Джерихов. К курсовой по ТО и ремонту

Таблица 21

Физико-химические и эксплуатационные свойства трансмиссионных масел

При достаточно надежном уплотнении картеров редукторов нижний допус- тимый уровень вязкости масла составляет 5 мм2/с.

Предельно допустимое значение вязкости трансмиссионного масла состав- ляет 300–600 ПаЧс, °С, в зависимости от колесной формулы автомобиля. Это зна- чение определяется величиной вязкости при минимальной рабочей температуре,

допускающей свободное трогание автомобиля без ущерба для зубчатых передач и без предварительного подогрева.

Обозначение трансмиссионных масел в соответствии с ГОСТ 17479.2–85 включает в себя буквы ТМ, цифры, характеризующие принадлежность к группе масел по эксплуатационным свойствам, и цифры, обозначающие класс кинемати- ческой вязкости (при температуре 100 °С).

Например, ТМ-5-93 – трансмиссионное масло 5-й группы, т. е. с многофунк- циональными и противозадирными присадками высокой эффективности, 9-го клас- са вязкости, загущенное.

Характеристики классов вязкости трансмиссионных масел приведены в табл. 22.

Концентрация воды в трансмиссионных маслах может достигать 8 %. Об- воднение масла происходит из-за проникновения во внутренние полости картера через уплотнения и сапун воздуха, содержащего пары воды. Влага приносит в масло неорганические соли и коррозионно-агрессивные компоненты. Кроме того, вода, являясь электролитом, проводящим электрический ток, становится причи- ной возникновения электрохимической коррозии.

Защитить свойства масла могут ингибиторы коррозии (т. е. защитные присад- ки). Ингибиторы коррозии вытесняют влагу и другие электролиты с поверхности металла и создают на ней прочную адсорбционную или хемосорбционную пленку. Таким образом исключается контакт металла деталей с агрессивной средой.

Отличие защитных присадок от противокоррозионных состоит в их устой- чивости к действию не только органических кислот, но и воды.

Рекомендации по применению отечественных трансмиссионных масел по типам передач, группам автомобилей, условиям эксплуатации, а также возмож- ным отечественным заменителям указаны в табл. 23.

В соответствии с классификацией API (Американский нефтяной институт) трансмиссионные масла GL-1, GL-2, GL-3 подразделяются по уровню их проти- воизносных и противозадирных свойств.

Таблица 23

Рекомендации по применению отечественных трансмиссионных масел

Масла класса GL-1 применяются при невысоких давлениях и скоростях скольжения в зубчатых зацеплениях. Они не содержат присадок.

Масла класса GL-2 содержат противоизносные присадки, а масла класса GL- 3 также содержат противоизносные присадки и обеспечивают работу спирально- конических передач, в том числе и гипоидных. По классификации эти классы API соответствуют отечественным группам, обозначаемым ТМ-1, ТМ-2, ТМ-3, ТМ-4, ТМ-5, как показано в табл. 24.

2.2.5. Порядок оформления курсовой работы по физико-химическому анализу трансмиссионного масла

Оценка и выбор трансмиссионного масла

Чтобы правильно проанализировать и оценить физико-химические свойства предлагаемых образцов трансмиссионного масла, а также грамотно обосновать все физические явления, которые при этом будут происходить в двигателе внут- реннего сгорания, студенты должны дать точные ответы на вопросы в табл. 25 и сделать обоснованные выводы.

Окончание табл. 25

Выводы по выбору и оценке предлагаемых образцов трансмиссионного масла

Дайте обоснованные ответы на следующие вопросы:

1.Какой образец трансмиссионного масла, выбранного Вами, будет являть- ся наиболее подходящим для агрегатов предлагаемого Вам автомобиля?

2.Исходя из Вашего анализа, перечислите все положительные и отрица- тельные качества выбранного Вами образца трансмиссионного масла.

