Вариант 19
Задание 1.
При получении с нефтебазы масла марки М-63 /10 Г1 был выдан паспорт:
Показатели качества
|
Значения показателей
|
Кинематическая вязкость, мм2/с, при 100оС
|
11,5
|
Моющие свойства, баллы
|
3,0
|
Щелочное число, мг КОН на 1 г масла
|
6,5
|
Зольность, %
|
1,5
|
Индекс вязкости
|
135
|
Дайте объяснение влияния отклонений каждого показателя качества масла от требований ГОСТа 10541-78 на работу двигателя и долговечность его систем и механизмов. Расшифруйте обозначение масла в соответствии с ГОСТом 17479.1 – 85 «Масла моторные».
Решение:
М-63 /10 Г1 – обозначение по ГОСТ 17479.1 – 85 «Масла моторные»:
М – масло моторное
63 /10 – класс вязкости
Класс вязкости
|
Кинематическая вязкость, мм2/с (сСт),
при температуре
|
+ 100°С
|
- 18°С, не более*
|
63/10
|
свыше 9,3 до 11,5 включительно
|
10400
|
Г1 - масло для высокофорсированных бензиновых двигателей, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях, способствующих окислению масла, образованию всех видов отложений, коррозии и ржавлению
Нормативные по ГОСТ 10541-78 показатели качества перечисленных в паспорте показателей для масла марки М-63 /10 Г1 составляют:
Показатели качества
|
Значения показателей по ГОСТ
|
Значения показателей по паспорту
|
Кинематическая вязкость, мм2/с, при 100оС
|
Не более 10±0,5
|
11,5
|
Моющие свойства, баллы
|
Не более 0,5
|
3,0
|
Щелочное число, мг КОН на 1 г масла
|
10,5
|
6,5
|
Зольность, %
|
1,65
|
1,5
|
Индекс вязкости
|
Не менее 125
|
135
|
Таким образом, имеют место отклонения качества моторного масла по следующим показателям:
Кинематическая вязкость, мм2/с, при 100оС – выше нормы
Моющие свойства, баллы – выше нормы
Щелочное число, мг КОН на 1 г масла – выше нормы
Зольность, % - ниже нормы
Кинематическая вязкость - основной эксплуатационный параметр для всех видов моторных масел. По определению - отношение динамической вязкости ( h ) к плотности ( d ) жидкости или газа при той же температуре:
n = h / d
От вязкости масла зависят следующие факторы:
- толщина образуемой масляной пленки в парах трения (надежность разделения трущихся поверхностей при высоких температурах, стойкость к разрушению до добавления противоизносных присадок),
- лёгкость пуска двигателя в холодную погоду,
- мощность двигателя (потери на трение, компрессия в ЦПГ),
- коэффициент полезного действия двигателя,
- количество осадков образующихся в картерном масле,
- расход топлива,
- расход масла.
С уменьшением вязкости масла облегчается пуск двигателя и ускоряется подача масла на стенки цилиндра в момент пуска. С повышением вязкости масла возрастает толщина масляной пленки, разделяющей трущиеся поверхности, что косвенно приводит к некоторому повышению степени сжатия топливо-воздушной смеси в цилиндре (компрессии) из-за снижения потерь на прорыв газов в полость картера через изношенные кольца поршня, что в конечном счёте приводит к улучшению условий сгорания топлива в процессе рабочего цикла.
Чем выше индекс вязкости моторного масла, тем в более широком температурном диапазоне (окружающей среды) масло обеспечивает работоспособность двигателя – обеспечивается более легкий пуск двигателя при низких температурах и достаточная толщина масляной пленки (и, соответственно, защита двигателя от износа) при высоких температурах.
Моющие свойства характеризуют способность масла обеспечивать необходимую чистоту деталей двигателя, поддерживать продукты окисления и загрязнения во взвешенном состоянии. Чем выше моющие свойства масла, тем больше нерастворимых веществ — продуктов старения может удерживаться в работающем масле без выпадения в осадок, тем меньше лакообразных отложений и нагаров образуется на горячих деталях, тем выше может быть допустимая температура деталей (степень форсирования двигателя).
