Рубрика: Эксплуатационные материалы

Углепластики: изготовление, свойства и применение

Углепластики (карбопластики, углеродопласты) — это композиты, содержащие в качестве наполнителя углеродные волокна. Этот сравнительно новый класс ПКМ получил в последние годы наиболее интенсивное развитие благодаря своим уникальным свойствам, а именно: высоким значениям прочности и жесткости низкой плотности химической инертности тепло- и электропроводности высокой усталостной прочности низкой ползучести низким значениям коэффициента линейного термического расширения высокой радиационной стойкости Важным фактором, определяющим в некоторой степени перспективность углепластиков, является их хорошая технологичность, позволяющая перерабатывать углепластики в изделия на стандартном технологическом оборудовании с минимальными трудовыми и энергетическими затратами. В зависимости от вида углеродного армирующего наполнителя, его текстурной формы и геометрических размеров углепластики можно разделить на три группы: углеволокниты углетекстолиты углепресволокниты Углепластики на основе непрерывных ориентированных углеродных нитей, жгутов и ровниц составляют группу углеволокнитов. Наиболее представительная группа углепластиков — углетекстолиты, в которых в качестве армирующего наполнителя используют тканые ленты и ткани различных текстурных форм. Углепластики на основе дискретных волокон составляют группу углеволокнитов. Армирующие наполнители Процесс изготовления углеродных волокон заключается в последовательном температурном и механическом воздействиях на исходные органические волокна, приводящих к их карбонизации, графитации и совершенствованию структуры. На первом этапе нагрев исходных растянутых волокон до температуры 220 °С приводит к образованию поперечных химических связей между макромолекулами полимера. На втором этапе нагрев до температуры 1000 °С позволяет получить так называемые карбонизованные волокна, на 80…95 % состоящие из элементарного углерода и обладающие достаточно высокой прочностью. На третьем этапе (термообработка до температуры 1500…2000 °С) получают конечный продукт — графитизированное углеродное волокно с кристаллической структурой, близкой к структуре графита. В зависимости от условий получения и типа исходного сырья предел прочности и модуль упругости углеродных волокон находятся соответственно в пределах 2…3,5 ГПа и 220…700 ГПа. Наибольшей прочностью обладают волокна, которые при нагреве на последнем этапе (Т = 1600 °С) имеют мелкокристаллическую структуру. Высокомодульные материалы получают в результате растяжения волокна при температуре 2700 °С. В качестве армирующих элементов углеродные волокна применяют в виде жгутов, лент и тканей. Они являются более хрупкими и менее технологичными, чем стеклянные, отличаются химической инертностью, низкой поверхностной энергией, обусловливающей плохое смачивание волокон растворами и расплавами матричных материалов, что в итоге приводит к низкой прочности сцепления на границе «волокно-матрица». Основное достоинство — высокая жесткость. Механические характеристики остаются постоянными до температуры 450 °С, что позволяет применять углеродные волокна с полимерной и металлической матрицами. Волокна характеризуются отрицательным коэффициентом линейного расширения, что в совокупности с положительным коэффициентом у матрицы позволяет синтезировать композиции для конструкций, сохраняющих свои размеры при температурном воздействии. Углеродные волокна используют для изготовления элементов, необходимая жесткость которых является условием, снижающим эффективность применения материалов, армированных стеклянными волокнами. Стоимость углеродных волокон на два порядка выше, чем стеклянных. Полимерные матрицы Полимерная матрица определяет эксплуатационные и технологические свойства углепластика. Для углепластиков используют как термореактивные, так и термопластичные матрицы. Из термореактивных матриц наибольшее рас-пространение получили эпоксидные связующие: эпоксидно-анилинофенолформальдегидное марки 5-211-Б, эпоксинаволачное — УНДФ, эпоксидное модифицированное диапластом — УП-2227, на основе тетрафункциональной эпоксидной смолы связующее — ВС-2526к, на основе смеси трех эпоксидных смол связующее — ЭДТ-69Н. Применение эпоксидных матриц обеспечивает получение углепластиков с высокими прочностными характеристиками, водостойкостью и химической стойкостью, хорошей эксплуатационной надежностью и ресурсом. Из термопластичных матриц нашли применение полиимидная СП-97, полиамидоимидная ПАИС-104 и полисульфон,...

Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя

Топливо

Процесс сгорания топлива в двигателе

При сгорании рабочей смеси в поршневых двигателях увеличивается температура и повышается давление в цилиндрах. Для повышения эффективности работы двигателя желательно, чтобы сгорание происходило вблизи в.м.т. поршня, когда рабочая смесь занимает минимальный объем, имеет наименьшую поверхность соприкосновения со стенками цилиндра. Чем меньше поверхность теплоотвода, тем меньше тепла уходит в окружающую среду и тем большая доля его превращается в полезную работу. Смесь сгорает не мгновенно, а в течение некоторого времени. Продолжительность и характер протекания процесса сгорания зависят от типа смесеобразования. Рассмотрим процесс сгорания рабочей смеси для двигателей с искровым зажиганием и для дизелей. Сгорание рабочей смеси в двигателях с искровым зажиганием О протекании процесса сгорания можно судить по индикаторным диаграммам, показывающим графически изменение давления Р в цилиндре в зависимости от угла ф поворота коленчатого вала. Площадь индикаторной диаграммы пропорциональна работе, совершенной при сгорании рабочей смеси внутри цилиндра за один цикл. Если зажигание выключено, то давление в цилиндре при вращении коленчатого вала изменяется почти симметрично относительно в.м.т. (нижняя кривая). Для нормальной работы двигателя зажигание должно включаться тогда, когда должна возникнуть искра между электродами свечи. Момент искрообразования соответствует положению точки 1 на диаграмме, а давление в камере сжатия — ординате P1. Рис. Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя: ф3 — угол опережения зажигания; Q1 — начальная фаза сгорания; Q2 — основная фаза сгорания; Q3 — завершающая фаза сгорания; 1 — начало образования искры; 2 — начало отрыва линии сгорания от линии сжатия; 3 — момент достижения максимального давления в цилиндре. Процесс сгорания условно делят на три фазы. Начальная фаза — Q1 начинается в момент образования искры. Возле электродов свечи зажигания воспламеняется небольшой объем рабочей смеси. Она горит сравнительно медленно. Давление в цилиндре на протяжении этого периода остается практически таким же, как и при выключенном зажигании. Заканчивается первая фаза тогда, когда сгорает 6…8% общего объема смеси, находящейся в камере сгорания. Температура повышается настолько, что начиная от точки 2 давление резко возрастает, наступает основная фаза быстрого сгорания (участок 2… 3). Скорость распространения пламени в средней части камеры сгорания достигает 60…80 м/с. Вдоль стенок камеры скорость сгорания ниже, а сгорание — неполное. Продолжительность второй фазы для быстроходных двигателей составляет 25…30° угла поворота коленчатого вала. В этой фазе выделяется основная часть тепла. Третья фаза Q3 — фаза сгорания смеси на периферийных участках камеры в такте расширения. За начало этой фазы принимают точку 3. Давление в цилиндре в этот момент будет максимальным. От интенсивности тепловыделения в основной фазе зависит скорость нарастания давления по углу поворота коленчатого вала, или, иначе, жесткость работы двигателя. В современных автомобильных двигателях скорость повышения давления колеблется в пределах 0,12…0,25 МПа на 1° угла поворота вала. Чем круче нарастает давление на участке 2..3, тем жестче работает двигатель и тем больше износ кривошипно-шатунного механизма. Продолжительность первой фазы зависит от ряда факторов. Чем ближе величина коэффициента избытка воздуха а к оптимальному значению, тем лучше состав смеси и тем короче продолжительность первой фазы. При значительном обеднении смеси воспламенение ее ухудшается и экономичность работы двигателя снижается. Чем мощнее искровой разряд, тем интенсивнее распространение пламени и тем короче первая фаза. На продолжительность второй фазы сгорания оказывают влияние те же факторы, что и на продолжительность...

Эксплуатационные материалы

Топливо, смазочные материалы и технические жидкости

Топливо В автотракторных двигателях применяют жидкие и газообразные топлива, Топливо этих видов в зависимости от сырья, из которого его получают, может быть нефтяного и ненефтяного происхождения. Жидкие топлива (бензин и дизельное) получают из нефти путем ее прямой перегонки или крекинг-процессом. Газообразные топлива как естественного происхождения, так и искусственные, полученные газификацией твердых топлив или другими способами, применяют в автотракторных двигателях в сжиженном и сжатом состоянии. К сжиженным газовым топливам относятся газы, способные при относительно низких давлениях (до 2 МПа) и нормальной температуре (20°С) переходить в жидкое состояние. Сжатые газы при нормальной температуре не переходят в жидкое состояние даже при высоком давлении (до 20 МПа), поэтому их используют в газообразном состоянии. Расширенное применение газообразных топлив обусловлено их преимуществами: меньшей стоимостью способностью к лучшему смесеобразованию полным сгоранием в цилиндрах отсутствием разжижения моторного масла Автомобильные бензины для карбюраторных двигателей должны удовлетворять следующим требованиям: иметь высокие карбюрационные и антидетонационные свойства давать минимальное количество нагара не вызывать коррозии обладать высокой стабильностью при хранении Товарные сорта бензинов получают смешиванием дистиллятов бензина прямой перегонки и термического крекинга, к которым добавляют с целью повышения их антидетонационной стойкости моторный бензол, алкилбензол, бензин каталитического крекинга, технический изооктан и др. С точки зрения антидетонационной стойкости наиболее желательны в бензине ароматические углеводороды, однако при сгорании они образуют канцерогенные вещества, в частности, 3,4 бензпирен. Поэтому нормами Европейского Союза содержание ароматических углеводородов в бензине не должно превышать 10%. Ранее по ГОСТ 208467 бензин выпускался следующих марок: А-76, АИ-93 и АИ-98. Для первой из указанных марок октановое число определялось моторным методом, а для двух последующих — исследовательским методом. Сейчас для неэтилированных бензинов в зависимости от октанового числа, определенного исследовательским методом, установлены следующие марки бензинов: «Нормаль-80», «Регуляр-92», «Премиум-95» и «Супер-98». Октановое число этих бензинов, определенное моторным методом, равно соответственно 76 — 83 — 85 — 88. Стандарт разрешает применение для этих бензинов марганцевых антидетонаторов. Дизельные двигатели имеют меньший удельный эффективный расход топлива — 170…180 г/элсч по сравнению с карбюраторными — 220…250 г/элсч ввиду большей степени сжатия. В конце сжатия, когда давление составляет 30 — 35 атм и температура 500…550°С, за 15…25° до ВМТ начинается и через 6…10°после ВМТ заканчивается впрыск топлива, которое сгорает, обеспечивая работу двигателя. Дизельное топливо должно удовлетворять следующим эксплуатационным требованиям: обладать хорошими низкотемпературными свойствами, не содержать механических примесей и воды обеспечивать хорошее смесеобразование и испарение, для чего иметь оптимальную вязкость и фракционный состав обладать хорошей воспламеняемостью, т.е. обеспечивать легкий запуск, мягкую работу двигателя и полное бездымное сгорание, что зависит от вязкости, химического и фракционного составов не вызывать нагаро- и лакообразования не содержать коррозийных продуктов Дизельные топлива получают смешением в основном трех дистиллятов прямой перегонки: керосинового, газойлевого и частично солярового, с добавлением элементов каталитического крекинга. В зависимости от требующегося сорта дизельного топлива изменяют пропорцию при смешении компонентов. Например, соляровый дистиллят вводится лишь в летнее дизельное топливо, а арктическое дизельное топливо почти целиком состоит из керосинового дистиллята. Автотракторное дизельное топливо вырабатывается трех сортов: Л (летнее), применяемое при температуре окружающего воздуха 273 К (0 оС) и выше З (зимнее) — для эксплуатации при температуре 253 К (-20 °С) и выше А (арктическое), используемое при температуре 223 К...

