Свойства бензина и автомобильного масла

Задание 1

На полученный с нефтебазы бензин марки А-76 этилированный зимний выдан паспорт:

Поясните влияние отклонений каждого показателя качества бензина от требований ГОСТ2084-77 на работу двигателя и долговечность его систем. Расшифруйте обозначение марки бензина.

Решение. Добавим колонку с параметрами, которые определены ГОСТ2084-77. Влияние отклонений показателей на работу двигателя и долговечность его систем следующие:

1) Кислотность превышает значения ГОСТ на 1 мг КОН на 100 см³ . Кислотность бензина определяет наличие в нем водорастворимых кислот и щелочей (ВКЩ). Наличие ВКЩ в бензине способствует коррозии трубопроводов и топливной аппаратуры. Еще сокращает срок хранения топлива. Это также заставляет более тщательно следить за состоянием агрегатов топливной системы.

2) Температура перегони 10% бензина превышает значения ГОСТ на 5 ⁰С. Температура перегони 50% бензина превышает значения ГОСТ на 10 ⁰С.. Фракционный состав характеризует способность топлива испаряться при различных температурах. Ввиду более низкой температуры начала кипения возрастает вероятность появления паровых пробок в топливной системе при уменьшении внешнего атмосферного давления или при эксплуатации автомобиля в горных условиях при подъеме на большую высоту над уровнем моря, особенно в жаркую погоду. Фракционный состав оказывает сильное влияние на процессы смесеобразования и горения и на изменение свойств топлива при хранении. Различие во фракционном составе различных марок бензина мешает получить определенную марку бензина простым добавлением этиловой жидкости.

3) Содержание фактических смол на месте производства меньше значения ГОСТ на 0,2 мг на 100 см³ . Эксплуатация двигателя при повышенном содержании смол приводит к увеличению отложения нагара на деталях двигателя. Особенно неприятен нагар на фасках выпускных клапанов, вызывающий опасность прогара фасок и зависания клапанов. Таким образом, повышенное внимание необходимо проявлять к компрессии в цилиндрах и не пренебрегать процедурой очистки клапанов выпуска от нагара. Заправлять автомобиль необходимо через фильтры, не полагаясь на имеющиеся в системе, поскольку и они могут забиться. Их, кстати придется проверять чаще, чем обычно. Если наличие смол в 2-3 раза превышает допустимый предел, то ресурс мотора "автоматически" снижается на 20-25 %, возможны "обвальное" коксование колец и другие неприятности.

5) Индукционный период меньше значения ГОСТ на 100 минут. Индукционный период бензинов длительностью 900 мин. - очень хороший показатель и гарантирует их стабильность в течение длительного времени.

'

Гарантийный срок хранения автомобильного бензина всех марок установлен в 5 лет со дня изготовления. При уменьшении этого показателя уменьшается срок хранения бензина. Индукционные период - это косвенный показатель химической стабильности бензина.

6) В зависимости от октанового числа ГОСТ 2084-77 предусматривает пять марок автобензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Для первых двух марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для последних - по исследовательскому.

Задание 2

Характеристика коррозиционных свойств масла. Способы подавления коррозиционных процессов в автомобильных двигателях.

Решение: Прибор ДК-НАМИ-М1 для определения стабильности и коррозионности машинных масел предназначен для экспресс мониторинга стабильности согласно ГОСТ 11063-77 и коррозионности ГОСТ 20502-75 моторных масел всех типов. В работе прибор использует эффект нагревания масел, поэтому при работе должен устанавливаться в вытяжном шкафу. Для увеличения надежности и обеспечения высокого ресурса работы двигателя необходимо, чтобы моторные масла имели высокий уровень противоизносных и противозадирных свойств.

Для снижения коррозионного износа деталей цилиндро-поршневой группы и вкладышей коленчатого вала, вызываемого кислыми продуктами сгорания топлива, моторные масла должны обладать нейтрализующим действием.

Требования к маслу определяются не только типом двигателя, конструктивными особенностями агрегатов, но и условиями эксплуатации, а также качеством топлива. Так, при работе на непрогретом двигателе и (или) некачественном топливе, в результате неполного сгорании топлива происходит попадание продуктов неполного сгорания в картер с последующим окислением и загрязнением масла. В результате этого в условиях конденсации влаги в картере двигателя может значительно повышаться образование низкотемпературных отложений (шлама). Предотвратить шламообразование в картере двигателя можно за счет применения масел с высокими диспергирующими свойствами.