Положительные качества:

1) _____________________________________________________________

2) _____________________________________________________________

3) _____________________________________________________________

65

Отрицательные качества:

1)_____________________________________________________________

2)_____________________________________________________________

3)_____________________________________________________________

3.Какие положительные и отрицательные показатели качества выбранного Вами образца можно отметить, чтобы утвердить его в качестве главного и приори- тетного экспоната трансмиссионного масла для агрегатов трансмиссии предло- женного Вам автомобиля?

4.Дайте предположительный прогноз, как будут работать агрегаты трансмис- сии этого автомобиля на утвержденном Вами образце трансмиссионного масла:

а) _____________________________________________________________

б) _____________________________________________________________

в) _____________________________________________________________

Глава 3. СВОЙСТВА СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ И МЕТОДЫ ИХ ОЦЕНКИ

3.1. Свойства охлаждающих жидкостей

Детали двигателя внутреннего сгорания – блок цилиндров, головка блока, поршни – при работе сильно нагреваются. Чтобы обеспечить нормальный тепло- вой режим работы двигателя, его необходимо охлаждать. Наиболее часто на ав-

томобилях встраиваются жидкостные системы охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Через жидкостную систему охлаждения отводится 25–35 % от общего количества тепла, выделяющегося при сгорании топлива.

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

Охлаждающие жидкости в процессе работы двигателя обычно нагреваются до температуры 80–90 °С, а при форсированном режиме работы и до 100 °С. При длительных остановках они охлаждаются до температуры окружающего воздуха. Давление в системе охлаждения очень близко к атмосферному, что способствует испарению и увеличению потерь охлаждающих жидкостей.

Детали двигателей и системы охлаждения (радиаторы, термостаты, водя- ные насосы и др.) изготавливают из черных и цветных металлов и их сплавов (алюминий, медь, латунь и др.). Также используются резиновые соединительные и уплотнительные детали. Поэтому для охлаждения двигателей внутреннего сго- рания применяются различные жидкости. В теплое время года, когда температу- ра воздуха выше 0 °С, возможно применение в качестве охлаждающей жидкости чистой (желательно дистиллированной) воды. При температурах воздуха ниже 0 °С допустимо применение только жидкости, имеющей низкую температуру замерзания.

66

Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

Все низкозамерзающие жидкости получили название антифризы. Наибольшее распространение имеют гликолевые низкозамерзающие жид-

кости, представляющие собой смеси этиленгликоля с водой. Реже встречаются жидкости, изготовленные на основе пропиленгликоля, смешивать которые с эти- ленгликолем нельзя.

Этиленгликоль – двухатомный спирт CH2OH – CH2OH представляет собой маслянистую желтоватую жидкость без запаха, с температурой кристаллизации – 11,5 °С и кипения +197 °С. С водой этиленгликоль образует так называемый эв- тектический раствор, температура кристаллизации отдельных элементов которо- го выше температуры кристаллизации раствора, состоящего из этих компонентов. Поэтому, если смешивать этиленгликоль с водой в различных пропорциях, можно получить смеси с температурой замерзания от 0 до –75 °С (при концентрации эти- ленгликоля около 66,7 %).

Этиленгликолевые антифризы обладают повышенной коррозионностью по отношению к металлам и, кроме того, они разрушают резину. Для уменьшения коррозионности в состав антифризов вводят противокоррозионные присадки:

1)декстрин (углеводород типа крахмала – 1 г/л), предохраняющий от раз- рушения свинцово-оловянистый припой, алюминий и медь;

2)динатрийфосфат (двузамещенный фосфорнокислый натрий Na2HPO4,

вколичестве 2,5…3,5 г/л), защищающий черные металлы, медь и латунь;

3)молибденовокислый натрий, предотвращающий коррозию цинковых и хромовых покрытий на деталях системы охлаждения. Он добавляется в простой антифриз в количестве 7,5…8,0 г/л. При этом антифриз получает индекс – М.