Масла / Эксплуатационные материалы

Почему моторное масло SAE 10W-30 лучше, чем SAE 10W-40?

Моторные масла выпускаются различных классов вязкости. Производители автомобилей обычно рекомендуют использовать масло SAE 5W-30 и/или SAE 10W-30. Компания General Motors Corporation категорически запрещает использовать масло SAE 10W-40 во всех двигателях ее производства. Масла приобретают различные классы вязкости за счет введения в их состав присадки, повышающей индекс вязкости. Эта присадка представляет собой полимер, вызывающий повышение густоты исходного масла при повышении температуры. Например, масло класса 10W-30 при низкой температуре обладает вязкостью, соответствующей классу SAE 10W. А полимерные присадки добавляются в масло для того, чтобы довести его вязкость при высокой температуре до уровня, соответствующего классу SAE 30. Эти полимерные присадки вступают в реакцию при нагреве, вызывая снижение текучести масла при высокой температуре. Чем выше содержание присадки, понижающей температурную зависимость вязкости, тем шире температурный диапазон масла по вязкости. В загущенных маслах процентное содержание присадки-термостабилизатора вязкости составляет: SAE 5W-30 — 7%-8% присадки SAE 10W-30 — 6%-8% присадки SAE 10W-40 — 12%-15% присадки Хотя масло 10W-40 и обладает повышенной устойчивостью к высокотемпературному разжижению по сравнению с маслом 10W-30, повышенное содержание присадки-термостабилизатора вязкости вызывает обострение ряда проблем. В процессе работы двигателя масло становится все гуще. Это связано со следующими факторами: Окисление — соединяясь с кислородом, масло становится гуще. Разрушение полимерных присадок— после 1000-2000 миль пробега полимеры-присадки рвутся (разрушаются) в процессе работы двигателя, в результате масло разжижается. При повышенном окислении возрастает густота масла и в нем появляется смолистый осадок.

Амортизаторы / Эксплуатационные материалы

Жидкость для амортизаторов

Все легковые автомобили оборудуются гидравлическими амортизаторами, от работы которых зависят срок службы автомобиля, плавность хода и допустимая скорость. При работе амортизаторов жидкость под давлением с огромной скоростью перетекает через узкие отверстия из одной полости в другую, поглощая при этом кинетическую энергию колебаний кузова. Температура жидкости в амортизаторах может изменяться от –50 °С в зимнее время в северных районах до 120…140 °С летом в южных районах. Давление жидкости в амортизаторах достигает 8…12 МПа. Амортизаторные жидкости должны иметь низкую температуру застывания (до –60 °С) и хорошие вязкостно-температурные свойства. В качестве жидкости для амортизаторов наибольшее распространение получили маловязкие масла (АЖ-12т, МГП-10, МГЕ-10А). В качестве заменителей применяют масло веретенное АУ или АУП и реже всесезонное гидравлическое масло ВМГЗ. В настоящее время существует и новая система индексации масел: МГ-22А (старое обозначение – веретенное АУ), МГ-15В (ВМГЗ), МГ-22Б (МГП-10), МГ-46-В (марка А для ГМКП) и т. д. При этом буквы МГ означают принадлежность к гидравлическим маслам, цифра – вязкость масла при 40 °С, буква в конце марки расшифровывает качество масла (А – без присадки, Б – с антиокислительными и антипенными присадками, В – то же, что и Б, но с добавлением противоизносных присадок).

