Савватеев Иван Валерьевич

Технические жидкости

Наряду с топливом, маслом и смазками в современных автомобилях широко используются технические жидкости (для охлаждения двигателей, обеспечения торможения и амортизации автомобилей во время движения, приведения в действие механизмов, силовых агрегатов и т.п.).

Технические жидкости должны отвечать многообразным и специфичным требованиям, поэтому для их приготовления исполь­зуются многочисленные химические и синтетические соединения: гликоли, углеводороды, спирты, глицерин, эфиры и др.

В зависимости от назначения и свойств технические жидкости подразделяются на охлаждающие, тормозные, для гидравлических систем, амортизаторные и пусковые. Производятся также промы­вочные и очистительные жидкости — это этиловый спирт, очис­тители стекол, различные моющие средства и др.

Детали двигателей внутреннего сгорания, например поршни, гильзы цилиндров, головка блока, непосредственно соприкасаются с продуктами сгорания топлива и сильно нагреваются, т. е. для обеспечения нормальной работы двигатель необходимо охлаждать.

Эффективность и надежность работы системы охлаждения двигателя в значительной степени зависят от качества применяемой охлаждающей жидкости.

Все охлаждающие жидкости должны удовлетворять следующим требованиям:

эффективно отводить тепло (т. е. иметь большую теплоемкость и небольшую вязкость);

иметь высокие температуру кипения и теплоту испарения;

обладать низкой температурой кристаллизации;

не образовывать отложений в системе охлаждения;

не вызывать коррозии металлических деталей и не разрушать резиновые детали системы охлаждения;

не вспениваться в процессе работы;

быть дешевыми, пожаробезопасными и безвредными для здоровья.

Использование воды в качестве охлаждающей жидкости

Наиболее распространенной жидкостью, применяемой для , охлаждения, является вода. Она имеет самую высокую теплоем­кость 4,19 кДж/(кг°С), большую теплопроводность, небольшую кинематическую вязкость (v₂₀ о _С = 1 мм 2 /с) и большую теплоту ис­парения.

Однако вода обладает и существенными недостатками, затрудняющими ее применение в качестве охлаждающей жидкости. При 0 о С она замерзает, увеличиваясь в объеме примерно на 10 % и вызывая разрушение системы охлаждения при дальнейшем понижении температуры окружающего воздуха.

При использовании воды в качестве охлаждающей жидкости образование отложений в системе охлаждения двигателя опреде­ляется в основном наличием растворенных в воде солей, образующих накипь, теплопроводность которой приблизительно в 100 раз меньше, чем теплопроводность стали. Отложение накипи в системе охлаждения (рис. 8.1) вызывает нарушение теплового режима работы двигателя, увеличение расхода топлива и масла.

О количестве растворенных в воде солей можно судить по ее жесткости, единицей измерения которой является миллиграмм-эквивалент (мг-экв.). Мягкая вода содержит до 3 мг-экв. солей в 1 л, вода средней жесткости — от 3 до 6 мг-экв., а жесткая — более 6 мг-экв.

Целесообразно применять для охлаждения двигателя мягкую воду, не образующую накипь. При использовании для этих целей воды средней жесткости возникает необходимость не реже двух раз в год очищать систему охлаждения от образовавшейся накипи.

Рис. 8.1. Типичные места отложения накипи (/) и шлама (2) в системе охлаждения автомобильных двигателей

Применять жесткую воду следует после предварительного ее умягчения (кипячения, обработки известью и содой) или с добавлением противонакипных присадок (антинакипинов). Например, калиевый хромпик К₂Сг₂О₇ при концентрации его от 5 до 10 г в 1 л воды способен превращать содержащиеся в ней соли в вещества, не образующие накипи.

Применению любого антинакипина должна предшествовать очистка системы охлаждения от образовавшейся ранее накипи.

На рис. 8.2 приведена схема установки для умягчения жесткой воды.

Рис. 8.2. Схема стационарной катионитовой установки для умягчения жесткой воды:

1— насос; 2 — катионитовый фильтр с сульфированным углем; 3 — мешалка для приготовления раствора поваренной соли; 4 — сборник умягченной воды

На рис. 8.2 приведена схема установки для умягчения жесткой воды.

Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

В зимний период эксплуатации в системах охлаждения приме­няют низкозамерзающие охлаждающие жидкости — антифризы, являющиеся смесью этиленгликоля с водой.

Этиленгликоль (двухатомный спирт СН₂ОН —СН₂ОН, или С₂Н₄(ОН)₂) представляет собой маслянистую желтоватую жидкость без запаха с температурой кипения 197 °С и температурой кристаллизации — 11,5 °С. Минимальное значение температуры замерзания смеси этиленгликоля с водой (—75 °С) получают при концентрации этиленгликоля 66,7 % (рис. 8.3).

