Лабораторный практикум ЭМ июнь 2012 КРАСНОЯРСК

3
, г/см
20	4
Плотность

Температура замерзания, град

1,12

1,11

1,10

1,09

1,08

1,07

1,06

1,05

1,04

1,03

1,02

0

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100%

Содержание воды в антифризе, % (по объему)

Рис. 45. Диаграмма зависимости плотности и температуры застывания этиленгликолевого антифриза от содержания в нем воды

171

Расчет необходимой добавки воды или этиленгликоля при исправлении антифриза проводят следующим образом:

количество добавляемого компонента подсчитывают по следующим формулам:

	этиленгликоля	Х =	–	∙ ,	(25)
	воды	Х =	–	∙ ,	(26)

где X – количество добавляемого компонента, л; V – объем исходного образца, л; а – объемный процент воды в исходном образце; b – объемный процент воды в заданной смеси (находят по диаграмме, рис. 50); с – объемный процент этиленгликоля в исходном образце; d – объемный процент этиленгликоля в заданной смеси (находят по диаграмме, рис. 45).

После исправления антифриз проверяют на соответствие требованиям стандарта и дают заключение следующего содержания:

характеристика исходного образца; характеристика исправленного образца;

схему исправления образца по плотности и фазовому состоянию отобразить на диаграмме.

Контрольные вопросы к лабораторной работе № 8

1.Преимущества и недостатки воды как охлаждающей жидкости для автомобильных двигателей.

2.Состав современных охлаждающих жидкостей их преимущества и недостатки.

3.Диаграмма плотности и фазового состояния смеси этиленгликоля с

водой.

4.Основное правило составления охлаждающей жидкости по показателям: плотность, температура застывания, % соотношение этиленгликоль

–вода.

5.Методы контроля качества низкозамерзающей охлаждающей жид-

кости.

172

Лабораторная работа № 9

Определение показателей качества тормозных жидкостей

Цель работы: изучение свойства тормозных жидкостей, дать рекомендации по их применению.

Инструкции по технике безопасности при выполнении лабораторной работы № 9

Соблюдать осторожность при выполнении работы. Начало работы согласовать с преподавателем.

При проведении работы: убедитесь в исправности приборов;

работу выполнять в плотно застегнутом халате и резиновых перчат-

ках;

по окончании работы необходимо убрать рабочее место и вымыть руки с мылом.

Краткие теоретические сведения

Выпускаемые российскими и зарубежными производителями разновидности гидротормозных жидкостей подразделяются по характеру основы на следующие наиболее распространенные группы: гликолевые; полиалкиленгликолевые; силиконовые.

Для практического использования необходимо уметь различать жидкости по их внешним признакам, а также знать воздействие на них воды и бензина, смешиваемость между собой, воздействие на лакокрасочные и защитные покрытия автомобиля, причины старения жидкостей, токсичность.

Наиболее распространенными тормозными жидкостями применяемыми в настоящее время являются:

«Росса» – производится в России по ТУ на гликолевой основе, по своим показателям близка к зарубежным жидкостям ДОТ-3, ДОТ-4;

ДОТ-4, ДОТ-5,1 – показатели качества этих жидкостей определяются по стандартам SAE J 1703, ISO (DIN) и FMVSS № 166, жидкости на гликолевой основе;

ДОТ-5 – также соответствует требованиям стандартов для ДОТ-4 и ДОТ-5,1, но вырабатывается на силиконовой основе.

Все гликолевые современные жидкости гигроскопичны, при контакте с атмосферным воздухом поглощают из него влагу.

173

Содержание воды в жидкости резко снижает один из основных показателей качества – температуру кипения. Поэтому содержание воды до 3,5% в жидкости является критерием определяющим старение жидкости.

Ресурс работы жидкости в гидроприводе тормозов зависит от условий эксплуатации и исправности механизмов привода. Гликолевые жидкости разрушают лакокрасочные и защитные поверхности автомобилей.

Силиконовые жидкости не гигроскопичны, не смешиваются с гликолевыми и не разрушают защитные лакокрасочные покрытия.

