свойства вследствие старения клеевой прослойки.

Процесс склеивания сводится в общем виде к следующим операциям: подготовке склеиваемых поверхностей, нанесению на них клея, спрессовыванию и отверждению клеевого слоя.

Основным показателем качества клея является механическая прочность клеевого шва. Клеевой шов испытывают на разрыв и скалывание и определяют удельную нагрузку, при которой шов разрушается. Прочность клеевого соединения зависит от сил адгезии и когезии. Кроме того, клей в жидком состоянии должен хорошо растекаться и смачивать склеиваемые поверхности, а при отверждении давать минимальную усадку. Прочность отвержденного клея должна быть по возможности не менее прочности материала склеиваемых поверхностей и не уменьшаться с течением времени и при изменении температуры. Клеевой слой не должен оказывать коррозионного воздействия на склеиваемые поверхности, взаимодействовать с продуктами, с которыми склеиваемое изделие соприкасается при эксплуатации, и разрушаться под их действием.

По назначению клеи подразделяют на универсальные и специальные. Универсальные клеи предназначены для склеивания разнородных твердых и эластических материалов в различных сочетаниях: металл-металл, металл-дерево, металл-резина, пластмасса-стекло и т.п. Специальные клеи служат для склеивания определенных материалов.

Классификационным признаком клеев является вид связующего, в соответствии с чем различают клеи карбинольные, фенольные, эпоксидные, полиамидные. Кроме того, каждый тип клея, в свою очередь, подразделяется на ряд марок. В связи с этим современный ассортимент синтетических клеев чрезвычайно обширен.

Основным видом универсальных клеев являются синтетические клеи, используемые во всех отраслях техники. При помощи синтетических клеев можно создать высокопрочные, эластичные, водо-, масло- и топливостойкие соединения, выдерживающие вибрацию и динамические нагрузки. Синтетический клей в наиболее общем виде представляет собой композицию, в которую входят: связующее (или их сочетание), растворитель, наполнитель, отвердитель и ускоритель отверждения.

В качестве связующего используются термопластичные и термореактивные полимеры (смолы). Из термопластичных наибольшее распространение получили производные акриловой и метакриловой кислот, поливинилацетата, полиизобутилена, каучука и резины, а из термореактивных - фенолоформальдегидные, эпоксидные и кремнийорганические соединения. Клеи на базе термопластичных полимеров образуют обратимую пленку, размягчающуюся при нагревании. Для придания определенной вязкости в клей вводят ацетон, спирт, смеси бензина с этилацетатом, бутилацетат с ацетоном или бензином, а также другие растворители в зависимости от марки клея.

Для уменьшения усадки клея при отверждении и предотвращения появления трещин и разрушения клеевой пленки в клей добавляют порошкообразные наполнители (металлы, стекло, фарфор, цемент, камень и др.).

Отвердитель и ускоритель отверждения добавляют к клеям, содержащим термореактивные полимеры, для протекания процессов, связанных с образованием клеевой пленки.

Широкое применение получили клеи на основе эпоксидных смол. Эти клеи отверждаются как при обычных, так и при повышенных температурах, обладают хорошими физико-механическими характеристиками и высокой адгезией к металлам и многим неметаллическим материалам. Для них характерна орошая водо-, масло-, бензостойкость. При ремонте используют леи ЭПО (ТУ 38-10972-82), ЭДП (ТУ 6-15-1070-82), эпоксидную патлевку (ТУ 6-15-662-85) и др.

При производстве автомобилей применяют эпоксидный лей горячего отверждения УП-5-207 (ТУ 6-05-241-221-83). Клей бладает очень хорошим свойством склеивать замасленные поверхности. Он применяется для соединения внутренней и наружной панелей двери и проклейки зафланцовок капота и багажника.

Неотвержденный клей не вымывается моющими растворами при одготовке кузова под окраску. Отверждение клея происходит в красочных камерах. Кроме того, широко применяют клеи бутвароформальдегидный (БФ) и карбонильный.

Широкое применение нашли клеи БФ-2, БФ-4 и БФ-6 (бутварофенолоальдегидные) - спиртовые растворы термореактивно оформальдегидной смолы, модифицированной (для повышения эластичности швов) бутваром. Первые два служат для соединения твердых материалов, а третий (БФ-6) - для склеивания каней между собой и для прикрепления их к металлам, пластмассам и т.д. Все клеи серии БФ поставляются потребителям в отовом виде. Клеевое соединение из них сушат при температуре 0…100°С в течение 1…3 ч.

При ремонте автомобилей клей нашел применение для соединения фрикционных накладок с тормозными колодками и непригоден для склеивания эластичных и гибких материалов, таких ак резины, ткани и т.д.

Клей применяется также при ремонте пластмассовых деталей. Детали из термореактивных пластмасс склеиваются смоляными клеями (ВИАМ-Б-3, БФ-2, БФ-4, К-17 и др.) на основе фенолоформальдегидных, эпоксидных и других смол. Для склеивания органического стекла применяется дихлорэтан или клей, редставляющий собой раствор опилок органического стекла в уравьиной кислоте или в дихлорэтане.

Необходимо отметить, что несмотря на хорошо известные дстоинства клеевых соединений, широкого применения в автомобилестроении они не получили, особенно при изготовлении узовов автомобилей. Основная причина - длительность процесса тверждения клеевых швов, который не укладывается в ритм онвейерной сборки. Автомобили с конвейера сходят через минуты, а большинство самых совершенных клеев твердеют в течение нескольких часов, а некоторые - в течение суток. Однако положение уже начало меняться: появились клеи нового околения, способные полимеризоваться за 3…30 с. В настоящее время клеи ультрафиолетового отверждения применяют чаще всего для крепления автомобильного остекления (силикатное стекло прозрачно в диапазоне 365…420 нм) и прозрачных в диапазоне 420 нм пластмассовых изделий. Используемые при этом клеи - акриловые.

Кроме акриловых клеев и герметиков со вспомогательными системами полимеризации все шире применяются такие же анаэробные материалы (твердеющие при отсутствии контакта с кислородом воздуха). Их применяют для фиксации, стопорения и герметизации резьбовых и нерезьбовых соединений.

Для автомобилестроения, как уже отмечалось, очень важной является освоение клеевой технологии. Не случайно ею, в частности, клеями (и вообще адгезивами) с ультрафиолетовым отверждением, занимаются очень многие фирмы.

Наиболее известная из них - австрийская «Локтайт». Она выпускает более сотни марок клеев и герметиков различной химической природы, назначения (сборка двигателя, трансмиссии, подвески, рулевого управления, тормозов и кузовов легковых автомобилей) и систем полимеризации. В качестве примера некоторые клеи фирмы «Локтайт» представлены в табл.

Клеи «Локтайт» обладают рядом уникальных свойств. Вчастности, они обеспечивают клеевому шву 99 %-ю оптическую прозрачность и регулируемое (1,4…1,55) значение показателя преломления, что позволяет использовать их для склеивания прозрачных материалов и получать невидимый клеевой шов. Некоторые (например, анаэробный «Локтайт 661») могут работать в интервале рабочих температур от -55 до +230°С, с пределом прочности при сдвиге 35 МПа (350 кгс/см2), при отрыве 37…42 МПа (370…420 кгс/см2), временем схватывания 3 с. Поэтому данный клей применяют при установке подшипников в корпуса и на валы, для фиксации роторов, шестерен, звездочек и шкивов на валах, для крепления втулок, гильз, стаканов в корпуса, герметизации заглушек на блоках двигателей и корпусах редукторов. Применение такого клея позволяет упростить конструкцию (за счет ликвидации шпоночных канавок и штифтов) и, благодаря мгновенному его частичному отверждению, во много раз ускорить процесс сборки узлов и агрегатов. Кроме того, при монтаже подшипников слой адгезива, например, компенсирует неточности центрирования деталей узла. Валы же и подшипники, смонтированные без нарушения центрирования, но с натягом, служат дольше, их можно многократно использовать после демонтажа и очистки.

Для полимеризации клеев фирмы «Локтайт» (для их полимеризации) можно использовать лампы ультрафиолетового излучения типа ДРТ-400 и специально разработанную установку, которая обеспечивает не только регулирование интенсивности излучения ламп, но и защиту оператора от ультрафиолета.

Необходимо отметить, что производственники часто ориентируются на зарубежные клеевые материалы, в то время как есть отечественные, которые по своим показателям нередко превосходят их и обходятся значительно дешевле. Так, одно из основных предприятий - ОАО «Снежинка» (бывший НИТХИБ) - производит множество клеев различного назначения. Некоторые из них представлены ниже.

Клей 88КР (ТУ 201-951-10-96). Это модификация в серии хлоропреновых клеев, отличающаяся от своих предшественников (88НП, 88СА) повышенными прочностью, термостойкостью, скоростью схватывания, водостойкостью и стабильностью параметров при длительной эксплуатации клеевых швов. Основа клея- полихлоропрен. Растворяется он в таких малотоксичных растворителях как бензин, этилацетат, гексан. Применяется для склеивания резины, резины и металлов (алюминиевых сплавов и сплавов на основе железа), металлов между собой, синтетических пленок, полиуретана, поливинилхлорида, кожезаменителей, кожи, АБС-пластиков, слоистых пластиков, ДСП, дерева, обивочных тканей и т.д. То есть он универсален. Он вибростоек, полностью сохраняет свою работоспособность в диапазоне температур от -30 до +90 °С. Технология его применения простейшая: швы выполняют при комнатной температуре и небольшом контактном давлении. Наиболее рациональная область применения данного клея - соединение и ремонт деталей внутренней отделки кабин грузовых автомобилей, салонов легковых автомобилей и автобусов.

Клей «УР-Моно» (ТУ 201-951-1-96) - универсальный полиуретановый клей, предназначенный для соединения кожи, резины, полиуретана, ПВХ, жестких пластиков типа АБС, металлов, ДСП. Он бесцветный, прозрачный, одноупаковочный, водо-, вибро-, морозо- и термостойкий, малотоксичный. Прочность при расслаивании ПВХ-кожи превышает 50 Н/см (5 кгс/см). Работает без введения изоцианитных отвердителей, что значительно упрощает технологию его применения.

Клей 75М (ТУ 201-28-72-96). Изготовляется на основе термо-эластопластов (срок хранения - один-полтора года). Наряду с такими подложками как кожа, резина, полиуретан, дерево и металл, способен склеивать полиэтилен (жесткий и пленочный), полиамид, ТЭП и другие полимерные материалы без предварительной химической обработки. Прочностные характеристики шва в 1,5…2 раза превышают нормативные показатели. Например, прочность при расслаивании соединений типа ТЭП-кожа, кожа-уретан превышает 50 Н/см2 (5 кгс/см2). Способен к быстрому (10…15 мин.) склеиванию, водо- и теплостоек, малотоксичен.

Используется при отделочных и ремонтных работах. В последнее время его начали применять в качестве клеящей основы при нанесении так называемого флока на текстиль, пластики, металл, что позволяет быстро получать бархатистую поверхность на этих материалах.

Клей «Ропид-5» (ТУ 201-196-90). Предназначен для склеивания изделий из кожи, мягких подложек из текстильных материалов, резины, пласткожи. Состоит из импортного мерканторегулируемого хлоропренового каучука «Скайпрен», реакционноспособных смол и оксидов металлов. Представляет собой вязкую (60-200 с по ВЗ-246) жидкость бело-желтого цвета.

Клей «Крол» (ТУ 201-28-78-83) - модифицированный полистирольный клей для производства и ремонта изделий из ударопрочного и блочного полистирола. Обеспечивает быстрое, в течение 15…20 мин., склеивание этих материалов при комнатной температуре и контактном давлении, большую долговечность швов. Гарантирует отсутствие микротрещин, которые, как известно, неизбежны при склеивании полистирола активными растворителями. Вибро- и водостоек, прочен (адгезионная прочность к полистирольным подложкам до 14,8 МПа, или 148 кгс/см2), малотоксичен. Рекомендуется применять при креплении и ремонте деталей из полистирола (корпусов магнитол, приемников, деталей панели приборов и др.), а также внутренних (облицовочных) деталей кузовов-рефрижераторов.

Клеящий карандаш ЭРК-1 (ТУ 201-28-18-96) представляет собой сложную эпоксидную клеящую композицию, оформленную в виде твердого прутка, предназначенную для экспресс-ремонта (заделки) микротрещин и вырывов металла на трубопроводах и корпусах из различных металлов и сплавов (алюминия, меди, стали, чугуна). Масло-, бензо-, вибро- и термостоек.

Клеи для резины . Клеи для приклеивания резины подразделяют на клеи для приклеивания с вулканизацией и для приклеивания «на холоду». Промышленность производит клеи резиновые (для соединения резиновых деталей друг с другом) и специальные (для приклеивания резины к металлам, стеклу, пластмассам и другим твердым материалам).

Из специальных клеев можно назвать два образца: № 61 и 88Н. Первый готовится растворением резиновой смеси № 61 в бензине «Калоша». Клей № 88Н представляет собой раствор в смеси этилацетата с бензином сырой резины № 31-Н, к которой добавлена бутилфенолоформальдегидная смола.

эксплуатационный материал двигатель масло моторный

Для приклеивания резиновых деталей к металлическим применяют клей № 88, 88Н, 61 или термопреновый. Приклеивание резиновых деталей к деревянным производят с помощью резинового клея НК.

Клей № 200 (раствор резиновой смеси в бензине) применяют для приклеивания к металлу обивки, резины, картона и кожи. Из-за токсичности составляющих с ними следует обращаться осторожно.

Модифицированный резиновый клей ТУ 2385-004-05281725-97 (ОАО «Снежинка»), у которого прочность шва в 2 раза превышает прочность, обеспечиваемую традиционными резиновыми клеями, пригоден для склеивания не только резины, но и кожи, текстильных материалов.

1.9 Опишите резины, обивочные, уплотнительные и изоляционные материалы. Ассортимент

Резина представляет собой дорогой и к тому же дефицитный материал, широко применяющийся в автомобилях. Это пневматические и массивные шины, гибкие шланги, амортизаторы, приводные ремни, угоютнительные прокладки, сальниковые устройства, муфты, транспортерные ленты и др. Широко используется резина и в качестве электрической изоляции при изготовлении кабелей, проводов, электрических машин и приборов.

При ремонте автомобилей применяют специальные сорта сырой резины, из которых важнейшими являются прослоечная, протекторная и камерная. Все они предназначены для ремонта пневматических шин методом горячей вулканизации.

Современный грузовой автомобиль включает от 200 и до 500 резиновых деталей, на изготовление которых расходуется 250…400 кг каучука, что составляет в переводе на резину порядка 500…800 кг. Стоимость резиновых изделий составляет от 10 до 40% общей стоимости автомобиля.

Натуральный каучук. Резина представляет собой сложный по составу материал, включающий несколько компонентов, основным из которых является каучук, от типа и особенностей которого зависят в основном свойства резины.

Натуральный каучук (НК) получают из так называемых каучуконосов - растений, преимущественно культивируемых в странах тропического пояса. Причем в основном его добывают из млечного сока (латекса) каучуконосного дерева - бразильской гевеи. Он не способен растворяться в воде, но растворим в нефтепродуктах. На этом основано приготовление резиновых клеев. В химическом отношении натуральный каучук - полимер непредельного углеводорода изопрена:

Большая степень ненасыщенности молекулы НК обусловливает довольно высокую способность его к химическим превращениям. В частности, по месту разрыва валентной связи между третичным и четвертичным атомами углерода может присоединяться сера (процесс вулканизации), кислород (старение резины) и т.д.

Синтетические каучуки. В 1932 г. впервые в нашей стране был синтезирован синтетический каучук, который стал основным сырьем для отечественной резиновой промышленности. Сейчас выпускаются десятки разновидностей синтетических каучуков (СК).

При изготовлении автомобильных резиновых деталей широко применяются продукты совместной полимеризации различных мономеров. Важнейшему представителю из них - сополимеру бутадиена со стиролом - присвоено обозначение СКС (стирольный). Он принадлежит к самым распространенным СК (доля его в мировом производстве всех СК и НК, взятых вместе, достигает 30 %). Наиболее массовый сорт СКС, содержащий 30% стирола, имеет марку СКС-30. Резины на его базе хотя и уступают по эластичности, тепло- и морозостойкости резинам из НК, но зато превосходят их по износостойкости.

Кроме того, применяют стирольные каучуки СКМС (бутадиен-метилстирольный). Стирольные каучуки превосходят натуральные по износостойкости, но уступают по эластичности, тепло- и морозостойкости. При изготовлении автомобильных шин используют изопреновый (СКИ-3), который по своим свойствам близок к натуральному каучуку, и бутадиеновый (СКВ), отличающийся высокой износостойкостью. Высокой маслобензостойкостью отличаются хлорпреновый (наприт) и нитрильный (СКН) каучуки. Из этих каучуков изготавливают детали, контактирующие с нефтепродуктами. Бутилкаучук (сополимер изобутилена с изопреном) используют для изготовления камер и герметизирующего слоя бескамерных шин.

Вулканизирующие вещества. В чистом виде натуральный и синтетический каучуки находят ограниченное применение (изготовление клеев, изолировочной ленты, медицинского пластыря, уплотнительных прокладок). С целью увеличения прочности каучуков применяют процесс вулканизации - химическое связывание молекул каучука с атомами серы.

В результате вулканизации, например, НК, которая идет наиболее эффективно при температуре 140...150°С, получается вулканизированный каучук (вулканизат) с прочностью на разрыв около 25 МПа.

В состав резины вводят определенное количество серы, чтобы получить изделие с возможно большей прочностью и требуемой эластичностью. Например, в резинах, идущих для изготовления автомобильных камер и покрышек, ее содержится 1…3 % от доли имеющихся в них каучуков. С увеличением содержания серы прочность резины увеличивается, но одновременно уменьшается ее эластичность.

Ускорители и наполнители. Для ускорения процесса вулканизации в состав любой смеси каучука с вулканизующим веществом добавляются ускорители (тиурам, каптакс и др.), а для повышения прочности вулканизаторов активные наполнители (усилители). Самым массовым усилителем является сажа - порошкообразный углерод с размерами частиц от 0,003 до 0,25 мкм. Сажа, как и другие усилители, вводится в современные резиновые материалы в значительных дозах - от 20 до 70 % по отношению к содержащемуся в них каучуку, повышая прочность резины более чем на порядок.

Кроме названных добавок, в состав резины в небольших количествах можно вводить красители (для придания окраски), пластификаторы (для облегчения формования), антиокислители (для замедления процессов старения), порообразователи (при изготовлении пористых или губчатых резин) и т.д.

Армирование резиновых изделий. Для увеличения прочности деталей из резины ее совмещают с арматурой (проволочными каркасами, металлической оплеткой и т.д.). Прочность резинотканевых изделий в основном определяется прочностью вводимой в них арматуры. Эластичность таких изделий при растяжении по сравнению с чисто резиновыми значительно уменьшается, но она сохраняется при изгибе и сжатии вполне достаточной для того, чтобы не происходило разрушения деталей. К важнейшим армированным резиновым изделиям, применяющимся для автомобилей, относятся: резинотканевые шланги, приводные ремни и т.д.

Особенно ответственными и дорогими армированными изделиями являются автомобильные u1087 покрышки, для изготовления которых используются специальные ткани - корд, чефер и др.

Одним из основных этапов технологического процесса при приготовлении резины является полное и равномерное смешение всех ингредиентов в каучуке, число которых может доходить до 15. Этот процесс выполняется в резиносмесителях в две стадии.

Первая стадия - изготавливается вспомогательная смесь без серы и ускорителей; вторая стадия - введение серы и ускорителей. Получаемые резиновые смеси используют для изготовления резиновых деталей и для обрезинивания корда шин, которые для усиления связи между кордом и резиной пропитываются латексами и смолами. Последней операцией после смешения всех ингредиентов является вулканизация, после чего резинотехническое изделие пригодно для применения. Сырая резина (прослоечная, протекторная, камерная) применяется при ремонте автомобильных шин и камер методом горячей вулканизации под определенным давлением, создаваемым различными приспособлениями.

Широкое применение резины вызвано тем, что она обладает:

Способностью к исключительно большим обратимым деформациям, которые являются одним из проявлений высокоэластических свойств материала (относительное удлинение при растяжении для высококачественных резин может достигать 100 %);

Небольшой по сравнению с металлами и деревом жесткостью, т.е. способностью сильно деформироваться под действием очень малых сил, которые в тысячи и десятки тысяч раз меньше сил, вызывающих такие же деформации у металлов;

Достаточно высокой прочностью (у лучших сортов резины прочность при разрыве достигает 40 МПа);

Слабой газопроницаемостью и полной водонепроницаемостью;

Высокими диэлектрическими свойствами.

Прочностные свойства резинового материала характеризуются пределом прочности, представляющим собой напряжение, возникающее в момент разрыва. Для оценки предела прочности определяют на специальной машине нагрузку, при которой происходит разрыв образца резинотехнического материала строго определенного размера. Предел прочности - это число, получаемое при делении нагрузки, при которой произошел разрыв образца, на первоначальную (до испытаний) площадь сечения, выражаемый в МПа.

Механические свойства вулканизованной резины характеризуются рядом показателей, важнейшие из которых получают при испытании на растяжение и на сжатие. Совокупность относительного и остаточного удлинений характеризует эластичность резинового материала. Чем больше разность между первым и вторым, тем лучше эластические свойства материала. Величина эластичности устанавливается соответственно назначению детали и оценивается величинами относительного и остаточного удлинения при разрыве и относительного сжатия при предельной нагрузке, выражаемых в процентах к начальной длине образца.

Мягкая резина характеризуется пределом прочности 15…20 МПа при относительном удлинении при разрыве 500…1000 %. Так, например, резина, используемая для изготовления камер автомобильных шин, имеет предел прочности 9…14 МПа, относительное удлинение 550…600 %.

С повышением содержания серы в резинах прочность резины на разрыв увеличивается, а эластичность снижается.

Список литературы

1. В.А. Лиханов, О.П. Лопатин «Конструкционно-ремонтные материалы». Киров 2005

2. В.А. Лиханов, Р.Р. Деветьяров, А.В. Россохин «Методическое пособие для выполнения курсовой работы по эксплуатационным материалам». ВГСХА Киров 2008

3. Л.С. Васильева «Автомобильные эксплуатационные материалы» 2003

4. http://sofia-color.ru/prays-list.html

5. http://www.aga-automag.ru/

6. http://www.toplivka.ru/

7. http://www.tnk-oil.ru/about

8. http://www.promexport-nn.ru/

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра автомобильного транспорта

Д.А. Дрючин , Н.Н.Якунин

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

по дисциплинам

"Автомобильные эксплуатационные материалы"

"Комплектующие изделия и эксплуатационные материалы"

Оренбург 2001

Рецензент - кандидат технических наук, доцент Фаскиев Р.С.

Дрючин Д.А., Якунин Н.Н.

Д 78 Автомобильные эксплуатационные материалы: Учебное пособие.

- Оренбург: ОГУ, 2001. - 146 с.

Учебное пособие содержит конспект лекций, перечень вопросов для самоконтроля знаний, список рекомендуемой литературы и справочный материал для дисциплин "Автомобильные эксплуатационные материалы" (специальность 150200) и "Комплектующие изделия и эксплуатационные материалы" (специальность 230100).

Дрючин Д.А., 2001

Якунин Н.Н., 2001

автомобиль эксплуатация материал бензин масло жидкость

1. Введение. Классификация эксплуатационных материалов

1.1 Введение

1.2 Классификация эксплуатационных материалов

1.3 Вопросы для самопроверки

2. Автомобильные бензины

2.1 Сгорание топлива в двигателе

2.2 Эксплуатационные требования к автомобильным бензинам

2.3 Свойства автомобильных бензинов

2.3.1 Карбюрационные свойства

2.3.2 Антидетонационные свойства

2.3.3 Коррозионные свойства

2.3.4 Стабильность топлива

2.4 Ассортимент бензинов

2.5 Вопросы для самопроверки

3. Дизельные топлива

3.1 Эксплуатационные требования к качеству дизельных топлив

3.2 Сгорание смеси и оценка самовоспламеняемости дизельных топлив

3.3 Показатели и свойства дизельных топлив, влияющие на подачу и смесеобразование

3.3.1 Низкотемпературные свойства

3.3.2 Вязкостные свойства

3.3.3 Испаряемость

3.4 Механические примеси и вода в дизельных топливах

3.5 Коррозионные свойства дизельных топлив

3.6 Ассортимент и маркировка дизельных топлив

3.7 Вопросы для самопроверки

4. Альтернативные виды топлив

4.1 Газообразные топлива

4.1.1 Сжиженные газы

4.1.2 Сжатые газы

4.1.3 Водород

4.1.4 Преимущества и недостатки применения газовых топлив

4.2 Синтетические спирты

4.3 Метилтретичнобутиловый эфир

4.4 Газовые конденсаты

4.5 Вопросы для самопроверки

5. Смазочные масла

5.1 Общие понятия о трении и износе

5.2 Основные требования к качеству масел

5.3 Свойства смазочных масел

5.3.1 Вязкостные свойства

5.3.2 Смазывающие свойства

5.3.3 Противоокислительные и диспергирующие свойства

5.3.4 Защитные и коррозионные свойства

5.4 Особенности синтетических смазочных материалов

5.5 Особенности работы масла в гидромеханических передачах

5.6 Изменение свойств масел при эксплуатации

5.7 Контроль качества и оценка старения масел

5.8 Пути снижения расхода смазочных масел

5.9 Существующие системы классификации смазочных масел. Взаимозаменяемость с зарубежными аналогами

5.9.1 Классификации моторных масел

5.9.1.1 Отечественная классификация моторных масел

5.9.1.2 Зарубежные классификации моторных масел

5.9.2 Классификации трансмиссионных масел

5.9.2.1 Отечественная классификация трансмиссионных масел

5.9.2.2 Зарубежная классификация трансмиссионных масел

5.10 Вопросы для самопроверки

6. Утилизация отработавших нефтепродуктов

6.1 Классификация нефтеотходов

6.2 Правила обращения с нефтеотходами

6.3 Методы регенерации отработанных нефтяных масел

6.4 Вопросы для самопроверки

7. Пластичные смазки

7.1 Общие сведения о структуре, составе и принципах производства смазок

7.2 Основные эксплуатационные свойства пластичных смазок

7.3 Ассортимент пластичных смазок и их применение

7.4 Вопросы для самопроверки

8. Технические жидкости

8.1 Охлаждающие жидкости

8.1.2 Вода, как охлаждающая жидкость

8.1.2 Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

8.2 Жидкости для гидравлических систем

8.2.1 Тормозные жидкости

8.2.2 Амортизаторные жидкости

8.3 Пусковые жидкости

8.4 Вопросы для самопроверки

9. Конструкционно-ремонтные материалы и технологии их использования

9.1 Пластические массы

9.2 Клеящие материалы и герметики

9.3 Прокладочные материалы

9.4 Изоляционные материалы

9.5 Вопросы для самопроверки

10. Лакокрасочные материалы. Окраска автомобилей. Средства для ухода за автомобилем

10.1 Требования к лакокрасочным покрытиям

10.2 Строение лакокрасочного покрытия и требования к основным материалам

10.3 Классификация лакокрасочных материалов

10.4 Технология окраски кузовов автомобилей. Вспомогательные материалы

10.5 Химические средства для ухода за автомобилем

10.5.1 Моющие средства

10.5.2 Чистящие средства

10.5.3 Полирующие средства

10.6 Вопросы для самопроверки

11. Средства защиты от коррозии, технологии и области применения

11.1 Заводская антикоррозионная защита

11.2 Основные профилактические мероприятия при эксплуатации

11.3 Вопросы для самопроверки

12. Нормирование расхода топлив и смазочных материалов

12.1 Права, обязанности и полномочия структур управления при нормировании расхода топлив и смазочных материалов

12.2 Нормирование расхода топлив для автомобилей общего назначения

12.3 Последовательность нормирования расхода топлива для различных категорий автомобилей

12.3.1 Последовательность нормирования расхода топлива для легковых автомобилей

12.3.2 Последовательность нормирования расхода топлива для автобусов

12.3.3 Последовательность нормирования расхода топлива для бортовых грузовых автомобилей

12.3.4 Последовательность нормирования расхода топлива для самосвалов

12.4 Нормирование расхода топлива для специальных автомобилей

12.5 Нормирование расхода смазочных материалов и специальных жидкостей

12.6 Вопросы для самопроверки

13. Учёт расхода горюче-смазочных материалов. Отчётная документация в АТП

13.1 Учёт поступления и расходования топлива в количественном и денежном выражении

13.2 Расчёт фактической себестоимости единицы топлива

13.3 Учёт пробега автомобиля

13.4 Учёт расхода смазочных материалов

13.5 Вопросы для самопроверки

14. Приёмка, хранение, транспортировка, отпуск и рациональное использование эксплуатационных материалов

14.1 Порядок приёмки нефтепродуктов

14.2 Хранение нефтепродуктов

14.3 Транспортировка нефтепродуктов

14.4 Отпуск нефтепродуктов

14.5 Методы повышения эффективности использования горюче-смазочных материалов

14.6 Вопросы для самопроверки

Список использованных источников

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

1 Введение. Классификация эксплуатационных материалов

1.1 Введение

Так как автомобильный транспорт потребляет значительную часть жидкого топлива, проблема экономии горюче-смазочных материалов для этой отрасли является наиболее острой. В связи с повышением роли и значения ГСМ в экономике страны, как фактора увеличения надёжности, долговечности и экономичности работы техники, возникла потребность иметь научную основу их применения. Это привело к появлению на стыке ряда научных дисциплин новой прикладной отрасли науки, получившей название "химмотология" от слов "химия", "мотор" и "логос" (наука). Химмотология - это направление науки и техники, занимающееся изучением эксплуатационных свойств и качеств топлив, смазок и специальных жидкостей, теорией и практикой их рационального применения в технике.