В период хранения автомобиля в масле накапливается вода и происходит коррозионный износ двигателя, который в технике сезонного использования в 3...5 раз больше износа аналогичных двигателей всесезонного использования.' При большом содержании воды в масле часть ее попадает в подшипники коленчатого вала, где превращается в пар за счет теплоты нагретого подшипника. Пар, в свою очередь, смывает (срывает) масляную пленку с шейки и втулки, при этом неизбежен задир. Использование антифризов, обладающих высокой проникающей способностью, может отрицательно сказаться на работе масляной системы.

Антикоррозионные свойства моторных масел зависят от состава базовых компонентов, концентрации и эффективности антикоррозионных, антиокислительных присадок и деактиваторов металлов. В процессе старения коррозионность моторных масел возрастает. Более склонны к увеличению коррозионности масла из малосернистых нефтей с высоким содержанием парафиновых углеводородов, образующих в процессах окисления агрессивные органические кислоты, которые взаимодействуют с цветными металлами и их сплавами. Антикоррозионные присадки защищают антифрикционные материалы (свинцовистую бронзу), образуя на их поверхности прочную защитную пленку. Антиокислители препятствуют образованию агрессивных кислот. Иногда необходимо вводить в моторные масла присадки-деактиваторы, образующие хелатные соединения с медью, предохраняющие поверхность от коррозионного разрушения.

Антикоррозионные присадки типа дитиофосфатов цинка, применяемые в большинстве моторных масел, не защищают от коррозии сплавы на основе серебра и фосфористые бронзы, а при высокой температуре активно способствуют их коррозии. В двигателях, в которых используют такие антифрикционные материалы, необходимо использовать специальные масла, не содержащие дитиофосфатов цинка.

Задание 3

бензин смазка коррозиционный двигатель

Характеристика эксплуатационных свойств пластичных смазок: коллоидная стабильность, температура каплепадения, механическая стабильность.

Решение. Пластичные (консистентные) смазки - это густые мазеобразные продукты, в их состав входят: масло - основа, загуститель - мыла, твердые углероды (парафин), часто стабилизатор для сохранения однородности смазки, иногда наполнитель (например графит).

Отличительная особенность пластичных смазок заключается в том, что они способны в зависимости от условий работы обладать свойствами как твердых, так и жидких веществ. Под действием небольших усилий смазки ведут себя как твердое тело - могут удерживаться на вертикальных и наклонных поверхностях. При воздействии больших нагрузок смазки работают как жидкость - обладают текучестью. Такое сочетание свойств твердого тела и жидкости обусловлено строением пластичных смазок.

В качестве масляной основы смазок используют различные смазочные масла и жидкости. Большинство смазок отечественного производства готовят на нефтяных маслах. Для получения смазок, работающих в специфических и экстремальных условиях, применяют синтетические масла - кремнийорганические жидкости, фтор- и фторхлоруглероды. В отдельных случаях в качестве масляной основы смазок применяют растительные масла, например касторовое масло. От масляной основы зависят работоспособность смазок в определенном интервале температур, силовых и скоростных нагрузок, их окисляемость, защитные свойства, устойчивость к агрессивным средам, а также набухаемость контактирующих изделий из резины и полимеров. Нефтяные масла используют для производства смазок общего назначения, работоспособных в интервале температур от -60 до 150° С. Для узлов трения, работающих при температурах ниже -60° С и длительное время при температурах выше 150° С, применяют смазки, приготовленные на синтетических маслах (температурный диапазон таких смазок от -100 до 350° С и выше).

Для улучшения свойств смазок применяют в основном те же присадки, что и для моторных, и трансмиссионных масел: противоизносные, противозадирные, антифрикционные, защитные, вязкостные, противоокислительные и др. Многие присадки являются полифункциональными. Кроме присадок, в смазки добавляют наполнители - высокодисперсные нерастворимые в маслах материалы, улучшающие их эксплуатационные свойства. Наиболее распространены наполнители, характеризующиеся низкими коэффициентами трения: графит, дисульфид молибдена, тальк, асбест. Достаточно широко используют в качестве наполнителей оксиды цинка, титана и меди, порошки меди, свинца, алюминия, олова, бронзы и латуни, которые обычно замешивают в готовую смазку в количествах от 1 до 30%. Такие наполнители применяют преимущественно для производства резьбовых и уплотнительных смазок, а также антифрикционных смазок, используемых в тяжелонагруженных узлах трения скольжения.

