Тема 10. Спеціальні технічні рідини для автотранспорту

10.1. Рідини для гідравлічних систем. Одержування, склад, властивості.

10.2. Гальмівні рідини: склад, властивості, використання.

10.3. Амортизаційної рідини. Консерваційні рідини. Рідини для промивання скла автомобілів. Пускові рідини.

10.4. Низькозамерзаючі рідини (антифризи): склад, властивості, використання.

Мета заняття: ознайомитися з основними властивостями та вимогами до спеціальних технічних рідин, які використовуються на автомобільному транспорті, їх застосуванням, параметрами, що характеризують їхню якість,

позначенням та класифікацією.

10.1. Рідини для гідравлічних систем. Одержування, склад, властивості.

Гідравлічні рідини призначені для приведення в дію різних агрегатів і механізмів: привода гальм, підсилювача рульового керування, механізмів перекидача автомобілів-самоскидів, різних гідропідіймачів, гідроприводів, рідинних амортизаторів тощо. Рідини в системах забезпечують плавну і рівномірну передачу потужності з високим ККД (близько 95%). Це їх основна перевага перед пневматичними та механічними передачами.

Експлуатаційні вимоги.

Робочим тілом у гідравлічних передачах є легкорухомі і практично нестисливі рідини. Працюють вони в широкому діапазоні температур (від +90 до -40⁰С і нижче), при підвищеному тиску (до 100 МПа), в контакті з деталями з чорних і кольорових металів, гумовими та шкіряними ущільненнями, шлангами тощо. Тому рідини для гідросистем повинні:

- мати високу температуру кипіння і низьку температуру замерзання,

змащувальні властивості,

- невелику в'язкість і хороші в'язкісно-температурні властивості, які б

забезпечували добре перетікання;

- не утворювати пробки при робочих температурах і не збільшуватись в

об'ємі;

- бути безпечними в роботі;

- мати достатню сировинну базу і бути дешевими.

Рідини для гідравлічних систем повинні захищати деталі гідроприводів від корозії, мати сумісність з конструкційними матеріалами, високі антиокисні властивості, фізичну стабільність, деякі інші.

Одержання, склад і властивості.

Більшість гідравлічних олив виробляють з нафтової сировини з введенням до їх складу функціональних присадок (антиокисних, антикорозійних, протизношувальних, протизадирних, антипінних та ін.). Для виготовлення гідравлічних олив можуть використовуватись синтетичні продукти або суміш мінеральних і синтетичних олив.

Умовно всі гідравлічні оливи (їх часто називають рідинами) можна розподілити на 4 групи: малов'язкі, середньов'язкі-всесезонні, середньов'язкі (як правило, сезонного користування або в невеликому діапазоні температур), в'язкі. Згідно з діючими на Україні нормативними документами (НД), мінеральні гідравлічні оливи позначаються часто індексом МГ (“масло гидравлическое”); за призначенням в позначку деяких олив можуть входити інші індекси, такі як "И", "АМ", "Е", наприклад, ИГ- індустріальні, АМГ - для авіаційної техніки, МГЕ – єдине; за технологією одержання – ВМГЗ - загущене тощо. В позначці гідравлічних олив вказується цифрою значення “в'язкості” в мм²/с при температурі 50⁰С (наприклад, АМГ-10, МГЕ-10А, МГП-10), або при температурі 40⁰С, як прийнято за міжнародними стандартами (наприклад, МГ-І5А, МГ-15В, МГ-46В).

При виборі оливи для гідравлічних систем враховується не тільки клас в'язкості (середнє значення в'язкості при 40⁰С), а також значення в'язкості при робочих температурах, які зростають на 70...120⁰С, і робочі тиски в системі. При збільшенні тиску до 40 МПа в'язкість гідравлічної рідини іноді може збільшуватись вдвічі і більше.

За експлуатаційними властивостями гідравлічні рідини розподіляють на декілька груп: А, Б, В (за ГОСТ 17479.3-85); НН, НL, НМ (за міжнародною класифікацією ISO).

Група НН - мінеральні оливи без присадок; до цієї групи відносяться вітчизняні оливи групи А, що випускають за ГОСТ 17479);

група НL - мінеральні оливи з протиокисними та антикорозійними присадками; до цієї групи відносяться вітчизняні оливи групи Б;

група НМ - оливи подібні до попередньої групи з протизношувальними присадками; до цієї групи відносяться вітчизняні оливи групи В.

У складі олив групи НL та НМ можуть бути інші присадки.

У гідросистемах найчастіше використовують індустріальні оливи (веретінну, турбінну, трансформаторну) та спеціальні оливи.

