extracted_text:
КУРС
ЛЕКЦИЙ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «АВТОМОБИЛЬНЫЕ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ»

2022
г.

Курс
лекций содержит основные сведения по производству и применению автомобильных
эксплуатационных материалов. В данном курсе рассмотрены свойства топлив,
смазочных материалов, технических жидкостей, влияющих на качественную работу
автомобилей.

Курс
лекций предназначен для студентов, обучающихся по специальности 23.02.03 «Техническое
обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» для самостоятельного овладения
знаниями в области эксплуатации автомобильной техники

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

4

Автомобильные
  бензины

12

Дизельные топлива

18

Альтернативные виды топлив

22

Моторные
  масла

26

 Трансмиссионные
  масла

39

Пластичные
  смазки

41

Технические
  жидкости

46

Изменение качества материалов при хранении и
  эксплуатации Пути экономии автомобильных эксплуатационных материалов

51

Список литературы

58

Лекция
1 Введение
Цели:
иметь
представление:
- о назначении топлив, их классификации, о зависимости
между теплотворной
способностью топлива и его расходом.
знать:
-
способы получения автомобильных топлив из нефти; методику доведения топлив до
норм стандарта их отчисткой и введением присадок;
виды альтернативных топлив и способы их получения.

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

Нефть используется человеком очень давно.
Археологи нашли остатки нефтяного промысла на берегах Евфрата за 4–6 тыс. лет
до нашей эры, а известный путешественник Марко Поло около 700 лет назад при
посещении Кавказа обратил внимание на «земляное масло», используемое как
горючее вещество и средство для лечения верблюдов
Сначала собирали нефть, скапливающуюся в
углублениях на поверхности земли, а затем стали добывать из-под земли. Первую в
мире скважину пробурил в 1848 г. Ф. А. Семёнов – техник небольшого промысла
недалеко от Баку.
Нефть – жидкое горючее ископаемое от
светло-коричневого до тёмно-бурого цвета со специфическим запахом, плотностью
650–1050 кг/м3. Нефть плотностью
ниже 830 кг/м3 называют лёгкой, 831–860 – средней и выше 860 кг/м3 – тяжёлой.
С, теплота сгорания – 43,7–46,2 МДж/кг.°
Температура начала кипения нефти, как правило, от +26
Атомарный состав нефти: углеводород – 82–87%,
водород – 11–14%, сера – до 7%, азот и кислород – до 3%.
Основа нефти – жидкие соединения углерода с
водородом (углеводороды), в которых растворены твёрдые и газообразные вещества:

1. СnH2n+2 – алканы или парафины. Это насыщенные углеводороды, т.
е. отсутствуют двойные связи.
Количество алканов в нефтях зависит от
месторождения и составляет в основном 25–30%. В нефтях некоторых месторождений,
с учётом растворённых в них газов, содержание алканов достигает 50–70%.
По своей структуре алканы бывают нормального
строения, например октан и изоалканы с разветвлёнными цепями (изооктан).

2. В отличие от цепочного строения (нормальные
или изомерные парафины) атомы углерода могут быть замкнуты в кольцо (нафтеновые
углероды). Во втором случае у каждого атома углерода две связи идут на
соединение с соседними углеродными атомами, а две – с атомами водорода.
Структурная формула СnH2n , например циклогексан:

3. В нефти присутствуют и ароматические
углеводороды с двойной связью в кольце – например бензол С6H6.
Общая структурная формула СnH2n-6

Общий признак этих трёх классов углеводородов –
химическая устойчивость при нормальных температуре и давлении. Непредельных
углеводородов в сырой нефти нет.

При переработке нефти почти всегда образуются
непредельные ненасыщенные углеводороды (олефины). Это различной длины
парафиновые цепи с одной или двумя двойными связями, например бутен С4H8 или бутадиен С4H6:

Перечисленные углеводороды весьма существенно
влияют на свойства нефтепродуктов.

 Нормальные парафиновые
углеводороды очень неустойчивы к повышенным температурам, легко
окисляются и вызывают взрывное сгорание (детонацию). Их присутствие в бензинах
нежелательно. Изомеры
(изооктан), напротив, имеют высокую детонационную стойкость. Для
высокооборотных дизелей эти свойства обеспечивают оптимальный режим работы,
однако их содержание в дизельных топливах ограничивают вследствие высокой
температуры застывания.

 Нафтеновые углеводороды занимают по свойствам промежуточное положение между
парафиновыми и ароматическими. Они пригодны и для бензина, и для дизельного
топлива. Из-за низкой температуры застывания нафтены – основа зимних видов
топлива.

Ароматические
углеводороды в дизельном топливе нежелательны, так как трудно
окисляются, вызывая жёсткую работу двигателя. При понижении температуры их
вязкость сильно возрастает. Низкомолекулярные арены (бензол и его производные)
входят в состав автомобильных бензинов (в дизельном топливе нежелательны).

 Непредельные углеводороды очень непрочны, для них характерны реакции
присоединения по месту разрыва двойной связи. Они легко окисляются, образуя
смолы, органические кислоты и другие соединения. Чем выше температура и больше
концентрация кислорода (летом в незначительно заполненных топливных баках), тем
быстрее и интенсивнее протекают реакции окисления.

Олефины склонны также к соединению нескольких
молекул в одну с большей молекулярной массой (полимеризация) и присоединению
отдельных молекул к исходному веществу (конденсация). В результате в топливе
накапливаются высокомолекулярные смолисто-асфальтовые соединения, резко ухудшающие
их свойства. Непредельные углеводороды значительно снижают стабильность
(неизменность состава) нефтепродуктов, их присутствие нежелательно.

По содержанию серы нефти разделяют на малосернистые – до 0,5%, сернистые
0,5–2,0% и высокосернистые – более 2%. Сера присутствует в нефти и
нефтепродуктах в свободном состоянии и в виде химических соединений.

Элементарная сера, находясь в растворённом или
взвешенном состоянии, способна вызывать сильную коррозию металлов даже при
низких температурах.

Сероводород (газ с неприятным, резким запахом)
хорошо растворяется в воде и в значительно меньшей степени в углеводородах, на
чём основано его удаление из нефтепродуктов. В присутствии воды он обладает
свойствами слабой кислоты и способен замещать свой водород на металлы, активно
корродируя их.

Меркаптаны RSH ввиду наличия атома водорода
действуют на металлы аналогично.

Элементарная сера S, сероводород H2S и меркаптаны RSH относятся к активным сернистым
соединениям способным корродировать металлы при нормальных условиях.

Неактивные сернистые соединения (в основном сульфиды
углеводородов) при нормальных условиях металлы не корродируют. Но при полном
сгорании в двигателе они образуют сернистый SO2 и серный SO3 ангидриды. При взаимодействии с водой получаются сернистые
и серные кислоты, чрезвычайно агрессивные. Кислоты воздействуют на
конструкционные материалы двигателя, а попадая в атмосферу, образуют мельчайшие
капельки, которые переносятся ветром на большие расстояния, вызывая кислотные
дожди.

Смолисто-асфальтовые
вещества содержатся как в нефти, так и в нефтепродуктах,
особенно тяжёлых. Они вызывают отложения в системе смазки, лако- и
нагарообразование.

Другие соединения имеются в нефти в весьма
незначительных количествах и заметного влияния на свойства топлив и смазочных
материалов не оказывают.

Получение
нефтепродуктов

Получение нефтепродуктов из нефти ведётся по
двум направлениям: прямая перегонка (дистилляция) и деструктивная переработка.
Сначала нефть подвергали только дистилляции, сейчас этот способ переработки
называют первичным или физическим. При этом средний выход бензиновых
компонентов колеблется в зависимости от состава нефти от 15 до 25%, а на долю
остальных топлив обычно приходится 20–30% получаемых дистиллятов.

В связи с ростом потребления горюче-смазочных
материалов русскими учёными (А. А. Летний – 1875 г., В. Г. Шухов – 1891 г. и
др.) были разработаны методы вторичной или химической переработки, позволившие
значительно увеличить выход нефтепродуктов – до 55–60% от общего количества
переработанной нефти.

Прямая
перегонка нефти

Для получения компонента нефти – керосина –
русские мастеровые братья Дубинины в 1823 г. построили простейшую
нефтеперегонную установку, работавшую по принципу дистиллятора

Рис.Нефтеперегонная установка братьев Дубининых, 1823 г.:

1 – нефть, 2 – вода, 3 – керосин
Принцип действия дистиллятора основан на разных
температурах кипения углеводородов с различной молекулярной массой. Вначале
закипают и выкипают наиболее лёгкие дистилляты, затем более и более тяжёлые.
Причём при достижении температуры кипения какого-либо углеводорода, рост
температуры до его полного выкипания прекращается. Тепло идёт на испарение.
Повышение количества подводимого тепла вызывает более бурное кипение.

При температуре от 30 до 200 оС отбирают бензиновую фракцию (группу дистиллятов), от
200 до 300 оС – дизельную. Остаток после перегонки – мазут (около
80%) подают в дистилляционную колонну, в которой поддерживают разрежение. При
пониженном давлении температура кипения понижается, что упрощает
технологический процесс.

Прямая перегонка нефти при атмосферном и
пониженном давлении называется атмосферно-вакуумной перегонкой.

В результате вакуум-перегонки получают соляровые
фракции и полугудрон.

Соляровый дистиллят (температура кипения 280…300 оС) является сырьём для получения химическим способом
бензинов, а также дистиллятных масел: индустриальных, цилиндровых, моторных и
т. д.

Прямая перегонка является первичным и
обязательным процессом переработки нефти. Практически она осуществляется
испарением нефти в трубчатой печи при нагреве до 300…350 оС (рис. 1.2).

Рис. - Принципиальная схема нефтеперегонной
установки:

1 – трубчатая печь; 2 – испарительная колонна;

3 – ректификационная колонна; 4 – теплообменник;

5 – холодильник.
Затем нефть подаётся в среднюю часть
ректификационной колонны. Жидкий остаток стекает вниз, а углеводородные пары
поднимаются вверх и конденсируются на ректификационных тарелках. Эти тарелки
установлены по высоте колонны. На нижних конденсируются тяжёлые углеводороды,
более лёгкие – на последующих, выше. Газообразные углеводороды отводятся из
верха колонны.

В атмосферной ректификационной колонне получают
топливные дистилляты. После перегонки остаётся мазут, который может
подвергаться дальнейшему разделению, либо использоваться для вторичной
переработки. Испарение мазутов осуществляют в вакуумных трубчатых установках, а
их разделение – в вакуумных ректификационных колоннах. В верхней части
вакуумной колонны конденсируются соляровые фракции, ниже – масляные, идущие на
приготовление товарных масел. Жидкий остаток наиболее тяжёлых фракций мазута –
полугудрон или гудрон – собирается в нижней части вакуумной колонны.

Деструктивная
переработка нефти

При деструктивной (вторичной, химической)
переработке дистиллятов, полученных атмосферно-вакуумной перегонкой, применяют
методы химической переработки тяжёлых нефтепродуктов.

Тяжёлые углеводороды при изменении трёх основных
составляющих процесса температуры, давления и катализаторов расщепляются на
более лёгкие, в том числе и бензиновые фракции.

Первая промышленная установка, в которой был
реализован разработанный русскими исследователями метод расщепления
высоко-молекулярных углеводородов, была построена не в России, а в США, и
поэтому метод получил название крекинг-процесс. Крекинг в переводе с английского означает
«расщепление, растрескивание».

В зависимости от вариации давления, температуры
и катализаторов различают следующие основные способы вторичной (деструктивной)
переработки нефти [3]:

1.  Каталитический крекинг позволяет перерабатывать соляровую фракцию, получаемую
в результате вакуумной перегонки. Она представляет собой смесь углеводородов с
числом атомов углерода от 16 до 20. Процесс происходит при температуре 450…550 оС и давлении 0,07–0,3 МПа. В качестве катализатора
обычно применяют алюмосиликаты (75–80% окиси кремния и 10–20% окиси алюминия).
С помощью каталитического крекинга получают бензин с октановым числом до 85 ед.
и керосино-газойлевые фракции, используемые в качестве дизельного топлива.

Возможно получение бензинов с более высоким
октановым числом – до 98, но необходимо использовать более дорогие катализаторы
– алюмомолибденовые или алюмоплатиновые. Давление 3 МПа.

При термическом крекинге образуется много
ненасыщенных углеводородов – олефинов. Эти бензины имеют низкую химическую
стабильность и невысокую детонационную стойкость. Этот процесс сейчас не
применяют.

2. Гидрокрекинг происходит при давлении до 20 МПа и температуре
480…500 оС, в среде водорода с катализатором, что исключает образование
ненасыщенных углеводородов. Химическая стабильность продукта высокая. Сырьё –
полугудрон.

3.  Каталитический риформинг применяют для повышения качества бензина прямой
перегонки. Процесс идёт в присутствии водорода при температуре 460…510 °С и давлении 4 МПа. При этом идёт перестройка молекул
и образование ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилолов и др.) из
алканов и нафтенов, что повышает детонационную стойкость горючего.

4.  Коксование тяжёлых фракций
процессов крекинга проводят при температуре 550 °С и атмосферном
давлении. При этом образуются кокс, газо-образные углеводороды и жидкая
фракция, из которой извлекают бензин.

5.  Синтезирование побочных
газообразных продуктов кренинга и коксования проводят с целью получения высокоактивных компонентов
–изооктана, алкилата, алкилбензола, метилтретичнобутилового эфира и других
нефтепродуктов, используемых в качестве добавок для улучшения качества
бензинов.

Схема получения горючего из нефти показана на
рис.

Получение
горючего

Горючее для современных двигателей – бензин и
дизельное топливо – представляет собой смесь различных углеводородов и добавляемых веществ – присадок, значительно повышающих качество. Именно смесь
различных веществ может обеспечить легкий запуск и бесперебойную, экономичную
работу мощных и высокооборотных современных двигателей на всех режимах.

Получаемые компоненты топлив содержат различные
нежелательные примеси, от которых необходимо избавиться. Поэтому все получаемые
нефтепродукты подвергают очистке.

Очистка является заключительной стадией
подготовки базовых продуктов. Их необходимо очистить от избытка сернистых
соединений, органических кислот, смолисто-асфальтеновых веществ и застывающих
при высоких температурах парафиновых и некоторых циклических углеводородов.

Гидроочистка применяется
для удаления сернистых, азотистых, кислородных, металло-органических и
непредельных соединений. В процессе гидроочистки соединения, содержащие серу,
азот или кислород при реакции с водородом переводят в газообразные, легко
удаляемые продукты. Гидроочистку проводят при температуре 300…430 °С и давлении
5–7 МПа в присутствии водорода и катализатора. Гидроочистку применяют для
обессеривания дизельных топлив, а также при подготовке сырья для некоторых
вторичных процессов переработки нефти.