Моющие свойства масел характеризуют величиной моющего потенциала, определяющего способность анализируемого масла удерживать во взвешенном состоянии эталонный загрязнитель. Чем больше моющий потенциал масла, тем лучше его моющие свойства. Моющие свойства масел определяют лабораторными методами или по результатам моторных испытаний. Наиболее распространен лабораторный метод определения моющих свойств на приборе, который представляет собой одноцилиндровую установку с кривошипно-шатунным механизмом, приводимым от электродвигателя. Заданные температуры масла в картере и на поверхности поршня обеспечиваются электроподогревателями. После испытаний на исследуемом масле в течение заданного промежутка времени установку разбирают и по количеству лака, образовавшегося на боковой поверхности поршня, по цветной шкале оценивают моющие свойства масла. Если на поршне отсутствует лак, то масло получает балл 0, если поршень сильно загрязнен лаком — балл 6.
В данном случае масло имеет балл 3 (при норме не более 0,5). Значит, оно имеет плохие моющие свойства, на горячих деталях будет образовываться много лакообразных отложений и нагаров.
Щелочное число — это показатель способности масла противостоять кислотам (и окисям), которые образуются в результате сгорания топлива, и окисления масла. Совокупное число присутствия металлосодержащих (магний, кальций, натрий) щелочных присадок определяет общее щелочное число масла. Выражается в количестве гидроокиси калия (КОН) на грамм масла (мг КОН/г). Чем выше показатель, тем больше кислот может нейтрализовать данное масло, тем медленнее будет происходить износ двигателя.
Зольность характеризует общее количество присадок в масле. Она определяется с помощью сжигания небольшого количества масла в специальном тигле. То, что не выгорело — это и есть остатки присадок. Чем выше зольность, тем больше в масле разнообразных присадок. Очень большая зольность увеличивает нагарообразование на свечах и отложения в двигателе. При снижении зольности масла уменьшается возможность возникновения калильного зажигания, улучшается работа свечей и уменьшается износ двигателя.
Задание 2
Характеристика показателей качества бензинов, определяющих их испаряемость.
Одним из требований к бензину является оптимальная испаряемость. В условиях хранения и транспортирования испарение должно быть минимальным. При применении в двигателе бензина должны иметь такую испаряемость, чтобы обеспечить надёжное воспламенение и горение топлива с оптимальной скоростью в камерах сгорания двигателей.
Испаряемость бензина характеризует условия смесеобразования и состав горючей смеси во впускной системе двигателя, склонность бензина к образованию паровых пробок в топливной системе автомобиля, а также полноту сгорания бензина и степень разжижения моторного масла бензиновыми фракциями. Испаряемость бензина оценивается следующими комплексными и единичными показателями, определяемыми лабораторными методами: фракционным составом, давлением насыщенных паров, склонностью к образованию паровых пробок (соотношение пар-жидкость).
1. Фракционный состав (ФС)
Фракционный состав-содержание в бензине фракций, выкипающих в определенных температурных пределах (выражаемое в % об.). С фракционным составом бензина связаны такие характеристики двигателя, как легкий и надежный запуск, длительность прогрева, приемистость, полнота сгорания и расход топлива, образование отложений в камере сгорания и ряд других. Фракционный состав определяют по методу ГОСТ 2177-82 разгонкой 100см3 бензина в регламентируемых стандартом условиях на специальном приборе.
Стандартными единичными показателями фракционного состава отечественных автомобильных бензинов согласно ГОСТ 2084-77 являются:
- температуры начала перегонки, перегонки 10, 50 и 90% и конца кипения;
- объем остатка в колбе;
- сумма потерь при разгонке и остатка в колбе, которая равна разности между объемом бензина, залитым в колбу, и объемом дистиллята в мерном цилиндре после окончания разгонки.
Для исследовательских целей при определении фракционного состава фиксируют температуры перегонки каждых 10% бензина и по этим данным строят кривую перегонки бензина в координатах объем бензина (%) -температура (°С).
Температура выкипания 10 % бензина характеризует пусковые свойства. При температуре ниже предельных значений в системе питания двигателя могут образовываться паровые пробки, а при более высоких температурах запуск двигателя затруднён. В США пусковые свойства двигателя характеризуют количеством топлива, выкипающем до 70 0С.