Эксплуатационные материалы

Пластичные (консистентные) смазки. Свойства и обозначение смазок

Пластичные смазки – это смазки предназначенные для уменьшения трения в узлах качения и скольжения (подшипниках, шарнирах, ступицах колес и т.д.), работающих в значительном диапазоне температур. Для получения автомобильных пластичных смазок используют главным образом обычное нефтяное мало- и средневязкое масло типа веретенного, машинного и т.д., которое загущают. В качестве загустителя служит кальциевое, натриевое или литиевое мыло. Для улучшения консервационных, противоизносных свойств, химической стабильности, термостойкости в смазки вводят различные присадки, наполнители и стабилизаторы в количестве 0,001…5%. Основными физико-химическими свойствами пластичных смазок, определяющими их эксплуатационные качества, являются: вязкость (пенетрация), предел прочности, температура каплепадения, водостойкость, коллоидная и механическая стабильность. Пластичные смазки делятся на четыре группы: антифрикционные смазки консервационные смазки канатные смазки уплотнительные смазки Антифрикционные смазки используются для снижения износа и трения скольжения сопряженных деталей. Консервационные смазки используют для предотвращения коррозии металлических изделий и механизмов при хранении, транспортировании и эксплуатации. Они обозначаются индексом «З». Консервационные смазки применяют для металлических изделий и механизмов всех видов, за исключением случаев требующих использования консервационных масел или твердых покрытий. Канатные смазки применяют для предотвращения износа и коррозии стальных канатов и тросов. Их обозначают индексом «К». Уплотнительные смазки используют для герметизации зазоров, облегчения сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых соединений и любых подвижных соединений, в том числе вакуумных систем. Уплотнительные смазки делятся на три подгруппы: арматурные (индекс «А») резьбовые («Р») вакуумные («В») Обозначение пластичной смазки кратко характеризует ее назначение, состав и свойства. Обозначение состоит из пяти буквенных и цифровых индексов, указывающих: группу (подгруппу) в соответствии с назначением смазки; загуститель; рекомендуемый температурный интервал применения; дисперсионную среду; консистенцию смазки. Приведем примеры обозначения пластичных смазок: СКа2/8-2: С – смазка общего назначения для обычных температур (солидол); Ка – загущена кальциевым мылом; 2/8 – предназначена для применения при температурах – 20…+80 °С (вязкость смазки при –20 ºС близка к 2000 Па·с); отсутствие индекса дисперсионной среды – приготовлена на нефтяном масле; 2 –пенетрация 265…295 при 25 °С; МЛи 3/13-3: М – многоцелевая; Ли – загущена литиевым мылом; 3/13 – предназначена для применения при температурах –30…+130 °С; отсутствие индекса дисперсионной среды свидетельствует о том, что смазка приготовлена на нефтяном масле; 3 – пенетрация 220…250 при 25 °С. Для легковых автомобилей применяют следующие основные пластичные смазки: «Литол-24» – для подшипников ступиц колес, водяного насоса, промежуточной опоры карданных валов, подшипниковых узлов, не подверженных влиянию воды, подшипников редуктора заднего моста ЦИАТИМ-201 – для втулок валика прерывателя-распределителя, подшипников генератора, гибкого вала спидометра, замков и петель дверей и др. смазка № 158 – для игольчатых подшипников при сборке карданных шарниров, не имеющих пресс-масленок, приборов электрооборудования и закрытых подшипников УСсА – для листов рессор, троса привода тормозных механизмов в оболочке, буксирного троса ВТВ-1 – для наконечников проводов и полюсных выводов аккумуляторов, торсионов крышки багажника, упора капота, ограничителя открывания дверей, шарниров и пружин крышки топливного бака. В аэрозольной упаковке ВТВ-1 применяют также для смазывания замочных скважин дверей и крышки багажника «Фиол-1» (литиевая) – для шлицевого соединения фланца переднего карданного вала, троса управления салазок перемещения сидений ШРБ-4 – для шаровых пальцев передней подвески и шарниров рулевых тяг ШРУС-4 – для шарниров равных угловых скоростей ведущих колес