Карбоновые кислоты нейтрализуют щёлочью с
последующей промывкой водой для удаления солей и сушкой для удаления остатков
воды.

Смолы удаляют обработкой серной кислотой, а
затем последовательно промывают щелочным раствором и чистой водой, после чего
производят сушку.

Застывающие при сравнительно высоких
температурах парафины и нафтены удаляют, используя различные методы депарафинизации. При производстве дизельных топлив зимних марок
распространение получила карбамидная депарафинизация. Топливо смешивают с
карбамидом (мочевиной) (NH2)2CO. В результате реакции с парафинами образуются
нормального строения кристаллические комплексы, выпадающие в осадок. После
фильтрации дизельное топливо может сохранять текучесть даже до минус 60 °С.
Фильтрацию производят на специальных фильтрах – прессах.

Топлива, прошедшие очистку и отвечающие
требованиям по фракционному составу обеспечивают работу современных
высокофорсированных двигателей.

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?

Лекция
2. Автомобильные бензины
Цели: иметь
представление:
о
назначении бензина и его агрегатном состоянии;
о
температурах кипения нефтяных фракций;
знать:
-           свойства, влияющие на подачу топлива и
смесеобразование, на процесс сгорания бензина и образование отложений;
факторы, влияющие на коррозийность; марки бензинов и их применение;

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 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 м3смеси, 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 образование очага
горения (участок 1-2 и образование пламени (участок 2-3). 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  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
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.
Свойства автомобильных бензинов
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):
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 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.
За единицу кинематической вязкости в СИ принят квадратный
метр в секунду [м2/с]. Наиболее часто используется мм2/с.
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 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.
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:
Двуокись свинца вступает в реакцию с перекисями, разрушая их
и образуя малоактивные продукты окисления углеводородов и окись свинца.
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.
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 %.
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.
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.
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.

Лекция 3-4  Дизельные топлива
Цели:
иметь представление:
-
о назначении дизельного топлива, его
агрегатном состоянии;
-
о температурах кипения нефтяных фракций;
знать:
свойства, влияющие на подачу, смесеобразование,
воспламеняемость и
процесс сгорания дизельного топлива, на образование отложений;
факторы, влияющие на коррозийность; марки дизельных
топлив и их применение;

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.
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 - 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 -
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.
Показатели и свойства дизельных топлив, влияющие на подачу и
смесеобразование
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.
Вязкостные свойства
Повышенное или пониженное значение вязкости (для топлив различных
марок 20 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.
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 указывает на содержание в топливе трудноиспаряющихся
фракций, которые ухудшают смесеобразование и вызывают неполное сгорание.
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.
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.
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.
Помимо содержания серы в маркировке летнего топлива указывают
температуру вспышки. Примеры условных обозначений Л-0,2-40; З-0,5.
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?

Лекция 5 Альтернативные
виды топлив
Цели:
иметь представление:
- о назначении альтернативных топлив, их агрегатном
состоянии и способах получения;
знать:
- преимущества и недостатки сжиженных нефтяных газов,
сжатых природных газов, газоконденсатных топлив, спиртов и водородного топлива; марки и применение
альтернативных топлив.

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.
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 - Состав сжиженных газов

Содержание
  газов, % по массе

СПБТЗ

СПБТЛ

Метан,
  этан и этилен

4

6

Пропан
  и пропилен

75

34

Бутан
  и бутилен

20

60

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 С2Н5SH, его ощущают уже при концентрации
0,2 г на 1000 м3 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 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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
Газоконденсатное
топливо рекомендуется для эксплуатации дизелей в северных условиях при
температуре воздуха минус 45 0С и выше.
Вопросы
для самопроверки
1
Перечислите основные виды газообразных топлив.
2
Назовите основные компоненты сжиженных газов.
3
Какие марки сжиженных газов используются в нашей стране, как автомобильное
топливо?
4
Как изменяются технические характеристики автомобилей при переводе их на
сжиженный газ?
5
Что является препятствием для дальнейшего расширения применения сжиженных
газов, на автомобильном транспорте?
6
Назовите основные компоненты сжатых газов, используемых, как автомобильное
топливо.
7
Какие марки сжатого газа применяются для заправки автомобилей, в чём их
различие?
8
Опишите условия хранения сжатого природного газа при использовании его на
автотранспорте.
9
Перечислите характерные особенности водорода, как автомобильного топлива?
10
Каковы наиболее перспективные направления использования водорода в качестве
автомобильного топлива?
11
Назовите основные преимущества и недостатки применения газовых топлив на
автомобильном транспорте.
12
Что является сырьём для производства синтетических спиртов?
13
Какие синтетические спирты являются наиболее перспективными для использования в
качестве автомобильного топлива?
14
Назовите основные преимущества и недостатки применения синтетических спиртов в
качестве автомобильного топлива.
15
Какие преимущества даёт применение метилтетичнобутилового эфира, в качестве
добавки к автомобильным бензинам?
16
Какова область применения газовых конденсатов, как автомобильного топлива?

Лекция
6-9. Моторные
масла
Цели:
знать:
- назначение масел; условия работы масла в двигателе; причины старения масла в
двигателе; вязкостные свойства масел для двигателей, моющие свойства, противокоррозионные свойства масел; классификацию моторных масел по эксплуатационным свойствам,
по вязкости; марки моторных масел и их применение
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.
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.
Свойства
смазочных масел
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 0С) и индексом вязкости.
Индекс вязкости - условный показатель, характеризующий степень изменения
вязкости масла в зависимости от температуры и являющийся результатом сопоставления
вязкстно - температурных свойств данного масла с двумя эталонными маслами,
вязкостно - температурные свойства одного из которых приняты за 100, а второго
- за единицу.
Масла
с повышенной вязкостью требуются для двигателей и механизмов трансмиссии
высоконагруженных, низкооборотных или работающих в условиях напряжённого
теплового режима. Масла с меньшей вязкостью применяются для легконагруженных
высокооборотных двигателей и механизмов трансмиссии. В этом случае легче запуск
двигателя, меньше энергетические потери, лучше прокачиваемость масла по системе
смазки, отвод тепла от деталей и их очистка от механических примесей.
Увеличение
вязкости масел с понижением температуры приводит к значительным трудностям при
эксплуатации автомобилей, что особенно сказывается в зимнее время при пуске
двигателя. Поэтому для облегчения пуска холодного двигателя при отрицательных
температурах мотрные масла должны обладать низкой вязкостью в области
отрицательных температур, иными словами - хорошими пусковыми свойствами.
Для
трансмиссионных масел предельно допустимая вязкость определяется величиной
вязкости при минимальной рабочей температуре, допускающей свободное троганье
автомобилей (без ущерба для зубчатых зацеплений и подшипников). В то же время,
при установившемся рабочем режиме вязкость должна быть достаточной для
предотвращения износа при больших контактных нагрузках.
Для
получения масел с хорошими вязкостно - температурными свойствами в качестве
базовых используют маловязкие масла (100 <
5 мм2/с) и добавляют в них вязкостные присадки. Такие масла называют
загущенными. Они отличаются необходимым уровнем вязкости при рабочих
температурах, пологой кривой изменения вязкости и, следовательно, высоким
индексом вязкости (115 - 140 ед.). Принцип действия вязкостных присадок
объясняется изменением объёма макромолекул полимера: с понижением температуры
он уменьшается (молекулы "свёртываются" в клубки) и вязкость
снижается, а при положительных температурах наоборот - клубки макромолекул
"разворачиваются" в длинные развёрнутые цепи, присоединяя молекулы
базового масла, вязкость возрастает.
Широкое
применение загущенных масел даёт существенный технико - экономический эффект:
облегчается пуск двигателей, сокращается время прогрева, снижаются механические
потери на трение, и, как следствие, экономится топливо, увеличиваются
долговечность деталей и срок службы масел. К недостаткам загущенных масел
относят низкую стабильность загущающих присадок при высоких температурах, что
вызывает ухудшение вязкостно - температурных характеристик масел при длительной
бессменной работе их в двигателях.
Температура
при которой масло теряет текучесть, называют температурой застывания. Нижний
температурный предел применения масла на 8 - 12 0С
выше температуры застывания. Снижения уровня температуры застывания масел
добиваются путём депарафинизации и добавления присадок - депрессаторов в
процессе их производства.
Смазывающие
свойства
Под
смазывающими свойствами масла понимают его способность препятствовать износу
узлов трения, за счёт образования на трущихся поверхностях прочной плёнки,
исключающей непосредственный контакт трущихся деталей.
Различают плёнки химического происхождения (хемосорбция) и
физического (адсорбция).
Создание смазочных плёнок силами адсорбции обуславливается
наличием в смазочных материалах поверхностно-активных веществ (ПАВ), несущих
электрический заряд. Они обладают способностью образовывать на поверхностях
раздела жидкость - твёрдое тело достаточно прочные слои ориентированных
молекул. Механизм образования таких слоёв
1
- жидкость;
2
- граничная фаза;
3
- адсорбированный монослой;
4
- химические соединения (хемосорбированная граничная плёнка);
5
- зона деформированного металла;
6
- металл.

Хемосорбированные
плёнки являются результатом химических реакций химически - активных веществ,
содержащихся в масле с металлом смазываемых деталей.
Как
адсорбированные, так и хемосорбированные плёнки, обладая некоторой прочностью и
стойкостью, защищают поверхности трения от механических и тепловых воздействий,
препятствуют взаимной адгезии (микросвариванию) трущихся поверхностей.
Граничные слои с повышением температуры ослабляются, а при достижении
критических значений разрушаются, что способствует задиру и заклиниванью
подвижного сопряжения.
Поверхностно
активные (ПАВ) и химически активные вещества (ХАВ) являются основными
компонентами противоизносных и противозадирных присадок. От их состава во
многом зависит структура, прочность, критическая температура работоспособности
граничных слоёв.
Противоокислительные
и диспергирующие свойства
Срок
работы масел в двигателях зависит от их стабильности, под которой понимают
способность масел сохранять свои первоначальные свойства и противостоять
внешнему воздействию при нормальных температурах. В основном на стабильность
масел, применяемых в ДВС, оказывают влияние следующие факторы: химический
состав масел, температурные условия, длительность окисления, каталитическое
действие металлов и продуктов окисления, присутствие воды и механических
примесей, поверхность окисления. Ускоряет окисление повышенное давление
воздуха.
По
условиям химического превращения масла в двигателе выделяют три зоны - камера
сгорания, поршневая группа, картер двигателя. Отложения, образующиеся в
двигателе в результате превращения углеводородов, также принято подразделять на
три группы: нагары, лаки и осадки.
Нагары
- твёрдые углеродистые вещества (продукты глубокого окисления углеводородов),
откладываются на стенках камеры сгорания, клапанах, свечах, днище поршня и на
верхнем пояске боковой поверхности поршня.
Количество
образующегося нагара зависит от качества топлива, масла, его расхода, а
предельная толщина от теплового режима работы двигателя. Чем холоднее стенки
камеры сгорания, тем больший слой нагара на них формируется.
Отрицательные
последствия нагарообразования:
ухудшается
охлаждение камеры сгорания, уменьшается её объём;
появляется
возможность преждевременного воспламенения смеси;
происходит
абразивный износ поверхностей трения.
Лаковые
отложения представляют собой богатые углеродом вещества, формирующиеся в виде
отложений на поршне - в зоне колец, на юбке и на внутренних стенках.
На
процесс лакообразования влияют температура, количество и качество поступающего
масла, техническое состояние поршневой группы двигателя. Наличие лаковых
отложений значительно затрудняет работу двигателя: пригорают (теряют
подвижность) поршневые кольца; затрудняется отвод тепла от деталей из-за
теплоизоляционного действия лаковой плёнки; пригорают сепараторы подшипников
качения.
На
механизм лакообразования влияют такие свойства масла, как термоокислительная
стабильность и моющие свойства.
Чтобы
замедлить реакции окисления и уменьшить образование отложений в двигателе, в
масло вводят антиокислительные присадки, действие которых основано на
торможении образования активных радикалов в начальной стадии процесса окисления
и разложении уже образовавшихся перекисей, переводе их в устойчивое к окислению
состояние.
Под
моющими (детергенно-диспергирующими) свойствами понимают способность масла
противостоять лакообразованию на горячих поверхностях за счёт предотвращения
слипания и окисления углеродистых частиц, удержания их в состоянии устойчивой
суспензии.
Для
улучшения моющих свойств масел в них вводят моющие присадки. Применяют два типа
моющих присадок - зольные и беззольные. Масла с зольными присадками, сгорая,
образуют золу, прилипающую к поверхности деталей. Беззольные моющие присадки не
дают золу.
Осадки
- это мазеобразные сгустки, откладывающиеся на стенках поддона картера, крышки
клапанной коробки, фильтрах, в шейках коленчатого вала, маслопроводах и других
деталях двигателя. Отложение осадков в маслопроводах может привести к
прекращению подачи масла к трущимся поверхностям. Осадки состоят из масла,
воды, продуктов их окисления (оксикислот, карбенов, карбоидов, асфальтенов), а
также механических примесей различного происхождения.
Образование
осадков происходит при пониженном тепловом режиме работы двигателя, когда
ухудшается процесс сгорания топлива и возрастает попадание в картер продуктов
его неполного сгорания. Низкая эффективность системы вентиляции картера -
причины наиболее интенсивного протекания этого процесса. Чтобы моторные масла
эффективно препятствовали образованию осадков, они должны сохранять высокие
диспергирующие свойства на протяжении длительного периода эксплуатации.
Защитные
и коррозионные свойства
Проблемы
защиты металлов от коррозии возникают при изготовлении, эксплуатации и хранении
автомобилей. Роль масла в этом случае двояка: с одной стороны, оно защищает
поверхности деталей от агрессивного влияния внешней среды, а с другой стороны,
само вызывает коррозию из за присутствия в нём веществ, обладающих коррозионным
действием.
Коррозионные
свойства масел зависят от наличия в них органических кислот, перекисей и других
продуктов окисления, сернистых соединений, неорганических кислот, щелочей и
воды. Коррозионность свежего масла по сравнению с резко возрастающей в процессе
эксплуатации коррозионностью работавшего масла незначительна.
В
процессе использования масла содержание кислот в нём возрастает в 3 - 5 раз,
что зависит от химической стабильности масла, содержания антиокислителей и
условий его работы.
Коррозионное
действие масел связано также с содержанием в них сернистых соединений в виде
сульфидов, компонентов остаточной серы и других веществ, видоизменение которых
при высоких температурах приводит к появлению сероводорода, меркаптанов и
других более активных продуктов. Содержание сернистых соединений в масле в
процессе эксплуатации увеличивается, особенно, при работе двигателя на топливе
с большим содержанием серы.
Протеканию
коррозии в определённой мере способствует вода, являющаяся средой для
электрохимических процессов и катализатором процесса окисления масла.
Защитные
свойства масел обуславливаются созданием барьера - защитного слоя на пути
агрессивных продуктов к металлическим поверхностям. Нижний слой представляет
собой результат взаимодействия химических компонентов масла с металлом, средний
- адсорбции поверхностно-активных веществ. Верхний слой - объёмный слой масла
не защищает в необходимой мере металлические поверхности от проникновения влаги
и газов. Поэтому основным барьером на их пути служат поверхностно-активные и
химически активные вещества - ингибиторы коррозии, способствующие образованию
на металлических поверхностях адсорбированных или химических плёнок.
Коррозионные
процессы в двигателях подавляют следующими способами: нейтрализацией кислых
продуктов; замедлением процессов окисления; созданием на металле защитной
плёнки.
Особенности
синтетических смазочных материалов
Синтетические
масла - масла полученные методами синтезирования из соединений на основе
диэфиров и других химических соединений (полиалкенгликоли, полисилоксаны,
фторуглероды, хлоруглероды). Основной способ их производства - каталитические
процессы этерификации. Практическое применение в качестве смазочных масел
получили полимеры с метильными радикалами.
Одно
из основных преимуществ синтетических масел - это их значительно более высокий
индекс вязкости, чем у нефтяных масел даже лучших сортов. Лучшая вязкостно -
температурная характеристика в зоне отрицательных температур, а также более
низкая температура потери подвижности обеспечивают благоприятный пусковой режим
при более низких температурах. У синтетических масел меньшая склонность к
образованию низкотемпературных отложений, что способствует нормальной эксплуатации
двигателей в районах севера. В то же время высокие показатели вязкости при
рабочих температурах, которые обеспечивают условия гидродинамической смазки при
более жёстких нагрузочных и тепловых режимах, термическая стабильность, низкая
испаряемость и малая склонность к образованию высокотемпературных отложений
дают возможность применять синтетические масла в высоконагруженных
теплонапряжённых агрегатах и при эксплуатации автомобиля в условиях жаркого
климата.
Синтетические
масла имеют в несколько раз больший срок службы, чем нефтяные, и обеспечивают
хорошее состояние смазываемых агрегатов, так как характеризуются лучшими
противоокислительными, диспергирующими свойствами и механической стабильностью,
равными или лучшими противоизносными и противозадирными свойствами. Большой
срок службы синтетических масел до замены на 30 - 40 % сокращает расход масла.
Для улучшения свойств в синтетические масла возможно введение композиции
присадок. Их можно смешивать в промышленных условиях с минеральными (на синтетическую
основу приходится, как правило, 30 - 40 %). В среднем стоимость синтетических
масел в 2 - 3 раза выше нефтяных. Тем не менее они перспективны не только с
эксплуатационной точки зрения, но и с экономической, так как обладают, как уже
отмечалось, большим сроком службы до замены, и позволяют снизить затраты на
ремонт.
Особенности
работы масла в гидромеханических передачах
Поскольку
гидромеханическая передача (ГМП) включает несколько разнохарактерных узлов -
гидротрансформатор, шестерённую коробку передач, сложную систему
автоматического управления - к маслу, работающему в ГМП, предъявляются более
жёсткие требования, чем к маслу для обычных механических коробок передач.
К
специфичным требованиям следует отнести:
высокая
теплопроводность и теплоёмкость (ГМП - наиболее теплонапряжённый узел
трансмиссии, температура в летний период достигает 150 0С);
повышенная
плотность (с повышением плотности увеличивается мощность, передаваемая
передачей);
малая
вязкость (с понижением вязкости уменьшаются потери на трение);
высокие
фрикционные свойства (необходимы для нормальной работы фрикционных дисков
сцепления);
высокие
противоокислительные свойства и устойчивость к вспениванию;
Существующие
системы классификации смазочных масел. Взаимозаменяемость с зарубежными аналогами
Классификации
моторных масел
Отечественная
классификация моторных масел
Отечественные
моторные масла классифицированы ГОСТ 17479.1 - 85. Этот стандарт подразделяет
масла на классы по вязкости и на группы по назначению и уровням
эксплуатационных свойств. Стандартная марка масла сообщает потребителю эти
сведения в виде следующих условных обозначений: буква М (моторное), цифра или
дробь указывает классы вязкости (дробь для всесезонных масел), одна или две из
первых шести букв алфавита, означают уровень эксплуатационных свойств и область
применения масла. Универсальные масла обозначают буквой без индекса или двумя
разными буквами с разными индексами. Масла для бензиновых двигателей имеют
индекс 1, дизельные масла - индекс 2. Классы вязкости, установленные ГОСТ
17479.1 - 85, представлены в таблице 5.2, а группы по назначению и
эксплуатационным свойствам в таблице 5.3. Так, например, марка М - 6З/10В
указывает, что это моторное масло всесезонное, универсальное для
среднефорсированных дизелей и бензиновых двигателей, а М - 8Г2 и М -
10Г2, - это дизельные сезонные масла для дизелей без наддува или с
умеренным наддувом, работающие в условиях, способствующих образованию
высокотемпературных отложений. В некоторых марках масел встречаются
дополнительные буквенные обозначения (М - 10 Г2К). Такие дополнения
вводят, чтобы выделить масло, относящееся формально к одной и той же группе, но
содержащее различные присадки и допущенные к применению в разных объектах
техники.
Таблица
Классы вязкости моторных масел