Температура выкипания 50 % характеризует скорость перехода двигателя с одного режима работы на другой и равномерность распределения бензиновых фракций по цилиндрам.
Температура выкипания 90 % фракций и конца кипения влияют на полноту сгорания топлива и его расход, а также на нагарообразование в камере сгорания в цилиндре двигателя.
В ГОСТ Р 51105-97, который действует с 01.01.99 г., ФС бензина определяется при температуре выкипания 70, 100 и 180 0С.
2. Давление насыщенных паров (ДНП)
Давление насыщенных паров бензина - это давление паров, находящихся в равновесии с жидкой фазой при определенных соотношениях объемов жидкой и паровой фаз и данной температуре. Давление насыщенных паров дает дополнительную характеристику по содержанию и составу низкокипящих фракций бензина. По величине давления насыщенных паров можно судить: о пусковых свойствах бензина, о склонности бензина к образованию паровых пробок в топливной системе двигателя, о возможных потерях бензина при транспортировании и хранении.
Давление насыщенных паров бензина определяют статическим прямым или косвенным методом. Среди первых широко распространен метод определения в бомбах. В основном используют бомбу Рейда - прибор, принятый в ряде стран в качестве стандартного.
Прибор Рейда состоит из двух стальных камер, соединенных на резьбе. Верхняя камера по объему в 4 раза больше нижней и имеет штуцер для соединения с манометром (на рисунке не показан). Метод определения давления насыщенных паров в бомбе по ГОСТ 1756-52 соответствует зарубежным методам ASTMD 323 (США) и IP 69 (Великобритания).
Для определения давления насыщенных паров пробу бензина (~ 150 см3) предварительно охлаждают в ледяной ванне, затем заливают в нижнюю камеру прибора Рейда, также охлажденную в ледяной ванне, и плотно соединяют нижнюю (топливную) камеру с верхней (воздушной), ополоснутой водой. После этого прибор помещают в вертикальном положении в водяную баню, нагретую до температуры 38 + 0,3 °С. По манометру измеряют избыточное давление в верхней камере. Обычно для измерения давления используют ртутный манометр либо пружинный, отградуированный в кгс/см2.
ДНП даёт дополнительное представление об испаряемости бензина, а также о возможности образования газовых пробок в системе питания двигателя. Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем выше его испаряемость. По ФС бензина рассчитывают индекс испаряемости.
Бензины, применяющиеся в летнее время, имеют более низкое ДНП. Для обеспечения необходимых пусковых свойств товарного бензина, в его состав включают лёгкие компоненты: изомеризат, алкилат, бутан, фр. н.к. – 62 0С.
3. Индекс испаряемости (ИИ) бензина характеризует испаряемость бензина и его склонность к образованию паровых пробок при определенном сочетании давления насыщенных паров и объема испарившегося бензина при температуре 70° С. Индекс испаряемости рассчитывают по формуле
ИИ=10ДНП + 7 V 70,
где ДНП —давление насыщенных паров, кПа; V70 — объем испарившегося бензина при температуре 70 °С, %.
Склонность бензина к образованию паровых пробок в системе подачи топлива карбюраторного двигателя оценивается наиболее объективно по величине фазового соотношения пар-жидкость, т.е. отношению объемов паровой и жидкой фаз бензина, испарившегося при определенных условиях.
В зарубежных спецификациях на автомобильные бензины, например, в спецификациях ASTMD 438 США фазовое соотношение «пар-жидкость» является обязательным показателем. Для его определения применяют метод ASTMD 2633, заключающийся в измерении объема паров, образовавшихся в результате испарения 1 мл бензина при заданной фиксированной температуре и нормальном давлении (760 мм рт. ст.).
Фазовое соотношение пар-жидкость для каждой фиксированной температуры нагрева бензина Ф, рассчитывают по формуле:
Фt = Vt/V0
где Vt - объем паровой фазы, измеренный в равновесии с жидкостью (жидким бензином) при данной фиксируемой температуре tи нормальном атмосферном давлении, см3; V0-начальный объем пробы бензина, см3.
Задание 3
Требования к жидкостям для тормозных систем. Характеристики и область применения.
В качестве тормозных жидкостей для гидравлических тормозов автомобилей и других машин применяют жидкости с низкой температурой замерзания, хорошими антикоррозионными свойствами и не разрушающие резиновые изделия.