Зависимость кинематической вязкости и плотности бензина от температуры

Топливо

Изменения физических свойств топлива при низких температурах

С понижением температуры увеличиваются вязкость и плотность бензина, вследствие чего ухудшается протекание его через жиклеры карбюратора. При понижении температуры от +40 до минус 10° С вязкость бензина увеличивается на 76%, а плотность — на 6%. Распыл бензина в смесительной камере карбюратора с увеличением поверхностного натяжения ухудшается. Рис. Зависимость кинематической вязкости 1 и плотности 2 бензина от температуры С понижением же температуры от +30 до минус 20° С коэффициент избытка воздуха при смесеобразовании возрастает на 18%. Минимальные температуры окружающего воздуха, при которых возможно нормальное смесеобразование при условии полного испарсния топлива, должны находиться в пределах + 1 минус 10° С для коэффициента избытка К=(1—0,6). Испаряемость бензина зависит в основном от давления насыщенных паров: чем ниже давление, тем слабее интенсивность испарения. При понижении температуры окружающего воздуха происходит дальнейшее ухудшение испаряемости бензина, и при возрастании коэффициента избытка воздуха К до 1,4 воспламенение рабочей смеси становится практически невозможным. Пусковые качества бензина характеризуются температурой испарения 10% его при перегонке, которая для автомобильных бензинов А-66 и А-72 равна 79 и 70° С, что обеспечивает удовлетворительный пуск холодного двигателя при температурах не ниже минус 10—15° С, что недостаточно. Учитывая действительные условия, надо использовать северный автомобильный бензин. Чтобы избежать повышенных износов деталей двигателей, недопустимо зимой применять топливо с повышенным (свыше 0,2%) содержанием серы. В сортах топлива, полученных из нефти с повышенным содержанием серы, при сгорании образуется конденсат влаги, содержащейся в продуктах сгорания, который соединяется с окислами серы и образует агрессивную кислоту, воздействующую на рабочие поверхности деталей и вызывающую повышенный их износ. Установлено, что низкокипящие углеводороды при низких температурах влияют на пусковые качества бензинов и образование паровых пробок при положительных температурах окружающего воздуха. У северных сортов бензина, обеспечивающих надежную эксплуатацию автомобилей в условиях низких температур, температура начала, кипения должна находиться в пределах 30—35° С, температура испарения 10%—в пределах 45—55° С и давление насыщенных паров — в пределах от 600 до 700 мм рт. ст. Содержание серы не должно превышать 0,1 %. Как показали исследования, применение указанного северного сорта бензина при температуре наружного воздуха минус 30° С снижает число пусковых оборотов коленчатого вала двигателя до 22—25 об/мин, сокращает почти в 2 раза время пуска и обеспечивает устойчивую работу двигателяуже через 3—5 мин после пуска. В результате исследований и опытной эксплуатации созданы оптимальные показатели качества бензина для северных районов, включенные в новый стандарт на автомобильные бензины ГОСТ 2084—67. При применении северного сорта бензина летом при температуре наружного воздуха порядка +35° С образования паровых пробок не происходит. Поэтому бензин в северных районах страны может использоваться как единый всесоюзный. Вязкость дизельного топлива, особенно летних сортов, под воздействием низких температур от минус 18 до минус 20° С увеличивается, в результате ухудшается прокачиваемость его через приборы питания, что приводит к нарушению процессов смесеобразования и сгорания в цилиндрах двигателя. При дальнейшем понижении температуры топливо из-за выпадения парафинистых отложений полностью утрачивает подвижность и текучесть. Характер изменения вязкости дизельного топлива и керосина приведен на рисунке. Рис. Зависимость вязкости дизельного топлива 1 и керосина 2 от температуры При значительном понижении температуры поступающего в цилиндры двигателя дизельного топлива запаздывает момент его самовоспламенения. При попадании в цилиндры дизельного топлива и воздуха, охлажденных...

Эксплуатационные материалы

Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

Применение низкозамерзающих жидкостей для систем охлаждения значительно облегчает эксплуатацию двигателей зимой и предохраняет их от размораживания, так как объем воды при замерзании увеличивается почти на 9%. Особенно целесообразно применение низкозамерзающих жидкостей в системах охлаждения двигателей, оборудованных индивидуальными предпусковыми подогревателями. При этом в значительной степени упрощается подготовка двигателя к пуску и на 20% сокращается время его предпускового разогрева. Эксплуатационные свойства указанных охлаждающих жидкостей характеризуются температурами замерзания и кипения, теплопроводностью и теплоемкостью. Для обеспечения требуемой прокачиваемости в системах охлаждающая жидкость должна обладать малой вязкостью, а также не должна вызывать коррозии металлов, разрушения резинотехнических изделий пожарной опасности. Наиболее полно указанным требованиям отвечают низкозамерзающие жидкости марок — 40 и 65, изготовленные на этиленгликолевой основе (ГОСТ 159—52). Жидкость марки 40 предназначена для районов с температурой не ниже минус 35° С, а жидкость марки 65 — для районов с более низкими и особо низкими температурами воздуха. Водные растворы этиленгликоля агрессивны, т.е. способны вызвать коррозионное разрушение металлических деталей двигателя. Поэтому в состав указанных низкозамерзающих жидкостей введены специальные антикоррозионные присадки. Так, присадка двухзамещенного фосфорнокислого натрия защищает от коррозии детали двигателя, изготовленные из стали, меди и чугуна, а введенный в жидкость декстрин за счет образования адсорбционной пленки предохраняет от разрушения детали из алюминиевых сплавов и оловянистосвинцовистые припои. При наличии в системе охлаждения двигателя накипи происходит весьма интенсивный расход указанных присадок за счет взаимодействия динатрийфосфата с солями накипи (карбонатами кальция, магния и другими), в результате чего образуются стойкие, нерастворимые фосфаты металлов, ухудшающие охлаждение двигателей. Для сохранения в жидкости защитных присадок не рекомендуется доливать в охлажденную жидкость воду из водопроводных магистралей или естественных источников. Рис. Характеристика замерзания смесей 40 и 65 в зависимости от содержания в них воды и этиленгликоля: 1 — низкозамерзающая жидкость 40; 2 — низкозамерзающая жидкость 65 Зависимость температуры замерзания смесей марок 40 и 65 от объемного их состава приведена на рисунке. В процессе эксплуатации качества низкозамерзающей жидкости из-за постепенного испарения из нее воды или спирта изменяются. В среднем с 1 см2 поверхности низкозамерзающей жидкости при температуре 80° С в течение 1 ч испаряется 0,84 г. воды и 0,065 г этиленгликоля. При эксплуатации автомобилей с системой охлаждения двигателей, заполненной низкозамерзающей жидкостью, необходим постоянный контроль за составом и температурой замерзания смеси с тем, чтобы предупредить размораживание двигателя. В условиях эксплуатации проверку качественных показателей жидкости можно производить при помощи ареометра и гидрометра. При помощи ареометра определяется плотность жидкости, а по таблице — температура ее замерзания. При помощи гидрометра, имеющего две шкалы, определяется по одной шкале процент содержания в жидкости этиленгликоля (по объему) и по другой — температура замерзания проверяемой жидкости. Отбор контрольных проб жидкости необходимо брать из системы охлаждения после работы двигателя, когда температура ее составляет 40—60° С.

