Топливо и смазочные материалы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Комплексная оценка свойств бензина

2. Комплексная оценка дизельного топлива

3. Комплексная оценка моторного масла

4. Комплексная оценка консистентных смазок

5. Производство резиновых материалов в автостроении

Список литературы

Введение

Требования по повышению надежности и эффективности работы техники привели к значительному ужесточению эксплуатационных характеристик топлив и смазочных материалов. Законодательные акты по защите окружающей среды поставили задачу создания нефтепродуктов с улучшенными экологическими свойствами. В связи с этим в последние годы значительно повышено качество автомобильных бензинов, дизельных топлив, моторных, трансмиссионных, гидравлических и других масел. Этому способствовало широкое использование гидрокаталитических процессов и современных присадок, повышающих эксплуатационные и экологические свойства нефтепродуктов.

1. Комплексная оценка свойств бензина

Оценка бензина по внешним признакам при отгрузке с завода бензины не должны содержать механических примесей и воды, однако при транспортировке, хранении, заправке в них могут попасть примеси и вода. Наличие механических примесей в бензине при качественной оценке определяется визуальным осмотром пробы в стеклянном цилиндре диаметром 40...55 мм в проходящем свете, при этом невооруженным глазом на дне цилиндра не должно обнаруживаться взвешенных и осевших примесей. Присутствие воды ухудшает низкотемпературные свойства нефтепродуктов, ухудшаются процесс испарения и горения, снижается теплота сгорания топлива, в этилированных бензинах присутствие воды значительно ускоряет процессы разложения ТЭС, что увеличивает их коррозионную агрессивность. В обычных условиях растворимость воды в бензине составляет сотые доли процента, что совершенно безвредно для работы двигателя. Если в бензине будет избыточное количество воды, то она будет собираться отдельным слоем на дне бака или находиться во взвешенном состоянии (т.е. эмульгированном состоянии). На этом основано качественное обнаружение воды в бензине, для чего используются стеклянные цилиндры диаметром 40...50 мм. Безводные бензины не образует водного слоя и совершенно прозрачны, те же бензины, у которых содержание воды больше количества, способного растворяться, имеют мутный цвет. Метод определения воды в топливах заключается в следующем: топливо, налитое в стеклянный цилиндр, при рассмотрении его в проходящем свете, не должно содержать взвешенной и осевшей на дно цилиндра воды. По цвету бензина можно определить его принадлежность к той или иной марке. Как известно, для предупреждения о том, что бензин этилированный, его окрашивают: А-76 в желтый цвет, АИ-91 - оранжево-красный, АИ-98 - синий. В отличие от дизельных топлив и керосинов бензины имеют специфический запах, причем резко и неприятно пахнут бензины термического крекинга, а бензины, содержащие ароматические углеводороды (АИ-93), обладают слабым ароматным запахом. Бензины, по сравнению с другими нефтепродуктами, имеют наиболее легкий фракционный состав. В связи с этим их легко отличить от дизельных топлив и керосинов. Для этого каплю испытуемого продукта наносят на фильтровальную бумагу и наблюдают за характером испарения. Авиационные и зимние автобензины полностью испаряются за 1 минуту не оставляя никакого следа. Летние автобензины испаряются медленнее - через 1 минуту на бумаге сохраняется не полностью высохшее пятно. Заметного испарения дизельного топлива и керосинов за 1 минуту обнаружить не удается.

Определение плотности бензина

Для многих нефтепродуктов показатель плотности не нормируется ГОСТом, но обязательно определяется при сдаче-приёмке. Учёт бензина на нефтебазах, при оптовых перевозках производится в весовых единицах, фонды на бензин также устанавливаются в весовых единицах, нормы же расхода бензина и заправка его в баки производятся в литрах. Следовательно, система учёта и отчётности, а также расчёты при составлении заявок на снабжение должны предусматривать перевод количества бензина из весовых единиц в объёмные и обратно. При испытании автотракторных двигателей иногда применяют объёмный метод замера расхода топлива, а при построении характеристик пересчитывают их в массовые. Таким образом возникает необходимость производить пересчет объёмных количеств топлива в массовые и обратно.

Пересчёт производится по формуле

Gm = Vm ? сm ,

где Gm - массовое количество топлива, кг;

Vm - объемное количество топлива, м3;

сm - плотность топлива при температуре измерения, кг/м3.

При обратном пересчете

Vm = Gm / сm .

Плотность сm принадлежит к числу обязательных показателей, включаемых в паспорт на топливо для двигателей и измеряется массой топлива, заключённой в единице его объёма (кг/м3).

Для определения плотности бензина используется нефтеденсиметр (ареометр), представляющий собой стеклянный пустотелый поплавок, который снизу имеет балласт, а сверху трубку, внутри которой помещена шкала плотностей. Некоторые ареометры снабжаются термометром. Прибор для определения плотности нефтепродуктов состоит из нефтеденсиметра и стеклянного цилиндра.

Порядок определения плотности топлива следующий:

- стеклянный мерный цилиндр 2 на 250 мл заполнить испытуемым образцом до уровня, отстоящего от верхнего обреза цилиндра на 50...60 мм;

- чистый и сухой нефтеденсиметр осторожно опустить в цилиндр;

во избежание поломки нефтеденсиметра держать его только за верхний конец и обязательно вертикально;

- после прекращения колебаний нефтеденсиметра и при условии, что он не касается стенки цилиндра, произвести отсчёт по верхнему краю мениска;

- через 1 минуту записать температуру топлива с точностью до градуса.

Показания нефтеденсиметра соответствует плотности нефтепродукта при температуре испытания. В стандартах плотность бензинов указывается при температуре

В связи с этим данные измерений при иной температуре должны при-водится к температуре по формуле

= + г (t - 20)

Где - плотность нефтепродукта при 20, кг/м3;

- показания ареометра, кг/м3;

г - средняя температурная поправка, кг/(м3 );

t - температура испытаний, .