Смазки в первую очередь характеризуются консистенцией. Консистенцию смазок определяют показателем пенетрации при 25° С. В сосуд со смазкой погружается металлический конус под действием собственного веса (1Н). Показатель пенетрации - это его глубина погружения, выраженная в десятых долях миллиметра. Чем больше глубина погружения, тем "мягче" смазка и больше показатель (число) пенетрации.

О верхнем температурном пределе работоспособности смазок можно приближенно судить по температуре каплепадения - это температура падения первой капли нагреваемой смазки, помещенной в чашечку специального прибора.

Кроме того, специфическими показателями, определяемыми для смазок, являются:

- коллоидная стабильность - характеризует (в %) отделение масла от смазки при воздействии на нее небольшой нагрузки (чем меньше этот показатель, тем лучше - выше условный балл оценки);

- 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 выше балл;

В нашей стране производят большое количество пластичных смазок.

Пластичные смазки занимают промежуточное положение между жидкими и твердыми смазочными материалами. Они представляют собой структурированные коллоидные инфраструктуры. Их свойства зависят прежде всего от особенностей трехмерного структурного каркаса, образующегося из дисперсной фазы, который в своих ячейуах удкрживает большое количество (80-90 %) дисперсионной среды. Устойчивость структурированной инфраструктуры зависит от прочности структурного каркаса, сил взаимодействия между его отдельными частицами, между элементами структурного каркаса и дисперсионной сркдой на границе раздела фаз, числа контактов частиц каркаса в единице объема, электростатичкских свойств, критической концентрации ассоциации различных мыл и других коллоидно-химических факторов.

На устойчивость структурированной инфраструктуры влияют физико-химические свойства вещества, из того построен каркас, химическая природа окружающей его среды и наличие поверхностно-активных веществ, обусловливающих размеры и форму элементов структурного каркаса, а также энергию связей в этой системе.

Волокна мыльного загустителя, отличающегося катионом или анионом, имеют присущую только им форму и размеры. Концентрация дисперсной фазы, присутствие ПАВ и технология изготовления отражаются на структуре смазки. Существует взаимосвязь между дисперсностью, анизометричностью кристаллов мыл и реологическими характеристиками смазок независимо от природы дисперсной фазы и других факторов. При повышении дисперсности элементов структурного каркаса, цвеличении отношения длины к диаметру или ширине кристаллов мыла загущающий эффект дисперсной фазы повышается. Дисперсность и анизометричность кристаллов мыл связаны с характером структурообразования, то, в свою очередь, зависит от строения молекулы мыла. При повышении дисперсности кристаллов мыла число контактов между элементами структурного каркаса, а также поверхность соприкосновения с дисперсионной средой увеличиваются. Создаются благоприятные условия для разного рода энкргетических связей в системе и образования прочных коллоидных структур. Поэтому предел прочности, вязкость, коллоидная стабильность смазок определяются дисперсностью и анизометричностью волокон, образующих их структурный каркас, энергией связи между его элементами и взаимодействием дисперсной фазы с дисперсионной средой.

Смазки выделяют в особый класс сложёых реологических тел, для которых характерно сочетание хрупкости, обусловленной разрывом жестких связей в каркасе, и пластичности, дающей неограничкнно большие деформации без потери сплошности за пределами критической нагрузки. Значение этой нагрузки зависит, главным образом, от прочности структурного каркаса, а вязкость дисперсионной среды, как правило, играет незначительную роль.

Характерная особенность смазок - быстрое восстановление разрушенных связей между частицами дисперсёой фазы и приобретение ими свойств твердого тела после снятия нагрузки. Она проявляется в уменьшении предела прочности и вязкого сопротивления при механическом воздействии на смазки и в последующем полном или частичном восстановлении этих свойств после снятия нагрузок. Характер такого восстановления зависит от структуры смазок. Структура смазок может быть двух видов: конденсационная, образующаяся после охлаждения расплава и не восстанавливающаяся после снятия механического воздействия, и обратимая (тиксотропная), восстанавливающаяся после снятия механического воздействия в большей или меньшей степени. Тиксотропное восстановление структуры очень важно для оценки свойств смазок, особенно предназначенных для открытых деталей трения.

Непосредственно после изготовления в смазках пркобладает конденсационная структура с крупным числом особо прочных связей. При механическом воздействии часть связей необратимо разрушается, поэтому после его прекращения и продолжительного отдыха смазки полностью не восстанавливают конденсационную структуру, т.е. они являются тиксолабильными системами. Однако из-за наличия в смазках большого числа менее прочных, но более лабильных связей, способных к очень быстрому (практически мгновенному) восстановлению, сплошность слоя смазки при течении не нарушается, поскольку места разрывов связи успевают «залечиваться».

