8.4.5 Приборные и защитные смазки
ЦИАТИМ-201 – приборная смазка, представляющая собой ванилиновое приборное масло (МВП), загущенное литиевым мылом стеариновой кислоты и содержащее антиокислительную присадку. Смазка работоспособна от -60 до +90ºС. Ее применяют в подшипниках качения и скольжения, шарнирах направляющих, узлах трения автомобилей и тракторов, работающих с малым усилием сдвига при невысоких нагрузках.
ПВК – углеводородная защитная смазка от желтого до коричневого цвета, получаемая сплавлением петролатума с вязким остаточным маслом при дополнительном введении 5% церезина и присадки. Смазку используют для черных и цветных металлов любой формы и размеров. Она обладает высокими водостойкостью и стабильностью, нерастворима в воде. Металлические детали окунают в расплавленную смазку или ПВК наносят на деталь кистью, щеткой при температурах не ниже 10ºС. Работоспособна при температуре от –50 до +45ºС. Срок хранения деталей, законсервированных этой смазкой, 10 лет.
Контрольные вопросы и задания
I. Каков состав пластичных смазок? 2. Назовите эксплуатационные свойства пластичных смазок. 3. На какие группы по назначению делят смазки? 4. Как обозначают пластичные смазки? 5. Расскажите о составе и области применения солидолов и смазки Литол-24. 6. Каково назначение углеводородной защитной смазки ПВК?
Тема 9 специальные жидкости
9.1 Охлаждающие жидкости
Общие сведения. При работе двигателя некоторые детали, соприкасаясь с горячими газами, сильно нагреваются. Высокая температура поршней, цилиндров, головки и клапанов приводит к усиленному нагаро- и лакообразованию, повышенным трению, задирам и изнашиванию деталей. Для нормальной работы двигателя температура его деталей должна поддерживаться на определенном уровне. Это обеспечивает система охлаждения, которая в зависимости от быстроходности и мощности Двигателя отводит 15...35% теплоты, образующейся при сгорании топлива. В бензиновых и газовых двигателях доля отводимой теплоты всегда больше, чем в дизельных. Температуру в системе охлаждения необходимо поддерживать на строго определенном уровне в соответствии с указаниями завода-изготовителя для данной марки двигателя.
Хорошая работа системы охлаждения зависит от правильного выбора и качества охлаждающей жидкости.
Охлаждающие жидкости должны отвечать 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.
9.1.1 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 (ν20˚С = 1 мм2/с) и большую теплоту испарения.
Вода, широко используемая в качестве охлаждающей жидкости, наряду с такими преимуществами, как высокая теплоемкость, доступность приобретения, пожаробезопасность и безвредность для человека, имеет ряд существенных недостатков. Главным недостатком является высокая температура замерзания (0ºС). При этом вода увеличивается в объеме примерно на 10%, вследствие чего может произойти разрыв головок цилиндров, блоков и радиаторов, поскольку лед при расширении оказывает на стенки системы давление около 245 МПа. Угроза замерзания воды в системе охлаждения создает большие трудности при эксплуатации двигателей в зимнее время. К недостаткам воды следует отнести также сравнительно низкую температуру кипения.
Температура охлаждающей воды в автотракторных двигателях поддерживается на уровне 80...90ºС.
Вода обладает коррозионными свойствами. В ней находятся растворенные газы и некоторые соли, которые коррозируют металлы. Высокой коррозийностыо обладают кислород, диоксид углерода и сероводород. Вода в системе охлаждения образует шламы и накипь.
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. 9.1) вызывает нарушение теплового режима работы двигателя, увеличение расхода топлива и масла.
Рис. 9.1 Типичные места отложения накипи (1) и шлама (2) в системе охлаждения автомобильных двигателей
Накипь представляет собой плотные прочные отложения, образующиеся на горячих стенках рубашки системы охлаждения за счет выпадения из воды различных солей. Шламом называют илистые отложения минерального или органического происхождения, которые постепенно коагулируются и оседают в застойных зонах системы охлаждения. Шлам и накипь уменьшают сечение каналов и имеют очень низкую теплопроводность, что резко снижает отвод теплоты от охлаждаемых деталей. При больших отложениях накипи и шлама в рубашке двигателя отвод теплоты от стенок цилиндров может снизиться на 40%. Это приводит к перегреву двигателя, вязкость масла снижается, ухудшаются условия смазывания деталей, повышается их износ, растет склонность бензина к детонации. У бензиновых двигателей, повышается расход топлива.
Атмосферная вода (снеговая, дождевая) наиболее чистая. В ней нет растворенных солей и органических веществ, но всегда присутствуют растворенные газы. В речной воде значительно больше растворенных солей, чем в болотной и прудовой. В последних преобладают органические вещества.
Склонность к образованию накипи в системе охлаждения характеризуется жесткостью воды, обусловленной содержанием в ней ионов кальция и магния. Единица жесткости воды – моль на кубический метр (моль/м3). Различают устранимую и неустранимую жесткость воды.
Устранимая жесткость воды обусловлена присутствием в воде карбонатных и гидрокарбонатных ионов солей кальция и магния, удаляемых при кипячении. Эти соли могут находиться в растворенном состоянии в воде лишь в присутствии углекислоты. В процессе кипения воды углекислота разлагается, а соли распадаются и выпадают в осадок. Чем выше температура стенок блока цилиндров, тем быстрее идут распад солей и образование накипи. При этом вода умягчается, а жесткость ее устраняется.
Неустранимая жесткость обусловлена присутствием в воде солей, которые не разлагаются при кипячении, однако они выпадают в осадок и участвуют в образовании накипи при испарении части воды из системы охлаждения, когда их концентрация превысит предел насыщения. Воду считают мягкой, если общее содержание в ней солей не превышает 3 моль/м3, средней жесткости – 3...6 моль/м3 и жесткой – более 6 моль/м3. Жесткая вода непригодна для систем охлаждения двигателей.
Обычно жесткость воды определяют в лабораторных условиях, но ее можно оценить и простым способом. Так, в мягкой воде образуется устойчивая мыльная пена, в воде средней жесткости пена образуется при длительном намыливании, а в жесткой воде она не образуется совсем. Как правило, в северных районах нашей страны воды мягкие. Чем южнее район, тем выше жесткость. В южных районах жесткость воды иногда составляет 80... 100 моль/м3.
В двигателях внутреннего сгорания необходимо использовать только мягкую воду, почти не образующую отложений накипи. Перед заправкой в систему охлаждения воду нужно профильтровать для удаления механических примесей.
Воду средней жесткости и жесткую следует умягчать различными способами. Самым простым из них является кипячение. Прокипяченную воду надо профильтровать через плотную ткань для удаления осадка. При химических способах умягчения воды все соли переводятся в осадок, который затем удаляют отстаиванием и фильтрацией. Для умягчения воды используют растворы соды и извести, тринатрийфосфат, гексаметафосфат и другие реагенты. Широко распространен катионовый способ. Катионами называют вещества, которые могут обменивать свои катионы на катионы растворенных в воде солей, в результате чего накипь не образуется. Предотвращать образование накипи в системе охлаждения двигателя можно непосредственно вводом в систему специальных присадок, для чего используют хромпик и фосфаты натрия, которые переводят накипеобразуюшие соли в рыхлые осадки.