Химмотологию сегодня рассматривают, как составную часть единой взаимосвязанной четырёхзвенной системы: конструирование и изготовление техники - разработка и производство ГСМ - эксплуатация техники - химмотология. С учётом эксплуатационных условий применения ГСМ на автомобильном транспорте эта система (двигатель - топливо - смазочное масло - эксплуатация) может быть охарактеризована следующей сложной взаимосвязью между её звеньями (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Химмотологическая четырёхзвенная система: топлива - смазочные материалы - двигатели - эксплуатация

Один из основных разделов химмотологии - это теория и практика применения ГСМ на автомобильном транспорте, что является основным содержанием данного курса.

1.2 Классификация эксплуатационных материалов

Общая схема классификации эксплуатационных материалов, используемых на автомобильном транспорте представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Классификация автомобильных эксплуатационных материалов

В пределах каждой подгруппы существует свои классификационные структуры в соответствии с которыми каждый вид делится на группы и подгруппы в зависимости от уровня потребительских свойств и предполагаемой области применения.

1.3 Вопросы для самопроверки

1 Какими направлениями занимается химмотология, как наука и как область практической деятельности?

1 Что представляет собой четырёхзвенная система: топлива - смазочные материалы - двигатели - эксплуатация?

2 Каким образом классифицируются автомобильные эксплуатационные материалы?

2 . Автомобильные бензины

2.1 Сгорание топлива в двигателе

Под "сгоранием" применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов и содержащихся в топливе соединений с кислородом воздуха, сопровождающуюся свечением и выделением значительного количества тепла.

На процесс сгорания в значительной степени влияет количество подаваемого воздуха.

Количество воздуха L0 в горючей смеси, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, называют стехиометрическим. Отношение действительного количества L воздуха к стехиометрическому называют коэффициентом избытка воздуха .

= L / L0 , (2.1)

Как недостаток (<1, богатая смесь), так и избыток (>1, бедная смесь) воздуха приводит к уменьшению скорости горения и снижению эффективности тепловых процессов. Обогащение топливо-воздушной смеси, помимо этого, приводит к повышению токсичности отработавших газов двигателя.

Одной из важнейших характеристик топлива является теплота его сгорания. Теплота сгорания (теплотворность, теплотворная способность) - количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы массы или объёма топлива.

Различают высшую и низшую теплоту сгорания. За высшую теплоту сгорания Н В принимают всё тепло, выделившееся при сгорании 1 кг топлива, включая количество тепла, которое выделяется при конденсации паров воды. При определении низшей теплоты сгорания НН тепло, выделяющееся при конденсации паров воды из продуктов сгорания, не учитывается. Оценивая теплоту сгорания топлива, обычно пользуются значениями низшей теплоты сгорания.

Теплота сгорания топлива влияет на топливную экономичность: чем она выше, тем меньше топлива содержится в 1 м 3 смеси, так как с увеличением теплоты сгорания топлива возрастает количество воздуха, теоретически необходимого для его полного сгорания.

Структуру процесса сгорания топлива можно представить, как две фазы (рисунок 2.1): образование очага горения (участок а) и образование пламени (участок б). Первая фаза - период скрытого сгорания или период задержки воспламенения характеризуется более интенсивной подготовкой рабочей смеси к сгоранию, чем в период сжатия.

Вторая фаза - непосредственное сгорание (сопровождается более быстрым, чем при чистом сжатии, повышением давления) продолжается до максимального подъёма давления и обычно заканчивается спустя несколько градусов после верхней мёртвой точки.

Скорость сгорания при нормальном развитии процесса зависит от следующих основных факторов:

химического состава топлива;

количества топлива;

соотношения количества топлива и воздуха;

количества остаточных газов в цилиндре;

температуры рабочей смеси в момент подачи искры;

давления рабочей смеси в момент подачи искры;

конструкции камеры сгорания;

степени сжатия;

частоты вращения коленчатого вала.

При нормальном сгорании процесс проходит плавно с почти полным протеканием реакций окисления топлива и средней скоростью распространения пламени 10 - 40 м/с.

Рисунок 2.1 - Диаграмма процесса сгорания в двигателе с зажиганием от искры

Когда скорость распространения пламени резко возрастает (почти в 100 раз) и достигает 1500 - 2000 м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости пламени и возникновением ударной волны.

Согласно перекисной теории (она в настоящее время общепризнанна), при детонации образуются первичные продукты окисления топлива - органические перекиси.

При присоединении молекулы кислорода к углеводородам по С - С связи образуется перекись, по С - Н связи - гидроперекись. Перекиси, образующиеся в процессе предварительного окисления, накапливаясь в несгоревшей части рабочей смеси, распадаются (по достижении критической концентрации) со взрывом и выделением большого количества тепла.

Детонация приводит к потере мощности двигателя, его перегреву, прогару поршней, клапанов и поршневых колец, нарушению изоляции свечей, растрескиванию вкладышей шатунных подшипников, повышению токсичности отработавших газов.

Когда детонирует около 5 % смеси, появляются внешние признаки детонации. Если детонирует 10 - 12 % смеси, наблюдается детонация средней интенсивности. Очень сильная детонация характерна для 18 - 20 % детонирующей смеси

2.2 Эксплуатационные требования к автомобильным бензинам

Топлива для карбюраторных двигателей должны иметь такие физико-химические свойства, которые обеспечивали бы:

нормальное и полное сгорание полученной смеси в двигателе (без возникновения детонации);

образование топливовоздушной смеси требуемого состава;

бесперебойную подачу бензина в систему питания двигателя;

отсутствие коррозии и коррозионных износов деталей двигателя;

возможно меньшее образование отложений во впускном трубопроводе, камерах сгорания и других местах двигателя;

сохранение качеств при хранении, перекачках и транспортировке.

2.3 Свойства автомобильных бензинов

2.3.1 Карбюрационные свойства

Плотность. Под плотностью понимают массу вещества, отнесённую к единице его объёма. Плотность бензина (как и его вязкость) влияет на расход топлива через калиброванные отверстия жиклёров карбюратора. Уровень бензина в поплавковой камере также зависит от плотности. Для автомобильных бензинов плотность при 20 0С должна находиться в пределах от 690 до 750 кг/м 3.

Плотность топлива определяется ареометром, гидростатическими весами и пикнометром.

Плотность бензина с понижением температуры на каждые 10 0С возрастает примерно на 1 %. Зная температуру при которой была определена плотность можно привести её к стандартной температуре (+20 0С):

20 = t + (t - 20), (2.2)

где: t - плотность испытуемого продукта при температуре испытаний, кг/м 3;

t - температура испытания, 0С;

Температурная поправка плотности (определяется по расчётной таблице, находится в пределах от 0,515 до 0,910 кг/м 3).

Вязкость (внутреннее трение) - свойство жидкостей, характеризующее сопротивление действию внешних сил, вызывающих их течение.

Величина вязкости может быть выражена в абсолютных единицах динамической, кинематической вязкости или в условных единицах.

В системе СИ за единицу динамической вязкости принята вязкость такой жидкости, которая оказывает сопротивление 1Н взаимному сдвигу двух слоёв жидкости площадью 1 м 2, находящихся на расстоянии 1 м один от другого и перемещающихся с относительной скоростью 1 м/с.

Единица измерения динамической вязкости [кг/(м * с)].

Кинематическая вязкость - это динамическая вязкость, разделённая на плотность жидкости, определённой при той же температуре.

t = t /t . (2.3)

За единицу кинематической вязкости в СИ принят квадратный метр в секунду [м 2/с]. Наиболее часто используется мм 2/с.

Условной вязкостью называется вязкость, выраженная в условных единицах, получаемых на различных вискозиметрах. Пересчёт условной вязкости ( 0ВУt ) (градусов Энглера 0Еt ) в кинематическую производится по следующей формуле:

t = 0,07319 0ВУt - 0,631 / 0ВУt . (2.4)

Вязкость оказывает превалирующее влияние на весовое количество топлива, протекающее через жиклёр в единицу времени. Снижение температуры вызывает увеличение вязкости бензина, а это вызывает снижение его расхода. Расход бензина через жиклёр при изменении температуры от 40 до - 40 0С снижается на 20 - 30 %.

Поверхностное натяжение - характеризуется работой, необходимой для образования 1 м 2 поверхности жидкости (т.е. для перемещения молекул жидкости из её объёма в поверхностный слой площадью в 1 м 2) и выражается в Н/м. Поверхностное натяжение, наряду с вязкостью, влияет на степень распыливания бензина. Чем меньше его величина, тем меньших размеров получаются капли. Поверхностное натяжение всех автомобильных бензинов одинаково и при +20 0С равно 20 - 24 мН/м (в 3,5 раза меньше чем у воды).

Испаряемость . Под испаряемостью топлива понимают его способность переходить из жидкого состояния в парообразное.

Испарение топлива является необходимым условием его сгорания, так как смешивается с воздухом и воспламеняется только паровая фаза. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивать лёгкий пуск двигателя, его быстрый прогрев и полное сгорание бензина после этого, а также исключить образование паровых пробок в топливной системе.

Практически испаряемость топлив для двигателей оценивают, определяя их фракционный состав методом разгонки на стандартном аппарате (для бензинов измеряют ещё и давление насыщенных паров). Бензин, представляя собой смесь углеводородов, не имеет фиксированной температуры кипения: он испаряется в интервале температуры 35 - 195 0С.

При разгонке фиксируют следующие характерные температурные точки: температура начала кипения, температуры выкипания 10 % (t10 ), 50 % (t50 ), 90 % (t90 ) топлива и температуру конца кипения. Характерные температурные точки приводят в стандартах и паспортах качества.

Содержание лёгких фракций в топливе характеризуется температурой выкипания 10 %. Эти фракции определяют пусковые свойства топлива, чем ниже температура выкипания 10 % топлива, тем они лучше. Для зимнего топлива t10 должна быть не выше 55 0С. Но при использовании зимнего вида бензина в летний период возможно образование паровых пробок в топливоподающей системе.

Качества горючей смеси при разных режимах работы двигателя, продолжительность прогрева, приёмистость зависят от испаряемости рабочей фракции, которая по стандарту нормируется 50 % - ной точкой. Чем ниже температура этой точки, тем однороднее состав рабочей смеси по отдельным цилиндрам, тем устойчивее работает двигатель, улучшается его приёмистость.

Температура выкипания 90 % топлива характеризует его склонность к конденсации. Склонность топлива к конденсации тем меньше, чем меньше интервал от t90 до температуры конца кипения, когда испаряются тяжёлые углеводороды. Поскольку тяжёлые углеводороды испаряются не полностью, то, оставаясь в капельно-жидком состоянии, они могут проникать через зазоры между цилиндром и поршневыми кольцами в картер двигателя, что приводит к смыванию смазочной плёнки, увеличению износа деталей, разжижению масла, увеличению расхода топлива.

Давление насыщенных паров. Давление паров испаряющегося бензина на стенки герметичной ёмкости называют давлением (упругостью) насыщенных паров. Давление насыщенных паров возрастает с при повышении температуры.

Стандартом ограничивается верхний предел давления паров до 67 кПа летом и от 67 до 93 кПа зимой. Бензины с высокой упругостью паров склонны к повышенному образованию паровых пробок в топливоподающей системе; их использование влечёт за собой снижение наполнения цилиндров, падение мощности. Увеличиваются также потери от испарения такого бензина при хранении на складах и в топливных баках.

Низкотемпературные свойства. Температура застывания автомобильных бензинов обычно ниже минус 60 0С, поэтому этот показатель для них не регламентируется. Но при эксплуатации двигателя в условиях низких температур могут возникнуть осложнения связанные с образованием в бензинах кристаллов льда. Установлено, что с понижением температуры растворимость воды в бензинах уменьшается. При быстром охлаждении излишняя влага, не успевшая перейти в воздух, выделяется в виде мелких капель, которые при отрицательных температурах превращаются в кристаллы льда. Забивая фильтры, кристаллы нарушают подачу бензина в двигатель.

2.3.2 Антидетонационные свойства

Детонационная стойкость, оцениваемая октановым числом (ОЧ), - важнейшее свойство топлива, обеспечивающее работу двигателя без детонации.

Октановым числом топлива называют процентное содержание (по объёму) изооктана в искусственно приготовленной смеси, состоящей из изооктана (ОЧ = 100) и нормального гептана (ОЧ = 0), по своей детонационной стойкости равноценной испытуемому топливу.

Определяют ОЧ моторным и исследовательским методами. Моторным методом ОЧ определяют на одноцилиндровой установке ИТ 9 - 2М, позволяющей проводить испытания с переменной степенью сжатия от 4 до 10 единиц. Исследовательским методом детонационную стойкость бензина определяют на установке ИТ9 - 6 в режиме работы легкового автомобиля при его движении в условиях города. Разница в ОЧ, определённых по исследовательскому и моторному методам, составляет 7 - 10 единиц (при исследовательском методе ОЧ больше).

ОЧ указывают на всех марках бензина. При его определении исследовательским методом в маркировке ставится буква "И", например АИ - 93.

Детонационная стойкость бензина зависит от его группового состава и от того на какой смеси работает двигатель. В топлива, антидетонационные свойства которых не соответствуют эксплуатационным требованиям, добавляют высокооктановые компоненты или специальные присадки - антидетонаторы.

В качестве высокооктановых компонентов применяют вещества, обладающие хорошими антидетонационными свойствами: бензол, этиловый спирт, продукты каталитического крекинга, риформинга и др.

Наиболее распространённой присадкой - антидетонатором, в настоящее время, является тетраэтилсвинец Pb(C2 H5 )4 (ТЭС).

Установлено, что ТЭС действует, как антидетонатор только при высоких температурах, когда он начинает распадаться с образованием атомного свинца. Механизм действия ТЭС, как антидетонатора описывается следующими выражениями:

Pb(C2 H5 )4 Pb + 4C2 H5 , (2.5)

Pb + O2 PbO2 . (2.6)

Двуокись свинца вступает в реакцию с перекисями, разрушая их и образуя малоактивные продукты окисления углеводородов и окись свинца.

R - CH 2 - OOH + PbO2 COH + PbO + H2 O + Ѕ O2 . (2.7)

Окись свинца, взаимодействуя с кислородом воздуха, снова окисляется в двуокись свинца, которая вновь способна реагировать с перекисной молекулой. Этим объясняется высокая эффективность малых количеств антидетонатора.

Наиболее существенным недостатком ТЭС является его высокая токсичность.

В чистом виде ТЭС не применяют, так как это может привести к отложению окислов свинца в камере сгорания. В бензин вводят этиловую жидкость, представляющую собой смесь ТЭС с выносителями и красителями. Бензин с этиловой жидкостью называют этилированным. Искусственное окрашивание такого бензина предупреждает о его ядовитости (А - 76 жёлтый; АИ - 93 оранжевый, АИ - 98 голубой).

Токсичность ТЭС, несмотря на его хорошие антидетанационные свойства, обуславливает необходимость разработки новых не токсичных, или менее токсичных антидетонаторов.

2.3.3 Коррозионные свойства

Топливо вызывает коррозию металлов и в жидком и в газообразном состоянии, коррозионное воздействие оказывают и продукты его сгорания.

От углеводородов топлива металлы не корродируют, коррозии способствует наличие в топливе коррозионно-агрессивных соединений: водорастворимых (минеральных) кислот и щелочей, активных сернистых соединений, воды, органических кислот.

Вода, а также водорастворимые кислоты и щёлочи в товарных бензинах отсутствуют, могут попасть при транспортировке и хранении.

Органические кислоты всегда содержатся в топливе (менее активны по сравнению с неорганическими), но их содержание заметно возрастает при длительном хранении. Содержание органических кислот характеризуют кислотностью. Этот показатель нормируют количеством щелочи (в миллиграммах), потребной для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 мл топлива.

Сернистые соединения по коррозионной агрессивности подразделяют на активные и неактивные. Их содержание в топливе отрицательно сказывается на таких его свойствах, как стабильность, способность к нагарообразованию, коррозионная агрессивность и др. Сернистые соединения способствуют повышению коррозионной агрессивности продуктов сгорания, приводят к повышению твёрдости нагара. Присутствие данных соединений в топливе крайне нежелательно. Максимальное содержание серы в отечественных бензинах регламентируется соответствующими стандартами и составляет 0,12 %.

2.3.4 Стабильность топлива

Под стабильностью топлива понимают его способность сохранять свойства в допустимых пределах для конкретных эксплуатационных условий. Условно различают физическую и химическую стабильность топлива. Физическая стабильность - способность топлива сохранять свой фракционный состав и однородность.

Химическая стабильность - способность топлива сохранять свой химический состав. В результате окисления бензинов в процессе хранения образуются растворимые органические кислоты и смолистые вещества. Содержанием фактических смол - продуктов реакций окисления, полимеризации и конденсации определяют степень осмоления бензинов. При содержании фактических смол в пределах, допускаемых стандартами (7 - 15 мг/100мл), двигатели длительное время работают без повышенного смоло- и нагарообразования. Способность бензина сохранять свой состав неизменным при соблюдении условий перевозки, хранения и использования (стабильность) оценивают индукционным периодом. Этот показатель оценивают по времени в минутах от начала окисления бензина до активного поглощения им кислорода в лабораторной установке при искусственном окислении бензина (t = 100 0 C, в атмосфере сухого чистого кислорода при давлении 0,7 МПа). Это время для бензинов находится в пределах от 600 до 900 мин. Для повышения химической стабильности применяют гидроочистку бензинов и вводят в их состав специальные многофункциональные антиокислительные присадки.

2.4 Ассортимент бензинов

Отечественный ассортимент автомобильных бензинов включает следующие марки: А - 76, АИ - 92, АИ - 93, АИ - 95, АИ - 98. Каждая марка, кроме АИ - 95 и АИ - 98, подразделяется на два вида - зимний и летний.

По отдельным техническим условиям выпускается неэтилированный бензин АИ - 95 "Экстра" для применения в автомобилях высшего класса. Объёмы его производства незначительны.

В промышленно развитых странах применяются в основном два вида бензинов - "Премиум" с октановым числом по исследовательскому методу 97 - 98 (О.Ч.И. 97 - 98) и "Регуляр" с О.Ч.И. 90 - 94.

Решением Совета стран ЕЭС от 20.03.85 г. на перспективу утверждён единый неэтилированный бензин "Премиум" с О.Ч.И. 95 (О.Ч.М. 85). В настоящее время все новые модели автомобилей за рубежом переводятся на использование только неэтилированного бензина.

2.5 Вопросы для самопроверки

1 Что понимают под термином "сгорание" применительно к автомобильным двигателям?

2 Что характеризует параметр называемый коэффициентом избытка воздуха?

3 Что такое теплота сгорания топлива?

4 В чём заключается отличие между высшей и низшей теплотой сгорания топлива?

5 Опишите структуру процесса сгорания двигателя с искровым зажиганием.

6 От каких факторов зависит скорость сгорания в двигателях с искровым зажиганием при нормальном развитии процесса?

7 Чем характеризуется детонационное сгорание рабочей смеси?

8 Каковы основные причины возникновения детонации?

9 Перечислите основные эксплуатационные требования, предъявляемые к автомобильным бензинам.

10 Какие свойства автомобильных бензинов оказывают влияние на процесс смесеобразования?

11 Как влияет плотность бензина на показатели работы двигателя?

12 Каким образом определяется плотность жидких нефтепродуктов?

13 Что характеризует свойство жидкостей называемое вязкостью?

14 В каких единицах может быть выражена вязкость жидкостей?

15 Дайте определение динамической вязкости жидкости.

16 Как связаны между собой динамическая и кинематическая вязкость жидкости?

17 Что называется условной вязкостью жидкости?

18 Как влияет вязкость бензинов на показатели работы двигателя?

19 Что характеризует свойство жидкости называемое поверхностным натяжением?

20 Как влияет поверхностное натяжение бензинов на показатели работы двигателя?

21 Каким образом характеризуется испаряемость бензинов?

22 Какое влияние оказывают показатели испаряемости автомобильных бензинов на эксплуатационные характеристики двигателя?

23 Что характеризует свойство жидкости называемое давлением насыщенных паров?

24 Как влияет давление насыщенных паров на эксплуатационные качества бензинов?

25 Дайте определение параметру называемому октановым числом топлива?

26 Какие существуют методы определения октанового числа?

27 От чего зависит детонационная стойкость бензинов?

28 Назовите основные методы повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов.

29 Перечислите основные достоинства и недостатки применения тетраэтилсвинца, как присадки - антидетона.

30 От каких факторов зависят коррозионные свойства бензинов?

31 Что понимают под стабильностью топлива?

32 От каких факторов зависит стабильность автомобильных топлив?

33 Назовите основные марки бензинов отечественного и зарубежного производства, приведите пример их маркировки.

3 . Дизельные топлива

3.1 Эксплуатационные требования к качеству дизельных топлив

Дизельное топливо - это нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурами кипения в пределах от 200 до 350 0 С.

Рабочий процесс в дизельных двигателях принципиально иной чем в карбюраторных. В воздух сжатый в цилиндре до 3 - 7 МПа и нагретый за счёт высокого давления до 500 - 800 0 С, под высоким давлением (до 150 МПа) через форсунку впрыскивается топливо. Сложные процессы смесеобразования и сгорания осуществляются за очень небольшой промежуток времени, соответствующий 20 - 25 0 поворота коленчатого вала (в 10 - 15 раз меньше чем в карбюраторных двигателях).

Для обеспечения в быстроходных дизельных двигателях полного и качественного сгорания топлива к нему предъявляются следующие эксплуатационные требования:

хорошая прокачиваемость;

обеспечение тонкого распыла и хорошее смесеобразование;

уменьшение нагарообразования;

отсутствие коррозионного воздействия на элементы топливоподающей системы и детали двигателя;

химическая стабильность.

3.2 Сгорание смеси и оценка самовоспламеняемости дизельных топлив

Рассмотрим индикаторную диаграмму дизельного двигателя (рисунок 3.1).

Для процесса сгорания смеси в дизельных двигателях характерно образование во внешней оболочке струи впрыскиваемого топлива объёмных очагов пламени, количество которых определяется интенсивностью протекания предпламенных реакций и величиной периода задержки воспламенения.

мягкая работа;

жесткая работа

Рисунок 3.1 - Развёрнутая индикаторная диаграмма дизельного двигателя

На диаграмме можно выделить следующие периоды и характерные точки:

точка 1 - впрыск топлива;

точка 2 - начало горения;

1 - 2 - период задержки воспламенения;

2 - 3 - период быстрого горения;

3 - 4 - период замедленного горения;

после точки 4 - линия расширения.

Если он небольшой, то процесс сгорания протекает благоприятнее, облегчается пуск, обеспечивается мягкая и устойчивая работа двигателя.

Минимальный период задержки воспламенения характерен для топлива с большим количеством легкоокисляющихся углеводородов (парафиновые углеводороды нормального строения).

Жесткая работа двигателя наблюдается при работе на топливе, содержащем трудно окисляющиеся парафиновые углеводороды изомерного строения и ароматики (в бензинах они необходимы). При этом период задержки воспламенения увеличивается.

Жесткость работы двигателя оценивается по величине нарастания давления на 1 0 поворота коленчатого вала. Двигатель работает мягко при нарастании давления до 0,25 - 0,5 МПа на 1 0 поворота коленчатого вала, очень жёстко (быстрый выход из строя) при нарастании давления более 0,9 МПа.

Склонность дизельного топлива к самовоспламенению и возникновению жёсткой работы оценивают по цетановому числу. Цетановое число (ЦЧ) - это показатель воспламеняемости дизельного топлива; численно равный объёмному проценту цетана в эталонной смеси, состоящей из цетана (ЦЧ = 100) и - метилнафталина (ЦЧ = 0), которая в условиях испытания равноценна по воспламеняемости испытуемому топливу.

Для определения самовоспламеняемости дизельного топлива необходимо подобрать такой состав эталонной смеси, при котором бы испытуемое топливо и смесь в стандартных условиях имели одинаковый период задержки самовоспламенения.

Для современных быстроходных дизелей применяют топлива с цетановыми числами 45 - 50. Применение топлив с цетановым числом менее 40 может привести к жесткой работе дизельного двигателя.

Повышение цетанового числа выше 50 нецелесообразно, так как из - за очень малого периода задержки самовоспламенения топливо не успевает распространиться по всей камере сгорания, воспламеняясь и сгорая вблизи форсунки. Поскольку наиболее удалённые от неё порции воздуха не в полной мере участвуют в процессе горения, экономичность двигателя снижается и при этом наблюдается дымление. Цетановые числа топлив могут быть повышены двумя способами: регулированием углеводородного состава или введением специальных присадок.

3.3 Показатели и свойства дизельных топлив, влияющие на подачу и смесеобразование

3.3.1 Низкотемпературные свойства

Низкотемпературные свойства дизельных топлив характеризуются двумя температурами: температурой застывания и температурой помутнения.

Температурой помутнения называют температуру, при которой топливо теряет прозрачность в результате выпадения кристаллов н-парафиновых углеводородов или микрокристаллов льда. При этом топливо не теряет текучести. Микрокристаллы, задерживаясь на фильтрующем патроне в фильтре тонкой очистки, образуют непроницаемую для топлива парафиновую плёнку, в результате чего подача топлива прекращается.

Бесперебойная подача обеспечивается при температуре помутнения топлива на 5 - 10 0 С ниже температуры воздуха, при которой эксплуатируется автомобиль. Потерю подвижности нефтепродуктов вследствие образования из кристаллизующихся углеводородов каркаса или структурной сетки принято называть застыванием. Температурой застывания называют температуру, при которой дизельное топливо не обнаруживает подвижности в стандартном приборе под углом 45 0 в течение 1 мин. Самая низкая температура, при которой может применяться дизельное топливо, должна быть выше температуры застывания на 10 - 15 0 С.

В эксплуатации низкотемпературные свойства дизельных топлив могут быть улучшены путём добавления присадок - депрессаторов или реактивного топлива.