Класс
  вязкости

Кинематическая
  вязкость, мм2/с при температуре:

100
  0С

минус
  18 0С

3З

Не
  менее 3,8

1250

4З

Не
  менее 4,1

2600

5З

Не
  менее 5,6

6000

6З

Не
  менее 5,6

10400

6

свыше
  5,6 до 7,0 включительно

-

8

свыше
  7,0 до 9,3 включительно

-

10

свыше
  9,3 до 11,5 включительно

-

12

свыше
  11,5 до 12,5 включительно

-

14

свыше
  12,5 до 14,5 включительно

-

16

свыше
  14,5 до 16,3 включительно

-

20

свыше
  16,3 до 21,9 включительно

-

24

свыше
  21,9 до 26,1 включительно

-

33/8

свыше
  7,0 до 9,3 включительно

1250

43/6

свыше
  5,6 до 7,0 включительно

2600

43/8

свыше
  7,0 до 9,3 включительно

2600

43/10

свыше
  9,3 до 11,5 включительно

2600

53/10

свыше
  9,3 до 11,5 включительно

6000

53/12

свыше
  11,5 до 12,5 включительно

6000

53/14

свыше
  12,5 до 14,5 включительно

6000

63/10

свыше
  9,3 до 11,5 включительно

10400

63/14

свыше
  12,5 до 14,5 включительно

10400

63/16

свыше
  14,5 до 16,3 включительно

10400

Соответствие
того или иного масла группе, обозначенной в его маркировке, проверяется классификационными
моторными испытаниями, которые повторяются каждые два года для проверки
качества продукции.
Моторными
испытаниями согласно требованиям ГОСТ 17479.1 - 85 проверяют следующие свойства
масел: антиокислительные, антикоррозионные, моюще-диспергирующие при высоких
рабочих температурах, противоизносные, склонность к образованию отложений при
низких температурах. Моюще-диспергирующие свойства универсальных масел
проверяют испытанием в бензиновом двигателе и в дизеле.
Таблица
5.3 - Группы моторных масел по назначению и эксплуатационным свойствам

Группа
  масла по эксплуатационным свойствам

Рекомендуемая
  область применения

А

Нефорсированные
  бензиновые двигатели и дизели

Б

Б1

Малофорсированные
  бензиновые двигатели, работающие в условиях, которые способствуют образованию
  высокотемпературных отложений и коррозии подшипников

Б2

Малофорсированные
  двигатели

В

В1

Среднефорсированные
  бензиновые двигатели, работающие в условиях, которые способствуют окислению
  масла и образованию всех видов отложений

В2

Среднефорсированные
  дизели, предъявляющие повышенные требования к антикоррозийным,
  противоизносным свойствам масел и способности предотвращать образование
  высокотемпературных отложений

Г

Г1

Высокофорсированные
  бензиновые двигатели, работающие в тяжёлых эксплуатационных условиях,
  способствующих окислению масла, образованию всех видов отложений, коррозии и
  ржавлению

Г2

Высокофорсированные
  дизели, без наддува или с умеренным наддувом, работающие в эксплуатационных
  условиях, способствующих образованию высокотемпературных отложений

Д

Д1

Высокофорсированные
  бензиновые двигатели, работающие в эксплуатационных условиях, более тяжёлых
  чем для масел группы Г1

Д2

Высокофорсированные
  дизели с наддувом, работающие в тяжёлых эксплуатационных условиях или когда
  применяемое топливо требует использования масел с высокой нейтрализующей
  способностью, антикоррозионными и противоизносными свойствами, малой
  склонностью к образованию всех видов отложений

Е

Е1

Высокофорсированные
  бензиновые и дизельные двигатели, работающие в эксплуатационных условиях,
  более тяжёлых, чем для масел групп Д1 и Д2

Е2

Отличаются
  повышенной диспергирующей способностью, лучшими противоизносными свойствами

Зарубежные
классификации моторных масел
За
рубежом наибольшее распространение получили классификации масел по стандартам
SAE J - 300 и АРI. Стандарт SAE J - 300 (общество автомобильных инженеров)
классифицирует масло по классам вязкости, стандарт API (американский институт
нефти) по условиям применения. В таблице 5.4 представлены сведения о примерном
соответствии классов вязкости и групп по назначению и эксплуатационным
свойствам по ГОСТ 17479.1 - 85 и по стандартам SAE и API. Следует подчеркнуть,
что речь идёт не об идентичности, а лишь о близком соответствии, поскольку
отечественная классификация основана на других методах испытаний. Данные
таблицы 5.4 полезны при решении задач взаимозаменяемости масел отечественного и
зарубежного производства.
Таблица
5.4 - Соответствие классов вязкости и групп моторных масел по ГОСТ 17479.1 и
классификациям SAE и API

ГОСТ
  17479.1

SAE

ГОСТ
  17479.1

SAE

ГОСТ
  17479.1

SAE

ГОСТ
  17479.1

API

ГОСТ
  17479.1

API

33

5W

12

30

43/10

10W-30

А

SB

Г

SE/CC

43

10W

14

40

53/10

15W-30

Б

SC/CA

Г1

SE

53

15W

16

40

53/12

15W-30

Б1

SC

Г2

CC

63

20W

20

50

63/10

20W-30

Б2

CA

Д1

SF

6

20

24

60

63/12

20W-30

В

SD/CB

Д2

CD

8

20

33/8

5W-20

63/14

20W-40

В1

SD

Е1

SG

10

30

43/6

10W-20

63/16

20W-40

В2

CB

Е2

CF-4

43/8

10W-20

аналога
  нет

SH

-

SJ

-

CG-4

Классы
вязкости SAE (таблица 5.5) в большинстве случаев имеют более широкие диапазоны
вязкости при 100 0С,
чем классы вязкости ГОСТ 17479.1 - 85. Одному классу SAE могут соответствовать
два класса ГОСТ. В таком случае предпочтительно выбирать аналог имеющий самое
близкое фактическое значение вязкости.
Кроме
классификаций SAE и API широкое распространение в международном масштабе
получили классификации АСЕА (Ассоциация европейских производителей автомобилей)
и ILSAC (Международный комитет по стандартизации и одобрению смазочных
материалов). Все классификации для характеристики вязкостно-температурных
свойств масел используют стандарт SAE J - 300 (иногда с небольшими уточнениями
или дополнениями).
Моторные
масла, лицензированные в АРI, маркируют логограммой, приведённой на рисунке
Рисунок
- Логограмма для маркировки моторных масел
В
центральном круге логограммы указывают класс (классы) масла по классификации
SAE J-300, приведённой в таблице 5.5. Она подразделяет масло на шесть зимних
классов (0W, 5W, 10W, 15W, 20W и 25W) и пять летних (20, 30, 40, 50 и 60). Из
данных таблицы 5.5 видно, что в этих рядах большим цифрам соответствует большая
вязкость. Всесезонные масла обозначаются двумя классами SAE, один из которых
зимний, а другой летний, например SAE 5W - 30, SAE 10W - 40 и т.п.
Таблица
5.5 - Современная классификация моторных масел SAE J-300 APR97

