2506
.pdfМинистерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»
В.А. Каня, А.Л. Иванов, П.В. Литвинов
ТЕХНИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ
Практикум
Омск – 2017
УДК 656.1(075) ББК 30.82я73 К19
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке неподлежит.
Рецензент канд. техн. наук, доц. И.М. Князев (СибАДИ)
Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве практикума.
Каня, Валерий Анатольевич.
К19 Технические жидкости [Электронный ресурс] : практикум / В.А. Каня, А.Л.
Иванов, П.В. Литвинов ; кафедра «Тепловые двигатели и автотракторное электрооборудование». – Электрон. дан. − Омск : СибАДИ, 2017. – URL: http://bek.sibadi.org/ cgi-bin/irbis64r_plus/cgiirbis_64_ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных
пользователей. СибАДИ
ISBN 978-5-93204-995-2.
Изложены методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Эксплуатационные материалы», «Технические жидкости и полимеры», методы определения показателей качества основных эксплуатационных свойств технических жидкостей и полимеров.
Имеет интерактивное оглавление в виде закладок. Содержит видеофрагменты обучающего и демонстрационного характера, которые воспроизводятся с помощью проигрывателя Windows Media.
Предназначен для бакалавров, студентов, магистров всех форм обучения по направлениям подготовки «Энергетическое машиностроение», «Наземные транспортнотехнологические средства», «Наземные транспортно-технологические комплексы», «Эксплуатация транспортно-технолог ческ х машин и комплексов», «Профессиональное обучение».
Мультимедийное издание (14,5 МБ)
Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; 1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов
Adobe Acrobat Reader; Google Chrome ; Windows Media Player, колонки
Редактор О.А. Соболева Издание первое. Дата подписания к использованию 03.05.2017
Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2017
2
ВВЕДЕНИЕ
Автомобильный транспорт в настоящее время занимает одну из важнейших позиций транспортных систем большинства государств мира. В России на его долю приходится около 55 % общего объёма перевозок грузов и около 50 % – пассажирских перевозок. В нашей стране эксплуатируется более 30 млн единиц мобильных транспортных машин, среди которых около 20 млн автомобилей.
При эксплуатации автомобильного транспорта применяют современные технические жидкости, к которым относят охлаждающие и тормозные жидкости, электролиты аккумуляторных батарей, лакокрасочные изделия и др. Однако, несмотря на достижения науки и техники, данные вещества являются источниками загрязнения окружающей среды и причиняют вред здоровьюИчеловека и животных.
Несовершенство автомобилей, применение транспортных средств сверх срока службы, а такжеДнесовершенство конструкции и низкий уровень сервиса повышают требования как к инженерам и специалистам, работающим в области конструирования и эксплуатации двигателей и автомобилей,Атак и к сотрудникам химической промышленности, производящим технические жидкости.
Современный инженербдолжен знать новейшие технологии получения высококачественных технических жидкостей, их физикохимические, эксплуатационные и экологические свойства, требования к ним, передовой опыт, нормативные документы, классификацию, способы экономииС, техн ку безопасности.
Обучающийся должен приобрести навыки экспресс-анализа, уметь определить вид технической жидкости, её качество, подбирать к конкретным условиям эксплуатации, сопоставлять отечественную и зарубежную маркировку, определять их основные показатели в соответствии с установленными нормами.
В практикуме приведены лабораторные работы, охватывающие основные разделы дисциплин «Технические жидкости». Целью лабораторных работ является формирование знаний и умений у обучающихся технических специальностей в области теории и практики рационального использования технических жидкостей и правильного и точного определения основных показателей их качества.
3
Техника безопасности и противопожарные мероприятия при выполнении лабораторных работ
Во время работы в лаборатории по исследованию топлив, смазочных материалов и технических жидкостей студенту приходится иметь дело с огнеопасными и ядовитыми веществами, поэтому необходимо очень строго соблюдать правила безопасности. Пожары, взрывы, отравления возникают там, где при обращении с нефтепродуктами допускаются небрежность, халатность и несоблюдение противопожарных правил и техники безопасности.
Каждый обучающийся, приступивший к выполнению лабораторных работ по испытанию технических жидкостей, должен пройти инструктаж и расписаться в специальном журнале.
При проведении лабораторных работ строго воспрещается:
1. Работать на установках с электрическими приборами без заземления.