3.3.2 Вязкостные свойства

Повышенное или пониженное значение вязкости (для топлив различных марок 20 от 1,8 до 6 мм 2 /с) приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры, а также процессов смесеобразования и сгорания топлива.

При пониженной вязкости: в результате проникновения топлива через зазоры в плунжерной паре уменьшается цикловая подача и снижается давление впрыска; подтекание топлива через отверстия форсунки увеличивает нагарообразование; ухудшаются смазочные свойства топлива, вследствие чего, возрастает интенсивность изнашивания элементов топливной аппаратуры. Как следствие, возрастает расход топлива, падает мощность двигателя.

Повышенная вязкость топлива приводит к ухудшению качества смесеобразования, при распыливании образуются крупные капли и длинная струя с малым углом.

Возрастает продолжительность этапа испарения, топливо сгорает не полностью, увеличивается его расход, повышается нагарообразование, возникает дымление.

На процесс смесеобразования влияют также плотность топлива и поверхностное натяжение. Их роль в этом процессе как в дизельных двигателях, так и в карбюраторных одинакова.

3.3.3 Испаряемость

Испаряемость оказывает решающее влияние на протекание второй стадии смесеобразования - испарение топлива (её определяют при разгонке на стандартном аппарате).

По ГОСТ 305 - 82 испаряемость топлива, характеризуемая фракционным составом, определяется двумя температурами - выкипания 50 и 96 % топлива (t 50 и t 96). Температура начала кипения отечественных дизельных топлив находится в пределах 170 - 200 0 С, а конца перегонки (t 96) - 330 - 360 0 С.

Показатель t 50 в какой-то степени характеризует пусковые качества дизельных топлив. Показатель t 96 указыват на содержание в топливе трудноиспаряющихся фракций, которые ухудшают смесеобразование и вызывают неполное сгорание.

3.4 Механические примеси и вода в дизельных топливах

В соответствии с ГОСТ 305 - 82 массовое содержание механических примесей и воды в топливе для быстроходных дизелей равно нулю. В соответствии с чувствительностью метода оценки, за отсутствие загрязнений принимаются содержание механических примесей до 0,005 % и воды до 0,03 % по массе.

Практика эксплуатации автомобильной техники показывает, что содержание загрязнений в топливе зачастую превышает допустимый уровень. Например на заправочных пунктах концентрация механических примесей в топливе составляет до 0,06 %, воды до 0,12 % по массе.

Заметно снизить загрязнение и уменьшить содержание воды в дизельном топливе можно лишь при длительном отстаивании (10 суток и более) его в складской таре и заборе топлива из верхних слоёв. Достаточно эффективным является и применение фильтров тонкой очистки на заправочных станциях.

3.5 Коррозионные свойства дизельных топлив

Причины коррозионности дизельных топлив те же, что и бензинов (наличие водорастворимых кислот и щелочей, органических кислот и сернистых соединений). Присутствие водорастворимых кислот и щелочей в топливе не допускается. Кислотность, согласно ГОСТ 305 - 82 не должна превышать 5 мг КОН для нейтрализации 100 мл топлива. Наличие в топливах сернистых соединений нежелательно.

В настоящее время нефтепродукты производят в основном из сернистых нефтей. Серу из дистиллятов удаляют достаточно сложным путём - каталитическим обессериванием, позволяющим снизить её содержание до 0,2 - 0,5 % (такое содержание серы допускает ГОСТ 305 - 82). Те активные органические кислоты и сернистые соединения, что непосредственно не взаимодействуют с металлами и наличие которых в небольших количествах в топливе для быстроходных дизелей допускается, являются основными "виновниками" коррозии его деталей при сгорании топлива. В результате взаимодействия сернистого и серного ангидридов с парами воды образуются агрессивные сернистая и серная кислоты. Они вызывают очень сильную химическую коррозию нижнего пояса гильзы цилиндра, а попадая с отработавшими газами в картер двигателя, смешиваются с маслом и, распространяясь по всей системе смазки, поражают подшипники, шейки валов и другие детали.

Разрушающее действие кислот нейтрализуют добавлением в дизельное масло противокоррозионных присадок, из которых наиболее эффективен нафтенат цинка. Дизельные топлива с содержанием серы более 0,2 % применяют только при условии, что двигатель работает на масле с антикоррозионной присадкой.

3.6 Ассортимент и маркировка дизельных топлив

В зависимости от условий применения по ГОСТ 305 - 82 установлены следующие марки дизельного топлива: летнее (Л), зимнее (З) и арктическое (А). Рекомендации по применению дизельных топлив сводятся к следующему: топливо марки Л можно применять при температуре окружающего воздуха 0 0 С и выше, З - при -20 0 С и выше (в холодной климатической зоне - при -30 0 С и выше), А - при -50 0 С и выше.

У зимнего топлива температура застывания не выше -45 0 С, но стандарт предусматривает выработку топлива марки "З" с температурой застывания -35 0 С, однако в этом случае обязательно применение депрессорной присадки. Каждая марка топлива по общему содержанию серы делится на две подгруппы: в топливах 1-й подгруппы ее должно быть не более 0,2 %, а в топливах 2 - й подгруппы - 0,4 для марки "А" и 0,5 для марок "Л" и "З". Содержание серы обязательно указывается в маркировке топлива.

3.7 Вопросы для самопроверки

1 Какими особенностями характеризуются процессы смесеобразования и сгорания в дизелях.

2 Перечислите основные требования, предъявляемые к качеству дизельных топлив.

3 Какие характерные точки и периоды можно выделить на индикаторной диаграмме, описывающей процесс сгорания в дизельном двигателе?

4 Какое влияние оказывает период задержки воспламенения топлива на показатели работы двигателя?

5 Каким образом оценивается жёсткость работы дизельного двигателя?

6 Каким образом оценивается самовоспламеняемость дизельного топлива?

7 Дайте определение показателю называемому цетановым числом.

8 В каких пределах находится цетановое число у дизельных топлив, применяемых для быстроходных дизелей, как влияют отклонения от нормы на показатели работы двигателя?

9 Какие существуют методы повышения цетанового числа?

10 Какими показателями характеризуются низкотемпературные свойства дизельных топлив?

11 Назовите основные методы улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив.

12 Как влияют отклонения вязкости дизельного топлива от нормы на показатели работы двигателя?

13 Какие свойства дизельного топлива оказывают влияние на процесс смесеобразования?

14 Каким образом оцениваются низкотемпературные свойства дизельного топлива?

15 Каким образом характеризуется испаряемость дизельных топлив?

16 Какое влияние оказывают показатели испаряемости дизельных топлив на эксплуатационные характеристики двигателя?

17 Назовите основные мероприятия, позволяющие снизить содержание воды и механических примесей в дизельном топливе.

18 От каких факторов зависят коррозионные свойства дизельных топлив?

19 Назовите основные методы нейтрализации коррозионного воздействия продуктов сгорания дизельных топлив на детали двигателя.

20 Каким образом классифицируются и маркируются дизельные топлива отечественного производства?

4 . Альтернативные виды топлив

4.1 Газообразные топлива

В настоящее время наибольшее распространение получили два вида газообразного топлива: сжиженный нефтяной газ (СНГ) и сжатый природный газ (СПГ). Существует ещё сжиженный природный газ, но он не получил широкого распространения из-за сложности криогеннных установок, необходимых для перевода газа в жидкое состояние.

4.1.1 Сжиженные газы

Основные компоненты сжиженных газов - это пропан С 3 Н 8 , бутан С 4 Н 10 и их смеси. Получают их из газов, выходящих из буровых скважин вместе с нефтью и из газообразных фракций, получаемых при переработке нефти.

Оба углеводорода при небольшом давлении (без охлаждения) можно перевести в жидкое состояние. К примеру, при +20 0 С пропан сжижается при 0,716, а бутан - при 0,103 МПа.

Сжиженные газы хранят в баллонах, рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. В таких условиях даже чистый пропан находится в жидком виде, что позволяет эксплуатировать автомобили на СНГ круглогодично на всей территории страны, кроме южных районов в летнее время (где t выше 48,5 0 С). Для газобаллонных автомобилей в соответствии с ГОСТ 20448 - 90 выпускают сжиженные газы двух марок: СПБТЗ (смесь пропана и бутана техническая зимняя) и СПБТЛ (смесь пропана и бутана техническая летняя). В таблице 1 приведён состав этих газов.

Таблица 4.1 - Состав сжиженных газов

В состав СНГ добавляют специальные вещества - одоранты, обладающие сильным запахом, так как СНГ обычно не имеют запаха и цвета, и обнаружить их утечку очень трудно. Наиболее распространённый одорант - этилмеркаптан С 2 Н 5 SH, его ощущают уже при концентрации 0,2 г на 1000 м 3 воздуха или газа.

Автомобили, работающие на сжиженном газе, имеют такой же запас хода, как и автомобили, работающие на бензине. Сжиженные газы транспортируются в обычных автомобильных или железнодорожных цистернах. Заправка ими автомобилей осуществляется с помощью простых газозаправочных устройств. Автомобили, работающие на СНГ не рекомендуется запускать при температуре ниже -5 0 С. При низких температурах снижается надёжность газового оборудования, запуск двигателя затруднён.

Препятствием для дальнейшего расширения применения СНГ в качестве топлива является ограниченность ресурсов сжиженного нефтяного газа и большая ценность его, как сырья для химической промышленности. Более перспективен в этом плане сжатый природный газ. Следует учитывать огромные запасы этого газа, его дешевизну и высокий уровень развития газовой промышленности.

4.1.2 Сжатые газы

Основные компоненты сжатых газов - метан СН 4 , окись углерода СО и водород Н 2 - получают преимущественно из природных газов (возможно получение из попутных, нефтяных, коксовых и других газов).

При высокой температуре, даже при высоком давлении эти газы не могут быть сжижены: для этого необходимы низкие температуры.

Для сжатого газа применяют газобаллонные установки, рассчитанные на работу при высоком давлении - 20 МПа.

Для заправки автомобилей применяют две марки сжатого природного газа (СПГ) - А (95 % СН 4 по объёму) и Б (90 % СН 4 по объёму).

На автомобиле СПГ храниться в толстостенных стальных баллонах ёмкостью по 50 литров. Батарея таких баллонов имеет достаточно большой вес (около 500 кг), в результате чего снижается грузоподъёмность автомобиля. Это же обстоятельство является основным препятствием использования СПГ на легковых автомобилях. Дальность ездки на одной заправке газом значительно меньше по сравнению с заправкой бензином и не превышает 200 - 250 км.

Более перспективной считают криогенную технологию хранения СПГ на автомобиле. Это направление является этапным на пути создания водородных двигателей

СПГ воспламеняется при температуре 630 - 645 0 С, что в три раза выше температуры воспламенения бензина. Это затрудняет запуск двигателя собенно при низких температурах.

4.1.3 Водород

В настоящее время всё более широко ведутся работы по применению в качестве топлива водорода, а также его смесей с бензином. Характерные особенности водорода заключаются в следующем:

водород самый лёгкий элемент, даже в жидком состоянии он в 14 раз легче воды;

в единице массы водород содержит в 3 раза больше тепловой энергии, чем все известные ископаемые топлива. Однако, чтобы его разместить, необходимы довольно большие объёмы;

водород обладает способностью моментально смешиваться с другими газами и, в частности, с воздухом атмосферы;

водород горит в газообразном состоянии с образованием паров воды. Для сжигания 1 кг водорода необходимо в 2 раза больше воздуха, чем для сжигания бензина;

отработавшие газы при работе на водороде не содержат окиси углерода, углеводородов, окислов свинца, а окислы азота присутствуют в меньших количествах, чем при работе на бензине.

Использование водорода в чистом виде требует значительного усложнения конструкции системы питания и двигателя в целом. Но использование водорода в качестве добавки к бензовоздушной смеси не требует таких изменений. Эксплуатация автомобилей на бензоводородных смесях в условиях интенсивного городского движения позволяет экономить топливо нефтяного происхождения и при этом снизить загрязнение окружающей среды токсичными продуктами отработавших газов. Так, например, если расход бензина составлял 12,2 кг/100 км, то в данном случае он снизится до 5,5, а расход водорода составит всего 1,8 кг. При этом концентрация окиси углерода в отработавших газах снижается в 13 раз, окислов азота - в 5 раз, углеводородов - на 30 %.

Следует иметь в виду, что по стоимости водородное топливо не выше других синтетических топлив.

Основными факторами, сдерживающими широкое применение водородного топлива являются сложности, связанные с его хранением и распределением. Производство водородного топлива также связано с определёнными сложностями.

4.1.4 Преимущества и недостатки применения газовых топлив

Преимущества:

Снижается токсичность отработавших газов;

увеличивается срок службы масла (в 2 - 2,5 раза);

Подобные документы

Установка сорта и марки масел, низкозамерзающих и охлаждающих жидкостей для применения на автомобиле Москвич 214122. Оценка эксплуатационных свойств трансмиссионных масел и тормозной жидкости. Выбор сорта и марки смазочных материалов для автомобиля.

курсовая работа , добавлен 07.08.2013


Процесс производства и технология получения пластичных смазок. Эксплуатационные свойства бензина и показатели их оценивающие. Система классификации и маркировка тормозных жидкостей. Характеристика эксплуатационных материалов, их классификация по SAE.

контрольная работа , добавлен 13.08.2012


Длительная бесперебойная и экономичная работа автомобиля, его агрегатов. Эксплуатационные свойства и показатели их оценивающие. Чистота дизельного топлива. Система классификации и маркировки тормозных жидкостей. Характеристика эксплуатационных материалов.

контрольная работа , добавлен 25.07.2012


Характеристика паспортных данных дизельного топлива, моторных, трансмиссионных масел, а также низкозамерзающих охлаждающих жидкостей. Выбор сорта и марки смазочных материалов. Выбор смазок для узлов трения органов управления, трансмиссии и ходовой части.

курсовая работа , добавлен 07.08.2013


Производственные технологии получения бензина. Стабильность дизельного топлива и показатели его раскрывающие. Система классификации, маркировки тормозных жидкостей. Характеристика эксплуатационных материалов. Проблема экономии горюче-смазочных материалов.

реферат , добавлен 20.11.2012


Показатели качества, классификация и ассортимент эксплуатационных материалов: бензинов, моторных и трансмиссионных масел, пластичных смазок. Процессы, происходящие при воспламенении и сгорании в цилиндре двигателя. Технологии окраски автомобилей.

курсовая работа , добавлен 16.05.2011


Требования к дизельному топливу и бензину. Марки масел, применяемых в карбюраторных двигателях и дизелях (стандартные сорта), показатели их основных свойств. Требования к моторным маслам и тормозным жидкостям, их классификация и особенности эксплуатации.

контрольная работа , добавлен 30.01.2010


Характеристика свойств и эксплуатационных качеств масел, применяемых для карбюраторных, дизельных и роторных двигателей. Свойства трансмиссионных масел для автомобилей, их классификация. Технические автомобильные смазки общего и специального назначения.

реферат , добавлен 08.10.2014


Общая характеристика моторных масел, их функции в системе поршневых двигателей. Назначение и эксплуатационные свойства автомобильных масел. Система обозначений и методы моторных испытаний. Ассортимент масел, классы их вязкости и группы по ГОСТу.

реферат , добавлен 05.06.2013


Эксплуатационные свойства пластичных смазок: температура каплепадения, эффективная вязкость, коллоидная стабильность и водостойкость. Химмотологическая карта горюче-смазочных материалов и спецжидкостей, применяемых по необходимости при ремонтных работах.

2. Классификация и назначение автомобильных эксплуатационных материалов

Материалы, обеспечивающие работу автомобиля, называются эксплуатационными.

Основными автомобильными эксплуатационными материалами являются топлива, смазочные масла, смазки пластичные и специальные жидкости (рис. 1).

Рис. 1. Классификация автомобильных эксплуатационных материалов

Назначение:

Основное назначение всех автомобильных эксплуатационных материалов состоит в обеспечении надежности техники и сохранении возможности выполнения техникой заданных функций в течение установленного ресурса с сохранением требуемых эксплуатационных показателей.

ТОПЛИВА. Предназначены для удовлетворения энергетических потребностей двигателя путем превращения химической энергии в тепловую.

Жидкие нефтяные топлива получают при переработке нефти. Они являются основным источником энергии для современных двигателей внутреннего сгорания за счет превращения химической энергии углеводородов в тепловую. На автомобильной технике применяются два основных класса жидкого нефтяного топлива: автомобильные бензины и дизельные топлива.

Автомобильные бензины – жидкие нефтяные топлива для использования в поршневых двигателях с искровым зажиганием наземной техники.

Дизельные топлива – жидкие нефтяные топлива для использования в двигателях с воспламенением топливо-воздушной смеси от сжатия.

Альтернативные топлива получают из нетрадиционных видов сырья.

^ СМАЗОЧНЫЕ МАСЛА. Предназначены для снижения затрат энергии на трение и обеспечение надежности эксплуатации машин и механизмов. По области применения смазочные масла делятся на классы: моторные, турбинные, цилиндровые, трансмиссионные, редукторные, компрессорные, электроизоляционные, вакуумные, приборные, консервационные и специализированные. По масштабам применения на автомобильной технике и своему значению моторные и трансмиссионные масла занимают ведущее место.

^ Моторные масла. Применяются на поршневых двигателях с искровым зажиганием и дизелях для смазки коренных и шатунных подшипников, подшипников и шестерен распределительного вала, поршневых пальцев, штоков, толкателей клапанов и др.

Трансмиссионные масла. Применяются для смазки механических, гидромеханических и гидрообъемных трансмиссий.

^ СМАЗКИ ПЛАСТИЧНЫЕ. Предназначены для снижения износа трудящихся поверхностей, консервации изделий, герметизации уплотнений и соединений.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЖИДКОСТИ. Предназначены для использования в качестве рабочих тел в различных гидравлических системах, в качестве теплоносителей в системах охлаждения и для других технических целей.

^ Жидкости для гидросистем. Предназначены для гидропередач, тормозных систем, амортизаторов, тормозных устройств.

Охлаждающие жидкости. Предназначены для охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

^ Технические жидкости предназначены для проведения различных технических работ, связанных с ремонтом, обслуживанием и эксплуатацией автомобиля в особых условиях.

К техническим жидкостям относятся нефтяные растворители, противокристаллизационные, противооблединительные и пусковые жидкости.

^ 3. Классификация эксплутационных свойств

В основу классификации эксплутационных свойств топлив и смазочных материалов положены определяющие их химмотологические процессы и функциональное предназначение.

Все эксплутационные свойства делят на три группы:

Свойства, определяющие надежность и эффективность применения.

Свойства, определяющие сохранение качества в условиях хранения, транспортирования и заправки.

Свойства, определяющие экологическую безопасность применения.

1)Основными эксплуатационными свойствами, определяющими надежность применения топлив и смазочных материалов, являются:

^ Для топлив: испаряемость, воспламеняемость и горючесть, склонность к образованию отложений, совместимость с конструкционными материалами, смазывающая способность и прокачиваемость;

^ Для моторных масел: смазывающая способность, склонность к образованию отложений, совместимость с конструкционными материалами, прокачиваемость;

Для трансмиссионных масел: смазывающая способность;

Для пластичных смазок: смазывающая способность и совместимость с конструкционными материалами.

2) Сохраняемость представляет эксплутационное свойство, определяющее стабильность показателей качества при хранении.

Способность топлива (смазочного материала и др.) сохранять свои начальные свойства называют стабильностью. Различают стабильность физическую и химическую.

3) Экологические свойства топлив, смазочных масел, пластических смазок и специальных жидкостей характеризуют особенности и результат их воздействия на человека и окружающую среду.

Для обеспечения экологической безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении на технике необходимо учитывать характеристики токсичных и пожаро(взрыво)- опасных свойств топлив, смазочных материалов и жидкостей.

интетические смазочные материалы состоят из молекул, в которых изменяются сложные химические процессы и обеспечивают более высокую производительность в экстремальных условиях температуры, давления и силы. Минеральные смазочные материалы состоят из молекул, присутствующих в сырой нефти, разделяются в процессе дистилляции, на нефтеперерабатывающих заводах.

различие минеральных и синтетических смазочных материалов

Основным недостатком минеральных масел является то, что их молекулы имеют различные структуры, которые могут иметь положительный или отрицательный контроль износа.

Синтетические базовые масла не содержат элементы, которые приводят к образованию шламов и других вредных компонентов нефти. Синтетические смазочные материалы могут быть использованы при высоких температурах без перерыва. Их устойчивость к разложению позволяет непрерывно пользоваться.

Благодаря химическим и физическим свойствам минеральные масла разлагаются при температуре выше 200 ° C, в то время как синтетические моторные масла разлагаются при температуре выше 300 ° C.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ТОПЛИВА

(от лат. alter-другой, один из двух), получают в осн. из сырья ненефтяного происхождения, применяют для сокращения потребления нефти с использованием (после реконструкции) энергопотребляющих устройств, работающих на нефтяном топливе. Осн. виды А. т.: сжиженные и компримированные горючие газы; спирты, продукты их переработки и смеси с бензином; топливные смеси; искусств. жидкое топливо; водород (см. Водородная энергетика).

Сжиженные и компримированные горючие газы - углеводородные газы С 3 и С 4 (пропан-бутановые фракции, получаемые переработкой нефтяных попутных и прир. газов), а также метан, используемый в чистом виде и в составе прир. газа или продукта газификации твердых топлив. Осн. достоинства - высокая теплота сгорания, экология, безвредность продуктов сгорания; недостаток-необходимость применения спец. оборудования для сжижения, сжатия, хранения (при низких т-рах), распределения и транспортирования. Используются как пром. топливо и наряду со сжиженным и сжатым прир. газом как топливо для коммунально-бытовых целей.

Спирты, продукты их переработки и спиртобензиновые смеси. наиб. перспективны низшие алифатич. спирты-этанол и особенно метанол, к-рые благодаря высоким октановым числам и небольшому загрязнению атмосферы выхлопными газами могут использоваться как автомобильное топливо непосредственно или в смесях с бензином. Достоинство этанола-доступность сырьевых ресурсов (см. Этиловый спирт), метанола - горит при более низкой т-ре, чем бензин; недостатки метанола - низкая теплота сгорания (примерно вдвое меньше, чем у бензина), высокая токсичность. Интерес к метанолу быстро возрастает по след. причинам: синтез-газ, из к-рого гл. обр. производят метанол, м. б. получен конверсией любого углеродсодержащего сырья, в т. ч. прир. газа, нефтяных остатков и углей; синтез метанола освоен в крупных масштабах; из него получают высокооктановый бензин, высокооктановые добавки к нему (метил- трет -амиловый и метил- трет -бутиловый эфиры), др. виды топлив, напр. дизельные (см. также Метиловый спирт).

Для повышения детонационной стойкости топлива и, следовательно, мощности двигателей внутр. сгорания применяют гомог. смеси метанола или этанола с бензином (3-15% спирта), т. наз. спирто-бензиновые смеси. Трудная проблема при использовании этих смесей - предотвращение их расслаивания при пониж. т-рах в зимнее время (стабилизаторы смесей - высшие спирты).

Топливные смеси. Начато использование водно-топливных эмульсий (80-85% дизельного топлива, остальное-вода) для транспортных дизельных двигателей, а также метанольно-угольных, углемасляных, водно-угольных, водно-углемазутных и др. смесей вместо жидкого котельного топлива (мазута) или угля (напр., на тепловых электростанциях либо на речном транспорте). Указанные смеси легко воспламеняются, имеют высокую теплоту сгорания, хорошо перекачиваются по трубопроводам и легко распыляются топочными форсунками. Стабильность их при хранении и транспортировавши обеспечивается введением ПАВ. Масштабы применения топливных смесей определяются разницей в ценах на мазут и уголь.

Искусственное жидкое топливо. Получают переработкой (напр., гидрогенизацией, термич. растворением, полукоксованием) твердых горючих ископаемых - угля, сланцев, торфа, а также газификацией их с послед. синтезом из СО и Н 2 (см. Фишера-Тропша синтез). Кроме того, сырьем для произ-ва искусств. жидкого топлива могут служить разл. битуминозные породы (см. также Битуминозные пески, Газификация твердых топлив, Гидрогенизация угля, Полукоксование, Синтетическое жидкое топливо).

Взаимозаменяемость с зарубежными аналогами

Охлаждающие жидкости: Концентрат Mannol Antifreeze (SCT, Германия); антифриз Kuhlerfrostschutz (JB GERMAN Oil, Mannol hydraulik); концентрат Аnti-frost (BR, Великобритания).

Тормозные жидкости: Mannol SUPER DOT 4 Synthetic (SCT, Mannol hydraulik; StepUp Brake Fluid DOT 4 (США); JB German Oil Brake Fluid DOT 4

и 5.1. (Германия).

Амортизаторные жидкости: Mannol hydraulik LNM Fluid (SCT, Германия); Mannol hydraulik central (SCT, Германия).

Пусковые жидкости: Staring Fluid (Wynn,s , Бельгия).

^ 7. Правила безопасного обращения со специальными жидкостями

Этиленгликоль и его водные растворы – антифризы очень токсичны. При попадании внутрь организма они поражают нервную систему и почки. Аналогичным токсичным действием обладают тормозные жидкости на гликолевой основе: ГТЖ-22, -22М, «Нева», «Томь», «Роса» и другие. Смертельная доза этиленгликоля составляет 50 г (около 100 г антифриза). После работы с антифризом и тормозными жидкостями следует вымыть руки водой с мылом. Для предупреждения отравлений необходимо строго контролировать хранение, перевозку, расходование специальных жидкостей. На таре, где хранятся жидкости, обязательно должна быть четкая надпись «Яд»

Специальных мер защиты кожи и дыхательных путей при работе со специальными жидкостями не требуется.

^ 8. Правила транспортировки, хранения, рационального использования и утилизации эксплуатационных материалов

8.1. Правила транспортировки эксплуатационных материалов

Нефтепродукты транспортируют по магистральным нефтепроводам и нефтепродуктопроводам железнодорожным, автомобильным, воздушным, морским и речным транспортом. Нефтепродукты транспортируют в наливных судах, железнодорожных и автомобильных цистернах с внутренним маслобензостойким и паростойким защитным покрытием, удовлетворяющим требованиям электростатической искробезоспасности.

Нефтепродукты транспортируют в железнодорожных и автомобильных цистернах, оборудованных приборами нижнего налива и слива. Из железнодорожных и автомобильных цистерн нефть и нефтепродукты должны быть слиты полностью с удалением вязких нефтепродуктов с внутренней поверхности котла цистерн.

Транспортные средства и резервуары для налива масел готовят в зависимости от группы масел.

Жслезнодорожные цистерны, .подаваемые для подготовки под налив, должны сопровождаться документом, содержащим наименование слитого нефтепродукта.

Не допускается использовать железнодорожные цистерны, имеющие трафарет «Бензин», для транспортирования масел, моторного топлива. Не допускается налив нефтепродуктов свободнопадающей струей.

Нефтепродукты, упакованные в транспортную тару, следует транспортировать в контейнерах оборудованных средствами обогрева.

Перекачку различных нефтепродуктов по нефтепродуктопроводам складов нефтепродуктов следует производить в соответствии с нормами технологического проектирования складов нефтепродуктов. Прямогонный бензин и другие неэтилированные бензины следует перекачивать по отдельным нефтепродуктопроводам, предназначенным только для нефтепродуктов одной.подгруппы.

Жидкое топливо доставляется на АТП и АЗС с нефтебаз в автомобилях-цистернах. Для транспортирования и заправки топлива в полевых условиях применяют автомобили топливозаправщики, снабженные насосом и раздаточным устройством. Масла перевозят в автоцистернах, бочках или специальной таре.