Класс
  по SAE

Низкотемпературная
  вязкость

Высокотемпературная
  вязкость

Проворачивание

Прокачиваемость

Вязкость*,
  мм2/с, при 100 0С

Вязкость**,
  МПа*с, при 150 0С и скорости сдвига 106 с-1, не менее

Максимальная
  вязкость, МПа*с, при температуре, 0С

Максимальная
  вязкость, МПа*с, при температуре, 0С

Min

Max

0W

3250
  при -30 0С

60000
  при -400С

3,8

-

-

5W

3500
  при -25 0С

60000
  при -350С

3,8

-

-

10W

3500
  при -20 0С

60000
  при -300С

4,1

-

-

15W

3500
  при -15 0С

60000
  при -250С

5,6

-

-

20W

4500
  при -10 0С

60000
  при -200С

5,6

-

-

25W

6000
  при -5 0С

60000
  при -150С

9,3

-

-

20

-

-

5,6

<
  9,3

2,6

30

-

-

9,3

<
  12,5

2,9

40

-

-

12,5

<
  16,3

2,9*А

40

-

-

12,5

<
  16,3

3,7*Б

50

-

-

16,3

<
  21,9

3,7

60

-

-

21,9

<
  26,1

3,7

*Вязкость
измеряется на капиллярном вискозиметре.
**
Вязкость измеряется на коническом имитаторе подшипника.
*А Это
значение для классов SAE 0W-40, 5W-40, 10W-40.
*Б Это
значение для классов SAE 40, 15W-40, 25W-40.
Во
второй колонке таблицы 5.5 для каждого класса зимнего масла указан верхний
предел разрешённой динамической вязкости, измеренный при заданной температуре
на специальном ротационном вискозиметре, который имитирует поведение масла при
холодном пуске двигателя от стартера. Однако это лишь одна характеристика
низкотемпературного поведения масла. Не менее важна его способность
прокачиваться масляным насосом, быть достаточно текучим, чтобы в самом начале
проворачивания вала двигателя задержка поступления масла к парам трения была
минимальной. В противном случае в узлах, смазываемых под давлением, возникает
сухое трение, что вызывает очень большой износ или даже заклинивание
подшипников распределительного вала. Поэтому измерение вязкости,
характеризующей прокачиваемость масла в процессе холодного пуска двигателя
(третья слева колонка таблицы 5.5), выполняют на миниротационном вискозиметре
при малой скорости течения и при температуре на 10 0С
ниже, чем для масла того же класса вязкости при определении характеристики
проворачивания.
Теперь
рассмотрим верхнее полукольцо логограммы на рисунке 5.2. Там указан класс масла
по классификации API. Эта американская классификация подразделяет моторные
масла по уровням эксплуатационных свойств (жёсткости условий применения) и
областям применения. Введены две категории масел: "S" (Service) и
"С" (Commercial). Масла категории "S" предназначены для
четырёхтактных бензиновых двигателей легковых, лёгких фургонов, микроавтобусов,
а категории "С" - для 2- и 4-тактных дизелей грузовых автомобилей,
тракторов, строительной внедорожной техники.
Универсальные
масла имеют двойное обозначение, причём в последнее время первым обозначают класс
категории "С", а вторым категории "S", например, CF-4/SH,
СG-4/SJ и т.п.
Уровни
эксплуатационных свойств или степень жёсткости требований, которым
соответствует масло, в каждой категории обозначают первыми буквами латинского
алфавита, причём уровень свойств возрастает по мере удаления от начала
алфавита. Сегодня из категории "S" исключены, как устаревшие, классы
от SA до SG включительно, а в категории "С" классы от СА до СЕ
включительно. В результате действующая классификация API (таблица 5.6) содержит
только два класса масел для бензиновых двигателей SH и SJ, и четыре класса
дизельных масел CF, CF-2, CF-4, CG-4, где цифры 2 и 4 обозначают соответственно
масла для 2- и 4- тактных дизелей. В США с 1999 г. введены в эксплуатацию
дизельные масла класса CH-4, отличающиеся высокой экологичностью, длительной
работоспособностью, улучшенными противоизносными и диспергирующими свойствами.
Как
правило, масла более высокого класса API могут использоваться вместо масел
более низких классов.
Нижнее
полукольцо логограммы (рисунок 5.2) предназначено для условного обозначения
энергосберегающих масел. Если оно не заполнено, данное масло энергосберегающим
не является, если в нижнем полукольце написано ENERGY CONSERVING (сокращённо
EC), это масло обладает способностью экономить топливо путём снижения потерь на
трение. Критерием оценки служит уменьшение расхода топлива при переходе с
эталонного масла на испытываемое.
Автомобилестроительные
фирмы США и Японии сформулировали единые минимальные требования к моторным
маслам для 4-х тактных бензиновых двигателей в классификации ILSAC, которая
пока содержит два класса масел, обозначаемых GF-1 и GF-2. Они практически
идентичны классам АРI SH и SJ соответственно. Основное отличие состоит в том,
что масла классов GF-1 и GF-2 обязательно энергосберегающие и всесезонные,
причём зимняя характеристика ограничена тремя наименее вязкими классами SAE 0W,
5W и 10W, а летний класс может быть любым. Масла, сертифицированные API на
соответствие требованиям классификации ILSAC, маркируют специальной эмблемой.
С
1996 г. введена в действие классификация моторных масел ACEA, в которой ведущие
европейские автомобильные фирмы сформулировали единые базовые требования к
маслам трёх категорий ("А", "В" и "Е").
Классификация ACEA заменила ныне устаревшую европейскую классификацию ССМС. В
1998 г. опубликована новая редакция классификации ACEA, отличающаяся от первой
дальнейшим ужесточением отдельных проходных критериев и введением новых классов
масел. В таблице 5.7 классификация АСЕА представлена в сопоставлении с
классификациями ССМС, АPI и ILSAC. Здесь можно говорить не об идентичности, а
лишь примерном соответствии классов разных классификаций. В целом европейские
требования более жестки, чем американские. Это относится в первую очередь к
антиокислительным и противоизносным свойствам масел.
Таблица
5.6 - Современная классификация моторных масел по API

Категория
  и класс API

Область
  и условия применения

Категория
  Service

SH

Масла,
  предназначенные для бензиновых двигателей автомобилей, выпущенных в 1994 г. и
  ранее.

SJ

Те
  же, но с введением дополнительных требований в отношении расхода масла в
  двигателе, энергосберегающих свойств и способности выдерживать нагрев, не
  образуя отложений

Категория
  Commercial

CF

Масла,
  предназначенные для дизелей внедорожной техники, имеющих разделённую камеру
  сгорания и работающих на топливе с повышенным содержанием серы (до 0,5 %)

CF-4

Масла,
  предназначенные для 4-х тактных дизелей грузовых автомобилей, осуществляющих
  перевозки по автострадам

CF-2

Масла,
  предназначенные для 2-х тактных дизелей транспортных средств

CG-4

Масла,
  предназначенные для 4-х тактных дизелей, внедорожных машин и грузовых
  автомобилей, выполняющих по токсичным выбросам нормы, установленные в США с
  1994 г. В сравнении с маслами класса CF-4 обладают лучшими моющими,
  противоизносными, антикоррозионными свойствами, меньшей вспениваемостью при
  высокой температуре и хорошо сочетаются с малосернистыми дизельными топливами
  (содержание серы менее 0,05 %)

Масла
классов ACEA А1-96, А1-98, В1-96 и В1-98 это энергосберегающие масла,
отличающиеся заданными пределами вязкости на довольно низком уровне. Масла
классов А2-96, В2-96 и В2-98 отвечают стандартному уровню требований к
современным маслам, - классов А3-96, А3-98, В3-96 и В3-98 соответствуют высшим
современным требованиям. Все масла категории "В", за исключением
класса В4-98, предназначены для дизелей с разделённой камерой сгорания.
Таблица
5.7 - Классификация моторных масел АСЕА. Сопоставление с классами ССМС, API,
ILSAC

Классификация

Масла
  для бензино-вых двигателей лег-ковых автомобилей, микроавтобусов, фургонов

Масла
  для дизелей легко-вых автомобилей микро-автобусов, фургонов

Масла
  для дизелей тяжелых грузовиков, автопоездов

ACEA
  1996 г.

A1-96

A2-96

A3-96

B1-96

B2-96

B3-96

-

E1-96

E2-96

E3-96

-

ACEA
  1998 г.

A1-98

A2-96

A3-98

B1-98

B2-98

B3-98

B4-98

E1-96

E2-96

E3-96

E4-98

ССМС
  (отменена)

-

G-4

G-5

-

PD-2

-

-

D-4

D-4+

D-5

API

-

SC

SH

-

-

-

-

CD

CD+

CF-4

CG-4

ILSAC

GF-1

-

GF-2

-

-

-

-

-

-

-

-

В
категории "Е" уровень свойств масел существенно повышается от класса
Е1-96 до Е3-96 и Е4-98. Масла класса Е1-96 применяют в дизелях без наддува,
класса Е2-96 - в дизелях с умеренным наддувом, в обычных условиях эксплуатации.
Масла
класса Е3-96 предназначены для высокофорсированных дизелей с турбонаддувом,
выполняющих требования норм Euro II по выбросам токсичных веществ и
эксплуатируемых в тяжёлых условиях с увеличенным сроком замены масла.
Автомобильные фирмы часто дополняют базовые требования классификаций особыми собственными
требованиями, которые обусловлены спецификой конструкции двигателей,
использованием редко применяемых конструкционных материалов и др.
Такие
дополнительные требования излагают в фирменных спецификациях моторных масел.
Вопросы
для самоконтроля:
1
Дайте краткую характеристику видов трения при классификации по наличию смазки
между рабочими поверхностями?
2
Перечислите основные функции, выполняемые смазочным маслом в агрегатах
автомобиля?
3
Перечислите основные требования, предъявляемые к смазочным маслам?
4
Опишите, каким образом влияют вязкостные свойства масла на показатели работы
смазываемого агрегата?
5
Какими показателями характеризуются вязкостные свойства масла?
6
Что характеризует показатель называемый индексом вязкости?
7
Каким образом могут быть улучшены вязкостно-температурные свойства масла?
8
Какое масло называют загущенным?
9
Опишите, какие преимущества даёт применение загущенных масел?
10
Назовите основные недостатки загущенных масел?
11
Каким образом может быть понижена температура застывания масла?
12
Объясните, что понимают под смазывающими свойствами масла?
13
Какие виды активных компонентов (веществ) применяются для улучшения смазывающих
свойств масла? Опишите механизмы взаимодействия этих компонентов с поверхностью
металла?
14
Каким образом могут быть улучшены смазывающие свойства масла?
15
Что понимают под свойством, называемым стабильностью масла?
16
Перечислите факторы, которые оказывают влияние на стабильность масла?
17
Назовите основные виды отложений, которые образуются в двигателе в процессе его
работы? В каких зонах образуются эти отложения?
18
Какие свойства масла оказывают влияние на механизм образования отложений в
двигателе?
19
Каким образом можно уменьшить образование отложений в двигателе?
20
Что понимают под детергенно-диспергирующими свойствами масла?
21
От каких факторов зависят коррозионные свойства масел?
22
От каких факторов зависят защитные свойства масел?
23
Назовите основные преимущества синтетических масел по отношению к минеральным?
24
Назовите специфические требования, предъявляемые к маслу для гидромеханических
передач?
25
Каким образом отечественные моторные масла подразделяются на классы и группы?
26
Какие данные указываются в маркировке моторного масла, выполненной в
соответствии с ГОСТ 17479.1 - 85?
27
Приведите пример маркировки сезонного и всесезонного моторного масла в
соответствии с ГОСТ 17479.1 - 85.
28
Какие свойства моторных масла проверяются при проведении моторных испытаний в
соответствии с ГОСТ 17479.1 - 85?
29
Назовите классификации моторных масел, которые получили наибольшее
распространение за рубежом?
30
Какой логограммой маркируют моторные масла, лицензированные АРI?
31
По каким свойствам классифицируются масла классификацией SAE J-300?
32
По каким свойствам классифицируются масла классификацией АРI?

Лекция
10 Трансмиссионные масла
Цели:
знать:
- назначение трансмиссионных и гидравлических масел,
условия их работы, причины старения; вязкостные, смазочные и защитные
свойства масел; присадки; классификацию трансмиссионных и гидравлических масел по уровню эксплуатационных свойств (группы) и по вязкости (классы
вязкости); марки трансмиссионных и гидравлических масел и их применение.

Отечественная
классификация трансмиссионных масел
В
России действует классификация трансмиссионных масел согласно ГОСТ 17479.2-85.
Этот стандарт устанавливает четыре класса вязкости трансмиссионных масел в
диапазоне от 16 до 41 мм2/с при 100 0С и пять групп, обозначаемых цифрами от 1
до 5, с возрастающей эффективностью противоизносного и противозадирного
действия присадок и повышающимися прочими характеристиками.
Стандартное
обозначение трансмиссионных масел по ГОСТ 17479.2-85 складывается из букв ТМ и
цифр, первая из которых обозначает группу, а вторая - класс вязкости. Например,
ТМ-5-18, ТМ-5-123 и т.п. Буква
"З", стоящая при классе вязкости, указывает на наличие в составе
масла загущающей присадки.
Зарубежная
классификация трансмиссионных масел
Широко
известны и применяются в международном масштабе классификации трансмиссионных
масел по вязкости SAE J-306 и по уровням эксплуатационных свойств - пять
классов API, обозначаемых GL-1, GL-2 и т.д. до GL-5. Классы SAE J-306, обозначенные
цифрой, с буквой "W" - зимние масла, а 90, 140 и 250 - летние.
Двойное обозначение, например: 80W-90 или 85W-140, присваиваются всесезонным
маслам.
Примерное
соответствие классов вязкости по SAE J-306 и ГОСТ 17479.2-85 показано в таблице

Таблица
- Примерное соответствие классов вязкости по SAE J-306 и ГОСТ 17479.2-85

Класс
  SAE J-306

70W

75W

80W

85W

90

140

250

Класс
  ГОСТ 17479.2-85

нет

9

9

12

18

34

нет

Принадлежность
масла к тому или иному классу вязкости определяется характеристиками,
приведёнными в таблице
Таблица
- Характеристики вязкости трансмиссионных масел

Показатели

Класс
  SAE J-306

Класс
  ГОСТ 17479.2-85

70W

75W

80W

85W

90

140

250

9

12

18

34

Вязкость
  при 100 0С, мм2/с

нимальная

4,1

4,1

7,0

11,0

13,5

24

>
  41

6,0

11,0

14,0

25,0

максимальная

нет
  ограничений

<
  24

<
  41

-

<
  11

<
  14

<
  25

41,0

Максимальная
  тем-пература, при кото-рой вязкость масла равна или больше 150 МПа*с, 0С

-55

-40

-26

-12

нет
  требований для летних масел

-45

-35

-18

нет
  требо-ваний

Примерное
соответствие классов API и групп по ГОСТ 17479.2 - 85 показано в таблице
Особо
следует сказать о рабочих жидкостях для автоматических коробок передач. В этих
агрегатах следует применять только специальные жидкости, называемые АTF. Самые
известные ATF выпускаются под марками DEXRON (Дженерал Моторс) и MERCON (Форд).
К этим продуктам предъявляются особо жесткие требования в отношении
коррозионной активности по отношению к меди, совместимости с материалами
уплотнений, окисляемости, противоизносной эффективности, а также вспенивания и
защиты от ржавления. Низкотемпературные характеристики ATF существенно
отличаются от характеристик других трансмиссионных масел.
Таблица
- Соответствие классов API и групп по ГОСТ 17479.2 - 85

Класс
  API

Группа
  ГОСТ 17479.2-85

Характеристика
  масел и условий работы по АPI

Характеристика
  масла и условий работы по ГОСТ

GL-1

1

Минеральное
  масло без приса-док. Коробки передач грузовых автомобилей с ручным
  переклю-чением

Масла
  без присадок. Прямозу-бые, конические и червячные передачи, где удельные
  давле-ния до 1600 МПа, а температура до 90 0С

GL-2

2

Масло
  с противоизносной при-садкой. Червячные передачи, ре-дукторы промышленного
  оборудования

Масло
  с противоизносной при-садкой. Те же, что для группы 1, но при удельном
  давлении до 2100 МПа и температуре до 120 0С

GL-3

3

Масло
  содержит "мягкие" про-тивозадирные присадки. Короб-ки передач с
  ручным переклю-чением, спирально-конические передачи ведущих мостов

Масло
  с противозадирными присадками умеренной эффек-тивности. Те же, что для групп
  1 и 2, но при удельном давлении до 2500 МПа и температуре до 150 0С

GL-4

4

Масло
  содержит эффективные противозадирные присадки. Умеренно жесткие условия в
  ги-поидных передачах, а также спирально-конические передачи и коробки передач
  с ручным переключением

Масло
  содержит высокоэффек-тивные противозадирные при-садки. Различные трансмиссии,
  включая гипоидные с давлением до 3000 МПа и температуре до 150 0С

GL-5

5

Масло
  содержит высокоэффек-тивный пакет присадок. Жест-кие условия работы в
  гипоид-ных и других передачах

Масло
  содержит высокоэффек-тивные композиции присадок, включая противоизносные и
  противозадирные. Гипоидные передачи с давлением более 3000 МПа и при
  температуре до 150 0С и наличии ударных нагрузок

1.
Какие данные указываются в маркировке трансмиссионного масла, выполненной в
соответствии с ГОСТ 17479.2 - 85?
2.
Приведите пример маркировки трансмиссионного масла в соответствии с ГОСТ
17479.2 - 85.
3.
Назовите классификации трансмиссионных масел, которые получили наибольшее
распространение за рубежом?
4.
Назовите наиболее известные марки жидкостей для автоматических коробок передач
выпускаемых за рубежом?

