ТОПЛИВНО-СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТОПЛИВНО-СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Основные требования, предъявляемые к топливу, маслам и специальным
жидкостям
В настоящее время в качестве топлива для автомобилей используются
бензины, дизельное топливо и сжиженные газы. Путем переработки нефти
получают бензин, керосин, дизельное топливо, а также различные масла и
смазки. Па газобензиновых заводах из нефтяных газов вырабатывают бензин
и сжиженную пропан-бутановую фракцию. О свойствах топлива судят по ряду
его основных показателей.
Бензин. Основные показатели качества бензинов — октановое число,
фракционный состав, содержание смол, давление насыщенных паров,
антикоррозионные свойства.
Октановое число характеризует детонационную стойкость бензина.
Детонационное сгорание — это сгорание со скоростью, превышающей
нормальную примерно в 100 раз. Признаки детонации— резкий металлический
стук в цилиндрах, тряска двигателя, перегрев головки блока цилиндров,
снижение мощности двигателя и др. При сильной детонации в двигателе
возникают ударные нагрузки, разрушаются блок цилиндров, подшипники,
пригорают кольца, выгорают поршни и клапаны, перерасходуется бензин,
двигатель преждевременно выходит из строя. Чем выше степень сжатия
карбюраторного двигателя, тем с большим октановым числом должен быть
бензин. Для повышения октанового числа к бензинам отдельных марок
добавляют этиловую жидкость, содержащую тетраэтилсвинец. Такие бензины
называются этилированными. В отличие от обыкновенных, они окрашиваются в
различные цвета от желтого до синего.
Фракционный состав бензина характеризует главное его свойство —
испаряемость, т. е. способность к образованию рабочей смеси при запуске
и работе двигателя на различных режимах. Фракционный состав определяется
путем перегонки определенных количеств бензина. Чем ниже температура
выкипания 10 % бензина, тем лучше его пусковые свойства, т. е. легкость
пуска двигателя при различной температуре окружающего воздуха. Чем ниже
температура выкипания 50 % бензина,
тем быстрее можно переводить двигатель с малой
частоты вращения на большую, и наоборот. Эта температура характеризует
быстроту прогрева двигателя. Чем ниже температура выкипания 90 %
бензина, тем бензин лучше испаряется и полнее сгорает в двигателе. Чем
выше температура конца кипения, тем больше возможность попадания в
двигатель бензина в неис-парившемся виде и смыва масляной пленки,
защищающей стенки цилиндра от износа и коррозии.
Давление насыщенных паров показывает наличие в бензине растворенных
газов и легко испаряющихся фракций, косвенно характеризует испаряемость
бензина.
Смолы содержатся в небольшом количестве даже в бензине, только что
поступившем с завода. В процессе длительного хранения бензина количество
смол в нем увеличивается. Это приводит к понижению октанового числа и
увеличению кислотности бензина, вызывающей коррозию тары и деталей
двигателя, бензин желтеет и даже может приобрести коричневый цвет.
Повышение содержания смол в бензинах ведет к отложению их в топливных
баках, трубопроводах, карбюраторах, выпускных коллекторах, к
нагарообразованию на клапанах, головках поршней и в камерах сгорания
двигателей.
Основные физико-химические показатели автомобильных бензинов приведены в
табл. IX. 1.
Дизельное топливо. Качество дизельного топлива оценивают ио цетаповому
числу, вязкости, зольности, температуре вспышки и застывания, содержанию
серы, механических примесей и воды.
Цетановое число указывает на характер сгорания топлива и нарастания
давления в цилиндре двигателя. По этому показателю оценивают свойства
топлива, обеспечивающие мягкую и плавную работу дизелей. Если цетановое
число меньше 40, пусковые качества топлива ухудшаются, двигатель
работает жестко, со стуками.
От вязкости зависят смазывающие свойства топлива и надежность его подачи
в цилиндры. Дизельное топливо характеризуется кинематической вязкостью,
выражаемой в мм2/с, или относительной вязкостью, выражаемой в градусах
Энглера (°ВУ). Вязкость показывает, во сколько раз медленнее вытекает
топливо из калиброванной трубки вискозиметра, чем такое же количество
воды при температуре 20 °С. Между условной и кинематической вязкостью
существует соотношение, приведенное в табл. IX.2.
Коксовое число и зольность определяют свойства топлива образовывать
нагар и отложения в цилиндрах.
Температура вспышки характеризует присутствие в топливе легких фракций,
а также степень пожарной опасности топлива. Температурой вспышки
называется минимальная температура, до которой следует нагревать
топливо, чтобы его пары вспыхнули при приближении пламени.