^ 8.2. Правила хранения эксплуатационных материалов

Для хранения нефти и нефтепродуктов применяют различные виды хранилищ. Различают наземное, полуподземное и подземное хранение. Подземное хранение получило наибольшее распространение и имеет ряд преимуществ: менее огнеопасно, дешевле в эксплуатации, не требует для слива топлива насосных установок и, самое существенное, снижает как потери топлива от испарения, так и ухудшение его качества в процессе хранения.

Необходимо предусматривать меры, обеспечивающие полную пожарную безопасность. В местах хранения топлив нельзя пользоваться открытым огнем.

Нефтепродукты хранят в металлических резервуарах с внутренним маслобензостойким и паростойким защитным покрытием, удовлетворяющим требованиям электростатической искробезопасности.

Бензины следует хранить в резервуарах с плавающей крышей или понтоном или оборудованных газовой обвязкой в зависимости от условий эксплуатации резервуаров.

Нефтепродукты каждой марки следует хранить в отдельных резервуарах, исключающих попадание в них атмосферных осадков и пыли.

Металлические резервуары, за исключением резервуаров предприятий длительного хранения, должны подвергаться периодической зачистке. Отстой воды и загрязнений из резервуаров следует удалять не реже одного раза в год.

Застывающие нефтепродукты следует хранить в резервуарах, оборудованных стационарными или переносными средствами обогрева, обеспечивающими сохранение качества в пределах требований НТД на нефтепродукт.

Нефтепродукты в таре следует хранить на стеллажах, поддонах или в штабелях в крытых складских помещениях, под навесом или на спладированной площадке, защищенной от действия прямых солнечных лучей и атмосферных осадков. Тару с нефтепродуктами устанавливают пробками вверх.

Пластичные смазки в картонных барабанах следует хранить на поддонах крышками вверх не более, чем в три яруса в крытых складских- помещениях.

Масла хранят в соответствующим образом оборудованных помещениях складах. Склад масе обычно располагается в полуподвальном помещении рядом с постом смазки, что обеспечивает слив в резервуары самотеком масел из транспортной тары и отработанных масел с постов смазки. Для каждого сорта смазочного материала предусматривают отдельную емкость. Здесь же хранят керосин, промывочные жидкости для системы смазки двигателя, тормозную жидкость и антифриз.

Технологии использования клеев и герметиков при ремонте автомобилей и их составных частей

Клеи и герметики - это составы, которые при определенных температурных или иных условиях (например, нагрев или охлаждение; полимеризация смол) способны затвердевать и прочно соединять (уплотнять разъемы поверхностей деталей) однородные или различные материалы.

Одним из наиболее известных технологических процессов с использованием клеев является наклейка тормозных накладок. В процессе эксплуатации тормозные колодки выходят из строя в основном из-за износа фрикционных накладок по толщине, вырывов, выгорания и растрескивания. Для снятия старой тормозной накладки колодку отжигают в термопечи при температуре 350 °С в течение 3 -6 ч, после охлаждения накладку сбивают ударами молотка, стараясь не оставить на поверхности колодки забоин и зазубрин. Колодку зачищают до металлического блеска, следы окалины и коррозии не допускаются. Поверхность колодки обезжиривают ацетоном и сушат в течение 10 мин. Новые фрикционные накладки зашкуривают, но не обезжиривают. На сопрягаемые поверхности колодки и тормозной накладки наносят слой клея ВС-10Т, детали выдерживают 15-20 мин. В слое клея не должно быть пузырьков воздуха. Попадание загрязнений в клеевой слой не допускается. Второй слой наносится так же, как и первый. Подготовленные колодки с накладками устанавливают в приспособление, обеспечивающее прижатие поверхностей с удельным давлением 0.2-0,5 МПа. Смещение накладок относительно колодок допускается не более 0,5 мм. Зажатые в приспособлении колодки с накладками выдерживают в термошкафу при 180 °С в течение 1-2 ч. Подтеки и наплывы клея удаляют.

Тормозные колодки с приклеенными накладками являются узлом, отвечающим за безопасность движения, поэтому склеивание этих деталей должно проводиться в условиях мастерских с обязательным контролем склеенных деталей на сдвиг. Детали должны выдерживать усилие 17 МПа.

К наиболее распространенным дефектам корпусных деталей относятся трещины и пробоины. Эти дефекты устраняют составами на основе эпоксидных смол.

Трещины ремонтируют следующим образом: определяют границы трещины, накернивают центры отверстий и просверливают на концах трещины отверстия. Снимают вдоль всей длины отверстия фаску под углом 60 70° на глубину до половины толщины стенки. Детали обезжиривают, наносят эпоксидный состав, уплотняют его шпателем, накладывают заплатку из стеклоткани на трещину так, чтобы она перекрывала трещину на 20 мм с двух сторон, и приглаживают ее роликом или шпателем. Накладка не должна отставать от поверхности детали. Наносят на накладку тонкий слой эпоксидного состава. При длине трещины до 20 30 мм накладку не применяют. При длине трещины 100 - 200 мм нужно накладывать две накладки, причем вторая должна перекрывать первую на 10-15 мм с обеих сторон, на вторую накладку гоже должен быть нанесен слой эпоксидного состава. Блоки цилиндров с трещинами более 200 мм после заделки эпоксидным составом должны быть усилены металлической накладкой, зафиксированной болтами или сваркой. При другом способе заделки трещины проваривают короткими стежками по 5-10мм через 50-80 мм и затем заполняют эпоксидным составом Отверждение состава в течение 2 сут.

Пробоины на корпусных деталях заделывают следующим образом: притупляют острые кромки пробоины, изготавливают накладку из листовой стали или стеклоткани с перекрытием на 40 - 50 мм, зачищают накладку и поверхность детали до металлического блеска, обезжиривают детали до и после зачистки. Наносят эпоксидный состав, и металлическую накладку фиксируют болтами или сваркой. Состав отверждается.

Следы рихтовки и сварные швы заделывают эпоксидной либо полиэфирной шпатлевкой ^ ПЭ-0089 или Хемпропол-П. Качество отделки и шлифуемость лучше при отделке полиэфирной шпатлевкой, чем эпоксидной. Подготовка поверхности такая же, что и при ремонте трещин.

Весьма распространенным дефектом корпусных деталей является износ или повреждение резьбовых отверстий под шпильки и болты. При ремонте резьб под шпильки внутреннюю поверхность резьб зачищают до металлического блеска, счищают следы краски и коррозии, обезжиривают и наносят клеевую композицию при зазоре до 0,3 мм. Шпильку соединяют с алюминиевым корпусом с помощью эпоксидной композиции. Для ремонта изношенных или поврежденных резьб под болты применяют ввертыши. Диаметр отверстия под ввертыш определяют по специальным таблицам.

Аналогичным образом восстанавливается ослабление посадок при сопряжении деталей типа корпус подшипник, вал - подшипник и т. д. При зазоре 0,1 мм применяется состав без наполнителей, при зазоре более 0,1 мм изготавливают ремонтную втулку со скользящей посадкой. Шероховатость обработанной поверхности должна соответствовать 4 классу чистоты. Кроме эпоксидных составов для восстановления резьб и посадок могут быть применены полиэфирные композиции и герметики анаэробного отверждения.

Анаэробные герметики «Унигерм 6» и «Анатерм 8К» являются высокоэффективным средством против ослабления и самоотвинчивания резьбовых соединений под действием вибрации и ударных нагрузок. Технология применения анаэробных герметиков следующая. Детали обезжиривают и высушивают. Герметик наносят из флакона на 2-3 нитки резьбы и узел собирают. Детали выдерживают до полной полимеризации герметика около 6 ч.

При проколе или порезе камеры ее ремонтируют холодным или горячим, способом. Для этого демонтируют шину, вынимают камеру, накачивают ее воздухом и затем, опуская в воду, определяют место прокола. Поверхность камеры вокруг поврежденного места очищают от пыли и грязи, рашпилем или металлической щеткой, протирают ацетоном или авиационным бензином. Если поврежденное место имеет неровные края, кромки необходимо обрезать. Таким же образом готовят поверхность резиновой заплаты. На подготовленную поверхность наносят тонкий слой резинового клея, дают просохнуть в течение 15-20 мин и наносят второй слой клея. После высыхания клея накладывают заплату на подготовленное место, разглаживают ее в направлении от середины к краям и плотно прижимают каким либо грузом. Через 20 - 30 мин снимают груз, накачивают камеру воздухом и проверяют на слух или в воде. Если воздух не проходит, шину можно монтировать. В качестве клея лучше всего использовать самовулканизирующийся резиновый клей из аптечки типа РПД.

Коррозия автомобилей в процессе эксплуатации

1.1.Основные виды коррозии и их краткая характеристика

Коррозия- это разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой.

а) Химическая коррозия металлов протекает в сухих газах и электролитах т.е в тех средах, которые не проводят электрический ток. Примером химической коррозии является газовая коррозия выпускного тракта автомобильного двигателя при взаимодействии металла с отработавшими газами в зоне высоких температур.

б) Электрохимическая коррозия протекает при соприкосновении металла с электролитом, При электрохимической коррозии возникает электрический ток, который протекает как в металле, так и в растворе электролита, образующих замкнутую цепь, подобно короткозамкнутому гальваническому элементу. Электрическая коррозия охватывает все виды коррозионного разрушения автомобиля, среди которых наибольшее распространение имеет атмосферная коррозия.

Незащищенная поверхность металла адсорбирует из окружающей среды окислительные компоненты – молекулы кислорода, оксидов углерода серы, хлора и другие. Образуется оксидная пленка, которая на воздухе всегда содержит конденсированную влагу. Толщина пленки может быть различной в зависимости от температуры, влажности воздуха и других атмосферных условий. В условиях сухой атмосферы происходит химическое взаимодействие металла с кислородом и другими газообразными реагентами из воздуха. Как правило, сухая атмосферная коррозия приводит к потускнению поверхности металла, не вызывая его разрушения. Железо и сталь в сухой атмосфере не корродируют даже при наличии агрессивных газов.

По характеру развития коррозия на металлической поверхности может быть сплошной или местной. Сплошная коррозия развивается на больших плохо защищенных поверхностях. Местная коррозия поражает поверхность металла на отдельных участках.

По виду коррозионного поражения металла местную коррозию можно разделить на:

коррозию пятнами – диаметр поражения больше глубины;

язвенную коррозию – диаметр и глубина поражения примерно одинаковые

точечную или питтинговую коррозию – диаметр поражения меньше его глубины;

сквозную коррозию

Различают также виды местной коррозии по ее локализации и конструкции автомобиля:

усталостная- в местах, подверженных одновременному воздействию агрессивной среды и знаком переменных нагрузок;

контактная – в местах контакта разнородных металлов;

щелевая – в узких щелях и зазорах;

подпленочная – под лакокрасочными и полимерными покрытиями.

Последние два вида коррозии являются наиболее распространенными при эксплуатации автомобиля.

^ Щелевая коррозия развивается в узких зазорах и щелях, в которых происходит усиленная капиллярная конденсация влаги, фиксируются дорожные загрязнения. Разрушение происходит на анодных участках поверхности, находящихся внутри щели. Наружные участки щелевого соединения со свободным доступом кислорода воздуха играют роль катода. Скрытый характер щелевой коррозии не позволяет выявить ее на ранних стадиях, что может привести к значительной коррозионным повреждениям.

^ Подпленочная коррозия может проявляться в виде отдельных вздутий лакокрасочного покрытия или в виде паутинообразной сети нитей под покрытием – так называемая нитевидная коррозия. В этих случаях продукты коррозии металла, как правило, не поступают на поверхность покрытия, что затрудняет визуально обнаружения очага коррозии. Нитевидная коррозия достаточно быстро растет от центра очага коррозии во всех направления, не вызывая глубоких разрушений металла, в центре очага металла разрушается в глубь, вплоть до сквозного поражения.

Подпленочная коррозия развивается также в местах механических повреждений лакокрасочных покрытий. Через сколы, царапины, микро и макротрещины в покрытии влага и атмосферные загрязнения получают доступ к поверхности металла. Эти участки становятся анодными по отношению к примыкающей поверхности, и разрушение металла происходит достаточно быстро, образуя видимые продукты коррозии – ржавчину. Анодными участками могут быть также поверхности с уменьшенной толщиной лакокрасочного покрытия, даже при отсутствие его дефектов. Подпленочная коррозия в этих случаях протекает медленнее.

По степени поражения коррозию, встречающуюся на автомобилях, можно условно разделить на основные типа - косметическая, проникающая и структурная.

Косметическая коррозия появляется на наружных, видимых поверхностях. Она ухудшает внешний вид автомобиля, но не влияет на его эксплуатационные качества. Однако если не предпринять своевременных меркосметическая коррозия может развиваться в проникающую.

Министерство образования Российской Федерации

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра автомобильного транспорта

Д.А. Дрючин, Н.Н.Якунин

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

по дисциплинам

"Автомобильные эксплуатационные материалы"

"Комплектующие изделия и эксплуатационные материалы"

Оренбург 2001

Рецензент - кандидат технических наук, доцент Фаскиев Р.С.

Дрючин Д.А., Якунин Н.Н.

Д 78 Автомобильные эксплуатационные материалы: Учебное пособие.

- Оренбург: ОГУ, 2001. - 146 с.

Учебное пособие содержит конспект лекций, перечень вопросов для самоконтроля знаний, список рекомендуемой литературы и справочный материал для дисциплин "Автомобильные эксплуатационные материалы" (специальность 150200) и "Комплектующие изделия и эксплуатационные материалы" (специальность 230100).

ã Дрючин Д.А., 2001

ã Якунин Н.Н., 2001

ã ОГУ, 2001

автомобиль эксплуатация материал бензин масло жидкость

1. Введение. Классификация эксплуатационных материалов

1 Введение

2 Классификация эксплуатационных материалов

3 Вопросы для самопроверки

Автомобильные бензины

1 Сгорание топлива в двигателе

2 Эксплуатационные требования к автомобильным бензинам

3 Свойства автомобильных бензинов

3.1 Карбюрационные свойства

3.2 Антидетонационные свойства

3.3 Коррозионные свойства

3.4Стабильность топлива

4 Ассортимент бензинов

5 Вопросы для самопроверки

Дизельные топлива

1 Эксплуатационные требования к качеству дизельных топлив

2 Сгорание смеси и оценка самовоспламеняемости дизельных топлив

3 Показатели и свойства дизельных топлив, влияющие на подачу и смесеобразование

3.1 Низкотемпературные свойства

3.2Вязкостные свойства

3.3Испаряемость

4 Механические примеси и вода в дизельных топливах

5 Коррозионные свойства дизельных топлив

6 Ассортимент и маркировка дизельных топлив

7 Вопросы для самопроверки

Альтернативные виды топлив

1 Газообразные топлива

1.1 Сжиженные газы

1.2 Сжатые газы

1.3Водород

1.4Преимущества и недостатки применения газовых топлив

2 Синтетические спирты

3 Метилтретичнобутиловый эфир

4 Газовые конденсаты

5 Вопросы для самопроверки

Смазочные масла

1 Общие понятия о трении и износе

2 Основные требования к качеству масел

3 Свойства смазочных масел

3.1Вязкостные свойства

3.2Смазывающие свойства

3.3Противоокислительные и диспергирующие свойства

3.4Защитные и коррозионные свойства

4 Особенности синтетических смазочных материалов

5 Особенности работы масла в гидромеханических передачах

6 Изменение свойств масел при эксплуатации

7 Контроль качества и оценка старения масел

8 Пути снижения расхода смазочных масел

9 Существующие системы классификации смазочных масел. Взаимозаменяемость с зарубежными аналогами

9.1 Классификации моторных масел

9.1.1 Отечественная классификация моторных масел

9.1.2 Зарубежные классификации моторных масел

9.2Классификации трансмиссионных масел

9.2.1 Отечественная классификация трансмиссионных масел

9.2.2 Зарубежная классификация трансмиссионных масел

10 Вопросы для самопроверки

Утилизация отработавших нефтепродуктов

1 Классификация нефтеотходов

2 Правила обращения с нефтеотходами

3 Методы регенерации отработанных нефтяных масел

4 Вопросы для самопроверки

Пластичные смазки

1 Общие сведения о структуре, составе и принципах производства смазок

2 Основные эксплуатационные свойства пластичных смазок

3 Ассортимент пластичных смазок и их применение

4 Вопросы для самопроверки

Технические жидкости

1 Охлаждающие жидкости

1.2 Вода, как охлаждающая жидкость

1.2 Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

2 Жидкости для гидравлических систем

2.1 Тормозные жидкости

2.2Амортизаторные жидкости

3 Пусковые жидкости

4 Вопросы для самопроверки

Конструкционно-ремонтные материалы и технологии их использования

1 Пластические массы

2 Клеящие материалы и герметики

3 Прокладочные материалы

4 Изоляционные материалы

5 Вопросы для самопроверки

Лакокрасочные материалы. Окраска автомобилей. Средства для ухода за автомобилем

1 Требования к лакокрасочным покрытиям

2 Строение лакокрасочного покрытия и требования к основным материалам

3 Классификация лакокрасочных материалов

4 Технология окраски кузовов автомобилей. Вспомогательные материалы

5 Химические средства для ухода за автомобилем

5.1 Моющие средства

5.2 Чистящие средства

5.3 Полирующие средства

6 Вопросы для самопроверки

Средства защиты от коррозии, технологии и области применения

1 Заводская антикоррозионная защита

2 Основные профилактические мероприятия при эксплуатации

3 Вопросы для самопроверки

Нормирование расхода топлив и смазочных материалов

1 Права, обязанности и полномочия структур управления при нормировании расхода топлив и смазочных материалов

2 Нормирование расхода топлив для автомобилей общего назначения

3 Последовательность нормирования расхода топлива для различных категорий автомобилей

3.1Последовательность нормирования расхода топлива для легковых автомобилей

3.2 Последовательность нормирования расхода топлива для автобусов

3.3 Последовательность нормирования расхода топлива для бортовых грузовых автомобилей

3.4 Последовательность нормирования расхода топлива для самосвалов

4 Нормирование расхода топлива для специальных автомобилей

5 Нормирование расхода смазочных материалов и специальных жидкостей

6 Вопросы для самопроверки

Учёт расхода горюче-смазочных материалов. Отчётная документация в АТП

1 Учёт поступления и расходования топлива в количественном и денежном выражении

2 Расчёт фактической себестоимости единицы топлива

3 Учёт пробега автомобиля

4 Учёт расхода смазочных материалов

5 Вопросы для самопроверки

Приёмка, хранение, транспортировка, отпуск и рациональное использование эксплуатационных материалов

1 Порядок приёмки нефтепродуктов

2 Хранение нефтепродуктов

3 Транспортировка нефтепродуктов

4 Отпуск нефтепродуктов

5 Методы повышения эффективности использования горюче-смазочных материалов

6 Вопросы для самопроверки

Список использованных источников

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

1 Введение. Классификация эксплуатационных материалов

1.1 Введение

Так как автомобильный транспорт потребляет значительную часть жидкого топлива, проблема экономии горюче-смазочных материалов для этой отрасли является наиболее острой. В связи с повышением роли и значения ГСМ в экономике страны, как фактора увеличения надёжности, долговечности и экономичности работы техники, возникла потребность иметь научную основу их применения. Это привело к появлению на стыке ряда научных дисциплин новой прикладной отрасли науки, получившей название "химмотология" от слов "химия", "мотор" и "логос" (наука). Химмотология - это направление науки и техники, занимающееся изучением эксплуатационных свойств и качеств топлив, смазок и специальных жидкостей, теорией и практикой их рационального применения в технике.

Химмотологию сегодня рассматривают, как составную часть единой взаимосвязанной четырёхзвенной системы: конструирование и изготовление техники - разработка и производство ГСМ - эксплуатация техники - химмотология. С учётом эксплуатационных условий применения ГСМ на автомобильном транспорте эта система (двигатель - топливо - смазочное масло - эксплуатация) может быть охарактеризована следующей сложной взаимосвязью между её звеньями (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Химмотологическая четырёхзвенная система: топлива - смазочные материалы - двигатели - эксплуатация

Один из основных разделов химмотологии - это теория и практика применения ГСМ на автомобильном транспорте, что является основным содержанием данного курса.

1.2 Классификация эксплуатационных материалов

Общая схема классификации эксплуатационных материалов, используемых на автомобильном транспорте представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Классификация автомобильных эксплуатационных материалов

В пределах каждой подгруппы существует свои классификационные структуры в соответствии с которыми каждый вид делится на группы и подгруппы в зависимости от уровня потребительских свойств и предполагаемой области применения.

1.3 Вопросы для самопроверки

1 Какими направлениями занимается химмотология, как наука и как область практической деятельности?

1Что представляет собой четырёхзвенная система: топлива - смазочные материалы - двигатели - эксплуатация?

2Каким образом классифицируются автомобильные эксплуатационные материалы?

2. Автомобильные бензины

2.1 Сгорание топлива в двигателе

Под "сгоранием" применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов и содержащихся в топливе соединений с кислородом воздуха, сопровождающуюся свечением и выделением значительного количества тепла.

На процесс сгорания в значительной степени влияет количество подаваемого воздуха.

Количество воздуха L0 в горючей смеси, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг топлива, называют стехиометрическим. Отношение действительного количества L воздуха к стехиометрическому называют коэффициентом избытка воздуха a.

a = L / L0, (2.1)

Как недостаток (a<1, богатая смесь), так и избыток (a>1, бедная смесь) воздуха приводит к уменьшению скорости горения и снижению эффективности тепловых процессов. Обогащение топливо-воздушной смеси, помимо этого, приводит к повышению токсичности отработавших газов двигателя.

Одной из важнейших характеристик топлива является теплота его сгорания. Теплота сгорания (теплотворность, теплотворная способность) - количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы массы или объёма топлива.

Различают высшую и низшую теплоту сгорания. За высшую теплоту сгорания НВ принимают всё тепло, выделившееся при сгорании 1 кг топлива, включая количество тепла, которое выделяется при конденсации паров воды. При определении низшей теплоты сгорания НН тепло, выделяющееся при конденсации паров воды из продуктов сгорания, не учитывается. Оценивая теплоту сгорания топлива, обычно пользуются значениями низшей теплоты сгорания.

Теплота сгорания топлива влияет на топливную экономичность: чем она выше, тем меньше топлива содержится в 1 м3 смеси, так как с увеличением теплоты сгорания топлива возрастает количество воздуха, теоретически необходимого для его полного сгорания.

Структуру процесса сгорания топлива можно представить, как две фазы (рисунок 2.1): образование очага горения (участок а) и образование пламени (участок б). Первая фаза - период скрытого сгорания или период задержки воспламенения характеризуется более интенсивной подготовкой рабочей смеси к сгоранию, чем в период сжатия.

Вторая фаза - непосредственное сгорание (сопровождается более быстрым, чем при чистом сжатии, повышением давления) продолжается до максимального подъёма давления и обычно заканчивается спустя несколько градусов после верхней мёртвой точки.

Скорость сгорания при нормальном развитии процесса зависит от следующих основных факторов:

• химического состава топлива;
• количества топлива;
• соотношения количества топлива и воздуха;
• количества остаточных газов в цилиндре;
• температуры рабочей смеси в момент подачи искры;
• давления рабочей смеси в момент подачи искры;
• конструкции камеры сгорания;
• степени сжатия;
• частоты вращения коленчатого вала.

При нормальном сгорании процесс проходит плавно с почти полным протеканием реакций окисления топлива и средней скоростью распространения пламени 10 - 40 м/с.

Рисунок 2.1 - Диаграмма процесса сгорания в двигателе с зажиганием от искры

Когда скорость распространения пламени резко возрастает (почти в 100 раз) и достигает 1500 - 2000 м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости пламени и возникновением ударной волны.

Согласно перекисной теории (она в настоящее время общепризнанна), при детонации образуются первичные продукты окисления топлива - органические перекиси.

При присоединении молекулы кислорода к углеводородам по С - С связи образуется перекись, по С - Н связи - гидроперекись. Перекиси, образующиеся в процессе предварительного окисления, накапливаясь в несгоревшей части рабочей смеси, распадаются (по достижении критической концентрации) со взрывом и выделением большого количества тепла.

Детонация приводит к потере мощности двигателя, его перегреву, прогару поршней, клапанов и поршневых колец, нарушению изоляции свечей, растрескиванию вкладышей шатунных подшипников, повышению токсичности отработавших газов.

Когда детонирует около 5 % смеси, появляются внешние признаки детонации. Если детонирует 10 - 12 % смеси, наблюдается детонация средней интенсивности. Очень сильная детонация характерна для 18 - 20 % детонирующей смеси

2.2 Эксплуатационные требования к автомобильным бензинам

Топлива для карбюраторных двигателей должны иметь такие физико-химические свойства, которые обеспечивали бы:

• нормальное и полное сгорание полученной смеси в двигателе (без возникновения детонации);
• образование топливовоздушной смеси требуемого состава;
• бесперебойную подачу бензина в систему питания двигателя;
• отсутствие коррозии и коррозионных износов деталей двигателя;
• возможно меньшее образование отложений во впускном трубопроводе, камерах сгорания и других местах двигателя;
• сохранение качеств при хранении, перекачках и транспортировке.

2.3 Свойства автомобильных бензинов

2.3.1 Карбюрационные свойства

Плотность. Под плотностью понимают массу вещества, отнесённую к единице его объёма. Плотность бензина (как и его вязкость) влияет на расход топлива через калиброванные отверстия жиклёров карбюратора. Уровень бензина в поплавковой камере также зависит от плотности. Для автомобильных бензинов плотность при 20 0С должна находиться в пределах от 690 до 750 кг/м3.

Плотность топлива определяется ареометром, гидростатическими весами и пикнометром.

Плотность бензина с понижением температуры на каждые 10 0С возрастает примерно на 1 %. Зная температуру при которой была определена плотность можно привести её к стандартной температуре (+20 0С):

r20 = rt + g (t - 20), (2.2)

где: rt - плотность испытуемого продукта при температуре испытаний, кг/м3;

t - температура испытания, 0С;

g - температурная поправка плотности (определяется по расчётной таблице, находится в пределах от 0,515 до 0,910 кг/м3).

Вязкость (внутреннее трение) - свойство жидкостей, характеризующее сопротивление действию внешних сил, вызывающих их течение.

Величина вязкости может быть выражена в абсолютных единицах динамической, кинематической вязкости или в условных единицах.

В системе СИ за единицу динамической вязкости h принята вязкость такой жидкости, которая оказывает сопротивление 1Н взаимному сдвигу двух слоёв жидкости площадью 1 м2, находящихся на расстоянии 1 м один от другого и перемещающихся с относительной скоростью 1 м/с.

Единица измерения динамической вязкости [кг/(м*с)].

Кинематическая вязкость - это динамическая вязкость, разделённая на плотность жидкости, определённой при той же температуре.

nt = ht /rt. (2.3)

За единицу кинематической вязкости в СИ принят квадратный метр в секунду [м2/с]. Наиболее часто используется мм2/с.

Условной вязкостью называется вязкость, выраженная в условных единицах, получаемых на различных вискозиметрах. Пересчёт условной вязкости (0ВУt) (градусов Энглера 0Еt) в кинематическую производится по следующей формуле:

nt = 0,07319 0ВУt - 0,631 / 0ВУt. (2.4)

Вязкость оказывает превалирующее влияние на весовое количество топлива, протекающее через жиклёр в единицу времени. Снижение температуры вызывает увеличение вязкости бензина, а это вызывает снижение его расхода. Расход бензина через жиклёр при изменении температуры от 40 до - 40 0С снижается на 20 - 30 %.

Поверхностное натяжение - характеризуется работой, необходимой для образования 1 м2 поверхности жидкости (т.е. для перемещения молекул жидкости из её объёма в поверхностный слой площадью в 1 м2) и выражается в Н/м. Поверхностное натяжение, наряду с вязкостью, влияет на степень распыливания бензина. Чем меньше его величина, тем меньших размеров получаются капли. Поверхностное натяжение всех автомобильных бензинов одинаково и при +20 0С равно 20 - 24 мН/м (в 3,5 раза меньше чем у воды).