2. |
Нагревать легковоспламеняющиеся вещества, особенно бен- |
|
зины, на открытых электроплитках. |
И |
|
3. |
|
|
Переливать нефтепродукты при включенных нагревательных |
||
приборах или открытом пламени. |
Д |
|
|
|
|
4. Оставлять включенными электроприборы без присмотра даже |
||
на самые короткие промежутки времени. |
||
5. |
Курить в помещен лаАоратории, пользоваться зажигалками. |
|
|
б |
|
6.Держать на лабораторных столах бутылки, колбы с горючими или ядовитымиСвеществами, не участвующими в испытании.
7.Оставлять открытой посуду с горючими веществами.
8.Продолжать испытания при случайном проливе горючего на лабораторный стол, на пол лаборатории или на одежду.
9.Сливать остатки нефтепродуктов в раковины водопроводной
сети.
Ядовитые эксплуатационные материалы (антифризы, тормозные жидкости, этилированный бензин) нужно хранить в закрытых специальных шкафах, а их исследования проводить в вытяжных шкафах.
При возникновении пожара нефтепродукты нельзя заливать водой. Для ликвидации огня нужно прекратить доступ воздуха к горя-
щему предмету – накрыть плотным материалом (кошмой), засыпать песком, а при обильном пламени применить огнетушитель.и
4
Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ
И ИСПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗЦА
1.1. Цели работы
1. Изучить основные методы определения качества охлаждающих жидкостей.
2. Приобретение навыков по оценке качества охлаждающих жидкостей.
3. Закрепление знаний теоретического материала по темам.
1.2. Оборудование и приборы
1) Гидрометр для определения температуры замерзания и со-
держания этиленгликоля в низкозамерзающей жидкости. |
|||||
2) Посуда лабораторная. |
|
|
|
И |
|
3) Химические реактивы. |
|
Д |
|||
4) Образцы антифризов. |
|
|
|||
1.3. Порядок проведения лабораторной работы |
|||||
|
|
|
А |
|
|
1. Изучить теорет ческ |
е основы и перенести табл. 1.1 в свои |
||||
|
б |
|
|
||
отчеты по лабораторной работе. |
|
|
|||
2. Определить состояние предложенных преподавателем образ- |
|||||
и |
|
|
|
|
|
цов охлаждающих жидкостей (ОЖ) по внешнему виду и результаты |
|||||
занести в таблицу. |
|
|
|
|
|
3. Определить плотность предложенных образцов (ОЖ) и их темпе- |
|||||
С |
|
|
|
|
|
ратуру. Поформулевычислитьприведеннуюк20 °Сплотность образцов. |
|||||
4. Определить по табл. 1.2 температуру замерзания образцов и |
при необходимости провести исправление ОЖ. Разобраться с порядком пользования графиком на рис. 1.1.
5. Сделать заключение о возможности использования исследуемых образцов ОЖ, и до какой температуры окружающего воздуха их можно эксплуатировать.
6. Написать вывод по проведению работы, оформить отчёт и представить его преподавателю.
5
1.4. Теоретические основы
Общие сведения о низкозамерзающих жидкостях
Наибольшее распространение на автотранспорте получили низкозамерзающие жидкости (НЗЖ) на основе гликолей, представляющие собой смеси этиленгликоля с водой. Этиленгликоль – это двухатомный спирт, представляющий собой маслянистую желтоватую жидкость без запаха. Имеет температуру кипения 197 ºС и температуру кристаллизации –11,5 ºС.
Смеси этиленгликоля (ЭГ) с водой имеют значительно меньшую температуру кристаллизации – до –75 ºС при содержании ЭГ около 66,7 %. Меняя соотношение воды и ЭГ, можно получать НЗЖ от 0 до
–70 ºС. ЭГ и растворы на его основе сильно расширяются на 6…8 %, поэтому НЗЖ в систему охлаждения заправляютИна 6…8 % меньше.
Кроме этого антифризы имеют повышенную текучесть, поэтому при его использовании в системе охлажденияДдвигателя к ней предъявляются повышенные требования в плане герметичности.
Антифризы по составу антикоррозионных присадок делятся на карбоксилатный, гибридный и традиционныйА типы.
Традиционные антифризы в качестве ингибиторов коррозии содержат неорганические веществаб– силикаты, фосфаты, бораты, нитриты, амины, нитраты и их ком инации (декстрин, динатрий фосфат, молибденово-кислыйинатрий в количестве от 1 до 8 г/л). Они обозна-
чаются терминами «Traditional coolants» или «Conventional coolants».
Тосол и Сего многоч сленные модификации относятся к традиционному типу ант фр зов. Традиционные антифризы считаются морально устаревшими, их не применяют на первой заправке автомобилей, они в основном вышли из употребления.