Приближённо температурную поправку на 1 можно принять для бензинов 0,870 кг/(м3 ); для дизельных топлив - 0,750 кг/(м3 ); для мас-ла - 0,610 кг/(м3 ).

Определение фракционного состава топлива

Основным методом при определении фракционного состава является разделение многокомпонентной смеси по температурам кипения. Метод фракционирования топлив заключается в разделении нефтепродукта на отдельные фракции по температурам кипения. Обычно в ГОСТе нормируется 10, 50 и 90...97,5 объёмных процентов от загрузки, а также оста-ток (в %), иногда и температура конца кипения. Фракционный состав моторных топлив имеет очень важное эксплуатационное значение, т. к. характеризует их испаряемость в двигателях и давление паров при различных температурах и давлениях. От испаряемости зависит легкий запуск двигателя при низких температурах, быстрый прогрев двигателя, его хорошая приемистость к переменам режима работы. Температура начала кипения и особенно температура выкипания 10% топлива характеризует пусковые свойства бензина. Чем ниже эта температура тем, следовательно, больше в топливе легковоспламеняющихся веществ и тем легче при низкой температуре можно запустить холодный двигатель. Для запуска холодного двигателя необходимо, чтобы 10% бензина выкипали при температуре не выше 55оС (зимний сорт). Можно приблизительно определить минимальную температуру окружающего воздуха, при которой возможен пуск холодного двигателя (по температуре выкипания 10% топлива), по формуле

= 0,5· - 50,5

Где - минимальная температура окружающего воздуха, при которой возможен пуск холодного двигателя, ;

- температура выкипания 10% топлива, .

Однако чрезмерное облегчение фракционного состава недопустимо, т. к. это способствует образованию паровых пробок в топливоподающей системе, что приводит к перебоям в подаче топлива в камеру сгорания. Поэтому температура начала кипения нормируется всегда не ниже определенной величины. Качество горючей смеси при разных режимах работы двигателя, продолжительность прогрева (перехода с холостого хода на рабочий режим), возможность быстрого перехода с одного режима на другой (приёмистость) зависят от испаряемости рабочей фракции, которая по стандарту нормируется 50%-й точкой выкипания. Чем ниже температура этой точки, тем однороднее состав рабочей смеси по отдельным цилиндрам, тем устойчивее работает двигатель, улучшается его приёмистость. Большое значение имеет и полнота испарения топлива, что характеризуется температурами выкипания 90...97,5% топлива и конца кипения, обычно эти температуры называют точкой росы т. е. склонностью топлива к конденсации. Склонность топлива к конденсации тем меньше, чем меньше интервал температур от 90'% до конца кипения. Поскольку тяжелые углеводороды испаряются не полностью, то оставаясь в капельножидком со-стоянии они смывают смазочную пленку с зеркала цилиндра, что приводит к увеличению износа деталей, разжижению масла, увеличению расхода топлива. Поэтому чем меньше интервал температуры от 90% до конца кипения, тем выше качество бензина, лучше экономичность и меньше износ деталей двигателя. бензин моторный автостроение

Анализ на содержание водорастворимых кислот и щелочей

В товарных бензинах не должно быть ни водорастворимых (минеральных) кислот, ни щелочей. Минеральные кислоты и другие водорастворимые соединения кислого характера вызывают коррозию черных и цветных металлов. Щелочи активно корродируют цветные металлы, в связи с этим их содержание в топливах недопустимо. Тем не менее водорастворимые кислоты и щелочи могут попасть в топливо при транспортировке и хранении, например, когда плохо очищена тара, а также при ослаблении контроля за процессом его очистки. При наличии в топливах водорастворимых кислот и щелочей они бракуются и в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания не допускаются. Содержание кислот и щелочей в бензине определяют простейшим качественным анализом (ГОСТ 5307-73). Определённый объем испытуемого бензина взбалтывают с таким же объёмом дистиллированной воды, подогретой до 50...60оС, и полученную после отстоя водную вытяжку испытывают индикаторами (метилоранж и фенолфталеин).

Определение содержания фактических смол

Фактические смолы - это смолистые соединения, которые содержатся в топливе на момент их определения. Содержание фактических смол в бензинах оценивается в мг на 100 мл топлива по ГОСТУ 2084-77. Содержание их для автобензинов на месте потребления допускается от 7 до 10 мг/100 мл (на месте производства 5 мг/100 мл). В процессе работы двигателя смолистые соединения вызывают повышенное нагарообразование, снижают противодетонационные свойства, откладываются в топливопроводах, жиклерах карбюратора, на клапанах и т. д., что нарушает нормальную работу двигателя (отложение нагара в ка-мере сгоранию увеличивает степень сжатия, что приводит к детонационному сгоранию или калильному зажиганию; обладая низкой теплопроводностью, нагары ухудшают отвод тепла от горячих газов к охлаждающей жидкости - это приводит к перегреву рабочей смеси и, как правило, возникновению детонации). При содержании фактических смол в пределах, допускаемых стандартами, двигатели длительно работают без повышенного смоло- и нагарообразования. Если содержание смол в два-три раза выше нормы, то моторесурс двигателя снижается на 20...25%. Количество смол в топливе зависит от его химического состава, качества очистки при производстве, условий транспортировки и длительности хранения. Чем больше в топливе нестабильных непредельных углеводородов, тем больше образуется в нем смол. Различают потенциальные смолы - это смолистые вещества, которые могут образовываться в процессе полимеризации и окисления главным образом из-за содержащихся в топливе непредельных углеводородов (олефинов), и фактические, наличие которых определяют по методике, приведенной далее. Фактические смолы - это остаток, который образуется после испарения 100 мл топлива в струе воздуха на водяной бане.