10.2. Гальмівні рідини: склад, властивості, використання.

До гідравлічних олив належать гальмівні рідини, які застосовують як робочі рідини гідроприводу гальмових систем. При натисненні на педаль гальма зусилля передається на поршень головного гальмового циліндра через систему важелів. Поршень тисне на рідину і нагнітає її через клапан у трубопровід, з’єднаний із колісними гальмовими робочими циліндрами. Під тиском рідини поршні останніх розсувають гальмові колодки, які діють на колесо. По закінченні дії на педаль гальма стяжні пружини гальмових колодок повертають поршні колісних циліндрів у вихідний стан, а рідина витискується в головний гальмовий циліндр.

Основна частина гальмівних рідин виготовлена з суміші різних органічних сполук, в яких одна частина сполук є носієм в’язкості і мастильних властивостей, друга частина – розчинники цих компонентів, від якості яких залежать низькотемпературні властивості.

Гальмівні рідини – це багатокомпонентні системи різних органічних сполук, до складу яких входять присадки (в’язкісні, антикорозійні та інші). Складовою більшості гальмівних рідин є ефіри полігліколей. До складу деяких гальмівних рідин входять малов’язкі синтетичні оливи.

Багатокомпонентні гальмівні рідини, особливо ті, до яких входять ефіри полігліколей, гігроскопічні, тобто вони поглинають вологу з повітря. Внаслідок цього їх температура кипіння може знижуватися, іноді на 60-70º С і більше. При використанні такої гальмівної рідини в системі утворюються ” парові пробки ”, що спричинює провал гальмової педалі.

Гальмівні рідини повинні бути легкорухомими і мати невелику в’язкість. Температура замерзання має бути нижчою від температури повітря, при якій експлуатується автомобіль чи інша техніка. При роботі гальмівна рідина нагрівається за рахунок теплоти, що виділяється під час тертя гальмових колодок. Гальмівні рідини повинні мати високу температуру кипіння, бо випаровування, а тим більше кипіння рідини в системі недопустимі. При утворенні пари зусилля від педалі не доходить до робочих органів. Те саме може відбутись при наявності у системі повітря. Частина системи заповнюється парами (чи повітрям), відбувається “ провал " педалі і колеса не гальмуються.

Приблизний склад рідини “Нева”: етилкарбітол – 51-59%, діоли – 31-34%, ефіри карбітола – коло 5%, суміш гліколей і полігліколей – близько 13.5%, в’язкісні, антикорозійні присадки та ін.

Температура кипіння цих рідин повинна бути не нижча 190-195⁰С для рідини “Нева” і 205⁰С – для рідини “Томь”; кінематична в’язкість рідин при мінус 40⁰С – не більше 1500 мм²/с, при плюс 100⁰С – не менше 2.0 мм²/с.

Різні фірми випускають гальмівні рідини не однакового складу за кількістю і якістю сполук і присадок, тому змішувати гальмівні рідини не можна. Випускаються вони згідно з вимогами специфікації SAE J 1703 та стандарту FM V SS (Federal Motor Vehicle Safety Standard) № 116 – Grades DOT4 та DOT3 і придатні для гальмових систем легкових і вантажних автомобілів, автобусів, дорожньо-будівельної та іншої техніки. Гальмівна рідина DOT5 не гігроскопічна.

10.3. Амортизаційної рідини. Консерваційні рідини. Рідини для промивання скла автомобілів. Пускові рідини.

10.3.1 Амортизаційні рідини призначені для застосування в телескопічних і важільно-кулачкових амортизаторах. Робота амортизаторів грунтується на поглинанні кінетичної енергії коливання кузова машини за рахунок перетікання амортизаційної рідини. Тиск рідини в амортизаторах досягає 8-11 МПа, а температура, в залежності від температури навколишнього середовища, до 140⁰С. Щоб забезпечити нормальну роботу амортизаторів, рідинам треба мати хороші в’язкісно- і низькотемпературні, а також антипінні, мастильні та інші властивості.

Як амортизаційні рідини використовують спеціальні рідини: АЖ-12Т і МГП10, а також малов’язкі оливи та їх суміші, наприклад, суміш турбінної і трансформаторної.

Амортизаційні рідини АЖ-12Т і МГП-10 – це суміш мінерального та синтетичного компонентів (полісилоксанової оливи) з комплексом присадок. Полісилоксани в незначних кількостях використовують як антипінну присадку до інших олив. Тому ці амортизаційні рідини мають високі антипінні властивості. Крім того, з усіх найбільш розповсюджених в техніці олив полісилоксани мають самі високі індекси в’язкості, що забезпечує хороші в’язкісно-температурні властивості цим амортизаційним рідинам.