Рис. 8.3.а Зависимость плотности р при 20°С антифризов от содержания в них воды

Рис. 8.3. Зависимость температуры замерзания t ₃ антифризов от содержания в них воды

Этиленгликоль и его водные растворы при нагревании сильно расширяются. Чтобы предотвратить выброс смеси, ее не доливают в систему охлаждения на 6. 8 % от общего объема. Этиленгликолевые антифризы имеют повышенную коррозионность по отно­шению к металлам и разрушают резину.

В состав антифризов вводят противокоррозионные присадки: декстрин —углевод типа крахмала (1 г на литр), предохраняющий от разрушения свинцово-оловянистый припой, алюминий и медь, и динатрий фосфат (2,5. 3,5 г на литр), защищающий черные металлы, медь и латунь.

Иногда в простые антифризы вводят молибденовый натрий в количестве 7,5. 8,0 г на литр, предотвращающий коррозию цинковых и хромовых покрытий на деталях системы охлаждения. При этом в обозначении антифриза добавляют букву М.

Отечественная промышленность выпускает простые и дешевые антифризы марок 40 и 65 (ГОСТ 159—52). Антифриз марки 40, представляющий собой смесь 53 % этиленгликоля и 47% воды, имеет температуру замерзания не выше —40 «С, а антифриз марки 65, содержащий 66 % этиленгликоля и 34 % воды, — не выше -65 °С.

Впервые для автомобилей ВАЗ в нашей стране был выпущен антифриз «Тосол», содержащий противокоррозионные, антивспенивающую и антифрикционные присадки. «Тосол» производится трех марок: АМ, А-40 и А-65М (табл. 8.1).

С 1988 г. выпускается антифриз «Лена» трех марок: ОЖ-К, ОЖ-40 и ОЖ-65.

Поскольку антифризы различаются по рецептуре, смешивать разные марки между собой не следует.

При использовании антифризов надо иметь в виду, что в системе охлаждения в первую очередь испаряется вода, которую необходимо периодически доливать в радиатор.

Необходимо также следить за тем, чтобы в этиленгликолевые жидкости не попадали бензин и другие нефтепродукты, так как это вызывает вспенивание и выброс жидкости через пробку радиатора.

Срок службы охлаждающих жидкостей ограничивается. Опытным путем установлено, что «Тосол» надежно работает два года, а при интенсивной эксплуатации — в течение 60 тыс. км пробега.

Этиленгликоль — сильный пищевой яд, поэтому после контакта с ним необходимо тщательно мыть руки с мылом.

Жидкости для гидравлических систем

Жидкости для гидравлических систем применяются в гидравлических приводах и амортизаторах автомобилей, а также в подъемных устройствах автомобилей-самосвалов.

В гидроприводах автомобилей температура жидкости обычно изменяется от — 40 °С зимой до 80. 100 °С летом, а при эксплуата­ции автомобилей в арктических условиях она нередко опускается до —60 °С. При этом рабочее давление в гидроприводах автомобилей обычно не превышает 10 МПа.

Для обеспечения надежной работы жидкости для гидросистем должны удовлетворять следующим требованиям:

иметь определенный уровень вязкости, низкую температуру застывания и незначительную сжимаемость;

не разрушать металлические и резиновые уплотнительные детали гидросистемы;

обладать высокой физической и химической стабильностью; иметь хорошие противоизносные свойства.

Для гидротормозной системы автомобиля (рис. 8.4) производят тормозные жидкости на кастровой и гликолевой основе.

Жидкости на касторовой основе имеют хорошие смазывающие свойства и не вызывают набухания или разъедания резиновых деталей тормозной системы автомобилей.

В 40-х годах XX века в России была впервые выпущена и до сих пор широко применяется тормозная жидкость БСК, представляющая собой смесь 50 % бутилового спирта и 50 % касторового масла и обладающая хорошими смазывающими свойствами. Недостатком этой жидкости является то, что при —20 °С касторовое масло выпадает в осадок, что может привести к поломке тормозной системы.

Выпускаемые ранее тормозная жидкость АСК и спиртокасторовая жидкость ЭСК (40 % этилового спирта и 60 % касторового масла), имеющие ряд недостатков, не нашли широкого применения.

Специально для автомобилей ВАЗ была выпущена тормозная жидкость «Нева» на гликолевой основе с вязкостной и антикоррозионной присадками, работоспособная в широком диапазоне температур от —50 до +50 «С. Чуть позже была выпущена тормозная жидкость «Томь», превосходящая «Неву» по низкотемпературным свойствам.

Мировым стандартам ( dot -3; dot -4) соответствует выпускаемая в России тормозная жидкость «Роса».

Жидкости на гликолевой основе огнеопасны и токсичны.