Температурные диапазоны работоспособности моторных масел

Масла

Масла для двигателей. Моторные масла

Моторное масло — это своего рода «кровь», без которой ни один двигатель не способен работать. Моторное масло выполняет следующие функции: Смазка всех движущихся частей с целью защиты их от износа. Охлаждение двигателя. Смазка поршневых колец. Очистка двигателя от загрязнений и «связывание» их во взвешенном состоянии до момента слива отработанного масла из двигателя. Нейтрализация кислот, образующихся в процессе сгорания топлива. Снижение потерь на трение. Защита от коррозии. Общие сведения о моторных маслах Моторные масла – высокотехнологичный, сложный и тонко сбалансированный по составу смазочный материал, выполняющий в двигателе целый ряд функций: разделение движущихся деталей охлаждение горячих поверхностей смывание и удаление загрязнений защита от коррозии Пленка масла, разделяющая детали и обеспечивающая легкий пуск двигателя при низкой температуре, должна сохраняться и на горячих деталях. Наличие пленки в основном определяет противоизносные свойства, а в местах ее разрыва вступают в действие антизадирные присадки. Пленка масла, нанесенная на стенки цилиндра в ходе сжатия, первой встречает фронт пламени на рабочем ходу и защищает поверхностный слой металла от термического удара. Использование недостаточно качественного моторного масла ведет к образованию в камере сгорания отложений из частиц кокса (результат неполного сгорания топлива) и смолистых веществ (термическое разложение остатков масла). Отложения вызывают сбой зажигания, а также заполняют канавки на поршне, что уменьшает подвижность поршневых колец. В дальнейшем под воздействием тепла отложения твердеют, происходит залегание или расклинивание колец. В результате они не прилегают к стенкам цилиндра и не обеспечивают компрессию в цилиндрах, мощность падает, усиливается прорыв газов в картер, растет расход масла. Расклинивание колец вызывает интенсивный износ цилиндропоршневой группы. Возможно также образование черного шлама в самом масле, способствующего закупориванию фильтров и масляных каналов. Наиболее известная классификация моторных масел по областям применения и уровню эксплуатационных свойств, используемая в международном масштабе, – классификация API (American Petroleum Institute). Она подразделяет моторные масла на две категории. К категории «S» (Service) отнесены масла для бензиновых двигателей легковых автомобилей, к категории «С» (Commercial) – дизельные масла для грузовых автомобилей, тягачей, внедорожной строительной и сельскохозяйственной техники. В каждой из этих категорий уровни эксплуатационных свойств масел обозначают первыми буквами латинского алфавита. Введение в классификацию API каждого нового класса было обусловлено существенным ужесточением требований к эксплуатационным свойствам масел нового поколения. Ресурс, надежность и безопасность эксплуатации современных транспортных средств в большой степени зависят от качества и свойств применяемых смазочных материалов. Моторные масла – это масла, предназначенные для поршневых двигателей внутреннего сгорания. Их главная функция – уменьшение трения и износа деталей двигателя. Однако моторные масла должны обеспечивать выполнение и ряда других функций, не менее важных для работоспособности двигателей в течение заданного ресурса, а именно: предотвращение прорыва газов из надпоршневого пространства в картер путем уплотнения лабиринта поршневых колец и обеспечения их подвижности охлаждение поршней, подшипников коленчатого вала и других деталей защита двигателя от коррозии при работе и во время длительной стоянки предотвращение образования нагара и лакообразных отложений, нарушающих теплоотвод от поршней и подвижность поршневых колец нейтрализация кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива обеспечение быстрого увеличения давления в смазываемых узлах при холодном пуске двигателя предотвращение выпадения осадков в картере, маслопроводах, на сетке маслоприемника, под крышкой механизма газораспределения, крышкой привода агрегатов Кроме того, моторные масла должны...