Лекция
11  Пластичные смазки
Цели: знать:-
назначение, состав и способы получения пластичных смазок; условия работы пластичных смазок и причины их старения;
эксплуатационные свойства  пластичных
смазок:  вязкостные и  прочностные свойства,
- температуру каплепадения, коллоидную и механическую
стабильности, водостойкость и бензостойкость; марки пластичных
смазок и их применение;

Общие
сведения о структуре, составе и принципах производства смазок
Пластичной
смазкой называют систему, которая при малых нагрузках проявляет свойства
твёрдого тела; при некоторой критической нагрузке смазка начинает пластично
деформироваться (течь подобно жидкости) и после снятия нагрузки вновь
приобретает свойства твёрдого тела.
В
простейшем случае пластичные смазки состоят из двух компонентов - масляной
основы (дисперсная среда) и твёрдого загустителя (дисперсной фаза). В качестве
грубой модели они могут быть представлены, например, как вата, пропитанная
маслом. Волокна ваты соответствуют частицам дисперсной фазы, а масло, удерживаемое
в вате, - дисперсной среде смазки.
В
качестве масляной основы смазок используют различные масла нефтяного и
синтетического происхождения. Загустителями, образующими твёрдые частицы
дисперсной фазы, могут быть вещества органического и неорганического
происхождений (мыла жирных кислот, парафин, силикагель, бентонит, сажа,
органические пигменты и т. п.).
Для
большинства смазок на долю дисперсионной среды - жидкого масла приходится от 70
до 90 % их массы.
Для
улучшения свойств (консервационных, противоизносных, химической стабильности,
термостойкости и др.) в смазки вводят присадки по 0,001 - 5 %. Применяют, как
правило, те же присадки, что и в производстве масел. В смазках специального
назначения (уплотнительных, резьбовых, для рессор и т.п.) применяются
наполнители. Наполнителями называют различные по составу твёрдые, не
растворимые в маслах порошкообразные продукты, вводимые в смазочные материалы.
Наполнители увеличивают прочность смазки, препятствуют выделению её из узлов
трения, повышают термостойкость, снижают коэффициент трения и улучшают
некоторые другие свойства. Наиболее широко в качестве наполнителя применяют
графит, дисульфид молибдена, слюду.
Принцип
приготовления смазок состоит в образовании структурного каркаса, включающего в
свои ячейки дисперсную среду (базовое масло). Для большинства смазок этот
процесс состоит из нескольких стадий: дозировка сырья, приготовление
загустителя, смешение загустителя с маслом (варка смазки), охлаждение смазки,
гомогенизация, деаэрация, расфасовка.
Основные
эксплуатационные свойства пластичных смазок
К
основным эксплуатационным характеристикам пластичных смазок относят: предел
прочности, вязкость, коллоидную стабильность, температуру каплепадения,
механическую стабильность, водостойкость и др.
Пределом
прочности смазки называют то
минимальное удельное напряжение, при котором происходит разрушение каркаса
смазки в результате сдвига одного её слоя относительно другого. Этот показатель
характеризует способность смазок удерживаться в узлах трения, противостоять
сбросу с движущихся деталей под влиянием инерционных сил и удерживаться на
наклонных и вертикальных поверхностях, не стекая и не сползая.
При
невысоком пределе прочности, смазки плохо удерживаются в негерметизированных
узлах трения. В то же время смазки с высоким пределом прочности не поступают к
трущимся поверхностям, хотя смазочного материала в механизме достаточно.
Предел
прочности зависит от температуры и скорости приложения силы (измеряется
прибором, называемым пластометром). Для рабочих температур максимальная
величина предела прочности 300 - 500 Па, минимаьная величина - 100 - 200 Па. Вязкость. Под
вязкостью (эффективной вязкостью) подразумевают вязкость ньютоновской жидкости,
оказывающей при данном режиме течения такое же сопротивление сдвигу, как и
смазка.
Вязкость
смазки зависит от температуры и скорости течения (деформации). При постоянной
температуре, с увеличением скорости течения, вязкость смазки понижается в сотни
и тысячи раз. В связи с этим, вязкостные свойства пластичных смазок характеризуются
вязкостно - температурной и вязкостно - скоростной характеристиками.
От
вязкости смазки во многом зависят пусковые характеристики механизмов и
энергетические потери при работе в установившемся режиме. При установившемся
режиме энергетические потери определяются в основном вязкостью не смазки, а
входящего в его состав масла. В условиях минимальной рабочей температуры и
скорости деформации 10 с-1 вязкость смазки не должна
превышать 15 - 20 кПа*с.
Коллоидная
стабильность - это способность
смазки сопротивляться отделению дисперсной среды (масла) при хранении и в
процессе применения. Отпрессовывание масла из смазки увеличивается и ускоряется
с повышением температуры, приложением к ней одностороннего давления, под
действием центробежных сил, в сужениях мазепроводов и других аналогичных
условиях.
Сильное
выделение масла, тем более распад смазки недопустимы, однако для обеспечения
нормальной работы трущихся поверхностей небольшое выделение масла желательно,
если этот процесс протекает медленно и равномерно на протяжении всего срока
службы смазки в подшипнике.
Температурой
каплепадения называют такую
температуру, при которой падает первая капля смазки, помещённой в капсюле
специального прибора, нагреваемого в стандартных условиях. Температура
каплепадения зависит в основном от вида загустителя и в меньшей степени от его
концентрации. Отсюда и подразделение смазок на низкоплавкие Н, среднеплавкие С
и тугоплавкие Т. Во избежание вытекания смазки из узла трения температура
каплепадения должна превышать температуру трущихся деталей на 15 - 20 0С.
Механическая
стабильность - эксплуатационный
показатель, характеризующий способность смазок противостоять разрушению в
результате длительного механического воздействия. Смазки с плохой механической
стабильностью быстро разрушаются, разжижаются и вытекают из узла трения. В ряде
случаев механически нестабильные смазки могут достаточно хорошо работать в
надёжно герметизированных узлах трения.
Если
смазка при отдыхе после разрушения сильно затвердевает, то она перестаёт поступать
к рабочим поверхностям. Полноценная смазка не должна значительно изменять свои
свойства ни в процессе работы (деформации), ни при последующем отдыхе.
Водостойкость смазки определяют, как совокупность свойств: не
смываться водой или не сильно изменять свои свойства при попадании в неё влаги.
Растворимость смазки в воде зависит в основном от природы загустителя.
Последние в подавляющем большинстве в воде нерастворимы (исключение составляют
некоторые мыла).
Термоупрочнение. Изменение свойств
смазок при нагревании и охлаждении называют термоупрочнением. Некоторые смазки
после кратковременного нагрева и последующего охлаждения упрочняются. Их предел
прочности иногда повышается в десятки или даже в сотни раз. Такие смазки
перестают поступать к рабочим поверхностям.
Испаряемость. Для масел и смазок характерна достаточно высокая
испаряемость, определяющаяся летучестью дисперсионной среды. Это прежде всего
опасно для низкотемпературных смазок. Увеличение скорости испарения
дисперсионной среды сокращает срок службы смазок: из-за уплотнения и повышения
вязкости ухудшаются низкотемпературные свойства, при высыхании - уменьшается
адгезия к металлу.
Химическая
стабильность и противокоррозионные свойства. Под химической стабильностью принято
понимать стойкость смазки против окисления кислородом воздуха. Окисление,
приводящее к изменению кислотного числа и уменьшению предела прочности на сдвиг
у большей части смазок, как мыльных, так и неорганических, происходит, как
правило, при повышенных температурах (выше 100 0С).
Окисление опасно также из-за возможной коррозии металлических поверхностей.
Под
противокоррозионными свойствами подразумевают отсутствие коррозионного
воздействия смазки на металлические поверхности. Свежие смазки обладают
достаточно устойчивыми противокоррозионными свойствами, но в процессе их
применения или после длительного хранения возможно ухудшение этих свойств.
Поэтому после длительного хранения смазки необходимо проверять. Делается это
путём погружения шлифованных металлических пластинок в смазку и осмотра их
поверхности после выдержки в течение определённого времени при повышенной
температуре.
Консервационные
(защитные) свойства определяют
способность смазки предохранять металлические поверхности от коррозионного
воздействия внешней среды. Консервационные свойства смазок определяются и
зависят от следующих факторов: способности удерживаться на поверхности металла,
не стекая; коллоидной и химической стабильности; водостойкости, водо- и
воздухопроницаемости. В качестве консервационных непригодны водорастворимые
смазки. Плохо защищают от коррозии многие неорганические смазки. Превосходя по
консервационным свойствам смазочные масла, смазки предотвращают коррозию
металлов в условиях 100 % - ной относительной влажности в течение многих
месяцев и лет даже в слоях толщиной порядка сотых долей миллиметра.
Ассортимент
пластичных смазок и их применение
В
соответствии с принятой в нашей стране классификацией, смазки разделены на
четыре группы: антифрикционные, консервационные, уплотнительные и канатные.
Антифрикционные
смазки (наиболее обширная группа) предназначены для снижения износа и трения
сопряжённых деталей. Они делятся на подгруппы, обозначаемые индексами: С -
общего назначения для обычной температуры (до 70 0С);
О - для повышенной температуры (до 110 0С); М - многоцелевые,
работоспособны от -30 0С
до 1300С в условиях повышенной влажности; Ж - термостойкие (150 0С
и выше); Н - морозостойкие (ниже - 40 0С); И -
противозадирные и противоизносные; П - приборные; Д - приработочные (содержат
дисульфат молибдена); Х - химически стойкие.
Консервационные
(защитные) смазки обозначаются индексом З; канатные индексом К. Уплотнительные
смазки делятся на три группы: арматурные - А, резьбовые - Р, вакуумные - В.
Кроме
того, в классификационном обозначении указывают:
тип
загустителя;
рекомендуемый
температурный диапазон применения;
дисперсную
среду;
консистенцию
(густоту).
Загуститель
обозначают первыми двумя буквами входящего в состав загустителя металла: Ка -
кальциевые; На - натриевые; Ли - литиевые; Ли-Ка - литиево-кальциевые.
Рекомендуемый
температурный диапазон применения указывают дробью: в числителе - уменьшенная в
10 раз без знака минус минимальная температура, в знаменателе - уменьшенная в
10 раз максимальная температура применения. Тип дисперсионной среды и присутствие
твёрдых добавок обозначают строчными буквами: у - синтетические углеводороды; к
- кремнийорганические жидкости; г - добавка графита; д - добавка дисульфида
молибдена. Смазки на нефтяной основе индекса не имеют.
Консистенцию
смазки обозначают условным числом от 0 до 7.
Пример
обозначения товарной литиевой смазки Литол-24: МЛи4/13-3.
Для
того, чтобы облегчить подбор смазок и их заменителей в таблице 7.1 приведены
основные марки смазок, применяемые при изготовлении и эксплуатации автомобилей,
с оценкой их свойств по пятибальной системе: 1 балл - характеристики смазки по
данному показателю неудовлетворительные; 2 балла - недостаточно
удовлетворительные; 3 балла - удовлетворительные; 4 балла - хорошие; 5 баллов -
отличные.
Таблица
- Характеристики основных смазок, применяемых на автомобилях

Смазка

Цвет

Класс
  консистенции

Температурный
  интервал применения, 0С

Коллоидная
  стабильность

Испаряемость

Водостойкость

Смазывающие
  свойства

Взаимозаме-
  няемость

Солидол
  С

От
  светло- до
темнокоричневого

2

-20
  65

5

3

4

3

Литол-24

Пресс-солидол

То
  же

1

-30
  50

4

3

4

2

Фиол-1

Графитная

Черный
  с серебри-стым оттенком

2

-20
  60

5

4

3

4

ЛСЦ-15
ШРУС-4

ЦИАТИМ-201

От
  желтого до светлокоричневого

2

-60
  90

1

2

3

2

Фиол-1

1-13

От
  светло- до темно- желтого

3

-20
  100

2

3

1

3

Литол-24

Литол-24

Коричневый

3

-40
  120

4

4

4

3

ЛСЦ-15

ФИОЛ-1

»

1

-40
  120

2

3

4

3

Литол-24

ЛСЦ-15

Белый

2

-40
  130

3

4

4

3

»

ШРБ-4

От
  коричневого до темнокоричневого

2

-40
  130

4

4

4

4

ШРУС-4
  Литол-24

ШРУС-4

Серебристочерный

2

-40
  120

4

4

5

5

»

ВТВ-1

Белый

2

-40
  40

5

3

5

2

ЛСЦ-15

Униол-1

Коричневый

2

-30
  150

5

5

4

4

ШРБ-4
  ШРУС-4

№
  158

Синий

2

-30
  100

3

5

2

3

ШРУС-4

Примечание. Коллоидная стабильность характеризует (в %) отделение
масла от смазки при воздействии на нее в специальном приборе небольшой
нагрузки. Чем меньше этот показатель, тем выше балл;

Испаряемость
- смазка нагревается в тонком слое при определенной температуре, взвешиванием
определяется испаряемость масла (в %); чем она меньше, тем выше балл;
Водостойкость - способность противостоять размыву водой; чем меньше размыв, тем
больше балл; Смазывающие свойства -- способность предотвращать износ и задир
трущихся поверхностей. Из данных таблицы видно, что многоцелевые литиевые
смазки ("Литол-24", "Фиол-1"), а также специальные
автомобильные смазки (ЛСЦ-15, ШРБ-4, ШРУС-4, "Униол-1") по основным
показателям превосходят старые смазки (солидолы, 1-13, ЦИАТИМ-201).
В
таблице 7.2 приведены сведения о соответствии основных марок отечественных и
зарубежных пластичных смазок.
Таблица
- Соответствие отечественных и зарубежных марок пластичных смазок