Гибридные антифризы содержат и органические, и неорганические ингибиторы (обычно силикаты или фосфаты). Обозначаются термином такие антифризы «Hybrid coolants».
Карбоксилатные антифризы содержат ингибиторы коррозии на основе органических (карбоновых) кислот. В литературе они обозна-
чаются как «OAT coolants» (Organic Acid Technology). Карбоксилат-
ные ингибиторы не образуют защитного слоя по всей поверхности системы, адсорбируются лишь в местах возникновения коррозии с образованием защитных слоёв толщиной не более 0,1 микрона. Карбоксилатный антифриз имеет больший срок службы (5 лет против
6
3 лет у гибридного и 2 лет у силикатного) и лучше защищает металлы от коррозии и кавитации, что обеспечивает оптимальное охлаждение двигателя.
В процессе эксплуатации из НЗЖ испаряется вода, поэтому ее периодически подливают. При попадании в НЗЖ нефтепродуктов они вызывают вспенивание и выброс НЗЖ через пробку радиатора. Смешивать разные сорта НЗЖ из-за различия присадок не рекомендуется.
ЭГ – сильный яд, поэтому необходимо избегать его попадания во внутрь, а после контакта с ним нужно тщательно мыть руки с мылом.
Наиболее употребительными для автомобилей являются марки: Тосол А, Тосол А-40, Тосол А-65 (ГОСТ 28084–89 [1]), совре-
менные антифризы фирмы AGA (Z-40, Z-65) и др. Основные показа- |
||||||||||||||||||||
тели низкозамерзающих жидкостей представлены в табл. 1.1. |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
Таблица 1.1 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Основные показатели охлаждающих жидкостей (ОЖ) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатель |
Антифриз |
|
|
|
|
Тосол |
|
|
АнтифризAGA |
Образец |
||||||||||
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
качества |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
конц. |
|
0 |
|
65 |
А |
|
|
А-40 |
|
А-65 |
|
конц. |
Z-40 |
Z-65 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
слабомутная |
зеленовато- |
|
крас- |
розо- |
ярко- |
|
|
|
|
|||||||||
Внешнийвид |
|
|
желтая |
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
голубая |
|
ный |
вый |
желтый |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
жидкость |
|
|
жидкость |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Температура |
–11,5 |
|
40 |
|
65 |
–11,5 |
– 40 |
|
– 65 |
|
–15 |
–40 |
–65 |
|
|
|
|
|||
застывания,ºС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плотность |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
при3 |
|
1100… 1067… |
1085… |
|
|
1075…1085… |
|
1075… |
1085… |
|
|
|
|
|||||||
20 ºС, |
1116 |
|
1072и1090 |
140 |
|
|
1085 |
|
1095 |
120 |
1085 |
1095 |
|
|
|
|
||||
кг/м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5. Определение и исправление качества низкозамерзающей |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
жидкости |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5.1.Определение внешнего вида и наличия механических примесей
Налить в пробирку 40…60 мм исследуемой ОЖ бывшей в эксплуатации и путем осмотра в проходящем свете определить цвет и наличие механических примесей. Результаты эксперимента занести в табл. 1.1 и сделать вывод.
7
1.5.2. Определение состава и температуры замерзания ОЖ
Исследования проводятся с помощью специального прибора – гидрометра или ареометра.
https://www.youtube.com/watch?v=Moe_Nx_llGA
Для испытаний выбираются три образца антифризов: первый – бывший в употреблении, второй – концентрат и третий – новый, неиспользованный антифриз. В стеклянный стакан емкостью 250 мл наливают по очереди образцы испытываемых жидкостей и измеряют их плотность и температуру. По формуле вычисляют приведенную к
20°С плотность образцов.
ρρ1 [1 0,000525 (t 20)],
где ρ1 – замеренная плотность, г/см3; |
И |
t – замеренная температура, °С. |
Д |
|
Используя табл. 1.2 и график, прилагаемые к лабораторной работе, определяют концентрацию этиленгликоля в исследуемых образ-
|
|
|
А |
цах ОЖ и марку ОЖ. Результаты эксперимента заносят в табл. 1.1 и |
|||
делают выводы по необходимости исправления образцов. |
|||
|
|
б |
|
1.5.3. Проведение расчета по исправлению качества ОЖ |
|||
и |
|
||
При эксплуатац |
|
автомо илей происходит потеря качества ОЖ |
|
за счет ее испарен я |
утечки з системы охлаждения. |
||
С |
|
|
Поэтому при необход мости в ОЖ добавляют воду или этиленгликоль для восстановления качества ОЖ и принятия решения о ее применении.
