И технические жидкости

М. А. БОЙКАЧЕВ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

И ТЕХНИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ

Пособие для студентов транспортных специальностей

Одобрено методической комиссией факультета

''Управление процессами перевозок''

Гомель 2004

УДК 621.892 (075.8)

Б 772
Р е ц е н з е н т ы: руководитель НИЦ ''Экологическая безопасность и энергосбережение на транспорте'' профессор В. М. Овчинни-ков УО ''БелГУТ''; главный инженер РДАУП АП-6 Н. Н. Козлов (г. Гомель).

Б 772 Эксплуатационные материалы. Ч. 2: Смазочные материалы и технические жидкости: Пособие для студентов транспортных специальностей. – Гомель: УО ''БелГУТ'', 2004. – 82 с.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности Т 04.03.00 ''Организация движения и управление на транспорте (автомобильном)'', а также может быть полезно для студентов других специальностей.

 УО ''БелГУТ'', 2004.

 М. А. Бойкачев, 2004.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение….........………………………...……………………………...…………….	4
1 Смазочные материалы………………….………………….…………….................	5
1.1 Общая характеристика моторных масел...........................................................	5
1.2 Классификация моторных масел………………………………………………	18
1.2.1 Классификация SAE…………………………………………….................	19
1.2.2 Классификация AРI………..……………………………………………….	21
1.2.3 Классификация ССМС..…..………………………………………………..	25
1.2.4 Классификация AСЕА…....………………………………………………...	26
1.2.5 Классификация ILSAC..…..………………………………………………..	29
1.2.6 Классификация МIL..……..………………………………………………..	29
1.2.7 Классификация по ГОСТ 17479.1-85……………………………………...	31
1.3 Общая характеристика трансмиссионных масел.…………………...................	36
1.4 Общая характеристика масел для автоматических коробок передач………...	40
1.5 Определение качества масел……………………………………………………	44
2 Пластичные смазки…………………………………………………………………	46
2.1 Производство пластичных смазок. Характеристика эксплуатационных качеств ……………………..…………………………………………………..	47
2.2 Определение качества пластичных смазок..………………………………….	59
3 Технические жидкости……………………………………….………….................	60
3.1 Охлаждающие жидкости..……………………………………………………...	60
3.2 Тормозные жидкости …………………………………………………………..	69
3.2.1 Основные свойства………………………………………………………..	70
3.2.2 Характеристика тормозных жидкостей……………………….................	72
3.3 Гидравлические жидкости ………………………………………….................	75
3.4 Пусковые жидкости…………………...………………………………………..	78
4 Требования техники безопасности при работе со смазочными материалами и техническими жидкостями…………………………………...................................	80
список литературы……………………………….………………………..................	82

ВВЕДЕНИЕ
Автомобиль – неотъемлемый атрибут нашей жизни, который независимо от назначения является потребителем смазочных материалов (моторных и трансмиссионных масел, пластичных смазок) и технических жидкостей (охлаждающих, тормозных, гидравлических и пусковых).

В настоящее время значительно ужесточились требования, предъявляемые к данным материалам, особенно с экологической точки зрения. Это вызвано повсеместным использованием иностранных автомобилей (в т. ч. подержанных), увеличением мощности двигателя и скорости движения автомобиля и др. Как результат – имеет место производство и использование широкого ассортимента смазочных материалов и технических жидкостей. Например, моторных масел насчитывается более 100 наименований. Однако имеющаяся информация в большинстве случаев носит в основном рекламный характер, и пользователю бывает довольно трудно разобраться в обилии представленных материалов. Особенно выбор усугубляется, если недостаточны или отсутствуют профессиональные знания и навыки, а также существуют трудности с пониманием иностранного языка и специфичной системы маркировки материала.

С учетом вышеизложенного знание состава смазочных материалов и технических жидкостей, их свойств, областей применения, эксплуатационных характеристик, токсилогических особенностей необходимо тем специалистам, которые занимаются эксплуатацией автомобильной техники, транспортированием, хранением и реализацией данных материалов.

В предлагаемом пособии осуществлена попытка вооружить пользователя необходимой информацией, касающейся производства, применения и качественной характеристики смазочных материалов и технических жидкостей отечественного и иностранного производства.