Испаряемость . Под испаряемостью топлива понимают его способность переходить из жидкого состояния в парообразное.

Испарение топлива является необходимым условием его сгорания, так как смешивается с воздухом и воспламеняется только паровая фаза. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивать лёгкий пуск двигателя, его быстрый прогрев и полное сгорание бензина после этого, а также исключить образование паровых пробок в топливной системе.

Практически испаряемость топлив для двигателей оценивают, определяя их фракционный состав методом разгонки на стандартном аппарате (для бензинов измеряют ещё и давление насыщенных паров). Бензин, представляя собой смесь углеводородов, не имеет фиксированной температуры кипения: он испаряется в интервале температуры 35 - 195 0С.

При разгонке фиксируют следующие характерные температурные точки: температура начала кипения, температуры выкипания 10 % (t10), 50 % (t50), 90 % (t90) топлива и температуру конца кипения. Характерные температурные точки приводят в стандартах и паспортах качества.

Содержание лёгких фракций в топливе характеризуется температурой выкипания 10 %. Эти фракции определяют пусковые свойства топлива, чем ниже температура выкипания 10 % топлива, тем они лучше. Для зимнего топлива t10 должна быть не выше 55 0С. Но при использовании зимнего вида бензина в летний период возможно образование паровых пробок в топливоподающей системе.

Качества горючей смеси при разных режимах работы двигателя, продолжительность прогрева, приёмистость зависят от испаряемости рабочей фракции, которая по стандарту нормируется 50 % - ной точкой. Чем ниже температура этой точки, тем однороднее состав рабочей смеси по отдельным цилиндрам, тем устойчивее работает двигатель, улучшается его приёмистость.

Температура выкипания 90 % топлива характеризует его склонность к конденсации. Склонность топлива к конденсации тем меньше, чем меньше интервал от t90 до температуры конца кипения, когда испаряются тяжёлые углеводороды. Поскольку тяжёлые углеводороды испаряются не полностью, то, оставаясь в капельно-жидком состоянии, они могут проникать через зазоры между цилиндром и поршневыми кольцами в картер двигателя, что приводит к смыванию смазочной плёнки, увеличению износа деталей, разжижению масла, увеличению расхода топлива.

Давление насыщенных паров. Давление паров испаряющегося бензина на стенки герметичной ёмкости называют давлением (упругостью) насыщенных паров. Давление насыщенных паров возрастает с при повышении температуры.

Стандартом ограничивается верхний предел давления паров до 67 кПа летом и от 67 до 93 кПа зимой. Бензины с высокой упругостью паров склонны к повышенному образованию паровых пробок в топливоподающей системе; их использование влечёт за собой снижение наполнения цилиндров, падение мощности. Увеличиваются также потери от испарения такого бензина при хранении на складах и в топливных баках.

Низкотемпературные свойства. Температура застывания автомобильных бензинов обычно ниже минус 60 0С, поэтому этот показатель для них не регламентируется. Но при эксплуатации двигателя в условиях низких температур могут возникнуть осложнения связанные с образованием в бензинах кристаллов льда. Установлено, что с понижением температуры растворимость воды в бензинах уменьшается. При быстром охлаждении излишняя влага, не успевшая перейти в воздух, выделяется в виде мелких капель, которые при отрицательных температурах превращаются в кристаллы льда. Забивая фильтры, кристаллы нарушают подачу бензина в двигатель.

2.3.2 Антидетонационные свойства

Детонационная стойкость, оцениваемая октановым числом (ОЧ), - важнейшее свойство топлива, обеспечивающее работу двигателя без детонации.

Октановым числом топлива называют процентное содержание (по объёму) изооктана в искусственно приготовленной смеси, состоящей из изооктана (ОЧ = 100) и нормального гептана (ОЧ = 0), по своей детонационной стойкости равноценной испытуемому топливу.

Определяют ОЧ моторным и исследовательским методами. Моторным методом ОЧ определяют на одноцилиндровой установке ИТ 9 - 2М, позволяющей проводить испытания с переменной степенью сжатия от 4 до 10 единиц. Исследовательским методом детонационную стойкость бензина определяют на установке ИТ9 - 6 в режиме работы легкового автомобиля при его движении в условиях города. Разница в ОЧ, определённых по исследовательскому и моторному методам, составляет 7 - 10 единиц (при исследовательском методе ОЧ больше).

ОЧ указывают на всех марках бензина. При его определении исследовательским методом в маркировке ставится буква "И", например АИ - 93.

Детонационная стойкость бензина зависит от его группового состава и от того на какой смеси работает двигатель. В топлива, антидетонационные свойства которых не соответствуют эксплуатационным требованиям, добавляют высокооктановые компоненты или специальные присадки - антидетонаторы.

В качестве высокооктановых компонентов применяют вещества, обладающие хорошими антидетонационными свойствами: бензол, этиловый спирт, продукты каталитического крекинга, риформинга и др.

Наиболее распространённой присадкой - антидетонатором, в настоящее время, является тетраэтилсвинец Pb(C2H5)4 (ТЭС).

Установлено, что ТЭС действует, как антидетонатор только при высоких температурах, когда он начинает распадаться с образованием атомного свинца. Механизм действия ТЭС, как антидетонатора описывается следующими выражениями:

Pb(C2H5)4 ® Pb + 4C2H5, (2.5)

Pb + O2 ® PbO2. (2.6)

Двуокись свинца вступает в реакцию с перекисями, разрушая их и образуя малоактивные продукты окисления углеводородов и окись свинца.

R - CH2 - OOH + PbO2 ® COH + PbO + H2O + ½ O2. (2.7)

Окись свинца, взаимодействуя с кислородом воздуха, снова окисляется в двуокись свинца, которая вновь способна реагировать с перекисной молекулой. Этим объясняется высокая эффективность малых количеств антидетонатора.

Наиболее существенным недостатком ТЭС является его высокая токсичность.

В чистом виде ТЭС не применяют, так как это может привести к отложению окислов свинца в камере сгорания. В бензин вводят этиловую жидкость, представляющую собой смесь ТЭС с выносителями и красителями. Бензин с этиловой жидкостью называют этилированным. Искусственное окрашивание такого бензина предупреждает о его ядовитости (А - 76 жёлтый; АИ - 93 оранжевый, АИ - 98 голубой).

Токсичность ТЭС, несмотря на его хорошие антидетанационные свойства, обуславливает необходимость разработки новых не токсичных, или менее токсичных антидетонаторов.

2.3.3 Коррозионные свойства

Топливо вызывает коррозию металлов и в жидком и в газообразном состоянии, коррозионное воздействие оказывают и продукты его сгорания.

От углеводородов топлива металлы не корродируют, коррозии способствует наличие в топливе коррозионно-агрессивных соединений: водорастворимых (минеральных) кислот и щелочей, активных сернистых соединений, воды, органических кислот.

Вода, а также водорастворимые кислоты и щёлочи в товарных бензинах отсутствуют, могут попасть при транспортировке и хранении.

Органические кислоты всегда содержатся в топливе (менее активны по сравнению с неорганическими), но их содержание заметно возрастает при длительном хранении. Содержание органических кислот характеризуют кислотностью. Этот показатель нормируют количеством щелочи (в миллиграммах), потребной для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 мл топлива.

Сернистые соединения по коррозионной агрессивности подразделяют на активные и неактивные. Их содержание в топливе отрицательно сказывается на таких его свойствах, как стабильность, способность к нагарообразованию, коррозионная агрессивность и др. Сернистые соединения способствуют повышению коррозионной агрессивности продуктов сгорания, приводят к повышению твёрдости нагара. Присутствие данных соединений в топливе крайне нежелательно. Максимальное содержание серы в отечественных бензинах регламентируется соответствующими стандартами и составляет 0,12 %.

2.3.4 Стабильность топлива

Под стабильностью топлива понимают его способность сохранять свойства в допустимых пределах для конкретных эксплуатационных условий. Условно различают физическую и химическую стабильность топлива. Физическая стабильность - способность топлива сохранять свой фракционный состав и однородность.

Химическая стабильность - способность топлива сохранять свой химический состав. В результате окисления бензинов в процессе хранения образуются растворимые органические кислоты и смолистые вещества. Содержанием фактических смол - продуктов реакций окисления, полимеризации и конденсации определяют степень осмоления бензинов. При содержании фактических смол в пределах, допускаемых стандартами (7 - 15 мг/100мл), двигатели длительное время работают без повышенного смоло- и нагарообразования. Способность бензина сохранять свой состав неизменным при соблюдении условий перевозки, хранения и использования (стабильность) оценивают индукционным периодом. Этот показатель оценивают по времени в минутах от начала окисления бензина до активного поглощения им кислорода в лабораторной установке при искусственном окислении бензина (t = 100 0C, в атмосфере сухого чистого кислорода при давлении 0,7 МПа). Это время для бензинов находится в пределах от 600 до 900 мин. Для повышения химической стабильности применяют гидроочистку бензинов и вводят в их состав специальные многофункциональные антиокислительные присадки.

2.4 Ассортимент бензинов

Отечественный ассортимент автомобильных бензинов включает следующие марки: А - 76, АИ - 92, АИ - 93, АИ - 95, АИ - 98. Каждая марка, кроме АИ - 95 и АИ - 98, подразделяется на два вида - зимний и летний.

По отдельным техническим условиям выпускается неэтилированный бензин АИ - 95 "Экстра" для применения в автомобилях высшего класса. Объёмы его производства незначительны.

В промышленно развитых странах применяются в основном два вида бензинов - "Премиум" с октановым числом по исследовательскому методу 97 - 98 (О.Ч.И. 97 - 98) и "Регуляр" с О.Ч.И. 90 - 94.

Решением Совета стран ЕЭС от 20.03.85 г. на перспективу утверждён единый неэтилированный бензин "Премиум" с О.Ч.И. 95 (О.Ч.М. 85). В настоящее время все новые модели автомобилей за рубежом переводятся на использование только неэтилированного бензина.

2.5 Вопросы для самопроверки

1 Что понимают под термином "сгорание" применительно к автомобильным двигателям?

Что характеризует параметр называемый коэффициентом избытка воздуха?

Что такое теплота сгорания топлива?

В чём заключается отличие между высшей и низшей теплотой сгорания топлива?

Опишите структуру процесса сгорания двигателя с искровым зажиганием.

От каких факторов зависит скорость сгорания в двигателях с искровым зажиганием при нормальном развитии процесса?

Чем характеризуется детонационное сгорание рабочей смеси?

Каковы основные причины возникновения детонации?

Перечислите основные эксплуатационные требования, предъявляемые к автомобильным бензинам.

Какие свойства автомобильных бензинов оказывают влияние на процесс смесеобразования?

Как влияет плотность бензина на показатели работы двигателя?

Каким образом определяется плотность жидких нефтепродуктов?

Что характеризует свойство жидкостей называемое вязкостью?

В каких единицах может быть выражена вязкость жидкостей?

Дайте определение динамической вязкости жидкости.

Как связаны между собой динамическая и кинематическая вязкость жидкости?

Что называется условной вязкостью жидкости?

Как влияет вязкость бензинов на показатели работы двигателя?

Что характеризует свойство жидкости называемое поверхностным натяжением?

Как влияет поверхностное натяжение бензинов на показатели работы двигателя?

Каким образом характеризуется испаряемость бензинов?

Какое влияние оказывают показатели испаряемости автомобильных бензинов на эксплуатационные характеристики двигателя?

Что характеризует свойство жидкости называемое давлением насыщенных паров?

Как влияет давление насыщенных паров на эксплуатационные качества бензинов?

Дайте определение параметру называемому октановым числом топлива?

Какие существуют методы определения октанового числа?

От чего зависит детонационная стойкость бензинов?

Назовите основные методы повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов.

Перечислите основные достоинства и недостатки применения тетраэтилсвинца, как присадки - антидетона.

От каких факторов зависят коррозионные свойства бензинов?

Что понимают под стабильностью топлива?

От каких факторов зависит стабильность автомобильных топлив?

Назовите основные марки бензинов отечественного и зарубежного производства, приведите пример их маркировки.

3. Дизельные топлива

3.1 Эксплуатационные требования к качеству дизельных топлив

Дизельное топливо - это нефтяная фракция, основу которой составляют углеводороды с температурами кипения в пределах от 200 до 350 0С.

Рабочий процесс в дизельных двигателях принципиально иной чем в карбюраторных. В воздух сжатый в цилиндре до 3 - 7 МПа и нагретый за счёт высокого давления до 500 - 800 0С, под высоким давлением (до 150 МПа) через форсунку впрыскивается топливо. Сложные процессы смесеобразования и сгорания осуществляются за очень небольшой промежуток времени, соответствующий 20 - 250 поворота коленчатого вала (в 10 - 15 раз меньше чем в карбюраторных двигателях).

Для обеспечения в быстроходных дизельных двигателях полного и качественного сгорания топлива к нему предъявляются следующие эксплуатационные требования:

• хорошая прокачиваемость;
• обеспечение тонкого распыла и хорошее смесеобразование;
• уменьшение нагарообразования;
• отсутствие коррозионного воздействия на элементы топливоподающей системы и детали двигателя;
• химическая стабильность.
• 3.2 Сгорание смеси и оценка самовоспламеняемости дизельных топлив
• Рассмотрим индикаторную диаграмму дизельного двигателя (рисунок 3.1).
• Для процесса сгорания смеси в дизельных двигателях характерно образование во внешней оболочке струи впрыскиваемого топлива объёмных очагов пламени, количество которых определяется интенсивностью протекания предпламенных реакций и величиной периода задержки воспламенения.
• мягкая работа;
• жесткая работа
• Рисунок 3.1 - Развёрнутая индикаторная диаграмма дизельного двигателя
• На диаграмме можно выделить следующие периоды и характерные точки:
• точка 1 - впрыск топлива;
• точка 2 - начало горения;
• 1 - 2 - период задержки воспламенения;
• 2 - 3 - период быстрого горения;
• 3 - 4 - период замедленного горения;
• после точки 4 - линия расширения.

Если он небольшой, то процесс сгорания протекает благоприятнее, облегчается пуск, обеспечивается мягкая и устойчивая работа двигателя.

Минимальный период задержки воспламенения характерен для топлива с большим количеством легкоокисляющихся углеводородов (парафиновые углеводороды нормального строения).

Жесткая работа двигателя наблюдается при работе на топливе, содержащем трудно окисляющиеся парафиновые углеводороды изомерного строения и ароматики (в бензинах они необходимы). При этом период задержки воспламенения увеличивается.

Жесткость работы двигателя оценивается по величине нарастания давления на 10 поворота коленчатого вала. Двигатель работает мягко при нарастании давления до 0,25 - 0,5 МПа на 10 поворота коленчатого вала, очень жёстко (быстрый выход из строя) при нарастании давления более 0,9 МПа.

Склонность дизельного топлива к самовоспламенению и возникновению жёсткой работы оценивают по цетановому числу. Цетановое число (ЦЧ) - это показатель воспламеняемости дизельного топлива; численно равный объёмному проценту цетана в эталонной смеси, состоящей из цетана (ЦЧ = 100) и a - метилнафталина (ЦЧ = 0), которая в условиях испытания равноценна по воспламеняемости испытуемому топливу.

Для определения самовоспламеняемости дизельного топлива необходимо подобрать такой состав эталонной смеси, при котором бы испытуемое топливо и смесь в стандартных условиях имели одинаковый период задержки самовоспламенения.

Для современных быстроходных дизелей применяют топлива с цетановыми числами 45 - 50. Применение топлив с цетановым числом менее 40 может привести к жесткой работе дизельного двигателя.

Повышение цетанового числа выше 50 нецелесообразно, так как из - за очень малого периода задержки самовоспламенения топливо не успевает распространиться по всей камере сгорания, воспламеняясь и сгорая вблизи форсунки. Поскольку наиболее удалённые от неё порции воздуха не в полной мере участвуют в процессе горения, экономичность двигателя снижается и при этом наблюдается дымление. Цетановые числа топлив могут быть повышены двумя способами: регулированием углеводородного состава или введением специальных присадок.

3.3 Показатели и свойства дизельных топлив, влияющие на подачу и смесеобразование

3.3.1 Низкотемпературные свойства

Низкотемпературные свойства дизельных топлив характеризуются двумя температурами: температурой застывания и температурой помутнения.

Температурой помутнения называют температуру, при которой топливо теряет прозрачность в результате выпадения кристаллов н-парафиновых углеводородов или микрокристаллов льда. При этом топливо не теряет текучести. Микрокристаллы, задерживаясь на фильтрующем патроне в фильтре тонкой очистки, образуют непроницаемую для топлива парафиновую плёнку, в результате чего подача топлива прекращается.

Бесперебойная подача обеспечивается при температуре помутнения топлива на 5 - 10 0С ниже температуры воздуха, при которой эксплуатируется автомобиль. Потерю подвижности нефтепродуктов вследствие образования из кристаллизующихся углеводородов каркаса или структурной сетки принято называть застыванием. Температурой застывания называют температуру, при которой дизельное топливо не обнаруживает подвижности в стандартном приборе под углом 450 в течение 1 мин. Самая низкая температура, при которой может применяться дизельное топливо, должна быть выше температуры застывания на 10 - 15 0С.

В эксплуатации низкотемпературные свойства дизельных топлив могут быть улучшены путём добавления присадок - депрессаторов или реактивного топлива.

3.3.2 Вязкостные свойства

Повышенное или пониженное значение вязкости (для топлив различных марок n20 от 1,8 до 6 мм2/с) приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры, а также процессов смесеобразования и сгорания топлива.

При пониженной вязкости: в результате проникновения топлива через зазоры в плунжерной паре уменьшается цикловая подача и снижается давление впрыска; подтекание топлива через отверстия форсунки увеличивает нагарообразование; ухудшаются смазочные свойства топлива, вследствие чего, возрастает интенсивность изнашивания элементов топливной аппаратуры. Как следствие, возрастает расход топлива, падает мощность двигателя.

Повышенная вязкость топлива приводит к ухудшению качества смесеобразования, при распыливании образуются крупные капли и длинная струя с малым углом.

Возрастает продолжительность этапа испарения, топливо сгорает не полностью, увеличивается его расход, повышается нагарообразование, возникает дымление.

На процесс смесеобразования влияют также плотность топлива и поверхностное натяжение. Их роль в этом процессе как в дизельных двигателях, так и в карбюраторных одинакова.

3.3.3 Испаряемость

Испаряемость оказывает решающее влияние на протекание второй стадии смесеобразования - испарение топлива (её определяют при разгонке на стандартном аппарате).

По ГОСТ 305 - 82 испаряемость топлива, характеризуемая фракционным составом, определяется двумя температурами - выкипания 50 и 96 % топлива (t50 и t96). Температура начала кипения отечественных дизельных топлив находится в пределах 170 - 200 0С, а конца перегонки (t96) - 330 - 360 0С.

Показатель t50 в какой-то степени характеризует пусковые качества дизельных топлив. Показатель t96 указыват на содержание в топливе трудноиспаряющихся фракций, которые ухудшают смесеобразование и вызывают неполное сгорание.

3.4 Механические примеси и вода в дизельных топливах

В соответствии с ГОСТ 305 - 82 массовое содержание механических примесей и воды в топливе для быстроходных дизелей равно нулю. В соответствии с чувствительностью метода оценки, за отсутствие загрязнений принимаются содержание механических примесей до 0,005 % и воды до 0,03 % по массе.

Практика эксплуатации автомобильной техники показывает, что содержание загрязнений в топливе зачастую превышает допустимый уровень. Например на заправочных пунктах концентрация механических примесей в топливе составляет до 0,06 %, воды до 0,12 % по массе.

Заметно снизить загрязнение и уменьшить содержание воды в дизельном топливе можно лишь при длительном отстаивании (10 суток и более) его в складской таре и заборе топлива из верхних слоёв. Достаточно эффективным является и применение фильтров тонкой очистки на заправочных станциях.

3.5 Коррозионные свойства дизельных топлив

Причины коррозионности дизельных топлив те же, что и бензинов (наличие водорастворимых кислот и щелочей, органических кислот и сернистых соединений). Присутствие водорастворимых кислот и щелочей в топливе не допускается. Кислотность, согласно ГОСТ 305 - 82 не должна превышать 5 мг КОН для нейтрализации 100 мл топлива. Наличие в топливах сернистых соединений нежелательно.

В настоящее время нефтепродукты производят в основном из сернистых нефтей. Серу из дистиллятов удаляют достаточно сложным путём - каталитическим обессериванием, позволяющим снизить её содержание до 0,2 - 0,5 % (такое содержание серы допускает ГОСТ 305 - 82). Те активные органические кислоты и сернистые соединения, что непосредственно не взаимодействуют с металлами и наличие которых в небольших количествах в топливе для быстроходных дизелей допускается, являются основными "виновниками" коррозии его деталей при сгорании топлива. В результате взаимодействия сернистого и серного ангидридов с парами воды образуются агрессивные сернистая и серная кислоты. Они вызывают очень сильную химическую коррозию нижнего пояса гильзы цилиндра, а попадая с отработавшими газами в картер двигателя, смешиваются с маслом и, распространяясь по всей системе смазки, поражают подшипники, шейки валов и другие детали.

Разрушающее действие кислот нейтрализуют добавлением в дизельное масло противокоррозионных присадок, из которых наиболее эффективен нафтенат цинка. Дизельные топлива с содержанием серы более 0,2 % применяют только при условии, что двигатель работает на масле с антикоррозионной присадкой.

3.6 Ассортимент и маркировка дизельных топлив

В зависимости от условий применения по ГОСТ 305 - 82 установлены следующие марки дизельного топлива: летнее (Л), зимнее (З) и арктическое (А). Рекомендации по применению дизельных топлив сводятся к следующему: топливо марки Л можно применять при температуре окружающего воздуха 0 0С и выше, З - при -20 0С и выше (в холодной климатической зоне - при -30 0С и выше), А - при -50 0С и выше.

У зимнего топлива температура застывания не выше -45 0С, но стандарт предусматривает выработку топлива марки "З" с температурой застывания -35 0С, однако в этом случае обязательно применение депрессорной присадки. Каждая марка топлива по общему содержанию серы делится на две подгруппы: в топливах 1-й подгруппы ее должно быть не более 0,2 %, а в топливах 2 - й подгруппы - 0,4 для марки "А" и 0,5 для марок "Л" и "З". Содержание серы обязательно указывается в маркировке топлива.

3.7 Вопросы для самопроверки

1 Какими особенностями характеризуются процессы смесеобразования и сгорания в дизелях.

Перечислите основные требования, предъявляемые к качеству дизельных топлив.

Какие характерные точки и периоды можно выделить на индикаторной диаграмме, описывающей процесс сгорания в дизельном двигателе?

Какое влияние оказывает период задержки воспламенения топлива на показатели работы двигателя?

Каким образом оценивается жёсткость работы дизельного двигателя?

Каким образом оценивается самовоспламеняемость дизельного топлива?

Дайте определение показателю называемому цетановым числом.

В каких пределах находится цетановое число у дизельных топлив, применяемых для быстроходных дизелей, как влияют отклонения от нормы на показатели работы двигателя?

Какие существуют методы повышения цетанового числа?

Какими показателями характеризуются низкотемпературные свойства дизельных топлив?

Назовите основные методы улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив.

Как влияют отклонения вязкости дизельного топлива от нормы на показатели работы двигателя?

Какие свойства дизельного топлива оказывают влияние на процесс смесеобразования?

Каким образом оцениваются низкотемпературные свойства дизельного топлива?

Каким образом характеризуется испаряемость дизельных топлив?

Какое влияние оказывают показатели испаряемости дизельных топлив на эксплуатационные характеристики двигателя?

Назовите основные мероприятия, позволяющие снизить содержание воды и механических примесей в дизельном топливе.

От каких факторов зависят коррозионные свойства дизельных топлив?

Назовите основные методы нейтрализации коррозионного воздействия продуктов сгорания дизельных топлив на детали двигателя.

Каким образом классифицируются и маркируются дизельные топлива отечественного производства?

4. Альтернативные виды топлив

4.1 Газообразные топлива

В настоящее время наибольшее распространение получили два вида газообразного топлива: сжиженный нефтяной газ (СНГ) и сжатый природный газ (СПГ). Существует ещё сжиженный природный газ, но он не получил широкого распространения из-за сложности криогеннных установок, необходимых для перевода газа в жидкое состояние.

4.1.1 Сжиженные газы

Основные компоненты сжиженных газов - это пропан С3Н8, бутан С4Н10 и их смеси. Получают их из газов, выходящих из буровых скважин вместе с нефтью и из газообразных фракций, получаемых при переработке нефти.

Оба углеводорода при небольшом давлении (без охлаждения) можно перевести в жидкое состояние. К примеру, при +20 0С пропан сжижается при 0,716, а бутан - при 0,103 МПа.

Сжиженные газы хранят в баллонах, рассчитанных на рабочее давление 1,6 МПа. В таких условиях даже чистый пропан находится в жидком виде, что позволяет эксплуатировать автомобили на СНГ круглогодично на всей территории страны, кроме южных районов в летнее время (где t выше 48,5 0С). Для газобаллонных автомобилей в соответствии с ГОСТ 20448 - 90 выпускают сжиженные газы двух марок: СПБТЗ (смесь пропана и бутана техническая зимняя) и СПБТЛ (смесь пропана и бутана техническая летняя). В таблице 1 приведён состав этих газов.

Таблица 4.1 - Состав сжиженных газов

Автомобили, работающие на сжиженном газе, имеют такой же запас хода, как и автомобили, работающие на бензине. Сжиженные газы транспортируются в обычных автомобильных или железнодорожных цистернах. Заправка ими автомобилей осуществляется с помощью простых газозаправочных устройств. Автомобили, работающие на СНГ не рекомендуется запускать при температуре ниже -5 0С. При низких температурах снижается надёжность газового оборудования, запуск двигателя затруднён.

Препятствием для дальнейшего расширения применения СНГ в качестве топлива является ограниченность ресурсов сжиженного нефтяного газа и большая ценность его, как сырья для химической промышленности. Более перспективен в этом плане сжатый природный газ. Следует учитывать огромные запасы этого газа, его дешевизну и высокий уровень развития газовой промышленности.

4.1.2 Сжатые газы

Основные компоненты сжатых газов - метан СН4, окись углерода СО и водород Н2 - получают преимущественно из природных газов (возможно получение из попутных, нефтяных, коксовых и других газов).

При высокой температуре, даже при высоком давлении эти газы не могут быть сжижены: для этого необходимы низкие температуры.

Для сжатого газа применяют газобаллонные установки, рассчитанные на работу при высоком давлении - 20 МПа.

Для заправки автомобилей применяют две марки сжатого природного газа (СПГ) - А (95 % СН4 по объёму) и Б (90 % СН4 по объёму).

На автомобиле СПГ храниться в толстостенных стальных баллонах ёмкостью по 50 литров. Батарея таких баллонов имеет достаточно большой вес (около 500 кг), в результате чего снижается грузоподъёмность автомобиля. Это же обстоятельство является основным препятствием использования СПГ на легковых автомобилях. Дальность ездки на одной заправке газом значительно меньше по сравнению с заправкой бензином и не превышает 200 - 250 км.

Более перспективной считают криогенную технологию хранения СПГ на автомобиле. Это направление является этапным на пути создания водородных двигателей

СПГ воспламеняется при температуре 630 - 645 0С, что в три раза выше температуры воспламенения бензина. Это затрудняет запуск двигателя собенно при низких температурах.