Определение олефинов в топливе

Топливо, имеющее в своем составе продукты термического крекинга или одноступенчатого каталитического крекинга, могут содержать значительное количество олефинов (непредельных углеводородов), которые осмоляют бензин при длительном хранении. Для проведения анализа 2...3 мл испытуемого бензина налить в пробирку и добавить примерно 4 мл водного раствора марганцовокислого калия (перманганата калия). Пробирку интенсивно взбалтывать в течение 10...15 с, затем дать отстояться. Сохранение нижним слоем (после отстаивания) малиново-фиолетового цвета будет свидетельствовать об отсутствии в топливе олефинов. Обесцвечивание нижнего слоя или изменение окраски с малиново-фиолетовой на темно-желтую с последующим выпадением бурого осадка подтверждает наличие олефинов в бензине (окраска не должна меняться в течение 2 минут).

2. Комплексная оценка дизельного топлива

За последние годы значительно возросло потребление дизельного топлива, которое в большей массе получают из нефти восточных районов. К топливу для быстроходных дизелей основное внимание должно быть уделено изучению таких требований, как бесперебойная его подача, хорошее распыливание и смесеобразование, легкая воспламеняемость, плавное и полное сгорание. Важным требованием является и то, чтобы топливо не вызывало коррозии деталей двигателя. Процессы смесеобразования и сгорания топлива в дизельных двигателях, особенно быстроходных, происходят за очень короткий промежуток времени, который соответствует 15... поворота коленчатого вала. Это время примерно в 10 раз меньше, чем в карбюраторных двигателях. Образование горючей смеси происходит у быстроходных дизелей непосредственно в цилиндре двигателя. Качество смесеобразования и сгорания топлива зависят от давления и температуры сжатого воздуха, концентрации паров топлива и воздуха, тонкости распыла, испаряемости и химического состава топлива. Химический состав топлива является решающим фактором, определяющим температуру самовоспламенения, период задержки самовоспламенения и скорость распространения пламени в горючей смеси. Дизельное топливо состоит из парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов. Наиболее склонны к окислению и самовоспламенению парафиновые углеводороды, более устойчивы нафтены и самые стойкие к окислению ароматические углеводороды. Оценкой самовоспламеняемости дизельного топлива служит цетановое число (ЦЧ). ЦЧ определяют на одноцилиндровом четырехтактном двигателе ИТ9-3М с переменной степенью сжатия по методу совпадения вспышек, путем сравнения самовоспламенения испытуемого дизельного топлива с эталонными топливами. Эталонными топливами являются смеси цетана, воспламеняемость которого принята за 100 единиц и альфаметилнафталина, воспламеняемость которого принята за 0.

Цетановое число дизельного топлива равно процентному содержанию (по объему) цетана в искусственно приготовленной смеси с альфаметилнафталином, эквивалентной по самовоспламеняемости испытуемому топливу. Например, если самовоспламеняемость испытуемого топлива равноценна смеси, состоящей из 45% цетана и 55% альфаметилнафталина, то цетановое число топлива равно 45. ЦЧ дизельного топлива влияет также и на другие показатели работы двигателя: его запуск, максимальное давление сгорания, удельный расход топлива, температуру выпускных газов, отложения в двигателе и дымность выпускных газов. С увеличением цетанового числа топлива показатели работы двигателя улучшаются. У выпускаемых в настоящее время промышленностью топливах для быстроходных дизелей цетановое число должно быть не менее 45 ед. Однако повышение цетанового числа свыше 50 ед. не оказывает существенного влияния на работу дизельного двигателя. Таким образом, химический состав топлива влияет решающим образом на задержку его воспламенения в двигателе, а также на ряд других показателей работы. В зависимости от климатических зон страны и условий эксплуатации автотракторной техники стандартом предусмотрен выпуск дизельного топлива трех марок: Л - летнее, 3 - зимнее, А - арктическое (ГОСТ 305-82). Топливо Л предназначено для дизелей, эксплуатирующихся при температуре окружающего воздуха и выше. Дизельное топливо марки 3 выпускается двух видов: с температурой застывания не выше минус и минус . Первое предназначено для использования в умеренных климатических зонах при температуре окружающего воздуха минус и выше. Второе - для использования в холодной климатической зоне с температурой окружающего воздуха минус и выше. Температура застывания арктического дизельного топлива не выше минус . Оно предназначено для двигателей, работающих в условиях Севера и Сибири при температуре воздуха минус и ниже. По содержанию серы дизельное топливо подразделяется на два вида: первый - содержание ее не более 0,2%, второй - не более 0,5% для топлива марок Л и 3 и не более 0,4% - для арктического топлива. ГОСТом введена новая форма обозначения дизельного топлива: для летнего топлива в обозначение входят цифры, соответствующие содержанию серы в процентах и температуре вспышки; в марке зимнего топлива указывается содержание серы в процентах и температура застывания; для арктического топлива - только содержание серы в процентах. Например, Л-0,2-40 означает: Л - топливо летнее с содержанием серы 0,2% и температурой вспышки ; 3-02-(-) - топливо зимнее с содержанием серы 0,2% и температурой застывания -; А-0,4 - арктическое топливо с содержанием серы 0,4%. Одной из важных эксплуатационных характеристик дизельного топлива являются его низкотемпературные свойства, которые характеризуют подвижность топлива при отрицательных температурах. В дизельном топливе содержатся парафиновые углеводороды, которые при высокой температуре находятся в растворенном состоянии, а при ее понижении выкристаллизовываются. Низкотемпературные свойства оцениваются температурами помутнения и застывания. Температурой помутнения называют температуру, при которой меняется фазовый состав топлива, т. к. наряду с жидкой фазой появляется твердая. При этом топливо мутнеет из-за выделения микроскопических кристаллов льда (если в топливе имеется вода) и твердых углеводородов. Температурой застывания называют температуру, при которой топливо полностью теряет подвижность. При помутнении дизельное топливо не теряет текучести. Размеры кристаллов таковы, что они проходят через элементы фильтров грубой очистки и не проходят через элементы фильтров тонкой очистки, на которых образуется тонкая парафиновая пленка. Нарушение подачи топлива из-за его помутнения возможно при пуске и прогреве дизеля. Для обеспечения нормальной эксплуатации двигателя необходимо, чтобы температура помутнения дизельного топлива была ниже температуры окружающего воздуха. Температура застывания ниже температуры помутнения на 5.... При понижении температуры, выпавшие кристаллы парафиновых углеводородов начинают сращиваться, образуя пространственную решетку, внутри ячеек которой находятся жидкие углеводороды топлива. При температуре застывания топлива кристаллическая структура настолько упрочняется, что топливо теряет текучесть и приобретает студнеобразный вид. Для обеспечения нормальной работы дизельного двигателя необходимо, чтобы температура застывания топлива была на 8... ниже температуры окружающего воздуха. Температурой вспышки называют минимальную температуру, при которой пары топлива, нагреваемого в закрытом тигле, образуют с окружающим воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки характеризует огнеопасность нефтепродукта при его транспортировании, хранении, заправке. Температура вспышки в закрытом тигле дизельных топлив, для дизелей общего назначения, должна быть не ниже: Л - , 3 - , А - . Чем выше температура вспышки, тем меньше его пожарная опасность.