Температурой застывания дизельного топлива
называется температура, при которой топливо, находящееся в стандартной
пробирке, теряет способность изменять свой уровень при наклоне пробирки
под углом 45° в течение 1 мин. Температура застывания дизельного топлива
должна быть практически на 10—15% ниже температуры окружающего воздуха.
Содержание серы в топливе отрицательно влияет на нормальную работу
двигателя. Наличие ее в дизельном топливе ведет к коррозии деталей
двигателя, так как продукты сгорания серы в виде окислов с влагой
воздуха образуют серную кислоту. Для снижения вредного влияния серы на
работу двигателя и смазки последнего применяют масла с присадкой,
содержащей антикоррозионный компонент.
Основные физико-химические показатели дизельного топлива приведены в
табл. IX.3.
Сжиженные газы. Выпускаются сжиженные газы двух
марок для использования на газобаллонных автомобилях. Смесь пропана и
бутана технических — зимняя СПБТЗ и смесь пропана и бутана технических —
летняя СПБТЛ. Пропан и пропилен— основные компоненты сжиженного газа,
которые обеспечивают оптимальное давление насыщенных паров в газовом
баллоне. Бутановая составляющая — наиболее калорийная составляющая
сжиженных газов и легкосжимаемая компонента.
Октановое число, характеризующее антидетонационные свойства топлива, у
сжиженных газов выше, чем у бензинов, и находится для разных газов в
пределах от 90 до 120. Основные физико-химические свойства сжиженных
газов приведены ниже.
Масла. В качестве смазочных материалов для
автомобильных двигателей применяются высокоочищенные нефтяные
дистиллятные и остаточные масла селективной или сернокислотной очистки.
Важнейшие эксплуатационные свойства масел для двигателей — это
вязкостно-температурные, противоизносные, антикоррозионные,
антиокислительные, моющие и др.
Вязкостно-температурные свойства характеризуют изменение вязкости масел
при изменении температуры и способность
образовывать масляный слой, разделяющий
металлические поверхности трущихся деталей. Вязкостно-температурные
свойства моторных масел определяются кинематической вязкостью при 100,
50 и 0 °С, температурой застывания, а также величиной индекса вязкости,
характеризующего степень изменения вязкости масел в зависимости от
температуры. С понижением температуры вязкость масел увеличивается, и
наоборот. Чем меньше изменяется вязкость масла при изменении
температуры, тем лучше масло, тем лучше его пусковые качества.
Антикоррозионные свойства масел для двигателей характеризуют
коррозионное действие масла на детали двигателя, а также защитное
действие, предохраняющее детали двигателей от коррозии агрессивными
веществами.
Стабильность масел характеризует их способность предотвращать окисление
оборудования нерастворимыми продуктами окисления, отлагающимися на
деталях двигателя в виде лака, нагара и шлама.
Моющие свойства масел характеризуют способность предотвращать отложение
загрязнений на деталях двигателя, в первую очередь на деталях
цилиндро-поршневой группы.
Противоизносные и противозадирные свойства масел — способность создавать
на поверхности трущихся деталей защитную пленку, предохраняющую от
непосредственного контакта металлических поверхностей при больших
нагрузках, вызывающих задир, сваривание, усталостные разрушения и другие
виды повышенного износа деталей.
Температура вспышки характеризует фракционный состав и испаряемость
масел. Масла с повышенной испаряемостью имеют большое количество легких
фракций, способных вызывать угар масла. Чем ниже температура вспышки,
тем больше угар масла.
В масле не должно быть воды и механических примесей. Для улучшения
эксплуатационных свойств в него вводят присадки, позволяющие повысить
надежность и долговечность работы двигателей. По своему действию
присадки делятся на следующие основные группы:
вязкостные, повышающие вязкость и улучшающие вязкостно-температурные
свойства масел;
депрессорные, понижающие температуру застывания масел; моющие,
предупреждающие образование лаковых отложений;
антикоррозионные, образующие на поверхности деталей защитные пленки,
которые предохраняют их от коррозии;
антиокислительные, препятствующие образованию в работавшем масле
продуктов окисления;
многофункциональные, улучшающие одновременно несколько эксплуатационных
свойств масел.
Смазочные масла по применению подразделяются на моторные (для
карбюраторных и дизельных двигателей), трансмис-сионные, специальные,
машинные и масла различного назначения.
Моторные масла. По назначению они подразделяются на масла для
карбюраторных и дизельных двигателей, по условиям применения — на
летние, зимние и всесезонные.