10.3.2 Рідини консерваційні.

Оливи консерваційні К- 17, НГ- 203, ЖКС-40 – мінеральні оливи з присадками АКОР- 1 і КП широко застосовуються для консервації двигунів, агрегатів трансмісії, редукторів, а також зовнішніх поверхонь.

Для тривалої консервації машин (5 і більше років) застосовують оливу К- 17 (ГОСТ 10877-76). Кінематична в'язкість при температурі 100°Із складає 15-22 сСт, температура застигання - 20°С. Для консервації двигуна зливають моторне мастило і через отвори форсунок чи свічок заливають консерваційну оливу. Провертають колінчастий вал для рівномірного розподілу оливи на дзеркалах гільз циліндрів і поршнях. При введенні двигуна в експлуатацію заливають моторну оливу.

Олива консерваційна НГ-203А (ГОСТ 12238-77) є маслянистою рідиною коричневого або чорного кольорів. Кінематична в'язкість рівна 25 - 50 сСт. Зберігає властивості консервацій впродовж року.

Для консервації деталей у вигляді захисного плівкового покриття випускають захисні покриття НГ- 216 "Масилін" (ТУ 38 101427-76). Після нанесення такої оливи розчинник випаровується, а на поверхні утворюється воскоподібна плівка завтовшки 0,1- 0,5 мм. Для захисту від корозії прихованих порожнин автомобілів широко застосовується автоконсервант "Мовіль" (ТУ 6151131-78)

10.3.3 Для промивання скла автомобілів, тракторів та іншої техніки можна застосувати рідину НИИСС-4. У чистому вигляді її не використовують, а розбавляють водою, кількість якої залежить від температури повітря.

Товарна рідина НИИСС-4 – це водяний розчин ізопропилового спирту, вміст якого складає 79%. До цієї суміші додається 0.1% миючого засобу (сульфанола).

Використовуючи рідину НИИСС-4, треба виконувати правила безпеки, тому що рідина вогненебезпечна, токсична, діє на фарбу покриття. Цю рідину якоюсь мірою можна використовувати для запобігання обледеніння скла (при відсутності спеціальної рідини).

10.3.4 Пускові рідини для полегшення пуску двигуна при низьких температурах повітря виготовляються на основі етилового ефіру з добавленням ізопропилнітрату, оливи і присадок.

10.4. Низькозамерзаючі рідини (антифризи): склад, властивості, використання.

Для забезпечення нормальної роботи двигуна температура його деталей повинна підтримуватись на визначеному рівні. Під час роботи деталі двигуна (камера згоряння, циліндри, поршні, клапани та ін.) нагріваються, що призводить до підсиленого нагаро- і лакоутворення, підвищеного зношування деталей, перевитрат палива та оливи, забруднення навколишнього середовища. Таким чином, тепловий режим двигуна має дуже великий вплив на його моторесурс та економічність. Охолодження двигуна повинно бути обмежене температурними межами, за яких створюються найкращі умови для здійснення робочого процесу.

В рідинній системі охолодження, яка більш розповсюджена порівняно з повітряною, температурний стан двигуна, його деталей підтримується на необхідному рівні шляхом примусової циркуляції рідини. Надійна робота системи охолодження залежить від правильного вибору і якості охолоджувальної рідини. Охолоджувальні рідини повинні відповідати таким вимогам:

- мати низьку температуру замерзання (застигання),

- високу температуру кипіння,

- високу теплоємність та теплопровідність;

- не утворювати накипу та інших відкладень в системі охолодження;

- не впливати на гумовіта пластмасові вироби і не спричинювати

корозії металів;

- мати високу температуру спалаху та самозапалювання для безпеки

експлуатації та високі антипінні властивості;

- не бути токсичними і при експлуатації не утворювати сполук високої

токсичності;

- забезпечувати малі витрати палив і олив; бути дешевими і мати

достатню сировинну базу.

Однак жодна з охолоджувальних рідин, що використовується, не відповідає всім вимогам.

Як охолоджувальні рідини можуть використовуватись вода, водяні розчини одно-, двох- та трьохатомних спиртів, гас, дизельне паливо та ін.