Тормозная жидкость является одной из наиболее важных эксплутационных жидкостей в автомобиле, от качества которой зависит надежность работы тормозной системы и безопасность. Ее основная функция – передача энергии от главного тормозного к колесным цилиндрам, которые прижимают тормозные накладки к тормозным дискам или барабанам. Тормозные жидкости состоят из основы (ее доля 93–98%) и различных добавок, присадок, иногда красителей (остальные 7–2%). По своему составу они делятся на минеральные (касторовые), гликолевые и силиконовые. Эксплуатационные свойства ТЖ определяются составом основных компонентов, входящих в них.
Минеральные (касторовые) – представляющие собой различные смеси касторового масла и спирта, например бутилового (БСК) или амилового спирта (АСК) имеют сравнительно невысокие вязкостно-температурные свойства, так как застывают при температуре -30...-40 градусов и закипают при температуре +115 градусов.
Такие жидкости обладают хорошими смазывающими и защитными свойствами, негигроскопичны, не агрессивны к лакокрасочным покрытиям.
Но они не соответствуют международным стандартам, имеют низкую температуру кипения (их нельзя применять на машинах с дисковыми тормозами) и становятся слишком вязкими уже при минус 20°С.
Минеральные жидкости нельзя смешивать с жидкостями на другой основе, так как возможно набухание резиновых манжет, узлов, гидропривода и образование сгустков касторового масла.
Гликолевые тормозные жидкости, состоящие из спиртогликолевой смеси, многофункциональных присадок и небольшого количества воды. У них высокая температура кипения, хорошие вязкостные и удовлетворительные смазывающие свойства.
Основным недостатком гликолевых жидкостей является гигроскопичность (склонность поглощать воду из атмосферы). Чем больше воды растворено в тормозной жидкости, тем ниже ее температура кипения, больше вязкость при низких температурах, хуже смазываемость деталей и сильнее коррозия металлов.
Отечественная тормозная жидкость «Нева» имеет температуру кипения не ниже +195 градусов и окрашена в светло-желтый цвет.
Гидротормозные жидкости «Томь» и «Роса» по свойствам и цвету аналогичны «Неве», но имеют более высокие температуры кипения. У жидкости «Томь» эта температура составляет +207 градусов, а у жидкости «Роса» +260 градусов. С учетом гигроскопичности при содержании влаги 3.5% фактические температуры кипения для этих жидккостей равны соответственно +151 и +193 градусов, что превосходит аналогичный показатель (+145) для жидкости «Нева».
Силиконовые изготавливаются на основе кремний-органических полимерных продуктов. Их вязкость мало зависит от температуры, они инертны к различным материалам, работоспособны в диапазоне температур от –100 до +350°С и не адсорбируют влагу. Но их применение ограничивают недостаточные смазывающие свойства. Основанные на силиконе жидкости несовместимы с другими.
Основные требования к тормозным жидкостям:
- Температура кипения определяет предельно допустимую рабочую температуру в системе гидропривода тормозов. Для большинства современных жидкостей температура кипения снижается из-за повышения гидроскопичности.
- Температура кипения в сухой жидкости.
- Температура кипения в увлажненной жидкости 3.5% Н2О
ТК в увлажненной жидкости косвенно характеризует температуру, при которой жидкость будет закипать через 1-1.5 года, ее работы в гидроприводе тормозов автомобиля.
Для обеспечения надежной работы тормозов необходимо чтобы рабочая температура тормозов жидкости была выше, чем температура в тормозной системе.
Согласно требованиям международных стандартов температура кипения тормозной жидкости должна иметь температуру кипения увлажненной = 145 оС. Для авто с нормальными условиями эксплуатации 205 и 140 оС. С жесткими условиями ТК = 230 оС, а ТК увлажненная = 155оС.
Для осуществления торможения необходимо, чтобы тормозная жидкость обладала необходимой текучестью, которая определяется максимально допустимой вязкостью при температуре -40оС.
Для жидкости общего назначения 150 мм2/с.
Для жидкостей высокотемпературных 1800 мм2/с
Для жидкостей в северных условиях 1500 мм2/с при t = -55оС
υ = 5 мм2/с при t=+55оС
Основные свойства тормозных жидкостей:
- Температура кипения.