Отечественная
  смазка

Смазка
  фирмы

Shell

Mobil

BP

Esso

Солидол
  С

Uneda
  2, 3; Lirona 3

MobilgreaseAA
  № 2;
Greasrex
  D60

Energrease C2, C3; Energrease GP2, GP3

Chassis
  XX, Cazar K2

Пресс-солидол

Uneda
  1; Retinах С

Mobilgrease
  AA № 1

Energrease
  C1, CA

Chassis L, H, Cazar Kl

Графитная
  УСсА

Barbatia2,3,4

Graphited
  № 3

Energrease
  C2G, C36

Van
  Estan 2

ЦИАТИМ-201

Aeroshell;
  Grease 6

Mobilgrease
  BRB Zero

--

Beacon
  325

1-13,
  ЯНЗ-2

Nerita
  2, 3 Retinax H

Mobilgrease
  BRB № 3

Energrease
№
  2, № 3

Andok
  M275, Andok В

Литол-24

Retinax
  A; Alvania 3, R3

Mobilgrease
  22; Mobilgrease BRB

Energrease
  L2; Multipurpose

Beacon
  3; Unirex 3

Фиол-1

Alvania
  1

Mobilux
  1

Energrease
  L2

Multi-Purpose

Вопросы
для самопроверки
1
Какие смазочные материалы называют пластичными смазками?
2
Из каких основных компонентов состоят пластичные смазки?
3
Назовите основные стадии приготовления пластичных смазок?
4
Перечислите основные эксплуатационные характеристики пластичных смазок?
5
Что называют пределом прочности пластичных смазок?
6
Как влияет предел прочности смазки на её способность смазывать поверхности
трения?
7
Что понимают под свойством, называемым вязкостью пластичной смазки?
8
Как влияет вязкость пластичной смазки на показатели работы смазываемого
сопряжения?
9
Что понимают под свойством, называемым коллоидной стабильностью пластичной
смазки?
10
Каким образом влияют условия эксплуатации пластичной смазки на её коллоидную стабильность?
11
Что называют температурой каплепадения пластичной смазки?
12
Что понимают под свойством, называемым водостойкостью пластичной смазки?
13
Поясните, в чём состоит сущность явления термоупрочнения пластичной смазки?
14
Что принято понимать под термином, называемым химической стабильностью
пластичной смазки?
15
От каких факторов зависят консервационные (защитные) свойства пластичных
смазок?
16
На какие группы разделены пластичные смазки в соответствии с принятой в нашей
стране классификацией?
17
На какие подгруппы делятся антифрикционные пластичные смазки?
18
На какие подгруппы делятся уплотнительные пластичные смазки?
19
Какие данные указываются в классификационном обозначении пластичной смазки?
20
Назовите основные марки пластичных смазок, используемых на автотранспорте?

Лекция12-14 Технические
жидкости
Цели: знать:
- назначение жидкостей для системы охлаждения,
условия работы и причины старения;
- основные эксплуатационные требования к охлаждающим
жидкостям;
- преимущества и недостатки воды как охлаждающей жидкости;
-
состав низкозастывающих жидкостей;
-
особенности эксплуатации техники при
использовании низкозастывающих жидкостей;
- марки
низкозастывающих   жидкостей и их применение;

В
зависимости от назначения и свойств жидкости можно разделить на охлаждающие,
для гидротормозных систем автомобилей, гидравлические (применяемые в
гидроподъёмных системах автомобилей), амортизаторные и пусковые.
Охлаждающие
жидкости
Требования,
предъявляемые к охлаждающим жидкостям:
эффективно
отводить тепло, для чего иметь большую теплоёмкость, хорошую теплопроводность и
небольшую вязкость;
иметь
высокую температуру кипения и теплоту испарения;
обладать
низкой температурой кристаллизации;
не
образовывать отложений в системе охлаждения;
не
вызывать коррозии металлических деталей и не разрушать резиновые детали системы
охлаждения;
не
вспениваться в процессе работы;
быть
дешевыми, недефицитными, безопасными в пожарном отношении и безвредным для
здоровья.
Для
охлаждения двигателей применяют воду или низкозамерзающие охлаждающие жидкости.
Вода,
как охлаждающая жидкость
Вода
обладает наибольшей охлаждающей способностью, имеет самую высокую теплоёмкость,
большую теплопроводность, небольшую вязкость, большую теплоту испарения.
Однако
вода обладает и существенными недостатками. При 0 0С
она замерзает со значительным увеличением объёма (до 10 %). Это вызывает
разрушение (размораживание) системы охлаждения при отрицательных температурах.
Вода имеет сравнительно низкую температуру кипения, поэтому её рабочая температура
не должна превышать 90 0С. Растворённые в воде соли образуют в
системе охлаждения двигателей отложения (накипь). При отложении накипи
нарушается тепловой режим двигателей, увеличивается расход топлива и масла.
Вода
в зависимости от содержания растворённых в ней солей может быть мягкой, средней
жёсткости или жёсткой. Различают общую, карбонатную (временную) и некарбонатную
(постоянную) жесткость. Общей жёсткостью воды называют суммарное содержание в
ней кальция и магния. Жёсткость воды измеряют в миллиграмм-эквивалентах
(мг-зкв). Один мг-экв жёсткости соответствует содержанию 20,04 мг/л кальция (Са++)
или 12,16 мг/л магния (Мg++). Карбонатная жёсткость зависит от
количества растворённых в воде двууглекислых солей Са и Мg. Эти соли при
температуре выше 80 - 85 0С разлагаются и выпадают в
осадок в виде накипи и шлака. Некарбонатная жёсткость зависит от количества
растворённых в воде солей хлористых, сернокислых и кремнекислых. Эти соли при
кипячении воды в осадок не выпадают, если их концентрация не превышает предела
насыщения.
Жесткость
воды ориентировочно может быть определена без специального оборудования по
пенообразованию при намыливании рук мылом: в мягкой воде пена устойчивая, а в
жёсткой воде пена быстро гаснет и на руках остаётся сальный осадок.
Для
уменьшения образования накипи в системе охлаждения предпочтительно применять
атмосферную (дождевую, снеговую) воду, которая является мягкой. Поверхностные и
грунтовые воды рекомендуется кипятить перед заливом в систему или добавлять к
ним антинакипины, например, хромпик (двуххромовокислый калий). В большинстве
случаев жёсткую воду перед употреблением обрабатывают реагентами:
тринатрийфосфатом, кальцинированной содой и др. Основные способы предупреждения
образования накипи приведены в таблице 8.1.
Таблица
- Способы предупреждения образования накипи

Операция

Реактивы
  и их действие

Порядок
  применения

Введение
  антина-кипинов

Хромпик
  К2Сг2О7 или нитрат аммония NН4NО3 переводит соли накипи в растворимое
  состояние

Готовят
  концентрат: 100 г реактива на 1 л воды. На 1 л среднежесткой воды берут
  30--50 мл концентрата; для жесткой 100 - 130 мл. При помутнении воды в
  системе охлаждения воду меняют

Умягчение
  воды

Гексамет
  (NаРО3)6 удерживает соли накипи во взвешенном состоянии

Добавляют
  в среднежесткую воду 0,2, а в жесткую -- 0,3 г/л. Периодически удаляют отстой
  через краники

Перегонка

Все
  растворимые соли остаются в перегонном кубе

Получают
  воду без солей жесткости (дистиллированную)

Кипячение

Соли
  карбонатной и частично сульфатной жесткости выпадают в осадок

Воду
  кипятят 20--30 мин, отстаивают и фильтруют от осадка

Обработка
  химическими реагентами

Кальцинированная
  сода На2СО3 - 53 мг/л на одну единицу жесткости

Теплую
  воду перемешивают с реактивом 20--30 мин, отстаивают и фильтруют от осадка

Если
накипь все-таки образовалась, её следует удалить следующим составами:
раствор
0,6 кг технической молочной кислоты в 10 л воды;
раствор
смеси фосфорной кислоты (1 кг) и хромового ангидрида (0,5 кг) в 10 л воды.
Время
обработки 0,5 - 1 час. Перед обработкой необходимо удалить термостат, залить
состав в систему охлаждения. По истечении рекомендуемого срока запустить
двигатель и дать поработать 15 - 20 мин, после чего удалить состав и систему
два - три раза промыть водой. Последнюю промывку лучше сделать горячим
раствором хромпика (0,5 - 1 %) для создания антикоррозионной защитной плёнки на
поверхностях системы охлаждения.
Низкозамерзающие
охлаждающие жидкости
Наибольшее
распространение получили гликолевые низкозамерзающие охлаждающие жидкости,
представляющие собой смеси этиленгликоля (двухатомного спирта СН2ОН
- СН2ОН) с водой. Этиленгликоль имеет температуру кипения 197 0С
и температуру кристаллизации - 11,5 0С. Смеси этиленгликоля с
водой имеют значительно более низкие температуры кристаллизации. Меняя соотношение
воды и этиленгликоля, можно получить смеси с температурой застывания от 0 до
-70 0С
(концентрация этиленгликоля 66 %). На рисунке 8.1 приведены зависимости
плотности (1) и температуры замерзания (2) водно-этиленгликолевой смеси от её
состава.
Рисунок
8.1 - Зависимость плотности (1) и температуры замерзания (2)
водно-этиленгликолевой смеси от её состава
Этиленгликоль
и его водные растворы при нагревании сильно расширяются. Чтобы предотвратить
выброс жидкости из системы, её заполняют на 6 - 8 % меньше общего объёма.
Этиленгликолевые
антифризы имеют повышенную коррозионность по отношению к металлам и, кроме
того, разрушают резину, что вызывает необходимость применения соединительных
шлангов из специальной резины. Для уменьшения коррозионности в состав антифризов
введены противокоррозионные присадки.
Наша
промышленность выпускает низкозамерзающую охлаждающую жидкость на основе
этиленгликоля нескольких марок: многокомпонентный Тосол и более простой и
дешевый антифриз марок 40 (температура замерзания - 40 0С)
и 65 (температура замерзания - 65 0С). В состав всех
антифризов вводят противокоррозионные присадки. В Тосол вводят ещё
антивспенивающую присадку и композицию антифрикционных присадок. Для легковых
автомобилей выпускаются три марки Тосола - Тосол А, Тосол А - 40 и Тосол А -
65.
Тосол
А - это концентрированный этиленгликоль, содержащий присадки. Пользоваться
Тосолом А следует только после разведения его дистиллированной водой. Тосол
А-40 - это водный раствор Тосола А с температурой замерзания не выше - 40 0С,
а Тосол А-65 - не выше -65 0С. В процессе эксплуатации
можно контролировать качество антифриза по плотности.
Смешивать
различные марки антифризов между собой не следует, а при замене простого
антифриза 40 и 65 Тосолом необходимо промыть систему охлаждения.
В
антифризы вводят нейтральный краситель, придающий концентрату Тосолу А и Тосолу
А-40 голубой цвет, а Тосолу А-65 - красный. При сильном изменении цвета и
значительном помутнении этиленгликолевую жидкость необходимо слить, промыть
систему охлаждения водой и залить свежую жидкость. В процессе эксплуатации из
этиленгликолевых жидкостей испаряется в первую очередь вода, которую следует
периодически доливать в радиатор. Опытным путём установлено, что Тосол надёжно
работает два года или 60 тыс. км пробега. Этиленгликоль - сильный пищевой яд,
поэтому после контакта с ним необходимо тщательно мыть руки с мылом.
Специальных мер защиты не требуется.
Жидкости
для гидравлических систем
Жидкости
для гидравлических систем предназначены для применения в гидравлических
приводах и амортизаторах автотранспортных средств.
В
гидроприводах автотранспортных средств температура жидкости обычно изменяется в
пределах от -40 0С
зимой до 80 - 100 0С
летом. Рабочее давление в гидроприводах автомобилей обычно не превышает 10 МПа.
Для
обеспечения надёжной и длительной работы гидросистем жидкости должны
удовлетворять следующим основным требованиям:
иметь
необходимый уровень вязкости, пологую вязкостно-температурную характеристику,
низкую температуру застывания и незначительную сжимаемость;
не
разрушать металлических и резиновых уплотнительных деталей гидросистемы;
обладать
высокой физической и химической стабильностью;
обладать
хорошими противоизносными свойствами;
защищать
металлические детали системы от коррозии;
быть
пожаро- и взрывобезопасными, нетоксичными и недефицитными.
Тормозные
жидкости
Тормозные
жидкости производят на касторовой или на гликолевой основе. Свойства жидкостей
улучшаются добавлением присадок. Между собой эти жидкости смешивать нельзя.
Жидкости
на касторовой основе имеют хорошие смазывающие свойства и не вызывают набухания
или разъедания резиновых изделий.
Жидкость БСК (50 %
бутилового спирта, 50 % касторового масла) окрашена в ярко-красный, иногда в
ярко-зелёный цвет. Имеет хорошие смазывающие свойства, с водой не смешивается,
в летнее время из неё испаряется бутиловый спирт, вследствие этого, вязкость
жидкости немного повышается.
Недостатком
спиртокасторовых жидкостей является способность касторового масла при понижении
температуры выпадать из смеси в виде кристаллов. Поэтому не рекомендуется
применять спиртокасторовые жидкости при температуре воздуха ниже -20 0С.
Спиртокасторовые жидкости ЭСК и АСК на
основе этилового и изоамилового спирта имеют ряд существенных недостатков,
поэтому не нашли широкого применения.
Тормозная
жидкость ГТЖ
- 22М из
смеси гликолей с противокоррозионной присадкой имеет зелено-жёлтый цвет.
Жидкость имеет хорошие низкотемпературные свойства (застывает при температуре
ниже -60 0С),
хорошо смешивается с водой, поэтому при случайном обводнении не теряет
работоспособности. Однако эта жидкость имеет плохие смазывающие свойства.
Тормозная
жидкость "Нева" многокомпонентная,
также на гликолевой основе с вязкостной и антикоррозионной присадками. Имеет
жёлтый или светло-коричневый цвет. Работоспособна в широком диапазоне
температур от +50 0С
до -50 0С.
Следует
иметь в виду, что жидкости на гликолевой основе ГТЖ-22М и "Нева"
огнеопасны и токсичны.
Амортизаторные
жидкости
Условия
работы жидкостей в гидравлических приводах и амортизаторах автомобилей
существенно различаются. Это не позволяет применять в них одну и ту же
жидкость.
Основное
требование, предъявляемое к качеству амортизаторных жидкостей - пологая
вязкостно-температурная характеристика и низкая температура застывания. В
гидравлических амортизаторах автомобилей применяют нефтяные маловязкие масла
или их смеси (веретенное АУ или смесь трансформаторного и турбинного 22 масел в
соотношении 1:1). Однако масло АУ и смесь масел обладают недостаточно хорошей
вязкостно-температурной характеристикой. При понижении температуры вязкость
этих масел быстро возрастает, вследствие чего повышается жесткость работы
амортизаторов.
Лучшими
эксплуатационными свойствами обладают всесезонные амортизаторные жидкости АЖ-16
и АЖ-12т. АЖ-16 получают загущением вязкостными присадками смеси
низкозастывающих нефтяных масел, АЖ-12т представляет смесь маловязкого
низкозастывающего нефтяного масла с высоковязкой полисилоксановой жидкостью, к
которой добавляют присадки, улучшающие противоизносные и антиокислительные свойства.
Масло
МГП-10 изготавливается из высокоочищенного масла с присадками, улучшающими его
эксплуатационные свойства. Применяется в амортизаторах автомобилей ВАЗ.
При
эксплуатации автомобилей амортизаторная жидкость загрязняется продуктами износа
деталей амортизаторов и продуктами окисления самой жидкости. Поэтому через
каждые 25 - 30 тыс. км пробега необходимо заливать свежую жидкость.
Пусковые
жидкости
Для
пуска холодного двигателя в его цилиндре должна образовываться топливовоздушная
смесь способная воспламеняться (самовоспламеняться) при низких температурах и
низких скоростях провёртывания коленчатого вала.
Для
пуска дизелей выпускаются пусковые жидкости "Холод Д - 40" (пуск при
температуре до - 40 0С)
и НИИАТ ПЖ - 25 (пуск при температуре до - 25 0С). Для карбюраторных
двигателей применяется пусковая жидкость "Арктика" (пуск при
температуре до - 40 0С).
В
качестве основного компонента для всех композиций используется этиловый эфир.
Добавление этилового эфира к углеводородам значительно расширяет возможность
самовоспламенения топливовоздушной смеси и позволяет поджечь искрой чрезвычайно
бедные смеси, которые без эфира не воспламеняются. Для введения пусковых
жидкостей в двигатель выпускаются разработанные в НАМИ две модели пусковых
приспособлений 5 ПП - 40 и 6 ПП - 40. Они легко монтируются на двигатель.
Пусковая жидкость "Холод Д - 40" для дизелей поставляется потребителю
в ампулах одноразового пользования объёмом 20 и 50 мл. Пусковую жидкость
"Арктика" выпускается в запаянных капсулах объёмом 20 мл.
Вопросы
для самопроверки
1
Перечислите основные виды технических жидкостей, используемых на автомобильном
транспорте?
2
Перечислите основные требования, предъявляемые к охлаждающим жидкостям?
3
Перечислите основные преимущества и недостатки воды, как охлаждающей жидкости?
4
Назовите основные мероприятия, способствующие уменьшению образования накипи в
элементах системы охлаждения при использовании воды, как охлаждающей жидкости?
5
Каким образом может быть удалена накипь из системы охлаждения двигателя?
6
Какой состав имеют низкозамерзающие охлаждающие жидкости?
7
Перечислите основные преимущества и недостатки низкозамерзающих охлаждающих
жидкостей по сравнению с водой?
8
Назовите основные марки низкотемпературных охлаждающих жидкостей, используемых
на автомобильном транспорте?
9
Назовите основные критерии по которым определяют необходимость замены
низкотемпературной охлаждающей жидкости?
10
Назовите основные требования, предъявляемые к жидкостям для гидравлических
систем?
11
Назовите основные марки тормозных жидкостей, перечислите их достоинства и
недостатки?
12
Назовите основные требования, предъявляемые к качеству амортизаторных
жидкостей?
13
Перечислите основные марки амортизаторных жидкостей?
14
Перечислите основные марки пусковых жидкостей, назовите основные компоненты,
входящие в их состав?
15
Каким образом пусковые жидкости вводятся в двигатель при его запуске?