При добавке этиленгликоля его количество определяется по формуле
X a b V , b
где X – количество добавляемого этиленгликоля, мл; V – объём анализируемого образца, мл;
a – объёмный процент воды в образце;
b – объёмный процент воды в исправленном образце (в смеси). При добавлении воды её количество находится по формуле
8
υ c d V , d
где υ – количество добавляемой воды, мл; V – объём анализируемого образца, мл;
с – объёмный процент этиленгликоля в образце;
d – объёмный процент этиленгликоля в исправленном образце (в смеси).
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 1.1. Зависимость температуры замерзания антифризов от их плотности
В предложенных преподавателем образцах замерить плотность, определить температуру замерзания и привести ОЖ к заявленным производителем параметрам.
Сделать выводы и оформить отчёт.
9
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.2 |
|
Концентрация, плотность и температура замерзания НЗЖ |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентра- |
Плот- |
|
Темпера- |
Концентра- |
Плот- |
Темпера- |
||
ция ЭГ, % |
ность, |
|
тура за- |
ция ЭГ, % |
ность, |
тура за- |
|
|
г/см3 |
|
мерз., °С |
г/см3 |
мерз., °С |
|
|||
26,4 |
1,0340 |
|
-10 |
|
66,3 |
1,0866 |
-68 |
|
27,2 |
1,0376 |
|
-12 |
|
68,5 |
1,0888 |
-66 |
|
29,6 |
1,0410 |
|
-14 |
|
69,6 |
1,0900 |
-64 |
|
32,0 |
1,0443 |
|
-16 |
|
70,8 |
1,0910 |
-62 |
|
34,2 |
1,0480 |
|
-18 |
|
72,1 |
1,0923 |
-60 |
|
36,4 |
1,0506 |
|
-20 |
|
73,3 |
1,0937 |
-58 |
|
38,4 |
1,0533 |
|
-22 |
|
74,5 |
1,0947 |
-56 |
|
40,4 |
1,0560 |
|
-24 |
|
75,8 |
1,0960 |
-54 |
|
42,2 |
1,0586 |
|
-26 |
|
77,0 |
1,0973 |
-52 |
|
44,0 |
1,0606 |
|
-28 |
|
78,4 |
1,0983 |
-50 |
|
45,6 |
1,0627 |
|
-30 |
|
79,6 |
1,0997 |
-48 |
|
47,0 |
1,0643 |
|
-32 |
|
Д |
1,1007 |
-46 |
|
|
|
81,2 |
|
|||||
48,2 |
1,0663 |
|
-34 |
|
82,5 |
1,1023 |
-44 |
|
49,6 |
1,0680 |
|
-36 |
|
83,9 |
1,1033 |
-42 |
|
51,0 |
1,0696 |
|
-38 |
А |
|
-40 |
|
|
|
|
85,4 И1,10433 |
|
|||||
52,6 |
1,0713 |
|
-40 |
|
86,9 |
1,1054 |
-38 |
|
53,6 |
1,0726 |
|
б |
88,4 |
1,1066 |
-36 |
|
|
|
-42 |
|
|
|||||
54,6 |
1,0740 |
|
-44 |
|
90,0 |
1,1077 |
-34 |
|
55,6 |
1,0753 |
|
-46 |
|
91,5 |
1,1087 |
-32 |
|
56,8 |
и |
|
93,0 |
1,1096 |
-30 |
|
||
1,0766 |
|
-48 |
|
|
||||
59,1 |
1,0790 |
|
-52 |
|
94,4 |
1,1103 |
-28 |
|
60,2 |
С |
-54 |
|
95,0 |
1,1105 |
-27 |
|
|
1,0803 |
|
|
|
|||||
61,2 |
1,0813 |
|
-56 |
|
95,5 |
1,1107 |
-26 |
|
62,2 |
1,0823 |
|
-58 |
|
96,4 |
1,1110 |
-24 |
|
63,1 |
1,0833 |
|
-60 |
|
97,0 |
1,1116 |
-22 |
|
64,0 |
1,0843 |
|
-62 |
|
97,8 |
1,1120 |
-20 |
|
64,8 |
1,0850 |
|
-64 |
|
|
|
|
|
65,3 |
1,0855 |
|
-65 |
|
|
|
|
|
65,6 |
1,0860 |
|
-66 |
|
|
|
|
|
66,0 |
1,08633 |
|
-67 |
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1.Какие типы антифризов вы знаете и чем они отличаются друг от друга?
2.Из каких элементов состоит антифриз?
3.Как определить температуру застывания антифриза?
10