Ассортимент, качество и состав дизельных топлив

Нефтеперабатывающей промышленностью вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305-82 трех марок (таблица Б.1): Л - летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха и выше, З - зимнее, применяемое при температурах до -2 (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь температуру застывания t заст. < -3 и температуру помутнения tп < -) , или зимнее, применяемое при температурах до - 3 (в этом случае топливо должно иметь tзаст < -45 и tп < -35), мар-ки А - арктическое, температура применения которого до -50. Содержание серы в дизельном топливе марок Л и З не должно пре-вышать 0,2 % - для I вида топлива и 0,5 % для II вида топлива, а марки А - 0,4 %. Для удовлетворения потребности в дизельном топливе разрешаются по согласованию с потребителем выработка и применение топлива с температурой застывания 0 без нормирования температуры помутнения. Дизельное топливо (ГОСТ 305-82) получают компаундированием прямогонных и гидроочищенных фракций в соотношениях, обеспечивающих требования стандарта по содержанию серы. В качестве сырья для гидроочистки нередко используют смесь среднедистиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов, чаще прямогонного дизельного топлива и легкого газойля каталитического крекинга. Содержание серы в прямогонных фракциях в зависимости от перерабатываемой нефти колеблется от 0,8% до 1,0% (для сернистых нефтей), а содержание серы в гидроочищенном компоненте - от 0,08% до 0,1%.Дизельное экспортное топливо (ТУ 38.401-58-110-94) вырабатывают для поставок на экспорт с содержанием серы 0,2%. Исходя из требований к содержанию серы, дизельное экспортное топливо получают гидроочисткой прямогонных дизельных фракций. Для оценки его качества по требованию заказчиков определяют дизельный индекс (а не цетановое число, как принято по ГОСТ 305-82). Кроме того, вместо определения содержания воды и коэффициента фильтруемости экспресс методом устанавливают прозрачность топлива при температуре . Дизельный индекс (ДИ) косвенно характеризует ЦЧ и испаряемость, является наилучшим показателем пусковых свойств топлива при низких температурах. Для высокооборотных дизелей ДИ обычно равен ?54, для среднеоборотных - ?40.

Вычисляется дизельный индекс по формуле

ДИ = 1,903?103?(1,8А +32) /

Где А - анилиновая точка топлива, ;

- плотность топлива при , кг/м3.

Анилиновая точка - критическая температура растворения чистых углеводородов или их смеси в анилине (для дизельного топлива А ? 60оС).

Экологически чистое дизельное топливо выпускают по ТУ 38.1011348-90. Технические условия предусматривают выпуск двух марок летнего (ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ) и одной марки зимнего (ДЗЭЧ) дизельного топлива с содержанием серы до 0,05% (вид I) и до 0,1% (вид II). С учетом ужесточающихся требований по содержанию ароматических углеводородов введена норма по этому показателю: для топлива марки ДЛЭЧ-В - не более 20%, для топлива марки ДЗЭЧ - не более 10%. Экологически чистые топлива вырабатывают гидроочисткой дизельного топлива, допускается использование в сырье гидроочистки дистиллятных фракций вторичных процессов.

Оценка дизельного топлива по внешним признакам

Оценка дизельного топлива по внешним признакам выполняется теми же методами, которые рассмотрены применительно к бензинам в. Дополнительно к тому необходимо отметить некоторые характерные особенности, относящиеся к цвету и запаху топлив. В связи с тем, что в дизельном топливе имеются растворимые смолы, оно в зависимости от их природы и количества имеет цвет от желтого до светло-коричневого. Чем меньше интенсивность окраски, т. е. чем светлее топливо, тем меньше в нем смолистых веществ и тем выше его качество. Запах у дизельного топлива нерезкий. Зимние и особенно арктические сорта дизтоплива мало отличаются по фракционному составу от керосинов, поэтому по запаху они схожи с керосинами.

Определение вязкости топлива

Различают вязкость абсолютную (динамическую, кинематическую) и условную. Кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости к плотности жидкости при одинаковых температурах. Единицей измерения кинематической вязкости в системе «СИ» является /с или меньшая единица - /с. Вязкость дизельных топлив в основном вы-ражают в единицах кинематической вязкости и ее обычно рассматривают при оценке свойств нефтепродуктов. Условная вязкость размерности не имеет и ею пользуется редко. Вязкость дизельного топлива оказывает большое влияние на прокачиваемость его через фильтры, движение по топливопроводам высокого давления, работу плунжерной пары, процессы распыливания и смесеобразования. Все это ограничивает пределы вязкости, которые составляют от 2 до 6 мм2/с при 20оС.