По современной классификации (табл. IX.4) моторные масла имеют следующие
обозначения: М — моторное масло;
цифра — класс вязкости при 100 °С; буква — назначение в соответствии с
эксплуатационными свойствами масел: Б — для малофорсированных, В—для
среднефорсированных, Г — для высокофорсированных двигателей; Д — для
высокофорсированных дизелей, работающих в тяжелых условиях; индекс при
буквах: 1—для карбюраторных двигателей, 2 — для дизельных двигателей,
если этих цифр нет, масло можно применять как для карбюраторных, так и
для дизельных двигателей.
Примеры обозначения марки масла: М-8Б1 — масло моторное для
малофорсированных карбюраторных двигателей, имеющее вязкость при 100 °С
2 мм2/с; М-10Вг — масло моторное для среднефорсированных дизельных
двигателей, имеющее вязкость при 100 °С 10 мм2/с; М-63/ЮГ1 — масло
моторное всесезонное для высокофорсированных карбюраторных двигателей,
имеющее вязкость при 100°С 10 мм2/с. Цифра 6 в этой маркировке
обозначает класс вязкости масла, у которого величина вязкости при —18 °С
лежит в пределах 2600—10 400 мм2/с; буква з в индексе обозначает, что
масло содержит загущающие (вязкост-ные) присадки и предназначено для
применения как в зимнее время, так и во все сезоны.
Старая маркировка масел для карбюраторных двигателей имеет следующее
обозначение: буква А — принадлежность
масла к классу автомобильных; буква К — масла кислотной очистки, буква С
— масла селективной очистки, цифра — кинематическая вязкость масла при
100 °С в мм2/с.
Для дизельных двигателей: буква Д — принадлежность
масла к дизельным двигателям, буква С — масла изготовлены из сернистых
нефтей, остальные обозначения те же, что и в маркировке масел для
карбюраторных двигателей.
Основные показатели качества масел для карбюраторных и дизельных
двигателей приведены в табл. IX.5 и IX.6.
Трансмиссионные масла. Для смазки деталей коробок передач, главных
передач ведущих мостов, рулевых механизмов автомобилей применяют
трансмиссионные масла — высокоочищенные нефтяные остаточные масла.
Трансмиссионные масла используются при высоких удельных нагрузках и
поэтому должны обладать повышенной смазывающей способностью. Для
улучшения их эксплуатационно-технических свойств добавляют присадки:
противоизносные, противозадирные, вязкостные, депрессорные,
антиокислительные, антикоррозионные, противоцепные и др.
Эксплуатационно-технические свойства трансмиссионных масел приведены в
табл. IX.7. Для автомобильных трансмиссий применяют автомобильные
трансмиссионные масла общего и специального назначения.
Трансмиссионные масла имеют следующую маркировку: буква Т обозначает,
что масло трансмиссионное, буква А — автомобильное, буква С — масло
получено из сернистых нефтей, буква п — масло содержит присадку, цифра
показывает кинематическую вязкость масла при 100 °С в мм2/с.
Для главных передач, кроме гипоидных, применяют обычные трансмиссионные
масла, а для главных передач автомобилей, имеющих гипоидное зацепление —
только специальные трансмиссионные масла. Применять для этих узлов
обычные (негипоидные) масла запрещается, так как в гипоидных зацеплениях
удельные нагрузки значительно превышают удельные нагрузки в обычных
спирально-конических передачах.
Смазки. Пластичные (консистентные) смазки представляют собой минеральные
масла, загущенные до мазеподобиого состояния. Загустителями служат
кальциевые, натриевые, литиевые и другие мыла, получаемые на основе
натуральных жиров или синтетических жирных кислот. Пластические смазки
применяют для недостаточно уплотненных узлов автомобилей, чтобы
предостеречь от попадания в них влаги и пыли, а та^же для узлов, в
которых жидкие масла не удерживаются. Кроме того, консистентные смазки
используют для защиты открытых металлических поверхностей от коррозии
при консервации.
Основные эксплуатационно-технические свойства
пластичё-ских смазок, определяющие их работоспособность в узлах трения и
обеспечивающие надежную работу,— вязкостно-температурные,
противоизносные, антикоррозионные, тепло- и влагостойкость, механическая
стабильность. Физико-химические показатели пластических смазок приведены
в табл. IX.8 и IX.9.
Пластичные смазки подразделяются на антифрикционные общего назначения и
специальные, защитные и уплотнительные. Синтетические солидолы
используются для смазывания большинства узлов трения шасси и ходовой
части автомобилей. Жировые солидолы применяют для смазывания наиболее
ответственных узлов трения. Упиол-ЗМ рекомендуется применять всесезоппо
для смазывания всех узлов трения автомобиля в районах Севера. Графитной
смазкой смазывают листы рессор, тросы ручного привода тормозных
механизмов; ЯНЗ-2 используется в подшипниках ступиц колес и других узлах
автомобиля, работающих при повышенных температурах.