Антифризы, в которые вводят дополнительно еще антивспенивающие при- садки, а также антифрикционные присадки, получили название Тосол.

Для легковых автомобилей выпускают три марки Тосола – Тосол А, Тосол А-40 и Тосол А-65.

Тосол А – это концентрированный этиленгликоль, содержащий присадки. Тосол А-40 и Тосол А-65 – это водные растворы этиленгликоля с температурами замерзания соответственно –40 °С и –65 °С.

В эти антифризы введены нейтральные красители, которые придали Тосолу А и Тосолу А-40 голубой цвет, а Тосолу А-65 – красный. Простые антифризы марки 40 и 65 имеют соответственно светло-желтый и оранжевый цвета.

Этиленгликоль является сильным пищевым ядом, поэтому при контакте с ним нужно соблюдать меры безопасности. После контакта нужно тщательно вы- мыть руки с мылом.

Подробные характеристики низкозамерзающих охлаждающих жидкостей приведены в табл. 26.

67

Таблица 26

Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

Определить температуру застывания антифриза можно по его плотности и показателю преломления. Зная коэффициент преломления антифриза, можно

определить в нем содержание этиленгликоля по формуле С = (n – 1,334) × 103,

где n – коэффициент преломления.

3.1.1. Порядок оформления курсовой работы по физико-химическому анализу низкозамерзающих охлаждающих жидкостей

Чтобы правильно и творчески проанализировать и оценить физико-

химические свойства предлагаемых образцов низкозамерзающих охлаждающих жидкостей, а также грамотно обосновать все физические явления, которые при

этом будут происходить в системе охлаждения двигателя предложенного Вам автомобиля, следует дать точные ответы на вопросы в табл. 27 и сделать обоснованные выводы.

Продолжение табл. 27

70

Окончание табл. 27

Выводы по выбору и оценке предлагаемых образцов низкозамерзающих охлаждающих жидкостей

Дайте обоснованные ответы на следующие вопросы:

1. Какой образец низкозамерзающей охлаждающей жидкости является наи-

более подходящим для эксплуатации его в системе охлаждения двигателя Вашего автомобиля?

71

2.Исходя из анализа, перечислите все положительные и отрицательные качества выбранного Вами образца низкозамерзающей охлаждающей жидкости.

Положительные качества:

1) _____________________________________________________________

2) _____________________________________________________________

3) _____________________________________________________________

Отрицательные качества:

1) _____________________________________________________________

2) _____________________________________________________________

3) _____________________________________________________________

3.Какие положительные и отрицательные показатели качества можно отме- тить, чтобы утвердить его в качестве главного и приоритетного экспоната низко- замерзающей охлаждающей жидкости в системе охлаждения Вашего двигателя?

4.Дайте предположительный прогноз о работе системы охлаждения Ваше- го двигателя, если в него будет залит утвержденный Вами образец низкозамерза- ющей охлаждающей жидкости:

а) _____________________________________________________________

б) _____________________________________________________________

в) _____________________________________________________________

3.2. Свойства тормозных жидкостей

С ростом скоростей автомобилей нагрузки на тормозную систему значитель- но возросли. Поэтому современные тормозные жидкости должны надежно обес- печивать устойчивую работу тормозных систем в различных климатических усло- виях их использования. Для этого тормозные жидкости должны обладать:

∙хорошими вязкостно-температурными свойствами;

∙высокой температурой кипения при поглощении влаги;

∙хорошими смазывающими свойствами;

∙отсутствием склонности образовывать сгустки во время хранения и эксп- луатации;

∙высокими противокоррозионными и защитными свойствами;

∙совместимостью с резиновыми уплотнительными манжетами;

∙высокой стабильностью при хранении.

При изготовлении тормозных систем применяется довольно широкий на- бор различных материалов. Это вынуждает производителей подбирать для таких систем различные тормозные жидкости, эксплуатационные свойства которых оп- ределяются составом основных компонентов, входящих в них.