4.1.3 Водород

В настоящее время всё более широко ведутся работы по применению в качестве топлива водорода, а также его смесей с бензином. Характерные особенности водорода заключаются в следующем:

• водород самый лёгкий элемент, даже в жидком состоянии он в 14 раз легче воды;
• в единице массы водород содержит в 3 раза больше тепловой энергии, чем все известные ископаемые топлива. Однако, чтобы его разместить, необходимы довольно большие объёмы;
• водород обладает способностью моментально смешиваться с другими газами и, в частности, с воздухом атмосферы;
• водород горит в газообразном состоянии с образованием паров воды. Для сжигания 1 кг водорода необходимо в 2 раза больше воздуха, чем для сжигания бензина;
• отработавшие газы при работе на водороде не содержат окиси углерода, углеводородов, окислов свинца, а окислы азота присутствуют в меньших количествах, чем при работе на бензине.

Использование водорода в чистом виде требует значительного усложнения конструкции системы питания и двигателя в целом. Но использование водорода в качестве добавки к бензовоздушной смеси не требует таких изменений. Эксплуатация автомобилей на бензоводородных смесях в условиях интенсивного городского движения позволяет экономить топливо нефтяного происхождения и при этом снизить загрязнение окружающей среды токсичными продуктами отработавших газов. Так, например, если расход бензина составлял 12,2 кг/100 км, то в данном случае он снизится до 5,5, а расход водорода составит всего 1,8 кг. При этом концентрация окиси углерода в отработавших газах снижается в 13 раз, окислов азота - в 5 раз, углеводородов - на 30 %.

Следует иметь в виду, что по стоимости водородное топливо не выше других синтетических топлив.

Основными факторами, сдерживающими широкое применение водородного топлива являются сложности, связанные с его хранением и распределением. Производство водородного топлива также связано с определёнными сложностями.

4.1.4 Преимущества и недостатки применения газовых топлив

Преимущества:

Снижается токсичность отработавших газов;

• увеличивается срок службы масла (в 2 - 2,5 раза);
• более мягкая работа двигателя (октановое число более 100);
• увеличивается моторесурс и надёжность работы двигателей;
• снижаются затраты на перевозки (низкая стоимость топлива).
• Недостатки:
• ухудшаются пусковые качества двигателей при низких температурах;
• снижаются мощность и топливная экономичность двигателя (особенно на СПГ);
• увеличивается трудоёмкость технического обслуживания;
• увеличивается стоимость автомобиля (особенно на СПГ);
• повышается пожарная опасность эксплуатации автомобилей (особенно на СНГ).
• 4.2 Синтетические спирты
• Всё большее развитие получают процессы синтеза жидкого искусственного топлива из угля, природного газа, известняка, бытовых отходов, отходов лесного хозяйства, растительных продуктов.
• Из выпускаемых промышленностью синтетических спиртов практический интерес представляет метанол. В качестве сырья для производства метанола перспективны природный газ, нефтяные остатки и более всего угль.
• Метанол и этанол при использовании их в качестве топлива для автомобильных двигателей характеризуются высоким октановым числом, меньшей по сравнению с бензинами теплотворной способностью, высокой скрытой теплотой испарения, низкой упругостью паров и температурой кипения (отсюда, однако, двойное снижение запаса хода автомобиля и ухудшение пусковых качеств двигателя). В то же время метанол, как автомобильное топливо обусловливает рост мощности и к.п.д. двигателя. При работе на нём обеспечивается снижение теплонапряжённости деталей цилиндропоршневой группы, закоксовывания и нагарообразования. К достоинствам применения чистого метанола можно отнести также ощутимое расширение пределов эффективного обеднения топливовоздушной смеси и пределов регулирования, существенное уменьшение токсичности отработавших газов. Рассмотренные достоинства метанола не позволяют тем не менее рекомендовать его к повсеместному применению, так как сохранение технико - эксплуатационных показателей автомобиля в этих условиях влечёт за собой конструктивные изменения топливной аппаратуры, двигателя и в какой - то мере самого автомобиля. Поэтому в настоящее время метанол может быть практически использован в качестве добавки к бензину.
• 4.3 Метилтретичнобутиловый эфир
• Метилтретичнобутиловый эфир (МТБЭ - СН3ОС4Н9) используется, как добавка к бензину. Его получают путём синтеза 65 % изобутилена и 35 % метанола в присутствии катализаторов. Положительные стороны применения МТБЭ таковы:
• возможно получение неэтилированных высокооктановых смесей;
• нет необходимости изменять регулировку топливной аппаратуры;
• облегчается фракционный состав бензинов, а следовательно, и их пусковые качества. Однако несколько возрастает опасность образования паровых пробок;
• несколько улучшаются мощностные и экономические показатели двигателя;
• снижается токсичность отработавших газов.

Возможное использование метилтретичнобутилового эфира справедливо рассматривается сегодня, как одно из перспективных направлений расширения ресурсов высокооктановых неэтилированных бензинов.

4.4 Газовые конденсаты

Газовые конденсаты (жидкие углеводороды, конденсирующиеся при нормальных условиях из природных газов) рассматриваются, как дополнительный источник сырья для получения автомобильного топлива.

Уровень физико - химических и эксплуатационных свойств газоконденсатов близок к дизельным топливам.

Считают наиболее целесообразным использовать газовые конденсаты в качестве топлива для дизелей на местах их добычи без сложной переработки.

Анализ газовых конденсатов рассматриваемых месторождений позволяет разделить их по составу на две группы: тяжёлые газовые конденсаты относительно узкого фракционного состава и лёгкие более широкого фракционного состава. Конденсаты первой группы по основным свойствам незначительно отличаются от стандартных арктических и зимних дизельных топлив, а конденсаты второй группы имеют меньшие значения плотности, вязкости, температур вспышки и застывания, чем стандартные дизельные топлива.

1 Перечислите основные виды газообразных топлив.

Назовите основные компоненты сжиженных газов.

Какие марки сжиженных газов используются в нашей стране, как автомобильное топливо?

Как изменяются технические характеристики автомобилей при переводе их на сжиженный газ?

Что является препятствием для дальнейшего расширения применения сжиженных газов, на автомобильном транспорте?

Назовите основные компоненты сжатых газов, используемых, как автомобильное топливо.

Какие марки сжатого газа применяются для заправки автомобилей, в чём их различие?

Опишите условия хранения сжатого природного газа при использовании его на автотранспорте.

Перечислите характерные особенности водорода, как автомобильного топлива?

Каковы наиболее перспективные направления использования водорода в качестве автомобильного топлива?

Назовите основные преимущества и недостатки применения газовых топлив на автомобильном транспорте.

Что является сырьём для производства синтетических спиртов?

Какие синтетические спирты являются наиболее перспективными для использования в качестве автомобильного топлива?

Назовите основные преимущества и недостатки применения синтетических спиртов в качестве автомобильного топлива.

Какие преимущества даёт применение метилтетичнобутилового эфира, в качестве добавки к автомобильным бензинам?

Какова область применения газовых конденсатов, как автомобильного топлива?

5. Смазочные масла

5.1 Общие понятия о трении и износе

Под трением (внешним) понимают сопротивление относительному перемещению, возникающее между двумя телами в зонах соприкосновения поверхностей по касательной к ним. Уменьшение потерь на трение и снижение интенсивности изнашивания поверхностей деталей - основное назначение смазочных материалов.

По наличию смазочного материала различают три вида трения: трение без смазки, граничное трение и жидкостное трение.

Трение без смазки - это трение двух твёрдых тел при отсутствии на рабочих поверхностях введённого смазочного материала.

Граничное трение возникает в том случае, когда рабочие поверхности разделены слоем смазки настолько малой толщины (менее 0,1 мкм), что свойства этого слоя отличаются от объёмных свойств, а сила трения зависит только от природы и состояния трущихся поверхностей. Режим граничного трения очень неустойчив, это предел работоспособности узла трения. Поведение граничных слоёв определяется взаимодействием молекулярных плёнок масла с поверхностью металла. Установлено, что толщина и прочность граничных слоёв зависит от химического состава масла и входящих в него присадок, особенностей, химической структуры и состояния поверхностей трения.

При жидкостном трении смазочный слой полностью отделяет взаимоперемещающиеся поверхности и имеет толщину, при которой проявляются нормальные объёмные свойства масла. Сила трения в этом случае определяется лишь внутренним трением слоёв в смазочном материале. Устойчивость смазочного слоя, необходимого для жидкостного трения, зависит от следующих факторов: конструкции узла трения, скорости взаимного перемещения трущихся поверхностей, удельного давления на них, вязкости смазочного материала, площади трущихся поверхностей, величины зазора между ними, температурного состояния узла трения и др.

5.2 Основные требования к качеству масел

Основными типами смазочных масел, применяемых на автотранспорте являются моторные и трансмиссионные масла, предназначенные для смазки, соответственно, двигателей и элементов трансмиссии. Форсирование нагрузочных и скоростных режимов работы автомобилей, уменьшение удельной ёмкости систем смазки приводят к росту температуры основных деталей. Вследствии этого, требования предъявляемые к смазочным маслам постоянно ужесточаются.

Основная функция, которую выполняют смазочные масла, - это снижение трения и износа деталей за счёт создания на их поверхностях прочной масляной плёнки. Одновременно масла должны обеспечивать:

• уплотнение зазоров в сопряжениях, в первую очередь деталей цилиндропоршневой группы;
• эффективный отвод тепла от трущихся деталей;
• удаление из зон трения продуктов износа и других посторонних веществ;
• снижение вибрации и шума шестерен и защита их от ударных нагрузок;
• надёжную защиту рабочих поверхностей деталей от коррозионного воздействия продуктов окисления масла и сгорания топлива;
• предотвращение образования всех видов отложений (нагары, лаки, зольные отложения, шламы) на деталях двигателя и элементов трансмиссии при работе на различных режимах;
• высокую стабильность при окислении, механическом воздействии и обводнении, как в многообразных условиях применения, так и при длительном хранении;
• малый расход масла при работе двигателя;
• большой срок службы масла до замены без ущерба для смазываемого узла;
• минимальное воздействие на резинотехнические уплотнительные материалы, лаки краски и пластмассы.
• Для выполнения указанных функций масла должны удовлетворять ряду эксплуатационных требований:
• - обладать оптимальными вязкостными свойствами (оптимальная вязкость в области рабочих температур, пологая вязкостно - температурная характеристика, малая вязкость в области низких температур);
• иметь хорошую смазывающую способность (высокие противозадирные и противоизносные свойства);
• обладать достаточной химической стойкостью;
• обладать устойчивостью к процессам испарения, вспенивания и образования эмульсий, а также к выпадению присадок;
• надёжно защищать трущиеся поверхности и другие металлические детали от атмосферной коррозии.
• 5.3 Свойства смазочных масел
• 5.3.1 Вязкостные свойства
• Вязкость, это одно из важнейших свойств масла, имеющее многостороннее эксплуатационное значение. От вязкости в значительной мере зависит режим смазки пар трения, отвод тепла от рабочих поверхностей, уплотнение зазоров, величина энергетических потерь, быстрота запуска двигателя и прокачивание масла по системе смазки.
• С понижением температуры взаимодействие между молекулами усиливается, и вязкость масла увеличивается. Так, например, при изменении температуры от 0 до 100 0С вязкость может изменяться в 300 раз. Вязкостные свойства масел исходя из этого характеризуются в стандартах величинами вязкости при 100 0С и 0 0С (для некоторых масел при 18 0

1. АВТОМОБИЛЬНЫЕ ТОПЛИВА

1.1. Автомобильные бензины

Основные виды топлива для автомобилей - продукты переработки нефти - бензины и дизельные топлива. Они представляют собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 200 "С, а в состав дизельных топлив - углеводороды, выкипающие в пределах 180...360 "С.

Бензины в силу своих физико-химических свойств применяются в двигателях с принудительным зажиганием (от искры). Более тяжелые дизельные топлива вследствие лучшей самовоспламеняемости применяются в двигателях с воспламенением от сжатия, т.е. дизелях.

К автомобильным бензинам предъявляются следующие требования:

Бесперебойная подача бензина в систему питания двигателя;

Образование топливовоздушной смеси требуемого состава;

Нормальное (без детонации) и полное сгорание смеси в двигателях;

Обеспечение быстрого и надежного пуска двигателя при различных температурах окружающего воздуха;

Минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах, камере сгорания;

Сохранение качества при хранении и транспортировке.

Для выполнения этих требований бензины должны обладать рядом свойств. Рассмотрим наиболее важные из них.

Карбюр анионные свойства. Бензин, подаваемый в систему питания смешивается с воздухом и образует топливовоздушную смесь. Для полного сгорания необходимо обеспечить однородность смеси с определенным соотношением паров бензина и воздуха.

На протекание процессов смесеобразования влияют следующие физико-химические свойства.

Плотность топлива - при +20 "С должна составлять 690...750 кг/м. При низкой плотности поплавок карбюратора тонет и бензин свободно вытекает из распылителя, переобогащая смесь. Плотность бензина со снижением температуры на каждые 10 "С возрастает примерно на 1%.

Вязкость - с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до -40 °С расход бензина через жиклер меняется на 20...30%.

Испаряемость - способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно

зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе.

Давление насыщенных паров - чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом - до 670 ГПа и зимой - от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах.

Низкотемпературные свойства - характеризуют работоспособность топливоподающей системы зимой. При низких температурах происходит выпадение кристаллов льда в бензине и обледенение деталей карбюратора. В бензине в растворенном состоянии находится несколько сотых долей процента воды. С понижением температуры растворимость воды в бензине падает, и она образует кристаллы льда, которые нарушают подачу бензина в двигатель.

Сгорание бензина. Под "сгоранием" применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500...2400 °С.

Теплота сгорания (теплотворная способность) - количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или твердого и м 3 газообразного топлива (табл. 17.1).

Таблица 1.1 Теплота сгорания различных топлив

От теплоты сгорания зависит топливная экономичность: чем выше теплота, тем меньше топлива необходимо для м смеси.

Нормальное и детонационное сгорание. При нормальном сгорании процесс протекает плавно с почти полным окислением топлива и скоростью распространения пламени 10...40 м/с. Когда скорость распространения пламени возрастает и достигает 1500...2000 м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и возникновением ударной волны.

Детонация вызывается самовоспламенением наиболее удаленной от запальной свечи части бензино-воздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер. Условия для детонации наиболее благоприятны в той части камеры сгорания, где выше температура и больше время пребывания смеси. Внешне детонация проявляется в появлении звонких металлических стуков - результата многократных отражений от стенок камеры сгорания образующихся ударных волн.

Возникновению детонации способствует повышение степени сжатия, увеличение угла опережения зажигания, повышенная температура окружающего воздуха и его низкая влажность, особенности конструкции камеры сгорания. Вероятность детонационного сгорания топлива возрастает при наличии нагара в камере сгорания и по мере ухудшения технического состояния двигателя. В результате детонации снижаются экономические показатели двигателя, уменьшается его мощность, ухудшаются токсические показатели отработавших газов.

Бездетонационная работа двигателя достигается применением бензина с соответствующей детонационной скоростью. Углеводороды, входящие в состав бензинов, различаются по детонационной стойкости. Наименее стойки к детонации нормальные парафиновые углеводороды, наиболее - ароматические. Остальные углеводороды входящие в состав бензинов, по детонационной стойкости занимают промежуточное положение. Варьируя углеводородным составом, получают бензины с различной детонационной стойкостью, которая характеризуется октановым числом (04).

04 - это условный показатель детонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию (по объему) изооктана в смеси с нормальным гептаном, равноценной по детонагщонной стойкости испытуемому топливу.

Для любого бензина октановое число определяют путем подбора смеси из двух эталонных углеводородов (нормального гептана C7Hi6 с 04=0 и изооктана С^Н^ с 04=100), которая по детонационным свойствам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание в этой смеси изооктана принимают за 04 бензина.

Определение 04 производится на специальных моторных установках. Существуют два метода определения 04 - исследовательский (04И - октановое число по исследовательскому методу) и моторный (04М - октановое число по моторному методу). Моторный метод лучше характеризует антидетонационные свойства бензина в условиях форсированной работы двигателя и его высокой теплонапряженности, а исследовательский - при эксплуатации в условиях города, когда работа двигателя связана с относительно невысокими скоростями, частыми остановками и меньшей теплонапряженностью.

Наиболее важным конструктивным фактором, определяющим требования двигателя к октановому числу, является степень сжатия. Повышение степени сжатия двигателей автомобилей позволяет улучшить их технико-экономические и эксплуатационные показатели. При этом возрастает мощность и снижается удельный расход топлива. Однако с увеличением степени сжатия необходимо повышать октановое число бензина. Поэтому важнейшим условием бездетонационной работы двигателей является соответствие требований к детонационной стойкости двигателей октановому числу применяемых бензинов.

В топлива, детонационная стойкость которых не соответствуют требованиям, добавляют высокооктановые компоненты (бензол, этиловый спирт) или антидетонаторы.

Антидетонаторы. Несколько, десятилетий применяют тетраэтилсвинец (ТЭС) РЬ^СзЬ^д в сочетании с веществами, обеспечивающими отсутствие отложений окислов свинца в камере сгорания, так называемыми выносителями. Например, в 1 кг бензина А-76 содержится 0,24 г ТЭС.

В чистом виде ТЭС не применяют, а используют этиловую жидкость (ЭЖ), состоящую из ТЭС, выносителей и красителей. ТЭС ядовит, поэтому искусственное окрашивание бензина, предупреждает об опасности. Добавлением ЭЖ увеличивают 04 на 8...12 единиц. Главный недостаток ТЭС - ядовитость.

Ведутся исследования по созданию антидетонаторов на основе марганца. Один из них - циклопентадиенилтрикарбонил марганца -широко не применяется, так как отсутствует эффективный выноситель для него.

Для определения детонационной стойкости бензинов, полученных смешением двух марок с различными октановыми числами (по моторному методу), используется формула:

ОЧ=ОЧ„+Дп(ОЧв-ОЧн)/100, (17.1)

где ОЧц и ОЧв - октановые числа (по моторному методу) соответственно низко- и высокооктанового бензина;

Дв - доля высокооктанового бензина в смеси, %.

Следует обратить внимание на то, что октановое число бензина АИ-93 по моторному методу составляет не менее 85, а бензина А-76 по исследовательскому методу - 80...82.

Отечественная промышленность выпускает бензины следующих марок; А-76, А-80, АИ-92, АИ-93, АИ-95, АИ-98.

Маркировка бензинов включает одну или две буквы и цифру: буква «А» - бензин автомобильный, «И» - исследовательский метод определения 04 (если нет «И» - то моторный), цифра указывает на октановое число.

Автомобильные бензины, за исключением марки АИ-98, подразделяются на виды:

летний - для применения во всех районах, кроме северных и северовосточных, в период с 1 апреля до 1 октября; в южных районах допускается применять летний вид бензина в течение всего года;

зимний - для применения в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах; в остальных районах - с 1 октября до 1 апреля.

В промышленно развитых странах применяется в основном четыре типа бензинов: обычный неэтилированный с 04=92..95, обычный этилированный с 04=92..95, «Супер» неэтилированный с 04=96..98, «Супер» этилированный с 04=96..98. В"разных странах они называются по-разному, но, зная возможные варианты, можно всегда определить, к какому типу относится тот или иной бензин.

Например, в Германии используют следующие бензины: «Bleifrei» (дословный перевод «без свинца») с 04=95, «Verbleit» (дословный перевод «со свинцом») с 04=95, «Superbleifrei» с 04=96..98, «Superverbleit» с 04=96...98, «Superplusbleifrei» с 04=98.

1.2. Дизельные топлива

Дизельные двигатели в силу особенностей рабочего процесса на 25...30% экономичнее бензиновых двигателей, что и предопределило их широкое применение. В настоящие время они устанавливается на большинство грузовых автомобилей и автобусов, а также на часть легковых.

Эксплуатационные требования к дизельным топливам (ДТ):

Бесперебойная подача топлива в систему питания двигателя;

Отсутствие коррозии и коррозионных износов;

Минимальное образование отложений в выпускном тракте, камере сгорания, на игле и распылителе форсунки;

Сохранение качества при хранении и транспортировке. Наиболее важными эксплуатационными свойствами дизельного топлива являются его испаряемость, воспламеняемость и низкотемпературные свойства.

Испаряемость топлива определяется (^р^ционным составом. При облегчении топлива ухудшается пуск дизелей, так как легкие фракции имеют худшую по сравнению с тяжелыми фракциями самовоспламеняемость. Поэтому пусковые свойства дизельных топлив для автомобилей в некоторой степени определяет температура выкипания 50%

топлива. Температура выкипания 96% топлива регламентирует содержание в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличение которых ухудшает смесеобразование, снижает экономичность, повышает нагарообразование и дымность отработавших газов.

Воспламеняемость ДТ характеризует его способность к самовоспламенению в камере сгорания. Это свойство в значительной мере определяет подготовительную фазу процесса сгорания - период задержки воспламенения, который в свою очередь складывается из времени, затрачиваемого на распад топливной струи на капли, частичное их испарение и смешение паров потлива с воздухом (физическая составляющая), а также времени, необходимого для завершения предпламенных реакций и формирование очагов самовоспламенения (химическая составляющая).

Физическая составляющая времени задержки воспламенения зависит от конструктивных особенностей двигателя, а химическая - от свойств применяемого топлива. Длительность периода задержки воспламенения существенно влияет на последующее течение всего процесса сгорания. При большой длительности периода задержки воспламенения увеличивается количество топлива, химически подготовленного для самовоспламенения. Сгорание топливовоздушной смеси в этом случае происходит с большей скоростью, что сопровождается резким нарастанием давления в камере сгорания. В этом случае дизель работает «жестко».

«Жесткость» работы оценивают по нарастанию давления на 1° поворота коленчатого вала (KB). Двигатель работает мягко при нарастании давления 2,5...5,0 кгс/см" на 1" поворота KB, жестко - при 6...9 кгс/см, очень жестко - при нарастании давления более 9 кгс/см 2 . При жесткой работе поршень подвергается повышенному ударному воздействию. Это ведет к повышенному износу деталей кривошипно-шатунного механизма, снижает экономичность двигателя.

Склонность ДТ к самовоспламенению оценивают по цетановому числу (ЦЧ).

ЦЧ - это условный, показатель воспламеняемости дизельного топлива, численно равный объемному проценту цетана в эталонной смеси с альфаметилнафталином, которая равноценна, по воспламеняемости испытуемому топливу.

Для определения ЦЧ составляют эталонные смеси. В их состав входят цетан С|^Нз4 и а-метилнафталин СцНю. Склонность цетана к самовоспламенению принимают за 100 единиц, а альфаметилнафталина -за 0 единиц. Цетановое число смеси, составленной из них, численно равно процентному содержанию (по объему) цетана.

Оценку самовоспламеняемости ДТ производят аналогично методу оценки детонационной стойкости бензйнов. Образец сопоставляется с эталонными топливами на одноцилиндровых двигателях ИТ-9.

Самовоспламеняемость ДТ влияет на их склонность к образованию отложений, легкость пуска и работу двигателя. Для современных быстроходных дизелей применяются топлива с ЦЧ=45...50. Применение топлив с ЦЧ ниже 40 ведет к жесткой работе двигателя. Повышение ЦЧ выше 50 нецелесообразно, т.к. из-за малого периода задержки самовоспламенения топливо сгорает, не успев распространиться по всему объему камеры сгорания. При этом воздух, находящийся далеко от форсунки, не участвует в горении, поэтому топливо сгорает не полностью. Экономичность дизеля ухудшается, наблюдается дымление.

ЦЧ влияет на пусковые качества ДТ. При высоких ЦЧ время пуска снижается, особенно при низких температурах.

ЦЧ может быть повышено двумя способами: регулированием углеводородного состава и введением специальных присадок.

1-й способ. В порядке убывания ЦЧ углеводороды располагаются следующим образом: нормальные парафины - изопарафины - нафтены -ароматические. ЦЧ можно существенно повысить, увеличивая концентрацию нормальных парафинов и снижая содержание ароматических.

2-й способ более эффективен. Вводят специальные кислородосодержащие присадки - органические перекиси, сложные эфиры азотной кислоты и др. Эти присадки являются сильными окислителями и способствуют зарождению и развитию процесса горения. Пример:

добавление 1% изопропилнитрата повышает ЦЧ на 10...12 единиц. Кроме того, эта присадка улучшает пусковые качества при низкой температуре и снижает нагарообразование.

Низкотемпературные свойства. При низких температурах высокоплавкие углеводороды, прежде всего нормальные парафины, кристаллизуются. По мере понижения температуры дизельное топливо проходит через три стадии; вначале мутнеет, затем достигает так называемого предела фильтруемости и, наконец, застывает. Связано это с тем, что сначала в топливе появляются разрозненные кристаллы, которые оседают на фильтрах и ухудшают подачу топлива. При дальнейшем охлаждении теряется подвижность нефтепродуктов вследствие образования из кристаллизующихся углеводородов каркаса.

Показатели, характеризующие начало кристаллизации углеводородов в топливе и потерю их подвижности стандартизованы.

Температурой помутнения называют температуру, при которой топливо теряет прозрачность в результате выпадения кристаллов углеводородов и льда. Бесперебойная работа двигателя обеспечивается при температуре помутнения топлива на 5...10 °С ниже температуры воздуха, при которой эксплуатируется автомобиль.

Температурой застывания называют температуру, при которой ДТ теряет подвижность, что определяют в стандартном приборе, наклоненном

под углом 45° к горизонтали, в течение 1 мин. Дизель работает бесперебойно при температуре застывания топлива на 5...10 °С ниже температуры воздуха, при которой эксплуатируется автомобиль.

На нефтеперерабатывающих заводах температуру помутнения и температуру застывания понижают удалением избытка высокоплавких углеводородов (депарафинизация).

В эксплуатации такого же эффекта добиваются добавлением реактивного топлива. Например, при добавке 25% топлива Т-1 температура застывания летнего ДТ снижается на 8...12 °С.

Низкотемпературные свойства ДТ могут быть улучшены путем добавления присадок-депрессаторов (присадка "А", АзНИИ-ЦИАТИМ-1, полиметакрилат "Д").

Ассортимент ДТ:

ДЛ - дизельное летнее - для эксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже 0 "С;

ДЗ - дизельное зимнее - для эксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже -30 "С;

ДА - дизельное арктическое - для эксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже -50 "С.

Таблица 1.1

Требования к дизельным топливам

Таблица 1.2

Эффективность депрессорных присадок

1.3. Газообразные топлива

По физическому состоянию горючие газы делятся на две группы:

сжатые и сжиженные. Если критическая температура углеводородов ниже обычных температур при эксплуатации автомобилей, то их применяют в сжатом виде, а если выше - то в сжиженном виде под давлением 1,5...2,0 МПа.

Требования к газообразным топливам:

Обеспечение хорошего смесеобразования;

Высокая калорийность горючей смеси;

Отсутствие коррозии и коррозионных износов;

Минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах;

Сохранение качества при хранении и транспортировании;

Низкая стоимость производства и транспортирования.

Сжиженные газы. Основные компоненты - пропан СзНу, бутан С4Ню. Получают из попутных нефтяных газов, из газообразных фракций при переработке нефтепродуктов и каменных углей. Поэтому они получили название сжиженных нефтяных газов. Для их обозначения часто используют аббревиатуру «СНГ».

Критические температуры пропана (+97 "С) и бутана (+126 "С) выше температуры окружающей среды, поэтому их легко можно перевести в жидкое состояние. При +20 °С пропан сжижается при 0,716, а бутан - при 0,103 МПа.

СНГ хранят под давлением 1,6 МПа. Давление насыщенных парав СНГ изменяется от 0,27 МПа при -10 °С до 1,6 МПа при +45 °С. СНГ имеет высокий коэс})фициент теплового расширения. Повышение температуры на 1 °С влечет за собой рост давления в газовом баллоне на О,б...0,7 МПа, что может привести к его разрушению. Поэтому в баллонах предусматривается паровая подушка объемом не менее 10% полезной емкости.

Промышленность выпускает СНГ для автомобилей двух марок:

СПБТЗ - смесь пропана и бутана техническая зимняя;

СПБТЛ - ... летняя.