Консталины относятся к тугоплавким смазкам и ими пользуются для
смазывания напряженных узлов трения, работающих при небольшой влажности.
Смазка 1—13 применяется для смазывания сильно нагруженных подшипников
качения. Ею смазывают ступицы колес, карданные сочленения и другие
вы-сокопагружеиные узлы.
К литиевым смазкам относятся ЦИАТИМ-201, 202, 203, ЛЗ-ЗЛ, № 158,
Литол-24, Диол-1, Лита-3 и др.
ЦИАТИМ-201—используется во всех узлах трения, но не рекомендуется при
больших удельных нагрузках, пригодна для автомобилей, работающих в
районах Севера.
Литол-24—антифрикционная и консервационная смазка, используемая взамен
солидола, консталина, графитной и других смазок для смазывания узлов
трения автомобиля; пригодна для использования на Севере страны.
Смазка № 158 применяется для узлов трения автомобильного
электрооборудования.
Карданной смазкой AM смазывают карданные сочленения в передних ведущих
мостах автомобилей, шарниры полуосей передних ведущих мостов, подшипники
шкворней и т. д.
Консервационные смазки АКОР-1 и АКОР-2 употребляют для защиты от
коррозии поверхностей металлических изделий.
Основные физико-химические свойства
автомобильных специальных и технических жидкостей
В автомобилях применяются следующие виды жидкостей: низкозамерзающие
охлаждающие (антифризы), тормозные, амортизаторные и для механизмов с
гидравлическим приводом.
Для заполнения системы охлаждения автомобильных двигателей применяют
низкозамерзающие жидкости — антифризы (40 и 65) и тосолы (А, А-40,
А-65), представляющие собой смесь
воды с этиленгликолем и антикоррозионной присадкой.
Антифризы 40 и 65 имеют светло-желтую слегка мутную окраску Тосолы имеют
сине-зеленую окраску. Цифры указывают температуру замерзания в °С. К
особенностям использования эти-ленгликолевых антифризов относятся:
высокая ядовитость
этиленгликоля, требующая мер предосторожности, большой коэффициент
теплового расширения, предопределяющий необходимость заполнения системы
охлаждения двигателей на 5—8 % меньше номинальной заправки.
Характеристика охлаждающих жидкостей приведена в табл. IX. 10.
Тормозные жидкости. Для гидравлического привода тормозов автомобилей
используются жидкости ГТЖ-22 М «Нева» и БСК, которые состоят из
спиртокасторовой смеси и гликоля. Гликолевая тормозная жидкость ГТЖ-22 М
— всесезонная, окрашивается в зеленый цвет, хорошо растворима в воде,
ядовита. Гликолевая тормозная жидкость «Нева» применяется для
большинства автомобилей, кроме ГАЗ-24. Она окрашена в желтый цвет,
токсична, огнеопасна и растворяется в горячей воде.
Жидкости ГТЖ-22М и «Нева» взаиморастворимы. Спиртокасторовая жидкость
БСК обладает хорошей смазывающей способностью, не вызывает коррозии
металлических деталей гидравлического привода и не оказывает
разрушающего действия на резиновые детали. Не рекомендуется использовать
ее при температурах ниже —17----20 °С. Смешивать тормозные жидкости,
изготовленные на разных основах, нельзя, так как это приводит к
расслоению жидкости и потере ее основных эксплуатационных свойств.
Характеристика тормозных жидкостей приведена в табл. IX. 11.
Амортизаторные жидкости. Для заполнения подъемных механизмов и
телескопических амортизаторов грузовых автомобилей применяется
маловязкое веретенное масло АУ и его заменитель — смесь масел 50%
трансформаторного и 50% турбинного 22. Недостаток этих жидкостей —
высокая вязкость при низких температурах, влекущая жесткую работу
амортизаторов и даже их поломку.
Жидкости для различных г и д р а в л и ч е с к и х систем. Для
гидравлических подъемников автомобилсй-самосвалов используют: летом —
индустриальное масло И-20А или И-ЗОА, зимой — индустриальное И-12А или
веретенное АУ. Сроки смены масел — сезонные. Для работы опрокидывающих
устройств в районах севера при низких температурах используют
специальные гидравлические масла МГБ-10А, ВМГЗ и АМГ-10. Для
гидравлических домкратов, входящих в набор шоферского инструмента,
применяется вазелиновое приборное масло МВП.