В зависимости от основы тормозные жидкости делятся на минеральные, гликолевые и силиконовые.

Минеральные тормозные жидкости представляют собой смеси касторо-

вого масла и спирта. Смесь на основе бутилового спирта образует тормозную

72

жидкость БСК, на основе этилового спирта – тормозную жидкость ЭСК. Касторо- вое масло получают из масленичной культуры – клещевины.

Жидкость на основе касторового масла обладает хорошими смазывающими и защитными свойствами. Она не гигроскопична, но имеет низкую температуру кипения, поэтому ее нельзя использовать в приводах с дисковыми тормозами, так как в их рабочих цилиндрах температура жидкости возрастает до +150 °С, а иног- да и выше. При отрицательных температурах вязкость БСК сильно возрастает. Так, при –20 °С работа тормозов затруднительна, а при –40 °С эта жидкость застывает.

Жидкости на основе минеральных масел гигроскопичностью не обладают, поэтому температура кипения их не снижается. Для обеспечения меньшей зави-

симости вязкости от температуры в тормозную жидкость добавляют специальные присадки.

Тормозные жидкости на основе минеральных масел нельзя смешивать с дру- гими жидкостями, в которых в качестве основы применяются гликоли, чтобы не допустить набухания резиновых уплотнительных элементов гидропривода тор- мозов.

Кроме этого, при снижении температуры из раствора будут выпадать сгуст- ки касторового масла, которые могут препятствовать прохождению жидкости по тормозной системе.

Гликолевые тормозные жидкости изготавливают на основе различных со- единений гликолей, так как их свойства противоположны свойствам касторовых жидкостей. При удовлетворительных смазывающих свойствах эти жидкости име- ют высокую начальную температуру кипения и низкую температуру застывания. Однако гликолевые жидкости гигроскопичны и при насыщении влагой они сни- жают температуру кипения.

Тормозные жидкости на гликолевой основе, как правило, соответствуют требованиям международного стандарта – DOT 3. Но если в их составе есть слож- ные эфиры, которые частично связаны с борной кислотой, то тогда образуется высо-

кокачественная тормозная жидкость DOT (или DOT 4+, или SUPER DOT 4), кото-

рая способна нейтрализовать всю влагу в тормозной жидкости. Снижение тем- пературы кипения жидкости DOT 4 происходит значительно медленнее, чем в DOT 3. Поэтому срок службы тормозной жидкости DOT 4 больше.

Силиконовые тормозные жидкости, как и минеральные масла, не впитыва- ют влагу. Накопленная в жидкости влага в свободном состоянии при нагревании более 100 °С выпаривается, а при охлаждении ниже 0 °С замерзает. Это ухудшает нормальную работу тормозной системы. Кроме этого, тормозные жидкости на основе силиконов имеют худшие смазывающие свойства, что существенно огра- ничивает их широкое применение.

Таким образом, важнейшими эксплуатационными свойствами тормозных жидкостей являются:

∙вязкостно-температурные свойства (температура кипения свежей жидко- сти, температура кипения увлажненной жидкости и вязкость);

∙гигроскопичность;

73

∙совместимость;

∙агрессивность к резиновым уплотнениям и т. д.

Температура кипения свежей жидкости служит критическим параметром бе- зопасной работы тормозной системы. Установившаяся наибольшая температура во всей тормозной системе характеризует величину сопротивления жидкости тепло- вым нагрузкам, которые возникают при работе колесных тормозных цилиндров.