Таблица 1.1 Компонентный состав сжиженных нефтяных газов

В состав СНГ добавляют специальные вещества (одоранты), имеющие сильный запах, т.к. СНГ не имеет ни цвета не запаха, и обнаружить их утечку сложно. Для этой цели используют этилмеркаптан C2H4SH, имеющий резкий неприятный запах, который ощущается уже при концентрации 0,19 г на 1000 м 3 воздуха.

Иногда утечку удается определить на слух или с помощью приборов.

Эксплуатационные свойства автомобилей с газовыми двигателями, работающими на СНГ, в сравнении с автомобилями, работающими на бензине, оцениваются следующим образом:

Пусковые качества до -5 "С равноценны; при более низких температурах запуск холодного двигателя затруднен;

Показатели динамичности автомобиля ухудшается на 5...8%;

Повышается мощность и улучшается топливная экономичность двигателей, так как детонационная стойкость СНГ выше (04 выше 100 единиц), чем у бензина, и можно форсировать двигатель по степени сжатия;

Снижается токсичность отработавших газов: по окиси углерода - в 3...4 раза, по окислам азота - в 1,2...2,0 раза, по углеводородам - в 1,2...1,4 раза;

Периодичность смены масла увеличивается в 2,0...2,5 раза;

Межремонтный ресурс двигателя увеличивается в 1,4...2,0 раза;

Трудоемкость ТО и Р возрастает на 3...5%, но эти затраты перекрываются экономией от увеличения межремонтного ресурса двигателей.

В настоящее время выпускаются газобаллонные автомобили двух типов: со специальными двигателями, предназначенными для работы на СНГ и имеющими резервную систему питания для кратковременной работы на бензине; с универсальными двигателями, допускающими работу как на СНГ, так и на бензине (у автомобилей этой группы мощность снижается примерно на 10%).

Сжатые газы. Основные компоненты - метан СН», окись углерода СО и водород Нз. Получают из горючих газов различного происхождения -природных, попутных нефтяных, коксовых и других. Их называют сжатыми природными газами или СПГ. Содержание метана в СПГ составляет 40... 82%. Критическая температура метана составляет -82 °С, поэтому без охлаждения СПГ перевести в жидкое состояние нельзя. Существует две марки СПГ - А и Б, которые отличаются содержанием метана и азота (табл. 17.4).

Таблица 1.2 Компонентный состав сжатых природных газов

Газобаллонные установки для СПГ рассчитаны на работу при давлении 19,6 МПА. Баллоны для СПГ изготавливаются толстостенными и имеют большую массу. Так, батарея из 8 50-литровых баллонов весит более 0,5 т. Следовательно, существенно снижается грузоподъемность автомобиля. Кроме того пробег автомобиля на одной заправке при работе на СПГ в 2 раза меньше, чем на бензине. Более перспективна криогенная технология хранения СПГ в сжиженном виде.

Метан легче воздуха, поэтому при утечках скапливается в верхней части помещения.

Метан имеет высокую детонационную стойкость, поэтому двигатели можно форсировать по степени сжатия.

СПГ воспламеняется в камере сгорания при температуре 635...645 °С, что значительно выше температуры воспламенения бензина. Это затрудняет пуск двигателя, особенно при низких температурах воздуха. В то же время по опасности воспламенения и пожароопасносности они значительно безопаснее бензина.

Преимущества СПГ перед бензинами:

Повышается срок службы моторного масла в 2,0...3,0 раза;

Увеличивается ресурс двигателя на 35...40% вследствие отсутствия нагара на деталях цилиндро-поршневой группы;

Увеличивается на 40% срок службы свечей зажигания;

На 90% снижается выброс вредных веществ с отработавшими газами, особенно СО. Недостатки СПГ:

Цена автомобиля возрастает примерно на 27%;

Трудоемкость ТО и ТР возрастает на 7...8;

Мощность двигателя снижается на 18...20%, время разгона увеличивается на 24...30%, максимальная скорость уменьшается на 5...6%, максимальные углы преодолеваемых подъемов уменьшаются на 30...40%, эксплуатация автомобиля с прицепом затрудняется;

Дальность ездки на одной заправке не превышает 200...250 км;

Грузоподъемность автомобиля снижается 9...14%.

С учетом достоинств и недостатков автомобилей, работающих на СПГ, определена область их рационального использования - перевозки в крупных городах и прилегающих к ним районах.

2. МАСЛА И СМАЗКИ

2.7. Моторные масла

Моторные масла обеспечивают:

Снижение трения и износа трущихся деталей двигателя за счет создания на их поверхностях прочной масляной пленки;

Уплотнение зазоров в сопряжениях и, в первую очередь, деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ);

Отвод тепла от трущихся деталей, удаление продуктов износа из зон трения;

Защиту рабочих поверхностей трущихся деталей от коррозии продуктами окисления масла и сгорания топлива;

Предотвращение всех видов отложений (нагары, лаки, зольные отложения).

Эксплуатационные требования к моторным маслам:

Оптимальная вязкость, определяющая надежную и экономичную работу агрегатов на всех режимах;

Хорошая смазывающая способность;

Устойчивость к испарению, вспениванию, выпадению присадок;

Отсутствие коррозии и коррозионных износов;

Малый расход масла при работе двигателя;

Большой срок службы масла до замены без ущерба для надежности двигателя;

Сохранение качества при хранении и транспортировке. Для выполнения этих требований моторные масла обладают рядом

свойств, к важнейшими из которых относятся вязкостные и

низкотемпературные.

От вязкости зависят режим смазки, отвод тепла от рабочих поверхностей, уплотнение зазоров, энергетические потери в двигателе, быстрота запуска двигателя и т.д.

Вязкость моторных масел измеряют в следующих единицах:

Кинематическая вязкость v - 1 мм 2 /c=} сСт (сантистокс);

Динамическая вязкость т) - 1 Па-с=10 П (Пуаз); 1 МПа-с=1 сП (сантипуаз).

На вязкость моторных масел существенно влияет температура. При ее снижении вязкость резко увеличивается. Так, в интервале температур от 100 до 0 °С вязкость различных масел может возрастать в 300 раз и более (табл. 18.1).

Таблица 2.1 Классы вязкости моторных масел по ГОСТ 17479.1-85

Степень изменения вязкости в зависимости от температуры характеризуется индексом вязкости (ИВ), определяемым по значениям вязкости масла при 50 и 100 °С. Чем меньше изменение вязкости масла в заданном интервале температур, тем лучше его вязкостно-температурные свойства и тем больше индекс вязкости этого масла. Для летних масел индекс вязкости, как правило, не превышает 90, а для зимних и всесезонных (загущенных) он составляет 95-125 и выше. При определенной температуре масло вообще теряет подвижность. Эта температура называется температурой застывания масла. Для моторных масел температура застывания, как правило, составляет: -15 °С - для летних, -25...-30 С - для зимних, -35...-45 °С - для загущенных.

Вязкостно-температурные свойства в первую очередь определяют выбор моторного масла для конкретного типа двигателя и условий его

эксплуатации. При предельно высоких рабочих температурах в двигателе вязкость масла должна быть достаточной, чтобы обеспечить надежную смазку и работу узлов трения, низкий износ деталей, эффективное уплотнение сопряжении, малый прорыв картерных газов и расход масла на угар. При отрицательных температурах масло должно иметь относительно низкую вязкость, обеспечивающую эффективный пуск двигателя, своевременную подачу масла к парам трения и т.д.

Однако для обычных (незагущенных) минеральных масел - это трудносочетаемые требования. Поэтому масла с вязкостью б... 8 мм 2 /с при 100 "С применяют в зимний период, а более вязкие (10...14 мм^с при 100 °С) - в летний.

В настоящее время находят широкое применение всесезонные моторные масла, для которых при высоких температурах характерны значения вязкости летних образцов, а при отрицательных температурах -зимних.

Классификация (обозначение) масел. Для правильного подбора моторного масла по вязкости к конкретному типу двигателя и условиям его эксплуатации следует руководствоваться ГОСТ 17479.1-85 "Масла моторные, трансмиссионные и жидкости гидравлические. Система обозначений". По этому ГОСТу моторные масла разделяют на различные классы по вязкости (табл. 18.1) и различают по сезонности применения, т.е. они дифференцируются на зимние (вязкость 6...8 мм^с при 100 °С), летние (10...20 мм""/с при 100 С) и всесезонные.

Для сезонных (незагущенных) масел нормируются значения вязкости при 100 °С. Для всесезонных (загущенных) масел в знаменателе дробного обозначения указывается вязкость при 100 С, цифра в числителе характеризует предельно допустимую вязкость при -18 "С.

При подборе масла для конкретного типа двигателя наряду с установлением требуемых вязкостных показателей определяют также необходимый для этого двигателя уровень качества масла, т.е. группу масла по эксплуатационным свойствам.

До 1974 г. в нашей стране деление масел по уровню качества не производилось. Масла выпускались, с буквенным обозначением, характеризующим область их применения, - А, Д, М и МТ (А - для смазки карбюраторных двигателей, Д - автотракторных и судовых дизелей, М -поршневых авиационных двигателей, МТ - транспортных дизелей;

особенности технологии получения масел указывались буквами: К -кислотная, С - селективная очистка, П - масло с присадками, 3 -загущенное масло). Например, автомобильное масло селективной очистки АС-8, авиационное масло МС-20, загущенные масла с присадками АКЗп-6 и АСЗп-10, масло для транспортных дизелей МТ-16п и т.д. Цифры в обозначении масел характеризовали их вязкость в сСт (мм 2 /^) при температуре 100 "С.

Обеспечение надежной и экономичной работы современных двигателей возможно только при условии применения в них моторных масел с определенными свойствами, отвечающих необходимым требованиям.

Моторные масла по ГОСТ 17479.1-85 подразделяются на группы по эксплуатационным свойствам, характеризующие условия работы масла в двигателях конкретного уровня форсирования (табл. 18.2).

Таблица 2.2

Группы моторных масел в зависимости от уровня эксплуатационных свойств и области их применения

Зная уровень форсирования двигателя и условия его эксплуатации по табл. 18.2 производят выбор моторного масла требуемой группы качества. Одновременно, исходя из предполагаемого температурного диапазона работы масла, по табл. 18.1 устанавливают требуемый класс вязкости.

В зависимости от вязкости и эксплуатационных свойств ГОСТ 17479.1-85 устанавливает марки моторных масел (M-8Bi, М-6з/12Г1, М-ЮГз, М-10Д и т.д.), в условном обозначении которых заложены необходимые данные для правильного подбора масел для конкретного типа двигателя.

Например, масло М-8В]: буква "М" обозначает моторное масло, цифра 8 характеризует его вязкость при 100 "С в мм 2 /c, буква "В" с индексом "1" указывает, что масло по эксплуатационным свойствам относится к группе В и предназначено для среднефорсированных карбюраторных двигателей.

Масло М-6;/12Г[: буква "М" ,- моторное масло, цифра 6 свидетельствует, что это масло относится к классу, у которого вязкость при -18 С не должна превышать 10400 мм~/с, индекс "з" обозначает, что масло содержит загущающие (вязкостные) присадки, цифра "12" после знака дроби показывает, что вязкость масла при температуре 100 °С равна 12 мм 2 /c, а буква "Г" с индексом "1" обозначает принадлежность масла по эксплуатационным свойствам к группе "Г" и указывает на возможность его использования для высокофорсированных карбюраторных двигателей.

Индекс "2" при буквенном обозначении группы указывает на то, что масло предназначено для дизелей, например М-8Гз.

Отсутствие цифрового индекса у масел группы Б, В, Г свидетельствует об универсальности масел и возможности их применения как в карбюраторных, так и дизельных двигателях (например, масло М-бз/ЮВ).

Отнесение масла к соответствующей группе свидетельствует об определенном уровне его эксплуатационных свойств (антиокислительных, моюще-диспергирующих, противокоррозионных, защитных и т.д.), характеризующем качество масел данной группы. Этот уровень в основном зависит от вида и концентрации вводимых присадок. Поэтому переход от масел низших групп (А, Б) к высшим (В, Г), как правило, достигается путем расширения ассортимента и количественного увеличения присадок в маслах.

Принадлежность масел к той или иной группе устанавливают на основании результатов моторных испытаний на специальных одноцилиндровых или полноразмерных двигателях. Для масел различных групп установлены нормы на оценочные показатели, предусмотренные методами испытаний на двигателях. Сопоставляя результаты моторных испытаний масла с нормами, устанавливают его принадлежность к соответствующей группе по эксплуатационным свойствам.

За рубежом подбор масел в зависимости от типа двигателя и условий его эксплуатации осуществляется также на основании соответствующих классификаций. Градацию масел по вязкости производят по классификации SAE (Общество американских инженеров-автомобилистов), а по условиям и областям применения - согласно классификации API (Американский нефтяной институт).

По классификации SAEJ300e масла разделяют на зимние (обозначаются буквой W), летние и всесезонные. Примерное соответствие классов вязкости моторных масел по ГОСТ 17479.1-85 и SAE J300e показано в табл. 18.3.

Таблица 2.3

Соответствие классов вязкости моторных масел по ГОСТ 17479.1-85 и классификация SAE J300e

Классификация API подразделяет масла на две категории: S -категория "сервис" и С - коммерческая категория. Масла категории S предназначены для двигателей легких транспортных средств, применяемых в сфере обслуживания, т.е. преимущественно для бензиновых двигателей. Масла категории С предназначены для двигателей автомобилей, осуществляющих коммерческие перевозки, тягачей, строительно-дорожных машин и других, т.е. преимущественно для дизельных двигателей.

В каждой категории масла в зависимости от условий работы подразделяются на классы, также имеющие буквенную маркировку. Поэтому обозначение масел в соответствии с классификацией производится двумя буквами латинского алфавита, указывающими категорию и класс масел, например SE (для карбюраторных двигателей) или CD (для дизелей). Универсальные масла, относящиеся к обеим категориям классификации API, имеют маркировку двух разных категорий, например, SE/CD.

Соответствие уровней эксплуатационных свойств масел по ГОСТ 17479.1-85 и классификации API показано в табл. 18.4.

Таблица 2.4

Ориентировочное соответствие классов моторных масел по группам эксплуатационных свойств по ГОСТ 17479.1-85 и классификации API

Синтетические моторные масла. .Одним из путей удовлетворения все возрастающих требований к качеству моторных масел является разработка и применение синтетических моторных масел. Синтетические масла представляют собой индивидуальные соединения или смеси нескольких соединений близкой химической структуры (поли-ос-олефины и др.).

Синтетические масла имеют высокий индекс вязкости (150...170). Температура потери подвижности синтетических масел ниже (до -65 С), чем у минеральных. Следовательно, пуск двигателей при отрицательных температурах при применении синтетических масел легче, чем на минеральных, и возможен при более низких температурах воздуха.

Вязкость синтетических масел при температурах 250...300 °С, выше (до 2...3 раз), чем у равновязких им при 100 °С минеральных. Они имеют лучшую термическую стабильность, низкую испаряемость и малую склонность к образованию высокотемпературных отложений. Поэтому синтетические масла могут с успехом применяться в высокофорсированных теплонапряженных двигателях,

Синтетические масла, как правило, превосходят минеральные по антиокислительным свойствам, диспергирующей и механической стабильности, обладают равными или лучшими противоизносными и противозадирными свойствами. В связи с этим синтетические масла имеют срок службы более 20 тыс. км пробега а"втомобиля, а отдельные образцы служат 80... 100 тыс. км без смены.

Расход синтетических масел на угар на З0...40% ниже, чем минеральных. За счет лучших вязкостно-температурных характеристик во всем интервале встречающихся в практике температур расход топлива при использовании синтетических масел снижается на 4...5%.

Стоимость синтетических масел в 2...3 раза выше, чем минеральных. Однако высокие эксплуатационные свойства, большой срок службы в двигателях до замены, низкий расход на угар и вследствие этого меньший общий расход масла делают применение их целесообразным.

2.2. Трансмиссионные масла

К трансмиссионным относятся масла, применяемые для смазки зубчатых передач агрегатов трансмиссии, а также в гидротрансмиссиях.

В современных автомобилях применяют зубчатые передачи различных типов. Особенно широко распространены винтовые (гипоидные) передачи. Их преимущество перед передачами с прямыми зубьями состоит в большей прочности зубьев шестерен при равных габаритах, плавной и бесшумной работе. Но к маслам для винтовых шестерен предъявляют более высокие требования, чем к маслам для шестерен с прямыми зубьями, поскольку скорости скольжения в таких передачах больше.

В агрегатах трансмиссии трансмиссионные масла выполняют следующие ф>ункции:

Снижают износ деталей;

Уменьшают потери энергии на трение;

Увеличивают теплоотвод от трущихся поверхностей;

Снижают вибрацию и шум шестерен, а также защищают их от ударных нагрузок;

Защищают детали механизмов от коррозии;

Масла для гидромеханических передач, кроме того, выполняют функцию рабочего тела в гидротурбине, передающей мощность. Важнейшие свойства ТМ:

Вязкостно-температурные;

Противоизносные, противозадирные, противопиттинговые;

Термическая и термоокислительная стабильность;

Стойкость к образованию эмульсий с водой;

Минимальное воздействие на резино-технические изделия, лаки, краски и пластмассы;

Химическая и физическая стабильность при хранении и транспортировании.

В зависимости от конструктивных особенностей и назначения шестеренчатых передач к маслам могут предъявляться специфические требования. Так, масла для ведущих мостов с фрикционной блокировкой дифференциала должны обладать хорошими фрикционными свойствами,

масла для трансмиссии автомобилей с периодической эксплуатацией -хорошими защитными свойствами и т.д.

Условия, в которых работает масло, определяются следующими факторами: температурным режимом, частотой вращения шестерен (скорость относительного скольжения трущихся поверхностей зубьев), удельным давлением в зоне контакта.

Рабочая температура масла в агрегатах трансмиссии меняется в широких пределах - от температуры окружающего воздуха в начале работы до 120...130 ^С и даже 150 С в процессе работы.

В температурном режиме работы зубчатых передач различают три наиболее характерные температуры: минимальную - в момент начала работы передачи, равную наиболее низкой температуре окружающего воздуха; максимальную - соответствующую экстремальным условиям работы; среднеэксплуатационную - наиболее вероятную во время эксплуатации.

Минимальная температура масла в агрегатах трансмиссии автомобилей в холодной климатической зоне может достигать -60 С. Максимальная и среднеэксплуатационная температуры масла зависят от температуры воздуха, условий эксплуатации, вязкости масла и от других факторов. Среднеэксплуатационная температура в агрегатах трансмиссии автомобилей обычно составляет 60...90 °С. Фактическая температура масла в зоне контакта зубьев шестерен на 150...200 "С выше температуры масла в объеме. Заметное влияние на температуру оказывает скорость скольжения на поверхности зубьев в зоне их контакта. Скорости скольжения в цилиндрических и конических передачах составляют на входе в зацепление 1.5...3 м/с; в некоторых агрегатах они достигают 9...12 м/с; для гипоидных передач скорости скольжения составляют 15 м/с и более.

В цилиндрических и конических передачах удельные нагрузки в полюсе зацепления составляют обычно 0,5...1,5 ГПа, достигая в некоторых случаях 2 ГПа. В гипоидных передачах они в два раза выше. Под действием таких нагрузок условия для гидродинамической смазки ухудшаются.

Трансмиссионные масла представляют собой сложную коллоидную систему, включающую две группы компонентов: первая - основа масла, вторая - функциональные присадки для улучшения эксплуатационных свойств масел.

К числу перспективных следует отнести синтетические масла, которые характеризуются очень пологой вязкостно-температурной кривой.

Классификация и ассортимент. В агрегатах трансмиссии автомобилей применяется широкий ассортимент масел. Согласно ГОСТ 17479.2-85 "Масла моторные, трансмиссионные и жидкости гидравлические. Система обозначений" масла классифицированы по

классам и группам в зависимости от них вязкости и эксплуатационных свойств (табл. 18.5 и 18.6).

Таблица 2.1 Классы вязкости трансмиссионных масел

С учетом деления на классы и группы трансмиссионные масла имеют условные обозначения. Например, обозначение ТМ5-12 расшифровывается следующим образом: «ТМ» - трансмиссионное масло, цифра «5» - группа по эксплуатационным свойствам, цифра «12» - класс вязкости.

Таблица 2.2

Классификация трансмиссионных масел по эксплуатационным свойствам

Представителями группы ТМ-1 являются нигролы зимний и летний (ТУ 38-101529-75), применявшиеся в старых моделях автомобилей. Нигролы - это неочищенные остатки от прямой перегонки нефти, характеризуются неудовлетворительными противоизносными, антиокислительными и низкотемпературными свойствами. На современных автомобилях не применяются. К этой же группе могут быть отнесены базовые масла (ТБ-20, ТС-14,5), служащие основой для изготовления автомобильных трансмиссионных масел.

К группе ТМ-2 относится масло для коробок передач и рулевого управления - ТС (ОСТ 38.01260-82, прежнее обозначение ГОСТ 4002-53), класс 18. Это масло имеет низкие эксплуатационные свойства, применяется в ограниченных масштабах только на старых моделях легковых автомобилей.

В группу ТМ-3 входят масла Теп-10, ТАп-15В, ТСп-15К, выпускаемые по ГОСТ 23652-79.

ТСп-10 применяют для смазывания тяжелонагруженных цилиндрических, конических и спирально-конических передач грузовых автомобилей. Служит в качестве зимнего для умеренной климатической зоны и всесезонного для северных районов страны.

ТАп-15В служит для смазывания тяжелонагруженных цилиндрических, конических и спиралыю-конических передач грузовых автомобилей.

ТСп-15К имеет улучшенные по сравнению с маслом ТАп-15В противоизносные, антиокислительные и низкотемпературные свойства. Служит в качестве всесезонного для умеренной климатической зоны. Предназначенью для тяжелонагруженных цилиндрических и спирально-конических передач, в том числе болшегрузных автомобилей КамАЗ, КрАЗ, УралАЗ.

К группе ТМ-4 относятся масла Тсп-Нгип (ГОСТ 23652-79), Тсз-9гип (ОСТ 38-101158-78), Тсгип (ОСТ 38-01260-82, прежнее название -масло по ГОСТ 4003-53).

ТСп-14гип (класс 18) применяется для гипоидных передач грузовых автомобилей всесезонно в умеренной и жаркой климатической зоне. Обладает высокими противозадирными, но недостаточными антиокислительными и антикоррозионными свойствами. Показатели масла резко ухудшаются при попадании в него воды; в этом случае масло следует немедленно заменить.

ТСз-9гип (класс 9) предназначено для применения в агрегатах трансмиссии грузовых автомобилей в районах Крайнего Севера при температуре воздуха до -50...-55 "С. Ввиду малой вязкости и ухудшения противоизносных свойств при высокой температуре это масло применяется только в зимний период.

ТСгип предназначено для гипоидных передач старых моделей легковых автомобилей. Ввиду недостаточных низкотемпературных, противоизносных и антиокислительных свойств для новых моделей автомобилей не рекомендуется.

В группу ТМ-5 входят масла ТАД-17И (ГОСТ 236532-79) и ТМ5-12рк (ТУ 38.101844-80).

ТАД-17И (класс 18) получают смешением остаточного и дистиллятного масел с введением многофункциональной и депрессорной присадок. Масло обладает высокими эксплуатационными свойствами, является универсальным и может применяться в тяжелонагруженных цилиндрических, спирально-конических и гипоидных передачах грузовых и легковых автомобилей в умеренной и жаркой климатических зонах.

ТМ5-12рк (класс 12) получают из низкозастывающего масла селективной очистки, загущенного полимерной присадкой, с введением многофункциональной присадки. Масло относится к числу универсальных для эксплуатации и консервации цилиндрических, спирально-конических и гипоидных передач грузовых автомобилей. Предназначено для применения в качестве всесезонного, в первую очередь для эксплуатации в северных районах.

Основным сортом, применяемых для автомобильных гидромеханических коробок передач, является масло марки А (ТУ 38.101179-79). Оно имеет температуру застывания -40 °С, его применяют всесезонно в умеренной климатической зоне. Для автомобилей, эксплуатирующихся в северных районах страны, разработано масло МГТ (ТУ 38-401-494-84), которое по эксплуатационным свойствам соответствует маслу марки А, но имеет лучшие низкотемпературные показатели - работоспособно до -50 °С.

В гидрообъемных передачах автомобилей, в частности в гидроусилителях рулей, используют масло марки Р. Его применяют в качестве всесезонного в умеренной климатической зоне.

Из масел зарубежного производства в автоматических коробках передач используются только минеральные масла серии ATF, обычно марки "Дексрон" (Dexron) с различными числовыми индексами. Все они красного цвета и допускают смешение в различных пропорциях. Их ресурс до замены составляет 50...70 тыс. км. 6 коробку легкового автомобиля заливают б...9 л (для полноприводного "Форд-Бронко" - 18 л). В последнее время используют масла желтого и зеленого цвета. Смешивать их с Дексроном недопустимо.

За рубежом для маркировки трансмиссионных масел используют классификации SAE и API.

По классификации SAE масла подразделяются на летние (например, SAE140), зимние (75W) и всесезонные (75W90). Соответствие классов вязкости по ГОСТУ и SAE приведено в табл. 18.8.

Таблица 18.8

Примерное соответствие классов вязкости трансмиссионных масел по ГОСТУ и SAE

По классификации API трансмиссионные масла подразделяются по уровню противоизносных и противозадирных свойств:

GL-1 - применяются в зубчатых зацеплениях при невысоких давлениях и скоростях скольжения (не содержат присадок);

Всего 5 классов, которые соответствуют группам, обозначенным по ГОСТуТМ-1,-2,-3,-4,-5.

2.3. Пластичные смазки

Пластичные смазки (ПС) - это густые мазеобразные продукты. Имеют два основных компонента - масляную основу (дисперсионная среда) и твердый загуститель (дисперсная среда). Для улучшения консервационных, противоизносных свойств, химической стабильности, термостойкости в смазки вводят присадки в количестве 0,001...5%.

Ассортимент, ПС разделены на четыре группы: антифрикционные, консервационные, уплотнительные и канатные.

Антифрикционные предназначены" для снижения износа и трения скольжения сопряженных деталей. Они делятся на подгруппы: С - общего назначения для температур до 70 °С, О - для повышенной температуры (до 110 °С), М - многоцелевые (-30...130 °С); Ж - термостойкие (150 "С и выше), Н - морозостойкие (ниже -40 "С); И - противозадирные и

противоизносные; П - приборные; Д - приработочные; Х - химически стойкие.

Консервационные предназначены для предотвращения коррозии металлических поверхностей при хранении и эксплуатации, обозначаются индексом "З".

Канатные смазки обозначаются индексом "К".

Уплотнительные делятся на три группы: А - арматурные; Р -резьбовые; В - вакуумные.

Кроме того, в классификационном обозначении указывают:

Дисперсионную среду;

Консистенцию.

Загуститель обозначается первыми двумя буквами входящего в состав мыла металла: "Ка" - кальциевое; "На" - натриевое; "Ли" - литиевое.

Тип дисперсионной среды и присутствие твердых добавок обозначают строчными буквами: "у" - синтетические углеводороды, "к" -кремнийорганические жидкости, "г" - добавки гра4)ита, "д" - добавка дисульфита молибдена. Смазки на нефтяной основе индекса не имеют.

Консистенцию смазок обозначают условными числами от 0 до 7.

Пример. ПС Литол-24 (товарная марка) имеет следующее классификационное обозначение МЛи4/13-3: "М" - многоцелевая антифрикционная, работоспособна в условиях повышенной влажности;

"Ли" - загущена литиевыми мылами; "4/13" - работоспособна в интервале температур от -40 до 130 "С, отсутствие индекса дисперсионной среды -приготовлена на нефтяном масле; "3" - условная характеристика густоты смазки.

Кальциевые смазки (солидолы) - антифрикционные пластические смазки. Они нерастворимы в воде, поэтому в условиях высокой влажности и при контакте с водой хорошо защищают металлические детали от коррозии. Недостаток - работоспособны при температурах до 60 "С.