Чем она выше, тем меньше вероятность образования паровой пробки в системе. При торможении автомобиля рабочие цилиндры и жидкость в них нагреваются. Если температура превысит допустимую, ТЖ закипит, и образуются пузырьки пара. Несжимаемая жидкость станет “мягкой”, педаль “провалится”, а машина не остановится вовремя. Чем быстрее ехал автомобиль, тем больше тепла выделится при торможении. А чем интенсивнее замедление, тем меньше времени останется на охлаждение колесных цилиндров и подводящих трубок. Это характерно для частых длительных торможений, например в горной местности и даже на равнинном шоссе, загруженном транспортом, при резком “спортивном” стиле управления автомобилем. Внезапное закипание ТЖ коварно тем, что водитель не может предугадать этот момент.
- Вязкость характеризует способность жидкости прокачиваться по системе. Температура окружающей среды и самой ТЖ может быть от минус 40°С зимой в неотапливаемом гараже (или на улице) до 100°С летом в моторном отсеке (в главном цилиндре и его бачке), и даже до 200°С при интенсивном замедлении машины (в рабочих цилиндрах). В этих условиях изменение вязкости жидкости должно соответствовать проходным сечениям и зазорам в деталях и узлах гидросистемы, заданным разработчиками автомобиля. Замерзшая (вся или местами) ТЖ может блокировать работу системы, густая - будет с трудом прокачиваться по ней, увеличивая время срабатывания тормозов. А слишком жидкая - повышает вероятность течей.
Кроме основных показателей – по температуре кипения и величине вязкости, тормозные жидкости должны отвечать другим требованиям:
- Отсутствие отрицательного воздействия на резиновые детали. Между цилиндрами и поршнями гидропривода тормозов установлены резиновые манжеты. Герметичность этих соединений повышается, если под воздействием тормозной жидкости резина увеличивается в объеме (для импортных материалов допускается расширение не более 10%). В процессе работы уплотнения не должны чрезмерно разбухать, давать усадку, терять эластичность и прочность.
Распухшие манжеты затрудняют обратное перемещение поршней в цилиндрах, поэтому не исключено подтормаживание автомобиля. С усевшими уплотнениями система будет негерметичной из-за утечек, а замедление - неэффективным (при нажатии педали жидкость перетекает внутри главного цилиндра, не передавая усилие тормозным колодкам).
- Защита металлов от коррозии. Узлы гидропривода тормозов изготавливаются из различных металлов, соединенных между собой, что создает условия для развития электрохимической коррозии. Иначе поршни “закиснут” или манжеты, работающие по поврежденной поверхности, быстро износятся, а жидкость вытечет из цилиндров либо будет перекачиваться внутри них. В любом случае гидропривод перестает работать. В гидроприводе детали из различных металлов соединены, есть среда следовательно электрохимическая коррозия. Для предотвращения коррозии в тормозные жидкости добавляют ингибиторы коррозии, защищающие детали из стали, чугуна, алюминия, латуни и меди.
- Смазывающие свойства. Смазывающие свойства тормозной жидкости определяют износ рабочих поверхностей тормозных цилиндров, поршней и манжетных уплотнений. Смазывающее свойство: проверяют на стенде который имитируют тяжелую работу тормозов в тяжелых условиях эксплуатации;
- Термостабильность - устойчивость к воздействию высоких температур и окислению кислородом воздуха, которое в нагретой жидкости происходит быстрее. Продукты окисления ТЖ разъедают металлы. Тормозные жидкости в интервале температур от, минус 40 до, плюс 100°C должны сохранять исходные свойства (в определенных пределах), противостоять окислению, расслаиванию, а также образованию осадков и отложений.
Стабильные тормозные жидкости при высоких и низких температурах должны сохранять работоспособность 50-150 оС. При хранении должны противостоять окислению, расслаиванию, образованию осадков на деталях гидропривода.