Топливо

Автомобильные бензины

Требования предъявляемые к бензинам Автомобильные бензины, являющиеся топливом для бензиновых двигателей, должны удовлетворять определенным требованиям, основными из которых являются: быстрое образование топливно-воздушной (горючей) смеси необходимого состава сгорание рабочей смеси с нормальной скоростью (без детонации) минимальное коррозирующее воздействие на детали системы питания двигателя небольшие отложения смолистых веществ в системе питания двигателя минимальное отравляющее воздействие на организм человека и окружающую среду сохранность первоначальных свойств в течение длительного времени Детонационная стойкость. Октановое число и методы его определения Основным свойством бензина является детонационная стойкость, характеризующая его способность сгорать в цилиндрах двигателя без детонации. Детонация — это сгорание рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью, превышающей скорость звука. В рабочей смеси образуются углеводородные перекиси, которые самовоспламеняются и сгорают со сверхзвуковой скоростью 1500…2500 м/с (при нормальном сгорании – 10…35 м/с). Это явление сопровождается резкими металлическими стуками, перегревом и падением мощности двигателя. При детонации в двигателе возникают ударные нагрузки, которые могут стать причиной его разрушения. Показателем, определяющим детонационную стойкость бензина, является октановое число; чем оно выше, тем меньше возможность появления детонации. Кроме октанового числа на возникновение детонации при работе двигателя влияют эксплуатационные факторы: перегрев двигателя большая нагрузка при малой частоте вращения коленчатого вала ранняя установка зажигания Из конструктивных факторов, влияющих на возникновение детонации, следует отметить такие, как форма камеры сгорания, расположение свечи зажигания, диаметр цилиндра, а также важнейший конструктивный параметр двигателя – степень сжатия. Для каждого типа бензинового двигателя допускается применение бензина со строго определенным октановым числом, которое обусловливается степенью сжатия двигателя: чем выше степень сжатия, тем большее октановое число должен иметь бензин. Октановое число определяют моторным и исследовательским методами, суть которых заключается в сравнении работы одноцилиндрового двигателя на испытуемом бензине и эталонном топливе. В качестве эталонного топлива используют смесь двух углеводородов – изооктана и нормального гептана. Октановое число первого принимают равным 100 единицам, второго – нулю. Если составлять смесь из этих углеводородов в определенном процентном соотношении, то оно и будет характеризовать октановое число. Так, смесь из 76 % изооктана и 24 % гептана будет равноценна бензину с октановым числом 76. Испытание бензина моторным методом проводят следующим образом: вначале запускают двигатель на испытуемом бензине и доводят его при повышении нагрузки до возникновения детонации, которая фиксируется по шкале указателя детонации; затем переводят питание двигателя на эталонную смесь, имеющую октановое число, примерно на две единицы большее, чем у бензина. Если в фиксированном режиме нагрузки детонация не появится, двигатель переводят на другую смесь (с октановым числом, меньшим на две единицы) и вновь наблюдают за возникновением детонации. При ее появлении подсчитывают октановое число как среднее арифметическое октановых чисел двух взятых эталонных смесей. С целью большей достоверности указанное испытание проводят три раза. Исследовательский метод испытания бензина по схеме проведения не отличается от моторного, различие заключается лишь в режиме нагрузки на двигатель в момент испытания: нагрузка устанавливается несколько меньшая, чем при моторном методе. В результате детонация возникает при использовании эталонных смесей с большим содержанием изооктана, поэтому октановое число, получаемое исследовательским методом, будет на несколько единиц выше. Например, октановое число бензина А-76, определенное по моторному методу, соответствует бензину АИ-80. Если испытание проводят исследовательским методом, то при маркировке бензина А после буквы А; означающей, что...

Топливо

Дизельное топливо и его характеристики

Дизельное топливо состоит из большого числа различных углеводородов, точка кипения которых находится в пределах примерно от 180°С до З60°С. Топливо получается с помощью ступенчатой перегонки неочищенной нефти. В дизельное топливо вводятся различные добавки, которые получаются из тяжелых масел путем крекинга с использованием тепла, давления и каталитических добавок. Требования, предъявляемые к дизельным топливам, определяются национальными стандартами различных стран. В Германии действует стандарт DIN 51601. Наиболее важными параметрами топлива по этому стандарту являются следующие. Цетановое число, качество воспламенения Так как дизельный двигатель работает без внешнего воспламенения, то после впрыска дизельного топлива в горячий сжатый воздух, находящийся в камере сгорания, оно должно самовоспламениться с минимально возможной задержкой (периодом задержки воспламенения). Качество воспламенения определяется как такое свойство топлива, которое определяет начало его самовоспламенения в дизельном двигателе. Качество воспламенения выражается с помощью так называемого цетанового числа (CN). Чем выше цетановое число, тем легче воспламенить топливо. Углеводород цетан имеет очень хорошую характеристику воспламеняемости, которая соответствует цетановому числу 100, тогда как углеводород метилнафталин, имеющий очень плохую воспламеняемость, имеет цетановое число, равное 0, Стандарт DIN 51601 для дизельного топлива определяет минимальное цетановое число в 45 единиц. Однако для оптимальной работы современных дизельных двигателей (тихая работа, уменьшение вредных выбросов) желательно иметь топливо с повышенным цетановым числом около 50. Высококачественное дизельное топливо содержит большое количество парафинов с высокими цетановыми числами. В противоположность этому, различного типа ароматические углеводороды, содержащиеся в крекинговых соединениях, ухудшают качество воспламенения. Поведение дизельного топлива при низких температурах, фильтруемость При низких температурах осаждение кристаллов парафина может вызвать забивание топливного фильтра и, следовательно, прекращение подачи топлива. Начало осаждения парафина может в самом неблагоприятном случае начаться при температурах около 0°С. Чтобы предотвратить это, нужно при наступлении холодов заранее позаботиться о зимнем дизельном топливе. Обычно добавки для улучшения текучести добавляются в процессе производства дизельного топлива. Они и не предотвращают осаждение парафина, а значительно ограничивают рост их кристаллов. Образующиеся кристаллы будут настолько малы, что они смогут проходить через поры топливного фильтра. В результате этого фильтруемость топлива может сохраняться вплоть до низких температур. Сопротивляемость к воздействию холода может быть улучшена еще больше с помощью добавок, которые предотвращают осаждение кристаллов парафина. Зимнее дизельное топливо, которое широко распространено в настоящее время, гарантирует сопротивление замерзанию (по российским стандартам до температуры -30°С, а арктическое топливо до -50°С). Дополнительными мерами являются подогрев топливного фильтра или добавление керосина в дизельное топливо. Подмешивание низкооктанового бензина также может воспрепятствовать осаждению парафина, однако в этом случае качество воспламенения ухудшится, и температура вспышки заметно уменьшится (бензин имеет очень низкое цетановое число). Температура вспышки дизельного топлива Температура вспышки — это температура, при которой воспламеняемая жидкость дает достаточное количество пара в окружающий ее воздух, чтобы смесь воздуха с парами над поверхностью жидкости могла быть воспламенена от источника воспламенения. Из соображений безопасности (транспортировка, хранение) дизельное топливо должно иметь класс безопасности AIII, т.е. оно — должно иметь температуру вспышки выше 55°С. К примеру, содержание бензина в концентрации менее 3% в дизельном топливе может уменьшить температуру вспышки до такого уровня, что воспламенение возможно при комнатной температуре. Температура вспышки дизельного топлива может быть в диапазоне от 52 °С до 96 °С в зависимости от типа двигателя, для которого оно применяется и...