- предотвращение прорыва газов из надпоршневого пространства в картер путем уплотнения зазоров в цилиндропоршневой группе;

- охлаждение поршней, подшипников коленчатого вала и других деталей в результате их нагрева от сгорания топлива и трения;

- защита двигателя от коррозии при работе и длительной стоянке;

- предотвращение образования нагара и лакообразных отложений, нарушающих теплоотвод от поршней и подвижность поршневых колец;

- нейтрализация кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива;

- обеспечение быстрого увеличения давления в смазываемых узлах при холодном пуске двигателя;

- предотвращение выпадения осадков в картере, маслопроводах, на сетке маслоприемника, под крышкой механизма газораспределения, крышкой привода агрегатов и поддержание продуктов старения и износа в виде стойкой эмульсии с последующим выносом продуктов из зоны трения.

Кроме того, моторные масла должны быть совместимы с материалами уплотнителей (резинами) и катализаторами нейтрализатора отработавших газов, не должны оказывать отрицательного влияния на работоспособность свечей зажигания и вызывать преждевременное воспламенение рабочей смеси из-за образования зольных отложений в камерах сгорания.

Выполнение данных функций обусловлено исключительно тяжелыми условиями использования моторных масел, так как одна и та же порция масла длительное время подвергается ежесекундным перепадам тепловых и механических нагрузок, поскольку условия смазки различных узлов двигателя далеко не одинаковы (давление в некоторых узлах достигает 500 МПа, а температура 2500 °С). Кроме того, в картерной части двигателя масло находится в виде мельчайших капель, создавая масляный туман. Большая часть поверхности масла контактирует с кислородом воздуха, масло подвергается воздействию газов, прорывающихся из камеры сгорания в картер, а также контактирует с различными металлами, водой и разбавляется топливными фракциями, не успевшими сгореть. Это вызывает глубокие химические превращения, подвергает масло окислению и загрязнению.

В зависимости от условий работы масла в двигателе различают три зоны:

высокотемпературную – камера сгорания, обращенная к ней поверхность днища поршня и верхняя часть цилиндра. Днище поршня нагревается до 400 °С, выпускной клапан – до 800 °С, а температура горящих газов достигает 2500 °С;

среднетемпературную – поршень с поршневыми кольцами и пальцем, верхняя часть шатуна и стенки цилиндра. Максимальная температура в этой зоне наблюдается в области поршневых колец и составляет около 350 °С;

низкотемпературную – коленчатый вал, стенки блока цилиндров, картер. Температура в области коренных и шатунных подшипников достигает 180 °С.

В высокотемпературной зоне за счет попадания в нее части масла оно претерпевает глубокие химические превращения, а часть масла сгорает. Продукты сгорания осаждаются на деталях двигателя в виде нагаров, кокса и лаков. Нагары отлагаются на днище поршня, верхнем поясе его цилиндрической части, т. е. над первым компрессионным кольцом, внутренней поверхности головок цилиндров и клапанах. Они усиливают абразивное действие, а также являются своего рода изолятором, затрудняющим теплопередачу от деталей двигателя, а также способствуют возникновению детонации и калильного зажигания.

Отрываясь от поверхности деталей, частицы нагара загрязняют работающее масло. Нагары классифицируются на твердые, рыхлые и чешуйчатые.

В результате коксования топлива и лака на поверхностях деталей цилиндропоршневой группы, не контактирующих с зоной горения, образуется кокс в виде наростов толщиной до 200 мкм. По внешнему виду и химическому составу он близок к нагарам.

В среднетемпературной зоне высокотемпературные газовые потоки, прорывающиеся через неплотности из камеры сгорания в картерную часть двигателя, вызывают окисление масла. В этих условиях углеводороды масла недостаточно стабильны. В результате происходит образование отложений в виде лаков. На интенсивность лакообразования оказывает влияние степень дисперсности в масле механических примесей органического происхождения. Степень загрязненности деталей лаковыми отложениями определяют по цвету, который изменяется от светло-коричневого до черного.