При температуре, превышающей точку кипения тормозной жидкости, ра- створенные в ней газы резко увеличивают свой объем. При этом происходит ин- тенсивное образование воздушных пузырьков испаряющейся тормозной жидко- сти, которые вытесняют часть жидкости через компенсационные отверстия в ре- зервный бачок главного тормозного цилиндра. Нажатие на тормозную педаль при- ведет лишь к сжатию и растворению пузырьков газа в оставшейся жидкости, а необходимого роста давления в системе не происходит, что приводит к значи-

тельному снижению эффективности торможения или к полному отказу тормозной системы (педаль тормоза при нажатии будет «проваливаться»). Чтобы этого не происходило, тормозная жидкость, заливаемая в систему, должна обладать высо- кой температурой кипения.

Температура кипения увлажненной жидкости характеризует минимально допустимое значение установившейся температуры кипения жидкости в зависи- мости от адсорбированной влаги в количестве 3,5 % от объема системы. При по- падании в систему влаги точка кипения тормозной жидкости снижается.

Адсорбция влаги происходит за счет диффузии воды через гибкие трубо- проводы тормозной системы. Поэтому их рекомендуется заменять через 1–2 года эксплуатации.

Вязкость – это свойство, определяемое величинами потерь на внутреннее трение в жидкости, т. е. вязкость жидкости противодействует внешним силам, вызывающим ее течение.

Изменение вязкости является одним из основных критериев оценки тормоз- ной жидкости к эксплуатации в интервале рабочих температур.

Значительное изменение вязкости при больших колебаниях температуры не только влияет на время срабатывания тормозной жидкости, но и может вывести тормозную систему из работоспособного состояния, поэтому колебания вязкости, связанные с условиями эксплуатации, должны быть минимальными.

В диапазоне температур от –40 °С до +100 °С вязкость тормозной жидкости должна оставаться по возможности постоянной.

Гигроскопичность – это способность тормозной жидкости поглощать воду из окружающей среды.

Негигроскопичная тормозная жидкость предохраняет тормозную систему от появления в ней воды в свободном виде, химически связывает ее и препятству- ет образованию ледяных или паровоздушных пробок в интервале рабочих темпе- ратур.

Совместимость – это способность тормозной жидкости смешиваться с ана- логами без вступления их компонентов в химическую реакцию между собой.

74

Химическая инертность – это способность тормозной жидкости не всту- пать в химические реакции с материалами, из которых изготовлены детали тор- мозной системы. Коррозионная агрессивность жидкостей не должна оказывать воздействие на металлические детали тормозной системы.

Стабильность физико-химических свойств должна предотвращать рассло-

ение, вспенивание и выпадение осадков в жидкости при работе и хранении.

Защитные противокоррозионные свойства обеспечиваются введением в

тормозные жидкости специальных присадок.

Увеличение объема резины в тормозной жидкости после старения норми-

руется отечественными стандартами, а для жидкостей иностранного производ- ства не должно превышать 10 %. При значительном увеличении объема прочнос- тные свойства резины существенно ухудшаются. Даже незначительное загрязне- ние (минеральным маслом или растворителями) тормозной жидкости на гликоле-

вой основе может привести к разрушению резиновых уплотнений и выходу из строя всей тормозной системы.

Эксплуатационные характеристики тормозных жидкостей отечественного производства представлены в табл. 28.

Таблица 28

Характеристики тормозных жидкостей отечественного производства

Окончание табл. 28

Эксплуатационные свойства тормозных жидкостей иностранного производ- ства содержатся в нормативных документах, разработанных Международным объе- динением инженеров транспорта (SAE J 1703) и Федеральным обществом по бе- зопасности транспортных средств США (FMVSS 116) приведены в табл. 29.

Таблица 29

Эксплуатационные свойства тормозных жидкостей иностранного производства

3.2.1. Ассортимент и потребительские свойства отечественных тормозных жидкостей

Жидкость БСК изготавливается на основе касторового масла и бутилового спирта в равных количествах с добавкой красителя. Применяется в гидравличес-

76

ких приводах тормозов и сцеплений грузовых и легковых автомобилей, кроме ав- томобилей серии ВАЗ.