Определение кислотности топлива

Коррозионные свойства топлива, как уже отмечалось, определяются не только наличием водорастворимых кислот и щелочей, воды и сернистых соединений, но и наличием органических кислот. Основными органическими кислотами, содержащимися в нефтепродуктах, являются нафтеновые кислоты, которые относятся к виду карбоновых кислот. Нафтеновые кислоты коррозию черных металлов не вызывают, но на цветные металлы (особенно цинк и свинец) действует весьма агрессивно с образованием солей этих металлов. Содержание органических кислот в дизельном топливе ограничивается ГОСТом. Кислотность топлива - это количество щелочи КОН в мг, необходимое для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 мл топлива. По техническим условиям кислотность дизельных топлив не должна превышать 5 мг КОН/100 мл. В отличие от кислотности, в нормах на масла и смазки указывается предельно допустимое кислотное число. Эти два понятия не следует смешивать. Кислотное число (масел, смазок) выражают в мг едкого калия (КОН), необходимого для нейтрализации 1 г испытуемого нефтепродукта.

Определение температуры вспышки

При транспортировке, хранении и применении пары топлива в смеси с кислородом воздуха могут вспыхнуть в случае возникновения искры от статического электричества или от другого источника воспламенения. Для характеристики этого свойства топлива применяется показатель - температура его вспышки. Следовательно, температура вспышки топлива является показателем, характеризующим его пожарную безопасность при транспортировке, хранении и применении. Температурой вспышки называется та минимальная температура топлива, при которой ее пары с воздухом образуют горючую смесь, воспламеняющуюся при поднесении источника огня.

Определение температуры помутнения и застывания топлива

При охлаждении дизельного топлива вязкость его увеличивается и теряется текучесть в результате затвердения парафиновых углеводородов, из-за чего работа двигателя на таком топливе становится невозможной, т. к. в этом случае нарушается работа топливной аппаратуры. Низкотемпературные свойства дизельного топлива характеризуются температурами помутнения и застывания. Температурой помутнения называет ту температуру, при которой теряется фазовая однородность топлива. В практических условиях - это температура, при которой невооруженным глазом видны кристаллы выделяющихся твердых углеводородов. Температурой застывания называет ту температуру, при которой топливо теряет подвижность. Уровень топлива в стандартной пробирке, наклоненной под углом 4, должен оставаться неподвижным в течение 1 минуты.

Определение наличия водорастворимых кислот и щелочей

Определение водорастворимых кислот и щелочей в дизельном топливе проводится теми же методами, что и для бензина.

3. Комплексная оценка моторного масла

При оценке качества смазочных масел с присадками следует применять показатели, которые будут характеризовать эксплуатационные качества масла, такие, как противокоррозионные, антиокислительные, противоизносные, противонагарные и др. Процесс оценки качества смазочных масел состоит из четырех этапов: лабораторных исследований; испытаний на модельных установках и малоразмерных одноцилиндровых двигателях; стендовых испытаний на полноразмерных установках; эксплуатационных испытаний на машинах. Вязкостные свойства (вязкостно-температурные и индекс вязкости) являются важнейшим показателем моторных масел. Вязкость является основным параметром моторного масла, по которому оно маркируется. От величины вязкости моторного масла при рабочих температурах в двигателе зависят качество смазывания трущихся деталей двигателей и величина их износа. Вязкость моторного масла изменяется в зависимости от температуры: с повышением температуры вязкость понижается, а с понижением - повышается. Желательно, чтобы при высоких температурах масло имело высокую вязкость для обеспечения жидкостного трения, а при низких температурах - низкую вязкость для уменьшения крутящего момента при прокручивании коленчатого вала и обеспечения хорошей прокачиваемости масла в смазочной системе. Интенсивность изменения вязкости масла при изменении температуры у различных моторных масел различна. Вязкостно-температурные свойства масел оцениваются индексом вязкости. Индекс вязкости (ИВ) представляет собой относительную величину, которая показывает степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры по сравнению с эталонными маслами. В качестве эталонных выбраны две серии масел различной вязкости: масла первой серии обладают пологой вязкостно-температурной кривой, их индекс вязкости принят за 100 ед.; масла второй серии характеризуются весьма крутой вязкостно-температурной кривой, ИВ принят за 0 единиц. Стандартом ГОСТ 25371-82 установлены два метода расчета индекса вязкости смазочных масел на основе их кинематической вязкости при 4 и

- А - для масел с ИВ менее 100;

- Б - для масел с ИВ 100 и более.

По методу А индекс вязкости испытуемого масла вычисляют по формуле

ИВ = 100 (н - н1) / (н - н2)

Где н - кинематическая вязкость масла при 4 с индексом вязкости, равным 0 и имеющим при 10 такую же кинематическую вязкость, как испытуемое масло, /c;

н1 - кинематическая вязкость испытуемого масла при 4, /c;

н2 - кинематическая вязкость масла при 4 с индексом вязкости, равным 10 и имеющим при 10С такую же кинематическую вязкость, как испытуемое масло, /c.

Индекс вязкости можно определить по номограмме, для пользования которой нужно знать значения кинематической вязкости при 5 и 10. Моторные масла, обладающие более высоким индексом вязкости, имеют лучшие эксплуатационные свойства. Для повышения индекса вязкости в моторные масла добавляют вязкостные присадки (полиизобутилен, полиметакрилат и др.). Масла, содержащие вязкостную присадку, называют загущенными. Загущенные масла обладают хорошими вязкостно-температурными свойствами, хорошей текучестью при низких температурах, обеспечивают легкий и быстрый пуск двигателя в холодное время года, образуют небольшое количество нагара и обеспечивают минимальные потери мощности на трение. Термоокислительная стабильность - важнейший показатель эксплуатационных свойств масла, оценивающих склонность смазочных масел к лако- и нагарообразованию. В процессе работы в двигателе моторное масло претерпевает глубокие изменения, которые приводят к изменению физических и химических свойств. Результатом таких превращений является накопление в масле нейтральных продуктов в виде смолистых веществ, асфальтенов, карбенов и других соединений глубокого окисления масел, а также кислых веществ в виде органических кислот, оксикислот, асфальтенов и др. Продукты окисления масла способствуют лако- и нагарообразованию на деталях поршневой группы, что может привести к закоксовыванию поршневых колец. Моторное масло должно обладать высокой термоокислительной стабильностью, т. е. под действием высокой температуры не образовывать на поверхностях поршневой группы двигателя лаковых отложений.