Лекция 15 Изменение
качества материалов при хранении и эксплуатации Пути экономии автомобильных
эксплуатационных материалов
Цели: знать- роль экономного расходования топлива и смазочных материалов; основные направления по экономии ТСМ: рациональная структура
автомобильного парка, повышение
технико-эксплуатационных показателей исследования
подвижного состава; поддержание автомобилей в технически исправном со
стоянии; правильная организация хранения автомобилей
и заправочных операций ТСМ; повышение квалификации водителя; совершенствование конструкции
автомобилей; создание перспективных
сортов   топлив и смазочных материалов
Изменение
свойств масел при эксплуатации
Изменения,
происходящие с маслом в двигателях, можно охарактеризовать как количественные и
качественные. Количественные изменения происходят при испарении лёгких масляных
фракций, сгорании масла (угар), частичном вытекании через уплотнительные
устройства. Качественные изменения связаны со старением масла и с химическими
превращениями его компонентов, попаданием в масло пыли, продуктов износа
деталей, воды и несгоревшего топлива.
Старение
масел при работе двигателей представляет собой очень сложный процесс.
Повышенная температура и кислород воздуха, с которым контактирует масло,
вызывают окисление и окислительную полимеризацию его молекул. Такие продукты
окисления углеводородов, как смолы, органические кислоты, присутствующие в
масле в растворённом состоянии, способствуют увеличению вязкости и кислотного
числа, а асфальтеновые соединения являются основой образующихся лаков, особо
опасных липких осадков способствующих залеганию и пригоранию поршневых колец.
Ещё одна группа продуктов окисления - мелкая устойчивая механическая взвесь -
является источником образования нагара и шлама.
Выделяют
две основные группы примесей, загрязняющих масло: органические (продукты
неполного сгорания топлива, продукты термического разложения окисления и
полимеризации масла) и неорганические (пылевые частицы, частицы износа деталей,
продукты срабатывания зольных присадок, технологические загрязнения, оставшиеся
в двигателе после его изготовления). Из камеры сгорания в масло могут попадать
вода, соединения серы и свинца.
На
интенсивность процесса загрязнения влияют следующие факторы: вид и свойства
топлива; качество масла; тип, конструкция, техническое состояние, режим работы
и условия эксплуатации двигателя и другие факторы.
Срабатывание
присадок приводит к изменению многих показателей качества масла, снижается
щелочное число, ухудшаются моющие свойства, повышается коррозионность и т.д.
Скорость
срабатывания введённых в масло присадок зависит прежде всего от следующих
факторов: типа и теплонапряжённости двигателя, его технического состояния,
условий эксплуатации, качества используемого топлива. Основной расход присадок
приходится на выполнение ими своих основных функций. Часть присадок теряется с
угоревшим маслом. Оптимальный уровень концентрации присадок в какой-то мере
поддерживают своевременными доливами свежего масла.
Несмотря
на глубокие изменения качества при работе масла в двигателях, основной его
углеводородный состав меняется незначительно. Если из масла удалить все
механические примеси и продукты окисления, то вновь можно получить базовое
масло хорошего качества.
Контроль
качества и оценка старения масел
Выбор
браковочных параметров для оценки качества работавшего масла и определения
срока его службы - одна из основных задач при решении вопроса повышения
экономичности и увеличения моторесурса двигателей. В зависимости от типа
двигателя, режима его работы, качества применяемого масла и других факторов
комплекс браковочных параметров может быть весьма различным.
В
качестве основных показателей, характеризующих свойства масла, следует назвать:
вязкость, щелочность, содержание нерастворимых продуктов загрязнения, воды и
др.
В
процессе эксплуатации изменение вязкости масел определяется условиями
протекания двух взаимопротивоположных процессов: накоплением продуктов
окисления, вызывающих увеличение вязкости масла, деструкцией вязкостных
присадок, ведущей к уменьшению его вязкости, и разбавлением масла топливом. В
результате этого исходная вязкость может оставаться неизменной, увеличиваться
или уменьшаться, но индекс вязкости масла всегда уменьшается. При использовании
масел со щелочными присадками для форсированных двигателей присадка может
реагировать с продуктами окисления масла - образуются высоковязкие вещества. В
этом случае вязкость масла может возрасти до 150 %.
Для
нейтрализации продуктов неполного сгорания топлива (особенно с высоким
содержанием серы) и предотвращения их коррозионного воздействия на детали
двигателя современные моторные масла обладают определённым щелочным запасом
(как правило, 2 - 10 мгКОН/г). В зависимости от условий эксплуатации,
применяемого топлива и качества моторного масла его щелочной запас в процессе
работы расходуется с различной интенсивностью. Скорость расходования и исходное
значение щелочности определяют величину коррозионного износа деталей, особенно
в верхней части цилиндров дизельных двигателей. При работе дизельных двигателей
на сернистом топливе маслу необходим больший запас щелочных свойств (не менее
5,5 мгКОН/г). В маслах, полностью отработавших свой срок в двигателе,
показатель щёлочности снижается до 1 - 0,5.
Температура
вспышки - это наименьшая температура, при которой пары нагретого масла образуют
с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении пламени (для моторных масел 165 -
220 0С).
По ней можно судить об огнеопасности масла и наличии в масле легкоиспаряющихся
углеводородов, а также разбавлении масла топливом. Чем ниже эта температура,
тем лучше испаряемость масла и тем большим будет его расход. Лучшие масла
одного и того же назначения имеют более высокую температуру вспышки и поэтому
меньший угар.
Эксплуатационные
испытания являются наиболее достоверным средством целесообразности оценки
межсменного срока службы масел в двигателе. По браковочным показателям
работавших масел, представленным в таблице 5.1, можно дать предварительную
оценку. Замена масла в двигателе необходима, если достигнуты предельные
значения одного или нескольких браковочных показателей.
Таблица
- Браковочные показатели работавших масел

Показатели

Значения
  показателей масла

карбюраторных
  двигателей

дизельных
  двигателей

Изменение
  вязкости, %:
прирост
снижение

25
20

35
20

Содержание
  примесей, нерастворимых в бензине, %, не более

1,0

3,0

Щелочное
  число, мг КОН/г, не менее

0,5--2,0*

1,0-3,0*

Снижение
  температуры вспышки, °С, не более

20

20

Содержание
  воды, %, не более

0,5

0,3

Содержание
  топлива, % , не более

0,8

0,8

Диспергирующие
  свойства по методу:

лабораторных
  центрифуг, А/Б, не менее

2**

2

(А
  - Б) / А

0,7

0,7

масляного
  пятна, усл. ед., не менее

0,3-0,35

0,3-0,35

Стабильность
  по индикаторному периоду осадкообразования в приборе ДК-НАМИ, ч

3-5

7--10

*
Большие значения для масел высших групп.
**
А/Б--отношение общего А и крупнодисперсного осадка Б.
Пути
снижения расхода смазочных масел
Расход
масла в эксплуатации зависит от трёх факторов: периодичности его замены, объёма
системы смазки и величины потерь на межсменном пробеге (угар).
Сроки
смены масла определяют экспериментальным путём. Обычно их указывают в
техническом паспорте на двигатель или на автомобиль и связывают со временем
наработки двигателя (в мото-часах) или пробега автомобиля (в километрах).
Однако при таком методе не учитывается режим работы двигателя. Значение
оптимизации периодичности смены масла трудно переоценить. Если сроки смены масла
необоснованно завышены, эксплуатационники сталкиваются с ухудшением его
свойств, возрастают отложения в двигателе, увеличивается его износ. При
заниженных сроках смены возрастают эксплуатационные затраты на смазочное масло.
Сроки
замены масла могут быть оптимизированы следующими методами: на основании
накопленного опыта эксплуатации эмпирически устанавливают новую периодичность
смены и проводят эксплуатационные испытания до выбранного пробега; длительность
работы масла без смены устанавливают по его фактическому качеству, которое
определяется во время стендовых и эксплуатационных испытаний, проводимых по
типовой программе для каждого механизма. Угар масла предопределяется следующими
факторами: сгоранием, испарением, утечками и выбросом масла через систему вентиляции
картера. Он зависит от степени износа поршневых колец и других уплотнительных
элементов. Влияют также конструктивные особенности двигателя и режим его
работы. С повышением частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель
угар масла возрастает. Снижению угара масла способствует улучшение конструкции
маслосъёмных, компрессионных колец и уплотнительных устройств. Уменьшение
расхода масла также может быть достигнуто понижением до определённого предела
ёмкости системы смазки.
Приёмка,
хранение, транспортировка, отпуск и рациональное использование эксплуатационных
материалов

Порядок приёмки нефтепродуктов

Приём
нефтепродуктов на участке ГСМ осуществляется из железнодорожных цистерн на
железнодорожной сливной эстакаде и из автомобильных цистерн.
Порядок
приёма следующий:
Проверяется
сохранность пломб на цистернах с нефтепродуктами, после чего цистерна
вскрывается;
После
вскрытия цистерны определяется весовое количество нефтепродукта в ней.
Плотность нефтепродукта определяется в каждой цистерне; Если измеренное
количество нефтепродукта соответствует указанному в накладной, производится
слив нефтепродуктов согласно Инструкции по эксплуатации. Поступившие
нефтепродукты приходуются в журнале приёма (таблица 14.1). В случае недостачи
кладовщик ставит в известность начальника участка, составляется акт о
недостаче. Слив производится по распоряжению начальника участка;

Таблица
- Форма журнала приёмки нефтепродуктов
Журнал
приёмки нефтепродуктов на участке ГСМДата записиНаименование и марка нефтепродуктаГрузоотправитель
№ накладной ЦистернаМасса нефтепродукта по отгрузочным документамРезультаты
приёмкиПримечание НомерТипУровень, ммОбъём, м3Температура, 0СПлотность
нефтепродукта, кг/м3Масса неф-тепродукта, тВсегоВодыВсегоВодыНефте-продукта
Принимаемые
нефтепродукты подвергаются входному контролю качества. При входном контроле
определяются температура, плотность и внешний вид;
Результаты
входного контроля фиксируются в журнале приёма;
При
несоответствии показателей качества нефтепродукта требованиям нормативно -
технической документации производится повторный отбор проб и анализ. При
повторных отрицательных результатах входного контроля проводится более полный
анализ нефтепродукта. По его результатам принимается окончательное решение;
В
случае поступления этилированного бензина для его хранения отводятся отдельные,
определённые заранее, ёмкости. Персонал участка и потребители в этом случае
предупреждаются о работе с этилированным бензином.