Солидолы синтетические (солидол С) - применяется в подшипниках качения и скольжения, в шарнирах, винтовых и цепных передачах. Их недостатки - низкая механическая стабильность, работоспособность при температурах до 50 °С.

В табл. 18.9 приведены сведения о соответствии основных марок отечественных и зарубежных смазок.

Таблица 18.9

Соответствие отечественных и зарубежных марок пластичных смазок

Применение. В шарнирах рулевого управления, шкворнях поворотных кулаков, для пальцев рессор, оси педалей сцепления и тормоза, рычагов коробки передач, раздаточной коробки, валов разжимных кулаков тормозов, в механизмах лебедки, буксирных и седельных механизмах, шлицах и подшипниках карданных шарниров используются Литол-24, солидол С, пресс-солидол С.

Для карданных шарниров равных -угловых скоростей используется AM карданная, Униол-1.

Подшипники ступиц колес, промежуточная опора карданного вала, выжимной подшипник сцепления, подшипники водяного насоса, передний подшипник первичного вала коробки передач, вал привода распределителя зажигания смазываются Литолом-24, ПС 1-13.

В подшипниках генератора, стартера, электродвигателей стеклоочистителя и отопителя используются Литол-24, N 158.

Шарниры привода стеклоочистителя, петли дверей смазываются Литолом-24, солидолом С.

Для рессор используется графитная смазка УСсА.

Клеммы аккумулятора смазываются Литолом-24, солидолом С, ВТВ- 1, пушечной смазкой.

Для гибкого вала спидометра используются ЦИАТИМ-201, моторное масло.

Тросы стояночного тормоза, замка капота смазываются Литолом-24, ЦИАТИМ-201.

3. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЖИДКОСТИ

3.1. Амортизаторные жидкости

В легковых автомобилях нашли широкое применение амортизаторы (виброизоляторы) телескопического типа, а в последнее время -телескопические стойки, предназначенные для гашения колебаний кузова на упругих элементах подвески. Установка амортизаторов делает ход автомобиля плавным даже при движении по бездорожью.

Рабочим телом в гидравлических амортизаторах служат маловязкие жидкости, обычно на нефтяной основе.

Требования к амортизаторным жидкостям многообразны. Основным показателем является вязкость. Большинство рабочих жидкостей, применяемых в телескопических амортизаторах, характеризуются следующими значениями вязкости: при 20 °С - 30...60; при 50 °С - 10...16;

при 100 °С-3,5,„6,0 мм 2 /^.

Высокие требования предъявляются к вязкости амортизаторных жидкостей при отрицательных температурах. Так, при -20 °С вязкость не должна превышать 800 мм 2 /с. Желательно, чтобы во всем интервале встречающихся на практике отрицательных температур вязкость амортизаторной жидкости не превышала 2000 мм^с. При более высокой вязкости работа амортизаторов резко ухудшается и происходит блокировка подвески. С этим часто встречаются на практике, так как уже при -30 °С вязкость товарных амортизаторных жидкостей превышает 2000 мм^с и при -40 °С достигает 5000.,.10000 мм^с. Обеспечить требуемую вязкость (при температурах ниже -30 °С) могут амортизаторные жидкости на синтетической основе.

Рабочая амортизаторная жидкость должна обладать определенной теплоемкостью и теплопроводностью.

Важное значение имеют смазывающие свойства жидкостей, которые определяются обычно при испытании на машинах трения или при испытании самих амортизаторов на стенде. Так, амортизаторная жидкость МГП-10, применяемая на старых моделях автомобилей ВАЗ, не обеспечила достаточной износостойкости телескопических стоек

автомобилей ВАЗ-2108, что потребовало разработки новой амортизаторной жидкости МГП-12.

Амортизаторные жидкости не должны быть склонны к пенообразованию, так как это снижает энергоемкость амортизатора и нарушает условия смазки трущихся пар.

Важными характеристиками амортизационных жидкостей являются такие, как стабильность против окисления, механическая стабильность, испаряемость и совместимость с конструкционными материалами, особенно резиновыми уплотнениями.

В их состав, как правило, вводят различные добавки, улучшающие свойства жидкости. Это высоко молекулярные присадки для улучшения вязкостно-температурных характеристик, антиокислительные и противопенные присадки, а также присадки для улучшения смазывающих свойств.

Обслуживание (замена рабочей жидкости) и ремонт амортизаторов требуют специального технологического оборудования и должны производиться на станциях технического обслуживания автомобилей.

Зарубежными аналогами отечественных амортизаторных жидкостей могут быть следующие жидкости: фирмы Shell - AeroshellFluid 1, фирмы ВР - ВР AeroHydraulic 2, Esso - AviationUtilityOil, DEF2901A.

3.2. Тормозные жидкости

Тормозные жидкости служат для передачи энергии к исполнительным механизмам в гидроприводе тормозной системы автомобиля.

Рабочее давление в гидроприводе тормозов достигает 10 МПа и более. Развиваемое давление передается на поршни колесных цилиндров, которые прижимают тормозные накладки к тормозным дискам или барабанам. При торможении кинетическая энергия при трении превращается в тепловую. При этом освобождается большое количество теплоты, которое зависит от массы и скорости автомобиля. При экстренных торможениях автомобиля температура тормозных колодок может достигать 600 °С, а тормозная жидкость нагреваться до 150 °С и выше. Высокие температуры в тормозах и гигроскопичность жидкости приводят к ее обводнению и преждевременному старению. В этих условиях жидкость может отрицательно влиять на резиновые манжетные уплотнения тормозных цилиндров, вызывать коррозию металлических деталей. Но наибольшую опасность для работы тормозов представляет возможность появления в жидкости пузырьков пара и газа, образующихся при высоких температурных режимах эксплуатации из-за низкой температуры кипения самой жидкости, а также при наличии в ней воды.

При нажатии на педаль тормоза пузырьки газа сжимаются, и так как объем главного тормозного цилиндра невелик (5...15 мл), даже сильное нажатие на педаль может не привести к росту необходимого тормозного давления, т.е. тормоз не работает из-за наличия в системе паровых пробок.

Надежная работа тормозной системы - необходимое условие безопасной эксплуатации автомобиля, поэтому тормозная жидкость является ее функциональным элементом и должна отвечать комплексу технических требований. Важнейшие из них рассмотрены ниже.

Температура кипения. Это важнейший показатель, определяющий предельно допустимую рабочую температуру гидропривода тормозов. Для большей части современных тормозных жидкостей температура кипения в процессе эксплуатации снижается из-за их высокой гигроскопичности. К этому приводит попадание воды, главным образом за счет конденсации из воздуха. Поэтому наряду с температурой кипения "сухой" тормозной жидкости определяют температуру кипения "увлажненной" жидкости, содержащей 3,5% воды.

Температура кипения "увлажненной" жидкости косвенно характеризует температуру, при которой жидкость будет "закипать" через 1,5...2 года ее работы в гидроприводе тормозов автомобиля. Для надежной работы тормозов необходимо, чтобы она была выше рабочей температуры жидкости в тормозной системе.

Из опыта эксплуатации следует, что температура жидкости в гидроприводе тормозов грузовых автомобилей обычно не превышает 100 С. В условиях интенсивного торможения, например на горных дорогах, температура может подняться до 120 "С и более.

В легковых автомобилях с дисковыми тормозами температура жидкости при движении по магистральным автострадам составляет 60...70 °С, в городских условиях достигает 80...100 °С, на горных дорогах 100...120 °С, а при высоких скоростях движения, температурах воздуха и при интенсивных торможениях - до 150 С. В некоторых случаях (спецмашины, спортивные автомобили и т.д.) температура жидкости может превышать указанные значения.

Следует отметить, что начало образования паровой фазы тормозных жидкостей при нагреве, а следовательно, и паровых пробок в гидроприводе тормозов происходит при температуре на 20...25°С ниже температуры кипения жидкости. Это обстоятельство принимается во внимание при установлении показателей качества тормозных жидкостей.

Согласно требованиям международных стандартов температура кипения "сухой" и "увлажненной" тормозной жидкости должна иметь значения соответственно не менее 205 и 140 "С для автомобилей при обычных условиях их эксплуатации и не менее 230 и 155 С - для автомобилей, эксплуатирующихся на режимах с повышенными скоростями или с частыми и интенсивными торможениями, например на

горных дорогах. Следует иметь введу, что на автомобиле, остановившемся после интенсивных торможений, температура жидкости может некоторое время повышаться за счет теплоты тормозных колодок из-за прекращения их охлаждения встречным потоком воздуха.

Вязкостно-температурные свойства. Процесс торможения обычно длится несколько секунд, а в экстренных условиях - доли секунды. Поэтому необходимо, чтобы сила, прилагаемая водителем к педали, быстро передавалась на поршни рабочих цилиндров. Это условие обеспечивается необходимой текучестью жидкости и определяется максимально допустимой вязкостью при температуре -40 °С: не более 1500 мм^с для жидкостей общего назначения и не более 1800 мм^с - для высокотемпературных жидкостей. Жидкости для Севера должны иметь вязкость не более 1500 мм^с при -55 °С.

Антикоррозионные свойства. В гидроприводе тормозов детали из различных металлов соединяются между собой, что создает условия для протекания электрохимической коррозии. Для предотвращения коррозии жидкости должны содержать ингибиторы, защищающие сталь, чугун, белую жесть, алюминий, латунь, медь от коррозии. Их эффективность оценивается по изменению массы и состоянию поверхности пластин из указанных металлов после их выдерживания в тормозной жидкости, содержащей 3,5% воды, в течение 120 ч при 100 "С.

Совместимость с резиновыми уплотнениями. Для обеспечения герметичности гидросистемы на поршни и цилиндры ставят резиновые уплотнительные манжеты. Необходимое уплотнение обеспечивается, когда под воздействием тормозной жидкости манжеты несколько набухают и их уплотнительные кромки плотно прилегают к стенкам цилиндра. При этом недопустимо как слишком сильное набухание манжет, так как может произойти их разрушение при перемещение поршней, так и усадка манжет, чтобы не допустить утечки из системы.

Испытание на набухание резины осуществляется при выдерживании манжет или образцов резины в жидкости при 70 и 120 °С. Затем определяется изменение объема, твердости и диаметра манжет.

Смазывающие свойства. Влияние жидкости на износ рабочих поверхностей тормозных поршней, цилиндров, манжетных уплотнений проверяется при стендовых испытаниях, имитирующих работу гидропривода тормозов в тяжелых условиях эксплуатации.

Стабильность при высоких и низких температурах. Тормозные жидкости в интервале рабочих температур от -50 до 150 С должны сохранять исходные показатели, т.е. противостоять окислению и расслаиванию при хранении и применении, образованию осадков и отложении на деталях гидропривода тормозов.

Ассортимент и эксплуатационные свойства. В настоящее время выпускается несколько марок тормозных жидкостей.

Жидкость БСК (ТУ 6-10-1533-75) представляет собой смесь бутилового спирта и касторового масла, имеет хорошие смазывающие свойства, но невысокие вязкостно-температурные показатели, используются в основном на старых моделях автомобилей.

Жидкость "Нева" (ТУ 6-01-1163-78) - основными компонентами являются гликолевый эфир и полиэфир, содержат антикоррозионные присадки. Работоспособна при температуре до -40...-45 С. Применяется в гидроприводе тормозов и сцеплений грузовых и легковых автомобилей.

Жидкость ГТЖ-22м (ТУ 6-01-787-75) - на гликолевой основе. По показателям близка к "Неве", он обладает худшими антикоррозионными и вязкостно-температурными свойствами. Рекомендуется для применения лишь на отдельных моделях грузовых автомобилей.

Жидкость "Томь" (ТУ 6-01-1276-82) разработана взамен жидкости "Нева". Основные компоненты - концентрированный гликолевый эфир, полиэфир, бораты; содержит антикоррозионные присадки. Имеет лучшие эксплуатационные свойства, чем "Нева", более высокую температуру кипения. Совместима с "Невой" при смешивании в любых соотношениях.

Жидкость "Роса" (ТУ 6-05-221-564-84) разработана для новых моделей легковых автомобилей, в первую очередь ВАЗ-2108. Основной компонент - боросодержащий полиэфир; содержит антикоррозионные присадки. Она имеет высокие значения температуры кипения (260 °С) и температуры кипения "увлажненной" жидкости (165 °С). Это обеспечивает надежную работу тормозной системы при тяжелых эксплуатационных режимах и позволяет увеличить срок службы жидкости.

Чтобы исключить возможность образования паровых пробок, жидкость "Нева" в зависимости от условий эксплуатации автомобилей рекомендуется заменять через 1...2 года; срок службы жидкостей "Томь" и "Роса" может быть более двух лет.

Низкотемпературные показатели неудовлетворительны у БСК. Уже при температуре -15...-17 °С образуются кристаллы касторового масла. С дальнейшим понижением температуры происходит потеря подвижности;

при температуре ниже -20 °С жидкость БСК неработоспособна.

Жидкости "Нева", "Томь", "Роса" работоспособны до -40...-45 °С.

Для автомобилей, эксплуатирующихся в районах Крайнего Севера, необходима специальная жидкость, у которой вязкость при -55°С должна быть не более 1500 мм"/с. При отсутствии такой жидкости практикуется разбавление жидкости "Нева" и "Томь" 18...20% этилового спирта. Такая смесь работоспособна при температуре до -60 ^С, однако имеет низкую температуру кипения и не обеспечивает герметичности резиновых манжетных уплотнений. Поэтому разбавление жидкости спиртом -вынужденная мера, и по окончании зимней эксплуатации смесь следует заменить.

Жидкости "Нева", "Томь", "Роса" совместимы, их смешивание между собой возможно в любых соотношениях. Смешивание указанных жидкостей с БСК недопустимо, так как приведет к расслоению смеси и потере необходимых эксплуатационных свойств.

Зарубежными аналогами жидкостей "Нева" и "Томь" являются жидкости соответствующие международной классификации ДОТ-3, которые имеют температуру кипения более 205 "С, а для жидкости "Роса" -жидкости ДОТ-4 с температурой кипения более 230 °С.

Жидкости типа БСК на современных моделях автомобилей за рубежом не применяются.

3.3. Охлаждающие жидкости

Требования, предъявляемые к жидкости для систем охлаждения двигателей, весьма разнообразны. Такая жидкость не должна замерзать и кипеть во всем рабочем диапазоне^ температур двигателя, легко прокачиваться при этих температурах, не воспламеняться, не вспениваться, не воздействовать на материалы системы охлаждения, быть стабильной в эксплуатации и при хранении, иметь высокую теплопроводность и теплоемкость.

В наибольшей степени этим требованиям отвечает вода и водные растворы некоторых веществ.

Вода имеет целый ряд положительных свойств: доступность, высокую теплоемкость, пожаробезопастность, нетоксичность, хорошую прокачиваемость при положительных температурах.

К недостаткам воды следует отнести: неприемлемо высокую температуру замерзания и увеличение объема при замерзании, недостаточно высокую температуру кипения и склонность к образованию накипи. Эти недостатки ограничивают применение воды в качестве охлаждающей жидкости. Однако в тех климатических зонах, где не бывает низких температур или автомобили эксплуатируются только в летний период, вода может применятся в системах охлаждения автомобилей. В этом случае важно знать ее свойства, чтобы избежать нежелательных последствий от эксплуатации двигателей на воде.

В первую очередь это относится к накипи - твердым и прочным отложениям на горячих стенках системы охлаждения, образующимся в результате оседания на стенках бикарбонатов, сульфатов и хлоридов кальция и магния, содержащихся в воде.

Образование накипи кроме ухудшения теплоотвода приводит к увеличению расхода топлива. Так, при толщине накипи 1,5...2 мм расход топлива может возрасти на 8...10 %. Это происходит вследствие

недопустимого повышения температурного режима цилиндропоршневой группы из-за термического сопротивления слоя накипи.

Для предупреждения образования накипи в системе охлаждения используется два способа:

Введение антинакипинов (хромпик КзСг207, нитрат аммония NH4N0.3);

Умягчение воды перед заливкой в систему (кипячением, перегонкой или обработкой кальцинированной содой МазСОз).

Наличие у современных двигателей двухконтурной системы охлаждения с термостатом исключает возможность применения воды в зимнее время. Это связано с тем, что после пуска охлаждающая жидкость для более быстрого прогрева двигателя циркулирует только по малому контуру, минуя радиатор. Время открытия термостата и циркуляции по большому контуру может быть достаточно большим, особенно при низких температурах. В течение -этого времени вода в радиаторе без циркуляции может замерзнуть, что приведет к его размораживанию.

При определенных условиях эксплуатации автомобилей: высокой температуре окружающего воздуха, буксировке прицепа, движении по бездорожью на пониженных передачах и т. д. - охлаждающая жидкость может нагреться до температуры кипения. Эффективность охлаждения в этом случае резко падает, двигатель перегревается, возможен его выход из строя. Для устранения этого необходимо применять охлаждающую жидкость с повышенной температурой кипения и герметизировать систему охлаждения.

Системы охлаждения современных двигателей герметичны, и жидкость в них находится под небольшим давлением, обычно около 0,05 МПа, которое поддерживается клапаном радиатора. В новых моделях автомобилей давление в системе охлаждения еще выше (0,12 МПа) и поддерживается клапаном в расширительном бачке. При давлении 0,05 МПа вода кипит при 1 12 °С, а при 0,12 Мпа - при 124 °С.

В последние десятилетия получили широкое распространение низкозамерзающие охлаждающие жидкости - антифризы на основе водных растворов этиленгликоля (СН^ОН-СНзОН) с температурой кипения 197 °С. В отличие от воды при замерзании антифризы не расширяются и не образуют твердой сплошной массы. Образуется рыхлая масса кристаллов воды в среде этиленгликоля. Такая масса не приводит к размораживанию блока и не препятствует запуску двигателя. Антифриз после пуска двигателя довольно быстро переходит в жидкое состояние. Однако прогрев отопителя салона затрудняется, поэтому необходимо поддерживать такую концентрацию антифриза, чтобы он не замерзал до температуры -40...-35 °С.

Антифризам присущи некоторые недостатки. Так, их теплопроводность и теплоемкость ниже, чем у воды, что несколько снижает эффективность систем охлаждения.

При нагреве антифризы увеличивают объем, ввиду чего в системе охлаждения устанавливается расширительный бачок. Этиленгликоль коррозионно агрессивен по отношению к металлам, поэтому в антифризы при изготовлении добавляют специальные антикоррозионные и противопенные присадки. Общее содержание присадок составляет 3...5%.

Температура кипения антифриза достаточно высока и составляет 120...132 "С. Поэтому в герметичной системе охлаждения современного автомобиля при нормальных условиях эксплуатации (без перегрева двигателя) потери антифриза происходят преимущественно из-за утечек (микрощели в радиаторе, ослабление креплений хомутов на шлангах и другие неисправности).

Восполнять уровень антифриза в системе охлаждения водой нежелательно, так как при этом снижается концентрация этиленгликоля в смеси, что ведет к повышению температуры замерзания.

В табл. 19.2 приведены основные характеристики антифризов, выпускаемых в нашей стране.

Наиболее широко на автомобилях применяется антифриз Тосол А40-М.

Допустимый срок службы антифриза "Тосол А40-М" составляет до 3 лет эксплуатации автомобилей или 60 тыс. км пробега.

При более длительных сроках эксплуатации на некоторых деталях системы охлаждения начинают появляться очаги коррозии, в первую очередь на крыльчатке водяного насоса, т.е. на чугуне. Корродируют также детали из алюминия, припой в радиаторе, латунные трубки радиатора и корпус термостата.

Антифриз в процессе эксплуатации изменяет свои характеристики:

снимается запас щелочности, увеличивается склонность к ценообразованию, возрастает агрессивность к резине и увеличивается способность вызывать коррозию металлов. Интенсивность изменения характеристик антифриза зависит от средней рабочей температуры в двигателе, В южных районах, где эти температуры обычно более высокие, антифриз стареет интенсивнее. В северных же районах страны антифриз может служить и более -грех лет.

Таблица 19.2 Основные характеристики антифризов

Трехлетний срок службы "Тосола А40-М" гарантируется только при поддержании в течение этого времени требуемой плотности антифриза - не менее 1075 кг/м\ Добавление более 1л свежего концентрата увеличивает срок службы антифриза примерно на год.

Охлаждающая жидкости "Лена-40" по свойствам близка к "Тосолу А40-М", но меньше корродирует чугунные и алюминиевые детали.

4. АВТОМОБИЛЬНЫЕ ШИНЫ

4.1. Конструкция и классификация шин

Шины - неотъемлемый элемент автомобиля, в значительной степени определяющий уровень его эксплуатационных свойств и эффективность использования. От шин зависят проходимость и экономичность, динамичность и безопасность движения, шумность и плавность хода. Поэтому шинам уделяют большое внимание как специалисты-практики, так и исследователи.

Первые шины были созданы в конце прошлого века. С тех пор они постоянно совершенствовались. Конструкции современных шин исключительно разнообразны.

Тем не менее одинаковым для всех конструкций остается то, что шина является оболочкой вращения. На ободе колеса она крепится жесткими бортами, основой которых являются проволочные кольца 5 (рис.

20.1). Силовой основой является система обрезиненных слоев корда, которые охватывают всю шину и заворачиваются за бортовые кольца, образуя каркас 2.

От внешних воздействий каркас защищен протектором 2 и боковинами 4. Слой корда, расположенный под протектором, называется брокером 3.

Шина работоспособна только при избыточном внутреннем давлении, поэтому внутренняя ее полость герметизуется.

Наиболее важными признаками, по которым классифицируются шины, являются вид транспортных средств, для которых они предназначены, направление нитей корда в каркасе, способ герметизации внутренней полости, соотношение высоты Н (рис. 20.1) и ширины В профиля, тип рисунка протектора.

По виду транспортных средств автомобильные шины делятся на следующие группы: для легковых автомобилей; для грузовых автомобилей малой грузоподъемности и микроавтобусов; для грузовых автомобилей, прицепов к ним и автобусов.

Наиболее важным классификационным признаком является направление нитей корда. Абсолютное большинство шин относится к двум основным конструктивным типам: диагональному и радиальному (рис. 20.2.).

В диагональных шинах нити корда смежных слоев перекрещиваются. В районе экватора оболочки углы межу нитями и меридианами составляют 45...60° (меридианом шины называют линию пересечения поверхности шины с плоскостью, проходящей через ось вращения; экватор - линия пересечения поверхности с плоскостью, перпендикулярной оси вращения и делящей шину на две равные части).

Рис. Основные элементы и размеры шины:

20.1. 1 - каркас, 2 - протектор, 3 - брекер, 4 - боковина, 5 - бортовое кольцо; В - ширина профиля, D - наружный диаметр, d - посадочный диаметр, Н - высота профиля, С - раствор бортов

В радиальных шинах направление нитей корда в каркасе совпадает с меридианами, а в брекере угол между нитями и меридианами составляет 60...75°. В настоящее время более 80% выпускаемых в мире шин имеют радиальную конструкцию.

По способу герметизации внутренней полости шины делятся на камерные и бескамерные. Бескамерные работают в более благоприятном тепловом режиме благодаря более интенсивной теплопередаче через обод колеса.

По соотношению высоты и ширины профиля шины делятся на шесть групп (табл. 20.1). Наблюдается тенденция к дальнейшему снижению профиля.

Рис. Направления нитей корда в диагональных (а) 20.2. радиальных (б) шинах

По типу рисунка протектора шины подразделяют на дорожные, универсальные, повышенной проходимости и зимние (с шипами противоскольжения или без). Шипы могут устанавливаются как в процессе изготовления, так и в готовую шину.

Таблица 4.1 Классификация шин по соотношению высоты и ширины профиля

4.2. Маркировка шин

Основные сведения о шине приводятся в ее маркировке. В общем виде маркировка, наносимая на боковину шины, включает следующие элементы: размер и тип конструкции шины, страна-изготовитель, товарный знак фирмы-изготовителя и заводской номер, модель, нагрузочную и скоростную характеристику, способ герметизации

внутренней полости, материал корда, тип.протектора и другие.

Важнейшими размерами являются ширина профиля, посадочный и наружный диаметры. Используется несколько способов указания размеров (табл. 20.2).

Таблица 4.1 Способы обозначения размеров шин

Наличие в обозначении размера буквы "Р" (или "R") указывает на радиальную конструкцию корда. При ее отсутствии шина имеет диагональную конструкцию.

Товарный знак фирмы-изготовителя выполняется в виде стилизованной надписи названия фирмы или эмблемы.

Заводской номер шин российского производства несет информацию о дате выпуска, заводе-издготовителе и шестизначный порядковый номер шины. Дата выпуска включает порядковый номер недели года и последнюю цифру номера года. Завод-изготовитель обозначается индексом из одной или двух букв. Пример: 051М 003476, где 05 - пятая неделя года, 1 - год 1991, М - Московский шинный завод, 003476 -порядковый номер шины. На шинах старых моделей индекс завода-

изготовителя стоит на первом месте, затем следует номер месяца и две последних цифры года производства.

Модель представляет собой условное обозначение разработчика и номер разработки. Пример: ОИ-73Б, где О - Омский шинный завод, И -НИИ шинной промышленности (совместная разработка), 73Б - номер разработки.

Грузоподъемность шин грузовых автомобилей характеризуется нормой елейности НС или PR, а легковых - индексом грузоподъемности или максимально допустимой для шины нагрузкой.

Норма елейности - показатель прочности каркаса, показывающий, какому числу слоев каркаса из текстильного корда эквивалентна прочность каркаса шин данной модели. Например, НС-14 - прочность каркаса соответствует 14 слоям каркаса из текстильного корда.

Скоростные свойства шины оценивают индексом максимальной скорости: L - 120 км/ч, Р - 150 км/ч, Q - 160 км/ч, S-180 км/ч, ...

На бескамерных шинах указывается "Tubeless" , а на шинах, предназначенных для эксплуатации с камерой, - "Tubetype" или нет надписи.

Шины с кордом из стальной проволоки имеют надпись "Steel", а на шинах с кордом из текстильной нити - нет такой надписи.

На зимних и всесезонных шинах с протектором для снега и грязи нанесен знак "M-S" (от англ. Mud - грязь и snow - снег). На шинах с направленным рисунком протектора на боковине наносится стрелка, указывающая направление вращения.

Знак "DOT" указывает на соответствие шин стандарту N109 США, а Ё5 - требованиям Правил N30 ЕЭКООН (5 - проверка по Швеции).

1.1. Нормы пробега шин

Под нормативом понимается количественный или качественный показатель, используемый для упорядочения процесса принятия и реализации решений. Нормативы ресурса автомобильных шин необходимы для планирования потребности, для разработки и оценки эффективности мероприятий по повышению их долговечности.

Действующие нормативы ресурса шин установлены нормативным документом «О порядке определения затрат на восстановление износа и ремонт автомобильных шин: Письмо Министерства финансов СССР от 25 сентября 1978 г. N90».

Нормы устанавливаются для шин определенных размеров при использовании на автомобилях определенных марок. Корректирование норм осуществляется по территориальному признаку. В зависимости от дорожных и климатических условий территория страны разбита на три

(для грузовых шин и шин автобусов) или четыре (для шин легковых автомобилей) группы, для которых устанавливаются разные нормы. Кроме того, предусмотрено корректирование нормативов ресурса в следующих случаях. Для шин легковых автомобилей нормы снижаются на10% при постоянной работе автомобиля на дорогах горного профиля. Для шин легковых автобусов нормы снижаются на 15% при эксплуатации на междугородных и международных маршрутах. Для шин грузовых автомобилей нормы снижаются на: 15% - при работе автомобиля в каменных карьерах, на разработке угля и руды; 10% - при постоянной работе автомобиля на дорогах горного профиля, на лесоразработках, на стройках, на строительстве и ремонте дорог; 10% - при работе автомобиля с прицепом или полуприцепом.