При определении термоокислительной стабильности моторное масло, находящееся на металлической поверхности в виде тонкого слоя нагревается, в результате чего оно теряет в массе за счет испарения легко-летучих веществ. Остаток, полученный на металлической поверхности, разделяется на рабочую фракцию и лак. Термоокислительная стабильность моторного масла выражается временем в минутах, в течение которого испытуемое масло при температуре превращается в лаковый остаток, состоящий из 50% рабочей фракции и 50% лака. Метод определения термоокислительной стабильности на испарителях, по методу Папок, служит для условной оценки масел в отношении склонности их к образованию лаковых отложений на деталях двигателя в зоне поршневых колец, а также для оценки эффективности действия присадок, уменьшающих лакообразование. Моющие свойства - эксплуатационный показатель масла, характеризующий способность масла, удерживать во взвешенном состоянии образующиеся продукты окисления. Для улучшения моющих свойств в масла вводят специальные присадки (кальциевые, бариевые и другие соли сульфокислот). Коррозийный (химический) износ трущихся деталей зависит и от качества смазочного масла, и количества образующихся в масле в процессе эксплуатации агрессивных веществ, к которым относятся органические кислоты, водорастворимые (минеральные) кислоты и щелочи, активные сернистые соединения, окислы серы, вода. Органические кислоты оцениваются кислотным числом. Коррозийность масел определяют лабораторным путем по методам Пинкевича и НАТИ. Улучшают антикоррозийные свойства масла путем введения специальных присадок, содержащих в своем составе щелочноземельные металлы, а также присадок, образующих на поверхности металла защитные пленки (трибутилфосфат, трифенилфосфат, осерненное масло). Противоизносные свойства масла характеризуют его способность предотвращать или уменьшать износы трущихся деталей. Эти свойства масел определяются его вязкостью, маслянистостью, чистотой. Улучшают противоизносные и противозадирные свойства масла введением специальных присадок (соединения, не содержащие активную серу, эфиры фосфорных кислот, модификаторы трения на основе и другие).

Классификация моторных масел

Классификация моторных масел, согласно ГОСТ 17479.1-85, подразделяет их на классы по вязкости и группы по назначению и уровням эксплуатационных свойств. Ниже приведено описание отечественной классификации моторных масел с учетом Изменения № 3 к ГОСТ 17479.1-85, которым увеличено число классов вязкости и изменены их границы, введены новые группы по назначению и уровням эксплуатационных свойств, а также некоторые наименования. Например, по всему тексту стандарта масла для карбюраторных двигателей называются более точным термином - маслами для бензиновых двигателей. ГОСТом 17479.1-85 предусмотрено такое обозначение моторных масел, которое сообщает потребителю основную информацию об их свойствах и области применения. Стандартная марка включает следующие знаки: букву М (моторное), цифру или дробь, указывающую класс или классы вязкости (последнее для всесезонных масел), одну или две из первых шести букв алфавита, обозначающих уровень эксплуатационных свойств и область применения данного масла. Универсальные масла обозначают буквой без индекса или двумя разными буквами с разными индексами. Индекс 1 присваивают маслам для бензиновых двигателей, индекс 2 - дизельным маслам. Классы вязкости моторных масел, установленные ГОСТ 17479.1-85. Так, марка М-63/10В указывает, что это моторное масло всесезонное, универсальное для среднефорсированных дизелей и бензиновых двигателей (группа В); M-43/8-B2Г1 - моторное масло всесезонное, универсальное для среднефорсированных дизелей (группа В2) и высокофорсированных бензиновых двигателей (группа Г1); М-14-Г2(цс) - моторное масло класса вязкости 14, предназначенное для высокофорсированных дизелей без наддува, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях, (цл20) -- применимое в дизелях с циркуляционным наддувом. В характеристике области применения («цс» означает циркуляционное судовое); аналогично М - 14Д (цл20) - моторное масло для высокофорсированных и лубрикаторных смазочных системах и имеющее щелочное число 20 мг КОН/г. В прежней нормативной документации дополнительные характеристики условий применения и особенностей свойств масел вводились в стандартные обозначения без скобок (М-8Г2К, М-10ДМ, М-16ДР и т.п.), иное назначение масла обозначала группа Е (раньше так обозначали цилиндровые масла для лубрикаторных смазочных систем крейцкопфных дизелей), употреблялись и нестандартные марки (МТ-16п, М-16ИХП-3). Поскольку старые марки содержатся в многочисленных инструкциях по эксплуатации техники, нормативной документации на масла, картах смазки и другой документации, не представляется возможным единовременно исключить все ранее принятые обозначения. Нередко возникает необходимость решения вопросов взаимозаменяемости отечественных и зарубежных моторных масел, например, когда необходимо выбрать отечественное масло для импортной техники или зарубежное масло для экспортируемой отечественной техники. Общепринятой в международном масштабе стала классификация моторных масел по вязкости Американского общества автомобильных инженеров - SAE J300. Уровень эксплуатационных свойств масел и область их применения зарубежные производители моторных масел в большинстве случаев указывают по классификации API (Американский институт нефти). ГОСТ 17479.1-85 в справочных приложениях дает примерное соответствие классов вязкости и групп по назначению и эксплуатационным свойствам, изложенным в ГОСТе, классам вязкости по SAE и классам API по условиям и областям применения моторных масел. Следует подчеркнуть, что речь идет не об идентичности, а только об ориентировочном соответствии. Классы вязкости SAE в большинстве случаев имеют более широкие диапазоны кинематической вязкости при , чем классы вязкости по ГОСТ 17479.1-85. По этой причине одному классу SAE могут соответствовать два смежных класса по ГОСТ 17479.1-85. В таком случае предпочтительно указать аналог, имеющий самое близкое фактическое значение вязкости по проектным данным или нормативной документации на данный продукт.