Хранение
нефтепродуктов
Хранение
нефтепродуктов осуществляется в наземных и подземных металлических резервуарах
и таре, отвечающих требованиям ГОСТ 1510 - 84. Резервуары оснащены заливными,
сливными, замерными устройствами, смотровыми колодцами и дыхательными
клапанами. Резервуары для хранения масел могут быть оснащены системой
подогрева.
Для
уменьшения испарения нефтепродуктов следует:
поддерживать
в полной технической исправности резервуары и технологическое оборудование и
обеспечивать их герметичность;
отрегулировать
дыхательные клапаны резервуаров на требуемое избыточное давление и вакуум и
следить за их исправностью;
оборудовать
резервуары с бензином газовой обвязкой;
герметично
закрывать сливные, замерные и другие устройства;
не
допускать переливов нефтепродуктов при заполнении резервуаров и заправке машин;
сливать
нефтепродукты из цистерн только с применением быстроразъёмных герметичных муфт
МС-1.
Уровень
масла в заполненном резервуаре при подогреве должен поддерживаться на 150 - 200
мм ниже предельного.
При
приёме, отпуске и хранении нефтепродуктов неизбежны их потери, которые не могут
быть устранены при современном уровне технологии и оборудования. Эти потери,
обусловленные испарением нефтепродуктов, нормируются по специальным нормам.
В
нормы естественной убыли не включаются потери нефтепродуктов, связанные с
ремонтом и зачисткой резервуаров, трубопроводов, оборудования, потери при
аварийных ситуациях, разливах и утечках нефтепродуктов.
Нормы
естественной убыли дифференцированы в зависимости от вида технологических
операций, вида нефтепродуктов, времени года и климатической зоны, в которой
находится склад ГСМ. Для 2-й климатической зоны, в которой расположена
Оренбургская область, эти нормы приведены в таблице 14.2. При этом осенне -
зимний период считается с 1 октября по 31 марта, весенне - летний - с 1 апреля
по 30 сентября.
Таблица
- Нормы естественной убыли нефтепродуктов
Группа
нефте-продук-товЕстественная убыль, кг/тХранение в резер-вуарах до 1 мес.Отпуск
через АЗСОтпуск через автоэстакадуПриём из ж/д
цистернлетозималетозималетозималетозима10,2130,2130,40,360,190,070,410,2440,0440,0380,020,010,020,010,0360,03250,0070,0070,020,010,020,010,0130,01360,0420,042----0,0780,078
Группы
нефтепродуктов:
-
бензины автомобильные;
4
- дизельное топливо марок "Зимнее" и "Арктическое";
-
дизельное топливо, кроме "Зимнего" и "Арктического";
-
смазочные масла, мазуты, смазки.

Если
температура нефтепродуктов при приеме составляет от 21 0С до 30 0С,
естественная убыль при приёме исчисляется по нормам для весенне-летнего
периода, увеличенным в 1,5 раза. При температуре нефтепродуктов выше 31 0С
нормы убыли при приёме увеличиваются в 2 раза. Если в осенне-зимний период
температура нефтепродуктов при их приёме составляет от 11 0С до
20 0С, осенне-зимние нормы увеличиваются в 1,5 раза.
При
хранении бензинов в резервуарах более 1 месяца (если за это время не было
поступления в данный резервуар), начиная со второго месяца хранения, нормы
составляют (кг/т): 0,1 (летняя) и 0,05 (зимняя).
В
нормах естественной убыли для АЗС учтены все потери при приёме из резервного
парка, хранении в раздаточных емкостях и отпуске.
Для
заглубленных резервуаров при хранении бензинов в течении всего года принята
норма естественной убыли для наземных резервуаров в осенне-зимний период,
уменьшенная в 1,5 раза.
Нормы
естественной убыли являются предельно допустимыми и применяются только при
фактических недостачах нефтепродуктов. Списание нефтепродуктов в пределах этих
норм до установления факта недостачи запрещается.
Транспортировка
нефтепродуктов
Нефтепродукты,
используемые на предприятиях автомобильного транспорта являются опасными
грузами 2-го (газы сжатые и сжиженные газы) и 3-го (легковоспламеняющиеся
жидкости) классов опасности. Перевозка таких грузов регламентирована рядом
нормативно-правовых документов принятых, как на федеральном, так и на
международном уровне (Европейское соглашение о международной перевозке опасных
грузов автомобильным транспортом ADR, Постановление Правительства Российской
Федерации от 23 апреля 1994 года № 372 "О мерах по обеспечению безопасности
при перевозке опасных грузов автомобильным транспортом", Инструкция МВД по
обеспечению безопасности перевозки опасных грузов автомобильным транспортом и
другие документы).
Согласно
существующих положений, при перевозке опасных грузов необходимы следующие транспортно-сопроводительные
документы: лицензионная карточка, сертификат на транспортное средство,
маршрутный лист, свидетельство о подготовке водителя, аварийная карточка,
медицинская справка, сертификат на упаковку.
Опасные
грузы и транспортные средства, выполняющие их перевозку, маркируются в
соответствии с Правилами маркировки опасных грузов.
Перевозка
опасных грузов должна выполняться только специальными или специально
приспособленными для этих целей транспортными средствами. Автомобили,
используемые для перевозки ГСМ должны оборудоваться выпускной трубой глушителя
с выносом её в сторону радиатора с наклоном, иметь устройства для заземления.
Топливный бак должен быть удалён от аккумуляторной батареи или отделён от неё
непроницаемой перегородкой, а также удалён от двигателя, электрических проводов
и выпускной трубы. Бак, кроме того, должен иметь защиту (кожух) со стороны
днища и боков. Топливо не должно подаваться в двигатель самотёком. Ряд
дополнительных требований предъявляется и к электрооборудованию автомобиля.
Обязательным является комплектация автомобиля индивидуальными средствами защиты
и средствами пожаротушения.
Соответствие
автомобиля указанным требованиям определяется в ходе технического осмотра.
Кроме того, перед каждым рейсом водителем совместно с компетентным лицом
проводится предрейсовый контроль транспортных средств, груза и оборудования.
Отпуск
нефтепродуктов
Учёт
движения нефтепродуктов по участку ГСМ осуществляется по карточкам складского
учёта, в которых отражаются все операции по приёмке и отпуску.
При
отпуске ГСМ из подземных резервуаров необходимо постоянно контролировать
уровень оставшегося нефтепродукта и не допускать опорожнения резервуара ниже
установленного для него минимального уровня ("минимальный остаток")
во избежании отбора скапливающихся на дне загрязнений и воды. Минимальные
уровни для каждого резервуара устанавливаются индивидуально исходя из
конструктивных особенностей резервуара, но не менее 50 см. После опорожнения
резервуара измеряются уровень и плотность оставшегося продукта.
Отпуск
через топливораздаточные колонки осуществляется в объёмных единицах (литрах) из
емкостей хранения.
Перед
началом каждой смены оператор АЗС производит снятие остатков бензина и
дизтоплива в емкостях хранения. Количество нефтепродуктов определяется в
массовых единицах (тоннах). Одновременно со снятием остатков производится
проверка нефтепродуктов на отсутствие воды водочувствительной лентой или
пастой.
Перед
началом каждой смены определяется погрешность каждой колонки dК с
помощью образцовых мерников.
За
каждую смену производится подсчёт количества отпущенных нефтепродуктов по
ведомостям в литрах и тоннах, результаты заносятся в "Журнал учёта
ежедневного движения нефтепродуктов по АЗС".
По
мере необходимости производится перекачка нефтепродуктов из резервуаров
хранения в раздаточные ёмкости. Перед началом перекачки измеряется остаток
продукта в каждой ёмкости. Измерение объёма продукта в раздаточной ёмкости
после перекачки производится не ранее, чем через 2 часа. Для обеспечения
требуемой точности измерения (погрешность не более 0,8 %) закачиваемый объём
нефтепродукта должен составлять не менее 70 % объёма резервуара.
Все
операции, проводимые на АЗС, отражаются в "Журнале учёта ежедневного
движения ГСМ по АЗС". Не реже одного раза в месяц проводится инвентаризация.
По результатам инвентаризации составляется акт.

Методы повышения эффективности использования горюче-смазочных материалов

Повышение
эффективности использования ГСМ может быть осуществлено различными методами,
которые условно можно разделить на несколько групп:
Совершенствование
конструкции транспортных средств;
Улучшение
потребительских свойств и создание новых видов ГСМ;
Совершенствование
технологических процессов использования ГСМ на автомобильном транспорте;
Совершенствование
технологических процессов хранения, транспортировки, раздачи и утилизации ГСМ.
В
пределах каждой группы существуют собственные классификации, включающие
перспективные направление и конкретные научные разработки. Комплексное
использование данных методов позволяет существенно повысить эффективность
эксплуатации подвижного состава автотранспортных предприятий при снижении
отрицательного воздействия на окружающую среду.

Вопросы для самоподготовки

1
Опишите последовательность действий материально-ответственных лиц при приёмке
нефтепродуктов на участке ГСМ автотранспортного предприятия.
2.Перечислите
основные мероприятия способствующие уменьшению потерь нефтепродуктов при
хранении.
Каким
образом нормируется естественная убыль нефтепродуктов при хранении?
3.Перечислите
основные нормативно-правовые документы регламен-тирующие порядок и условия
транспортировки нефтепродуктов?
4.Перечислите,
какие транспортно-сопроводительные документы необходимы при перевозке опасных
грузов?
5.Каким
техническим требованиям должны соответствовать автомобили, используемые для
перевозки ГСМ?
6.Поясните,
почему не допускается опорожнение подземных резервуаров, используемых для
хранения ГСМ, ниже установленного для них минимального уровня?
7.Каким
образом определяется погрешность колонки для раздачи нефтепродуктов, какова
предельно-допустимая величина этой погрешности?
8.Перечислите
основные методы повышения эффективности использования горюче-смазочных
материалов на автомобильном транспорте.
9.Что
является правовой базой утилизации отработавших нефтепродуктов?
10.
Перечислите основные категории на которые делятся нефтеотходы?
11
Назовите основные правила обращения с нефтеотходами?
12
Назовите основные методы регенерации отработанных масел?

Список
литературы
1.  Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные
материалы: Учеб. для вузов. Изд. 2-е/Л.С. Васильева – М.:Наука-Пресс,
2006.-421с. ГРИФ Минобр
2.Данилов А.М «Присадки и добавки. Улучшение
экологических характеристик нефтяных топлив».
«Москва»,Химия ,2006.- 210с. ГРИФ Минобр
3.Гуреев А.А «Автомобильные бензины.
Свойства и применение». «Москва»,Нефть и газ,2006.-121с.   ГРИФ
Минобр
4.Емельянов
В.Е, Крылов И.Ф «Автомобильный бензин и другие виды
топлива. Свойства, ассортимент, применение». Профиздательство
«Москва»2005.-187с. ГРИФ Минобр
5.Синельников А.Ф., Балабанов В.И. Автомобильные топлива, масла и
эксплуатационные жидкости. Краткий справочник. –М.:ЗАО «КЖИ «За рулем», 2008. –
176 с. ГРИФ Минобр
6. Стуканов В.А. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учебное
пособие. Лабораторный практикум. – М.:ФОРУМ:ИНФРА-М, 2002 – 208 с. ГРИФ Минобр
Дополнительная литература
1.Бауман В.Н., БоренкоЛ.В., Золотое В.А., Бартко Р.В. Использование
зарубежных функциональных присадок (пакетов присадок) в моторных маслах
Российского производства // Двигателестроение, 2007. № 3. С. 43-45.
2.  Дажин В.,Лещенко А., Дёмин Е., Вострое А. Кого греет
газовое топливо // Автомобильный транспорт, 2007. № 6. С. 34-35.
3.Дажин В., Яковицкий А., Лещенко А., Вострое А. Газовое
топливо и экономика // Автомобильный транспорт, 2005. № 1. С. 21-22.
4.Иванов П.В., Онойченко С.Н., Емельянов В.Н. Автомобильное
топливо вчера, сегодня, завтра. Аналитический обзор. - М.: ВНТИЦ, 2009.-84 с.
5.Ищенко А.Г. Гордивский В.Н., Заварзин А.Т., Колесов В.В. Рекомендации
по применению пластичных смазок. - М.: Грузовик, 2006. № 4. С. 26-29.
6.Кириллов Н.Г Природный газ как моторное топливо: СПГ
или КПГ? // Автомобильный транспорт, 2006. № 5. С. 44-45.
7.Малышева Г.В., Верещагин В.А. Клеи для конвейерной
сборки автотранспортных средств // Автомобильная промышленность, 2007. №8. С.
29-31.
8.Маршалов С.А., Постникова Н.Г. Муратова РД., Зрелое В.Н.,
Калинин В.А. Экспресс-метод определения
кондиционности смазочных масел по щелочному числу // Химия и технология топлив
и масел. 2006. № 5. С. 35-37.
9.Митусова Т.Н., Логинов С.А., Полина Е.В., Рудяк К.В., Капустин
В.М.,Луговской А.И., Выжгородский Б.Н. Улучшение смазочных свойств
дизельных топлив // Химия и технология топлив и масел, 2002. № 3. С. 24-26.
10. Николаенко А.В., Картошкин А.П. Экологические проблемы
утилизации автомобильных отработавших масел // Автомобильная промышленность,
2008. № 5. С. 32-33.

file_name: Эксплуатационные материалы лекции.docx

alt: СОДЕРЖАНИЕ Введение 4

alt: Рис.Нефтеперегонная установка братьев

alt: Получение горючего Горючее для современных двигателей – бензин и дизельное топливо – представляет собой смесь различных углеводородов и добавляемых веществ – присадок , значительно повышающих…

alt: Цели: иметь представление: о назначении бензина и его агрегатном состоянии; о температурах кипения нефтяных фракций; знать: - свойства, влияющие на подачу топлива и смесеобразование, на…

alt: 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…

alt: Наиболее существенным недостатком

alt: Лекция 3-4 Дизельные топлива

alt: На диаграмме можно выделить следующие периоды и характерные точки: точка 1 - впрыск топлива; точка 2 - начало горения; 1 - 2 - период задержки…

alt: 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…

alt: С и выше, З - при -20 0 С и выше (в холодной климатической зоне - при -30 0

alt: Лекция 5 Альтернативные виды топлив

alt: Лекция 6-9. Моторные масла

alt: Для выполнения указанных функций масла должны удовлетворять ряду эксплуатационных требований: - обладать оптимальными вязкостными свойствами (оптимальная вязкость в области рабочих температур, пологая вязкостно - температурная…

alt: Для получения масел с хорошими вязкостно - температурными свойствами в качестве базовых используют маловязкие масла ( 100 < 5 мм 2 /с) и добавляют в…

alt: Какое масло называют загущенным? 9

alt: Лекция 10 Трансмиссионные масла

alt: С в условиях повышенной влажности;

alt: Литол-24 Коричневый 3 -40 120 4 4 4 3

alt: Лекция12-14 Технические жидкости

alt: Спиртокасторовые жидкости ЭСК и

title: Текст лекция по дисциплине "Эксплуатационные матекриалы"