Схема бензинохранилища с огневыми предохранителями

Топливо

Хранение топлива. Резервуары для хранения топлива

Одним из свойств жидкого топлива — бензина, определяющих условия его хранения, является огнеопасность. Смесь паров бензина с воздухом при определенных условиях составляет взрывчатую смесь. Опасность взрыва возникает лишь в том случае, когда в воздухе содержится примерно 2,4—5% (в зависимости от наличия в бензине тяжелых компонентов) паров бензина (по объему). Такое соотношение бензина и воздуха характерно для температуры воздуха 0°С и ниже. При хранении бензина всегда могут возникнуть условия такого его испарения, когда даже при температуре выше 0°С воздух может быть не полностью насыщен парами бензина и представлять собой взрывоопасную смесь. Поэтому необходимо предусматривать меры, обеспечивающие полную безопасность при хранении бензина, учитывая огромную потенциальную энергию взрыва смеси паров бензина с воздухом. Бензин в больших количествах хранят в резервуарах или цистернах. Различают подземное и наземное хранение. Резервуары для хранения топлива закапывают в землю, устанавливают на открытых площадках и реже в подвалах. Для обеспечения безопасности хранения бензина в резервуарах применяется система хранения с огневыми предохранителями. При этой системе резервуар сообщается с внешней средой. Бензин перекачивают при помощи механической насосной установки. Воздух в резервуар может попасть, только пройдя огневой предохранитель, чем и исключается возможность взрыва от огня, оказавшегося вблизи расположения резервуара. Схема бензинохранилища с огневыми предохранителями показана на рисунке. Рис. Схема бензинохранилища с огневыми предохранителями Резервуар 2 устанавливают в предварительно вырытом котловане на бетонные подушки 15 (при наличии грунтовых вод) и засыпают песком. Подушки в большинстве случаев делают в виде сплошного фундамента, к которому прикрепляют резервуар металлическими хомутами 14. Если грунтовые воды отсутствуют, резервуар укладывают на фундамент без крепления. Резервуар имеет одну или две горловины, в крышках которых смонтированы трубопроводы. Для наполнения резервуара служит сливной трубопровод 7 с фильтром 6. Конец трубопровода 7 опускают в резервуар ниже обратного клапана 1 всасывающей трубы 11, т.е. в так называемый мертвый остаток бензина в резервуаре, чем создается гидравлический затвор в сливном трубопроводе. Затвор предотвращает доступ наружного воздуха в резервуар при его заполнении, а следовательно, препятствует проникновению огня внутрь резервуара. В свою очередь сливной фильтр 6 снабжен сетчатым фильтром, служащим одновременно огневым предохранителем. На крышке горловины резервуара смонтированы всасывающая 11 и мерная 9 трубы. На всасывающей трубе установлен угловой огневой предохранитель 10. Внутрь мерной трубы 9, имеющей по всей высоте отверстия и обтянутой латунной сеткой, вставлен стержень (зонд), на котором нанесены деления, соответствующие количеству бензина в объемных единицах для различной степени заполнения резервуара. Вынимая стержень, по его смоченной части определяют количество бензина, находящегося в резервуаре. Применяют также поплавковые и пневматические указатели количества. Для удержания жидкости, заполняющей всасывающую трубу, на ее конце устанавливают обратный клапан с сетчатым фильтром. Бензин всасывается насосом топливораздаточной колонки 12, и раздача его производится через шланг 13 с раздаточным пистолетом. На воздушной трубе 5 установлены угловой 8 и концевой 4 огневые предохранители. Наиболее распространены огневые предохранители с латунной сеткой, имеющей от 144 до 220 ячеек на 1 см2. Сетку устанавливают в два слоя с небольшим зазором между ними. Для предупреждения разряда статического электричества резервуар должен иметь заземление 3. В случае воспламенения паров бензина у отверстия огневого предохранителя пламя стремится распространиться по трубе внутрь резервуара. Встречая на своем пути огневой предохранитель, раскаленные газы разбиваются на множество...