Классификация API подразделяет моторные масла на две категории: «S» (Service) - масла для бензиновых двигателей и «С» (Commercial) - масла для дизелей. Универсальные масла обозначают классами обеих категорий. Классы в категориях указывают буквы латинского алфавита, стоящие после буквы, обозначающей категорию, например, SF, SH, CC, CD или SF/CC, CG/CD, CF-4/SH для универсальных масел. Моторные масла, относящиеся к одному и тому же классу API, но производимые разными фирмами, могут существенно отличаться по составу базовых масел, типам используемых присадок и, следовательно, иметь специфические свойства, удовлетворять предъявляемые требования близко к предельным значениям или иметь запас качества. При выборе аналога по области применения и уровню эксплуатационных свойств обязательно должны быть приняты во внимание все специальные требования к моторному маслу со стороны изготовителя техники (например, ограничения по сульфатной зольности, отсутствие или, напротив, наличие определенного количества цинка, отсутствие в составе масла растворимых модификаторов трения, содержащих молибден и т. п.).

Согласно классификациям ГОСТ 17479.1-85 и API группу (класс) по уровню эксплуатационных свойств устанавливают только по результатам моторных испытаний масел в специальных одноцилиндровых установках и полноразмерных двигателях. Испытания проводят в стендовых условиях по стандартным методам. Чем выше присваиваемый маслу уровень эксплуатационных свойств, тем «строже» проходные оценки результатов испытаний или жестче условия их проведения. Для контроля стабильности качества серийно выпускаемых моторных масел классификационные испытания проводят, согласно требованиям ГОСТ 17479.1-85, не реже одного раза в два года. При этом определяют моющие, диспергирующие и другие свойства.

Оценка смазочных масел по внешним признакам

Оценка по внешним признакам выполняется теми же методами, которые рассмотрены ранее применительно к бензинам и дизельным. Современные моторные масла содержат значительно больше смол, чем дизельные топлива, поэтому они имеют более интенсивную окраску, вплоть до того, что в слое толщиной 40...50 мм становятся непрозрачными. В связи с этим для жидких масел, кроме цвета в проходящем свете, необходимо фиксировать цвет и оттенок в отражённом свете.

Определение пригодности работающего масла методом масляного пятна. В условиях нормальной эксплуатации двигателя в масле постепенно накапливаются различные вещества. Старение моторного масла происходит за счет загрязнения его атмосферной пылью, продуктами износа, газообразными, жидкими и твердыми частицами, образующимися в процессе сгорания топлива, а также за счет загрязнения веществами, образующимися в результате химических и физико-химических изменений углеводородов базового масла и компонентов присадок, вводимых в эти масла. В состав продуктов окисления топлива, проникающих вместе с газами через поршневые кольца в картер двигателя и загрязняющих масло, входят окислы азота; соединения, содержащие серу, карбоксильные и карбонильные соединения; углеводороды, сажа, соединения свинца и ряд других окислов. В зависимости от конструктивных особенностей двигателей и режима их работы значительная часть продуктов загрязнения может образовываться также в результате окисления углеводородов самого масла. Продукты загрязнения масла делятся на органические и неорганические. Органические продукты загрязнения состоят в основном из продуктов окислительной полимеризации масла и неполного сгорания топлива; неорганические - из почвенной пыли, металлических продуктов износа деталей, сработавшейся присадки, соединений свинца, воды и др. При работе двигателя содержание в масле загрязняющих примесей в начале интенсивно растет, а затем стабилизируется. Это объясняется добавлением свежего масла взамен устаревшего и улавливанием части загрязняющих примесей фильтрами. Особенно интенсивное нарастание продуктов износа в масле может происходить при неисправностях систем очистки воздуха и масла. Ухудшение очистки воздуха увеличивает пропуск пыли в цилиндры, что существенно повышает интенсивность изнашивания деталей и особенно верхних поршневых колец и канавок под них в поршне, а также верхней части цилиндров. Ухудшение очистки масла особенно увеличивает интенсивность износа шеек и подшипников коленчатого вала, нижних поршневых колец, средней и нижней частей цилиндров. Повышение концентрации элементов износа наблюдается также при попадании в масло: охлаждающей жидкости, значительном снижении вязкости масла из-за его разжижения топливом, а также ряда других неисправностей. В связи с вышесказанным следует, что моторное масло в процессе работы стареет, присадки срабатываются, и оно уже не может выполнять свои функции, и его следует заменить. Установить наивыгоднейший срок службы масла в двигателе, при котором обеспечивалась бы долговечная, надежная и экономичная эксплуатация двигателя - задача нелегкая. Проблема работы масла в двигателе - это самая сложная и самая важная проблема в смазочном деле. Поведение масла в двигателе зависит от многих факторов и в первую очередь от конструктивных особенностей двигателя и его системы смазки, режимов работы, качества масла и качества топлива. Среди исследователей нет единого мнения по вопросу смены масла, так как срок смены масла в двигателе зависит в основном от состояния двигателя и в первую очередь его изношенности, особенно цилиндропоршневой группы; режима работы двигателя; условий эксплуатации; состояния фильтров; качества масла; качества топлива. К параметрам масла, несущим информацию о техническом состоянии двигателей, работоспособности отдельных систем и пригодности самого масла и оптимальных сроках его службы до замены относятся: количественное содержание в масле загрязняющих примесей и их качественный состав, показатели, характеризующие моющедиспергирующие свойства масла, его нейтрализующую способность (щелочность), вязкость, наличие воды в масле и ряд других. Осуществление контроля достижения предельных значений показателей, как правило, требует специализированного испытательного оборудования. Однако изменение диспергирующих свойств масел можно ориентировочно оценить непосредственно в условиях эксплуатации, используя простейшие экспресс методы, в частности метод «масляного пятна», который доступен каждому водителю. Заключается этот метод в нанесении капли горячего масла, взятого масляным щупом или специальной пипеткой из картера двигателя (сразу после его остановки) на фильтровальную бумагу. Через 2 часа образующаяся хроматограмма может быть использована для оценки диспергирующих свойств.