Используется в весеннее-летний и осенний периоды времени до температу- ры –20 °С. В летний период в тормозной системе возможно образование паровых пробок. Попадание воды в систему приводит к нарушению однородности жидко- сти и делает ее непригодной к применению.

Жидкость БСК несовместима с тормозными жидкостями на гликолевой ос- нове и не соответствует международным стандартам.

Жидкость «Нева» изготавливается на основе этилкарбитола с добавлени- ем загустителя и противокоррозионных присадок. Обеспечивает надежную ра- боту в температурном интервале от +50 °С до –50 °С и применяется в качестве всесезонной во всех климатических зонах, кроме районов Крайнего Севера, в гидроприводах тормозов и сцеплений российских легковых автомобилей, кро- ме автомобилей ГАЗ.

При увлажнении температура кипения жидкости «Нева» снижается, что уве- личивает вероятность образования паровых пробок в тормозной системе и повы- шает коррозионную агрессивность жидкости к металлам.

Жидкость «Нева» несовместима с тормозными жидкостями «Роса» и «Томь». Смешивать жидкости «Нева» и БСК не рекомендуется из-за ухудшения противо- коррозионных свойств и разбухания резиновых уплотнительных манжет. По мере увеличения содержания БСК в «Неве» вязкость смеси увеличивается.

Жидкость «Томь» изготавливается на основе этилкарбитола и боратов с добавлением загустителей и противокоррозионных присадок. Жидкость обеспе- чивает надежную работу гидроприводов тормозов грузовых и легковых автомо-

билей отечественного производства и применяется в качестве всесезонной во всех климатических зонах, кроме районов Крайнего Севера.

Жидкость «Томь» несовместима с жидкостью БСК, но совместима с жидко- стью «Роса» и соответствует международным стандартам США FMVSS 116 (тип DOT 3).

Жидкость «Роса» изготавливается на основе борсодержащих олигомеров,

окисей алкиленов с добавлением противокоррозионной и противоокислительной присадок.

Жидкость имеет хорошие высокотемпературные свойства и обеспечивает надежную работу при использовании в тормозных системах всех типов российс- ких легковых автомобилей в температурном интервале от +50 °С до –50 °С.

Применяется в качестве всесезонной во всех климатических зонах, кроме Крайнего Севера.

Жидкость «Роса» несовместима с БСК, но полностью совместима с тормоз- ными жидкостями «Нева» и «Томь», а также соответствует международным стан-

дартам США FMVSS 116 (тип DOT 4).

Жидкость ГТЖ-22М изготавливается на основе диэтиленгликоля и этил- целлозольва с противокоррозионными присадками. Применяется в качестве все- сезонной во всех климатических зонах, кроме районов Крайнего Севера.

Жидкость ГТЖ-22М несовместима с тормозной жидкостью БСК. 77

Рекомендации по применению тормозных жидкостей

При замене тормозных жидкостей в системах, а также их хранении следует придерживаться следующих общих рекомендаций:

∙смену жидкости необходимо производить в сроки, указанные в руководстве по эксплуатации автомобиля (обычно раз в 1,5–2 года);

∙жидкости, рекомендованные заводом-изготовителем автомобиля, следует заменять только аналогичными, совместимыми с рекомендованными;

∙тормозные жидкости ядовиты, поэтому при работе с ними необходимо соблюдать меры предосторожности;

∙тормозные жидкости (кроме БСК) агрессивны к лакокрасочному покрытию автомобилей.

3.2.2. Оформление курсовой работы по физико-химическому анализу тормозной жидкости

Оценка и выбор тормозной жидкости

Чтобы правильно и творчески проанализировать и оценить физико-хими- ческие свойства предлагаемых образцов тормозных жидкостей, которые необхо- димо применять в эксплуатации, а также после их выбора грамотно обосновать, какие физические явления при этом будут происходить в ходовой части предлага- емого автомобиля, студенты должны дать точные ответы на вопросы в табл. 30 и сделать обоснованные выводы.