- Гигроскопичность - склонность тормозных жидкостей на полигликолевой основе поглощать воду из атмосферы. В эксплуатации - в основном через компенсационное отверстие в крышке бачка. Тормозная жидкость она впитывает влагу. Из-за постоянных перепадов температуры в ней образуется и накапливается конденсат. Чем больше воды растворено в ТЖ, тем раньше она закипает, сильнее густеет при низких температурах, хуже смазывает детали, а металлы в ней корродируют быстрее. Наличие в тормозной жидкости всего 2–3 процентов воды снижает температуру ее кипения примерно на 70 градусов. На практике это означает, что при торможении DOT-4, например, закипит, не разогревшись и до 160 градусов, в то время как в «сухом» (то есть без влаги) состоянии это произойдет при 230 градусах. Последствия будут такие же, как если бы в тормозную систему попал воздух: педаль становится колом, тормозное усилие резко ослабевает.
На современных автомобилях, в силу целого ряда преимуществ, применяются в основном гликолевые тормозные жидкости. К сожалению, за год они могут «впитать» до 2-3% влаги и их нужно периодически заменять, не дожидаясь, когда состояние приблизится к опасному пределу. Периодичность замены указывается в инструкции по эксплуатации автомобиля и обычно составляет от 1 до 3 лет или 30-40 тыс.км.
Объективно оценить свойства тормозной жидкости можно только в результате лабораторных исследований. На практике состояние тормозной жидкости оценивают визуально – по внешнему виду. Она должна быть прозрачной, однородной, без осадка. Существуют приборы для определения состояния тормозной жидкости по температуре кипения или степени увлажнения. Добавление свежей тормозной жидкости при прокачке системы, осуществляемой после ремонтных работ, практически не улучшает ситуацию, поскольку значительная часть ее объема при этом не меняется.
Задание 4
Какие основные марки топлив, моторных и трансмиссионных масел, консистентных смазок и специальных жидкостей должны применяться для грузового автомобиля МАЗ 53362? Автомобиль эксплуатируется летом в местности, в которой вы проживаете. Укажите агрегаты или узлы применения каждой марки ГСМ. Для каждого вида материала укажите марку и действующие ГОСТ или ТУ.
Ответ:
МАЗ 53362 — бортовой автомобиль, выпускаемый Минским автозаводом с 1990 г. Тип двигателя – ЯМЗ-238Б (дизельный).
Поскольку автомобиль эксплуатируется летом, нужно применять летнее дизельное топливо марки Л (ГОСТ 305-82 «Дизельные топлива. Технические условия»).
В МАЗ 53362 установлен двигатель ЯМЗ-238Б, поэтому целесообразно использовать масло группы В2 (ГОСТ 17479.1 – 85 «Масла моторные. Классификация и обозначение»). Масла этой группы применяются для среднефорсированных дизелей, предъявляющих повышенные требования к антикоррозионным, противоизносным свойствам масел и способности предотвращать образование высокотемпературных отложений. Можно использовать моторное масло марки М-8-В2 или М-10-В2 (ГОСТ 8581-78 «Масла моторные для автотракторных дизелей. Технические условия»). Эти масла отличаются вязкостью. Нужно учитывать, что более высокая вязкость моторного масла с одной стороны обеспечивает лучшую масляную пленку и, как следствие, более надежную смазку двигателя, но с другой стороны увеличивает потери мощности на преодоление жидкостного трения, что проявляется в повышении расхода топлива.
Моторное масло предназначено для уменьшения трения, охлаждения, герметизации и очистки внутренних деталей двигателя.
Трансмиссионное масло целесообразно использовать с вязкостью 80-90W. Это должно быть масло, пригодное для цилиндрических, конических передач, например, Тсп-10 (ГОСТ 23652-79. «Масла трансмиссионные. технические условия»).
Основное назначение трансмиссионного масла - смазка высоко нагруженных зубчатых механизмов силовых передач, коробки передач, подшипников и других деталей и узлов автомобилей.
В качестве смазок, исходя из температурного режима работы автомобиля, можно использовать кальциевые смазки (солидолы) или литиевые смазки (Литол, Фиол и др). Предназначена для шарниров, подшипников, централизованных систем смазки шасси и т.д.
Тормозные жидкости – «Нева» (ТУ 6-01-1163-78), «Томь» (ТУ 6-01-1276-86), «Роса» (ТУ 6-05-221-569-84). Основное назначение тормозной жидкости - передача энергии от главного тормозного цилиндра к колесным цилиндрам, которые прижимают тормозные накладки к тормозным дискам или барабанам. |