Наибольшую опасность лаковые отложения представляют для поршневых колец, так как вместе с внедрившимися в них твердыми частичками нагара вызывают пригорание поршневых колец, т. е. полную потерю ими подвижности. В результате усиливается прорыв газов в картерную часть двигателя и ухудшаются условия работы масла.

В средне- и низкотемпературной зонах прогретого двигателя масло способно интенсивно испаряться, т. е. оно недостаточно стабильно при повышенных температурах. В результате испарения количество масла в системе смазки уменьшается, а его качество ухудшается.

Несмотря на довольно мягкий тепловой режим в низкотемпературной зоне, в ней наблюдается процесс образования осадков, которые представляют собой студнеобразную массу, отлагающуюся в поддоне картера, а также на стенках блоков цилиндров и в коробке газораспределительного механизма. Образование осадков связано с прорывом газов в картер, которые содержат сажу, продукты окисления масла, водяные пары, кислоты. Водяные пары, омывая холодные стенки картера, клапанной коробки и других деталей, конденсируются, и жидкая фаза проникает в масло. Окисленные продукты износа или коррозии в присутствии воды образуют мыла, которые плохо растворяются в масле и при низкой температуре выпадают в осадок в виде шлама. Асфальто-смолистые компоненты, которые содержатся в осадке, придают ему липкость. Низкотемпературные отложения способны забивать маслопроводы и сетку маслоприемника, что приводит к выходу двигателей из строя. Интенсивность осадкообразования зависит от степени изношенности двигателя и, следовательно, от объема прорывающихся газов.

Кроме того, при работе двигателя и циркуляции масла образуется масляная пена. Пена появляется в результате работы реактивных масляных центрифуг, а также наличия зон разрежения в подшипниках. Работа масляного насоса с большим запасом производительности при колебаниях двигателя и наклонах автомобиля захватывает не только масло, но и воздух. При большом пенообразовании возможен выход деталей двигателя из строя из-за недостаточной подачи масла к трущимся поверхностям.

По составу базового масла различают три типа моторных масел: минеральные, частично синтетические (гидрокрекинговые и полусинтетические), полностью синтетические.

Для обеспечения требуемого уровня эксплуатационных характеристик такие масла обычно содержат большое количество различных присадок, которые имеют обыкновение в процессе эксплуатации довольно быстро разрушаться, вследствие чего такие масла требуют более частой замены.

Требования к стойкости против окисления, испаряемости, вязкостно-температурным свойствам моторных масел возросли настолько, что даже из отборных нефтей с применением лучших технологий очистки масляных фракций не представляется возможным вырабатывать минеральные базовые масла, обеспечивающие получение конечного продукта с необходимыми свойствами и сроками службы. Это привело к использованию гидрокрекинговых и полусинтетических базовых масел.

Гидрокрекинговые масла (leichtlauf, extra high performance, extra wigh performance) изготавливают из базовых минеральных масел, получаемых в процессе гидрокрекинга из нефти, и комплекса присадок.

Рассмотрим технологию молекулярного преобразования – Moleculary Converted (MC). В основе этой технологии – принцип каталитического гидрокрекинга, позволяющий получать базовые масла с улучшенной молекулярной структурой. Упрощенная схема получения МС-базового масла представлена на рисунке 1.1.

используется только высококачественная нефть

Рисунок 1.1 – Схема технологии изготовления гидрокрекинговых базовых масел

Далее путем введения в МС-базовое масло специальных присадок получают готовое к использованию МС-моторное масло. Применение МС-технологии позволяет:

- получить минеральные масла с эксплуатационными характеристиками, которые практически равны характеристикам синтетических масел (низкая температура застывания, удлиненный интервал замены, стойкость к высоким температурам, пониженная летучесть и горючесть);

- устранить несовместимость компонентов синтетических масел с материалами резинотехнических деталей (сальников) двигателей, для которых рекомендуется применение минерального моторного масла (отечественные автомобили и иномарки 80-х – начала 90-х годов выпуска);

- снизить стоимость моторных масел по сравнению с синтетическими.

Некоторые производители называют минеральные масла, улучшенные с помощью гидрокрекинга, полусинтетическими или даже синтетическими.