При обычных температурах и небольших нагрузках смазки сохраняют приданную им форму, не выбрасываются центробежными силами из открытых и слабо герметизированных деталей трения, не сползают с наклонных и вертикальных поверхностей при нанесении их слоем умеренной толщины. При критической нагрузке, превышающей предел текцчести (прочность структурного каркаса обычно равна 50-2000 Па), смазки деформируются и начинают течь кау обычные вязкие жидкости. После снятия нагрузки течение смазок прекращается, и они приобретают свойства твердого тела.

Смазки отличаются от масел наличием аномального внутреннего трения. Их вязкость не описывается закоёом Ньютона и является функцией не только температуры, но и скорости деформации. Вязкость смазок резко уменьшается при повышении градиента скорости деформации, что также отличает их от масел.

Основные преимущества смазок по сравнению с маслами следующие: способность удерживаться в негерметизированных узлах трения; большая эффективность в работе при одновременном воздействии высоких температур, давлений, ударных нагрузок и переменных режимов скоростей; более высокие защитные свойства (от коррозии); повышенная водостойкость; способность обеспечивать лучшую герметизацию деталей трения и предохранять их от загрязнения; значительно меньшая зависимость вязкости от температуры, что позволяет использовать их в более широком интервале температур; лучшая смазочная способность; больший срок службы и меньший расход. К недостаткам смазок рекомендуется отнести их более низкую охлаждающую способность, большую сулонность к окислению и сложность при использовании в централизованных системах.

Смазки применяют для надежного длительного смазывания деталей трения в случаях, конда применение масел невозможно из-за отсутствия герметичности, при невозможности пополнения узла трения смазочным материалом, а также для уплотнения подвижных и неподвижных соединений и защиты деталей трения от коррозии.

В процессе работы смазка подвергается воздействию повышенных температур, скоростей и нагрузок, а также воздкйствию различных факторов окружающей сркды (кислород воздуха, вода, пары коррозионно-активных соединений, радиация и др.). Это сопровождается термическим разложением, термоокислительными процессами и полимеризацией, которые интенсифицируются деформацией сдвига и каталитическим действием ювенильных поверхностей трения. Все это в совокупности приводит к «старению» смазок и соответственно к ухудшению их эксплуатационных свойств. Расход смазок в процессе работы обусловлен также испарением дисперсионной среды. механической деструкцией дисперсной фазы, выделением масла из смазки и вытеканием его из узла трения.

Основные характеристики смазок (табл. ниже), по которым судят об их эксплцатационных свойствах и которыми руководствуются при выборе смазок для конкретных деталей трения, установлены ГОСТ 4.23-83 «Система показателей качества продукции. Нефтепродукты. Смазки пластичные. Номенклатура показателей». Этот стандарт устанавливает обязательную номенклатуру показателей и признаков качества смазок. которые необходимо включить в НТД при их разработке. Реологические характеристики (прочностные и вязкостные), водостойкость. испаряемость, окисляемость, антикоррозионные, противоизносные и другие свойства характеризуют работоспособность смазок. Для определения стабильности смазок оценивают их коллоидную, механическую, химическую и термическую стабильности.

В процессе изготовления смазок контролируют показатели, определяющие воспроизводимость их свойств - пенетрацию и температуру каплепадения. По содержанию в смазках воды, свободных щелочей, кислот и механических примесей оценивают их пригодность к применению.

Установлены показатели качества, обязательные для всех или для отдельных видов смазок. К первым относят внешний вид, содержание воды и механических примесей, испытание на коррозию; ко вторым - температуру каплепадения, предел прочности, вязкость, коллоидную, мехаёичесуую и химическую стабильности, термоупрочнение, испаряемость, содержание органических водорастворимых кислот и свободной щелочи, показатели защитных (от коррозии). противоизностных и противозадирных свойств, адгезию (липкость) и растворимость в воде.

Задание 4

Какие горюче-смазочные материалы специальные жидкости применяются в узлах и агрегатах автобуса ЛиАЗ-529257? Для каждого вида материала укажите марку и действующий ГОСТ или ТУ.

Решение. ЛиАЗ-529257 - это “низкопольник , “газовая” модификации (6 баллонов по 82 литра плюс четыре баллона по 62 литра, расходуют 45-47 кубометров газа на 100 километров пройденного пути при скорости 60 км/ч.) своих основных моделей, базирующиеся на отвечающих требованиям стандарта Euro-3 и имеющих ресурс до 12 лет 6-цилиндровых дизелях семейства Cummins CG-250.

Размещено на Allbest.ru