На хроматограмме различают d - центральное ядро, соответствующее расплыву капли масла на фильтровальной бумаге и D - зону диффузии, т.е. кольцо, очерченное нерастворимыми в масле продуктами загрязнения вокруг центрального ядра. При установлении сроков службы масла в двигателях применяют так называемые браковочные показатели, при достижении предельно допустимых значений которых необходимо заменить масло. Браковочными показателями обычно служат: изменение вязкости, температуры вспышки, щелочности, содержание загрязняющих примесей, воды и топлива, значение диспергирующих свойств масла и ряд других. Чем больше площадь диффузии, тем выше оценивается диспергирующая способность (ДС) масла. Уменьшение ширины зоны диффузии указывает на срабатывание присадки или наличие в масле воды. Для оценки диспергирующей способности работающего масла определяют площадь зоны диффузии на хроматограмме по выражению

ДС = 1 - /

Где d - средний диаметр центрального ядра, мм;

D - средний диаметр внешнего кольца зоны диффузии, мм.

Полученная величина является численным показателем диспергирующей способности работающего масла и выражается в условных единицах. Неудовлетворительными считаются диспергирующие свойства меньше 0,3 усл. ед. При этом необходима смена масла.

4. Комплексная оценка консистентных смазок

Пластичные смазки используют для смазки ряда механизмов и деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственной техники там, где жидкие смазочные материалы (масла) вытекают, или которые подвергаются воздействию грязи, пыли и работают в условиях влажной среды (ходовая часть, тяги рулевого управления, отдельные узлы двигателя и трансмиссии) и представляют собой мазеобразные продукты, сочетающие свойства жидкости и твердого тела. Пластичная смазка на 10...15% состоит из структурного каркаса, образованного загустителем (дисперсная фаза), 70...90% - жидкого масла, заключённого в ячейки каркаса (дисперсионная среда) и присадки - 1... 1,5 %.

В качестве загустителя служат соли высокомолекулярных жирных кислот (мыла) или углеводороды (церезины, петролатумы и т. п.). Наиболее распространены мыльные загустители - кальциевые, натриевые, литиевые, алюминиевые, смешанные и другие. В качестве грубой модели пластичная смазка может быть представлена в виде куска ваты, пропитанный маслом. Волокна ваты соответствуют частицам дисперсной фазы, а масло, удерживаемое в вате - дисперсной средой смазки. К основным эксплуатационным характеристикам пластичных смазок относят: предел прочности, вязкость, коллоидную стабильность, температуру каплепадения, механическую стабильность, стойкость и т. п. О способности удерживаться на вращающихся деталях судят по пределу прочности на сдвиг. Пределом прочности называется минимальное удельное напряжение, при котором происходит разрушение каркаса смазки в результате сдвига одного ее слоя относительно другого. Определяют на приборе, называемом пластомером. Чем выше предел прочности на сдвиг, тем надежнее удерживается смазка в подшипниках качения. Вязкостные свойства смазок при температурах от -70 до определяют на автоматических капиллярных вискозиметрах АКВ, в которых смазка при помощи пружины продавливается с переменной скоростью через капилляр. Коллоидная стабильность смазки - это ее способность сопротивляться отделению дисперсионной среды (масла) при хранении и применении. Показателем, характеризующим температурную стойкость пластичных смазок, является температура каплепадения.

Температурой каплепадения оценивают температурную стойкость смазки. Она определяется в лабораторных условиях по замеру температуры, при которой происходит падение первой капли смазки, нагреваемой в специальном приборе.

В зависимости от температуры каплепадения смазки классифицируют на следующие виды: низкоплавкие (защитные смазки ПВК и ВТВ-1), температура каплепадения которых не превышает ; среднеплавкие (солидолы, графитовая смазка УСс-А), изготовленные на кальциевых мылах с температурой каплепадения 75...; тугоплавкие (ЯНЗ-2, Литол-24, № 158, ЦИАТИМ-201 и др.), загущенные литиевым или натриево-кальциевыми мылами и имеющие температуру каплеобразования от 120 до . Показатель, характеризующий способность смазки противостоять растворению в воде, называется отношением к воде. Защитные смазки, для изготовления которых используют углеводородные (не мыльные) загустители, совершенно не растворимы в воде. Антифрикционные смазки, загущенные кальциевыми (солидолы всех марок) и литиевыми (Литол-24) мылами, являются влагостойкими. Антифрикционные смазки, загущенные натриевокальциевыми мылами (ЯНЗ-2), отличаются недостаточной влагостойкостью. Водостойкость смазки, т. е. ее растворимость определяют только качественно по изменению внешнего вида (полный или частичный распад) комка смазки в холодной (24 часа при ) и кипящей (1 ч) воде. Если температура плавления смазки ниже , испытание в кипящей воде неприемлемо. Комплексную характеристику механических свойств смазок определяют по их густоте, так называемым числом пенетрации, показывающим глубину погружения в смазку стандартного конуса с иглой.

5. Производство резиновых материалов в автостроении

Резина - эластичный материал, образующийся в результате вулканизации натурального (НК) и синтетических каучуков (СК). Представляет собой сетчатый эластомер-продукт поперечного сшивания молекул каучуков химическими связями. Свойства определяются как применяемым каучуком, так и ингредиентами резиновой смеси. Резины, в общем, имеют более высокую теплостойкость, чем каучуки. Современная физическая теория упрочнения каучука объясняет повышение его прочности наличием сил связи (адсорбции и адгезии), возникающих между каучуком и наполнителем, а также образованием непрерывной цепочно-сетчатой структуры наполнителя вследствие взаимодействия между частицами наполнителя. Возможно и химическое взаимодействие каучука с наполнителем. Резина является одним из важнейших конструкционных материалов, который находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства и в быту. Это обуславливается, прежде всего, ее уникальной способностью значительно деформироваться при сравнительно небольших напряжениях, изменять форму при механическом нагружении, практически сохраняя постоянный объем, восстанавливать исходную форму после удаления нагрузки, поглощать в процессе деформирования и рассеивать при последующем восстановлении механическую энергию.