Характеристики отечественых тормозных жидкостей приведены в табл. 8.2.

Рис. 8.4. Схема гидравлического привода тормозной системы автомобиля:

1 — главный цилиндр; 2 — поршень главного цилиндра; 3 — резервуар с жидкостью; 4 — трубопровод; 5 — рабочий цилиндр; 6 — поршни рабочего цилиндра

Таблица 8.2 Характеристики основных марок отечественых тормозных жидкостей

«Нева» (ТУ 6-01-1163-82)

«Томь» (ТУ 6-01-1276-82)

«Роса» (ТУ 6-05-221-569-84)

Прозрач­ная одно­родная жидкость красного цвета без осадка и механиче­ских при­месей

Прозрачная одно­родная жидкость от светло-желтого цвета без осадка. Марки

полностью совместимы между собой

Прозрачная однородная жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета без осадка

Реферат: Топливно-смазочные материалы, технические жидкости, резинотехнические изделия для автомобиля ЗИЛ-130

Автомобильные двигатели (за исключением газовых и дизельных) работают на бензине. По ГОСТ 2084-77* выпускаются бензины следующих марок: А-72, А-76, АИ-93, АИ-98. Буква А означает, что бензин автомоби-льный, цифра – наименьшее октановое число, определённое по моторному методу; буква И указывает на то, что октановое число определено по исследовательскому методу.

Автомобильные бензины, за исключением бензина АИ-98, подразделяют на летние и зимние. Зимние бензины содержат увеличенное количество легкоиспаряющихся фракций, что улучшает условия пуска двигателя. В северных и северо-восточных районах России зимние бензины применяют в течение всего года. В остальных районах страны зимние бензины применяют с 1 октября до 1 апреля.

В автомобильные бензины А-76, АИ-93, АИ-98 для повышения антидетонационной стойкости добавляют антидетонатор-тетраэтисвинец (ТЭС). Для отличия обыкновенных бензинов от этилированных последние окрашивают в желтый (А-76), оранжево-красный (АИ-93) и синий (АИ-98) цвета. Таким образом, выпускают бензины марки А-72 и марок А-76, АИ-93 и АИ-98 (этилированные и неэтилированные). Этилированные бензины очень ядовиты и, попав в жидком виде и в виде паров на кожу или в дыхательные пути человека, могут вызвать тяжёлые заболевания. Поэтому применять этилированные бензины для мытья деталей и рук категорически запрещено. При попадании этилированного бензина на кожу его необходимо немедленно стереть ветошью, смоченной в керосине.

В зависимости от состава горючей смеси нормальная скорость распространения фронта пламени по камере сгорания различна, но не превышает 35 м/с. При детонации (взрывное горение) скорость распространения сгорания смеси доходит до 2000 м/с. При детонационном сгорании возникает сильная волна давления, вызывающая вибрацию деталей. Работа двигателя с детонацией не допустима, т.к. сопровождается ударной нагрузкой на поршни, поршневые пальцы, шатунные и коренные подшипники, местным перегревом деталей, прогоранием поршней и клапанов, дымным выпуском, снижением мощности двигателя и увеличением расхода топлива. Возникновение детонационного сгорания происходит в основном при неправильном подборе сорта топлива для двигателя с данной степенью сжатия. На появление детонации влияют также конструкция камеры сгорания, размеры цилиндра, материал головки цилиндра, скоростной режим и нагрузка двигателя, на гарооброзование на поршне и головке цилиндров, угол опережения зажигания и т.д.

От антидетонационных свойств бензина (его способности противостоять детонации) зависит возможность применения этого бензина в двигателях, имеющих повышенную степень сжатия. Антидетонационные свойства бензина оценивают октановым числом. Бензин сравнивают со смесью из двух топлив изооктана и гептана. Изооктан слабо детонирует, и для него октановое число условно принимают равным 100, а гептан сильно детонирует, и для него октановое число условно принимают равным нулю. Если смесь, состоящая, например, из 72% изооктана и 28% гептана (по объёму), по детонационным свойствам соответствует проверяемому бензину, то октановое число такого бензина равно 72 и т.д. Чем выше октановое число бензина, тем с большей степенью сжатия может работать двигатель без детонации на этом топливе.

Работая с бензином, необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, т.к. бензин является легковоспламеняющейся жидкостью. Тара из-под бензина очень опасна, т.к. содержит пары, которые легко взрываются. Бензин, попавший на окрашенные детали и резину, портит их, растворяя краску, лак и резину. Гарантийный срок хранения автомобильного бензина всех марок (по ГОСТ 2084-77) устанавливается 5 лет со дня его изготовления. По истечении гарантийного срока хранения автомобильный бензин перед применением должен быть проверен на соответствие требованиям стандарта.