Вода як охолоджувальна рідина має переваги перед рештою рідин за такими показниками якості як: висока теплоємність, що дорівнює 4,19Дж/кг⁰С, і теплопровідність; мале значення в'язкості(1мм²/с); екологічна та пожежно безпечна. Вода доступна і має достатню сировинну базу. Але вона має великі недоліки, основними з яких є низька температура кипіння, висока температура застигання і здатність утворювати накип та відкладення в системі. Вода кипить при температурі 100⁰С, якщо тиск становить 0,1 МПа. Підтримувати робочу температуру води в межах 80...90⁰С в системі охолодження двигуна в різні пори року та різних регіонах важко через зміну умов експлуатації техніки, а також залежно від її технічного стану та інших факторів.

Вода замерзає при температурі 0⁰С і нижче, збільшуючись при цьому в об'ємі на 10%, що може бути причиною розриву головок блоків циліндрів, блоків і радіаторів, оскільки при розширенні лід тисне на стінки системи з силою приблизно 24,6 МПа. Вода має корозійні властивості за рахунок розчинених у ній газів і деяких солей. Високу корозійність має кисень, вуглекислий газ і сірководень.

Антифризи.

Для сучасної техніки широкого розповсюдження набули всесезонні низькозастигаючі рідини - антифризи, якими можуть бути суміші води з спиртами одноатомними (наприклад, етанолу чи метанолу), двохатомними (етиленгліколю, пропиленгліколю), трьохатомним спиртом (гліцерином) в суміші з одноатомними спиртами. При виборі спиртів для приготування антифризу слід звертати увагу на температуру кипіння, спалаху спирту та застигання водяних розчинів цих спиртів, визначаючи економічну доцільність їх використання.

Найбільшого розповсюдження набули етиленгліколеві антифризи, а також суміші етилен- та пропіленгліколю. Етиленгліколь – масляниста рідина, солодка на смак, з густиною 1114 кг/м³ при температурі 20⁰С, температурою кипіння 197,4⁰С, сильна харчова отрута. Етиленгліколь корозійний, ще більшу корозію спричинюють продукти його окислення, що утворюються при використанні антифризу в двигунах. Температура замерзання етиленгліколю становить мінус 11,5⁰С, а суміші його з водою мають температуру замерзання до мінус 70⁰С, залежно від вмісту етиленгліколю.

Щоб запобігти корозії етиленгліколевими антифризами (як і іншими спиртовими антифризами), до їх складу вводять антикорозійні присадки, для подолання піноутворення - антипінні присадки, вводять деякі інші присадки. Етиленгліколеві антифризи мають великий коефіцієнт розширення(8 - 10% об.) при нагріванні до робочих температур.

При замерзанні етиленгліколеві антифризи утворюють кашоподібну масу, об’єм якої збільшується дуже незначно (близько 0,25%), тому не існує небезпеки “розморожування” двигуна. Етиленгліколеві антифризи мають дуже велику проникливість, спричинюють незначне розм’якшення гуми.

Концентровані антифризи (гліколь + пакет присадок) використовувати не можна, їх треба попередньо розбавити дистильованою водою. При розбавленні концентрованого антифризу дистильованою водою у співвідношенні 1:1 температура застигання цього розчину становить близько мінус 30-32⁰С. Для одержання антифризу з температурою застигання близькою до мінус 20⁰С змішують 1 об'єм концентрату з 2 об'ємами дистильованої води.

Для сучасних машин широко застосовують всесезонну низкозамерзаючу рідину "Тосол", приготовану на основі етилгліколю з додаванням 2,5 - 3,0% складної композиції протикорозійних і антипінних присадок. Випускають «Тосол А», "Тосол А-40" і "Тосол А-65" (ТУ 602751-73).

Змішувати антифризи, виготовлені різними фірмами, не рекомендується, бо вони можуть утворити суміш, непридатну до подальшого використання внаслідок несумісності присадок. Різні фірми використовують майже однакові за призначенням присадки до антифризу, але вони можуть мати різний хімічний склад. При змішуванні антифризів різних фірм присадки можуть взаємодіяти між собою.

Тосол - речовина дуже токсична. Тому при роботі зним потрібно недопускати його потрапляння в організм людини.

Контрольні запитання:

1. Яке призначення і експлуатаційні вимоги до гідравлічних рідин?

2. Як позначаються гідравлічні рідини?

3. Яке призначення і експлуатаційні вимоги до гальмівних рідин?

4. Яке призначення і експлуатаційні вимоги до амортизаційних рідин?

5. Які речовини можна використовувати в якості охолодних рідин?

6. Які переваги і недоліки води, як охолодної рідини?

7. Охарактеризуйте властивості найбільш розповюджених охолодних рідин.

8. Від чого залежить температура застигання тосолу?

Дата добавления: 2014-01-06