Однако случайное попадание в жидкость воды до 3,5% снижает температуру кипения с 260 ºС до 180 ºС, т. е. почти на 30%.

Порядок выполнения работы

1. Определение марки жидкости по цвету, температуре кипения и воздействию на лакокрасочное покрытие.

Образцы тормозных жидкостей перелить в пробирки по 10 мл в каждую и рассмотреть в проходящем свете, обратить внимание на их цвет, прозрачность, однородность и содержание механических примесей. Данные наблюдений занести в таблицу.

Опытные данные по образцам жидкостей

			Прозрач-		Смешивае-	Температу-
	№	Цвет	ность,	Смешивае-	мость между	ра кипения		Предпола-
	образца		однород-	мость с H2O	собой			гаемая марка
						су-	влаж-
			ность			хой	ной
	1
	2
	3

2.Проверка образцов жидкости на смешиваемость с водой и между собой. Жидкость объемом 3 мл влить в пробирку, добавить такое же количество воды, встряхнуть и дать отстоятся. Если жидкость не смешивается с водой, появятся два четко разграниченных слоя.

3.Проверка жидкостей на смешивания между собой. При этом нужно, помнить, что жидкости на одной основе смешиваются между собой в любых пропорциях.

Для испытания налить в две пробирки по 1–5 мл жидкостей в одну на гликолевой основе, во вторую на силиконовой основе, в каждую из этих пробирок добавить столько же миллилитров жидкости на одной из этих

174

основ и встряхнуть. Затем дать смесям отстоятся и по их состоянию сделать вывод о взаиморастворяемости.

4. Проверка температуры кипения сухой и увлажненной жидкости. По 10 мл сухой жидкости налить в пробирки из термостойкого стекла, установить их на штативе и разместить термометры. Нагреть жидкости до температуры кипения, результаты испытания занести в таблицу.

Охладить пробирки и добавить в каждую по 0,35 мл воды и вновь нагреть до температуры кипения.

По данным испытания определить марки жидкостей и на основании действующих стандартов дать рекомендации по их применению на автомобилях.

Контрольные вопросы для лабораторной работы № 9

1.Назначение и состав жидкостей для гидропривода тормозов.

2.Основные показатели качества тормозных жидкостей и методы их определения.

3.Причины старения тормозных жидкостей, ресурс работы жидкости

втормозной системе.

175

5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

МЕТОД ВЫБОРА МОТОРНОГО МАСЛА

Правильный выбор моторного масла способствует предохранению от износа и сваривания сопряженных пар трения.

Исследования зарубежных и российских авторов показывают, что потери энергии от трения в автомобиле распределяются следующим образом:

–67% при жидкостном режиме смазки, т. е. зависят от вязкости масла;

–33% при смешанном и граничном режиме смазывания, т. е. зависит от смазывающих свойств.

Снижение потерь энергии на трение в двигателе на 50% позволяет снизит расход топлива на 3,0–17%, подобное снижение потерь в трансмиссии дают экономию топлива на 1,8–5,5%.

При выборе масла устанавливают его вязкость, подбирают ВТХ, соответствующую предельным значениям температур, в которых эксплуатируется двигатель, и выбирают необходимую группу масла с определенным количеством и качеством присадок, обеспечивающих его заданные свойства применительно к данному двигателю (вид применяемого топлива, быстроходность, теплонапряженность и пр.).

5.1. Выбор масла по вязкости

При выборе вязкости моторного масла исходят из обеспечения двух основных требований: оптимизации вязкости на прогретом двигателе – рабочей вязкости, за которую принимают вязкость масла при температуре 100 С и обеспечение низкотемпературного запуска двигателя. На рис. 46 приведен график, качественно иллюстрирующий требования, предъявляемые к маслу по допустимым изменениям вязкости.

Вязкость по нижнему пределу – минимальная рабочая вязкость – определяется условиями создания стабильной граничной пленки на поверхности трения, т. е. обеспечения минимально необходимых смазочных свойств масла. При чрезмерном снижении вязкости снижается способность масла уплотнять зазоры между поверхностями трения и, как следствие этого, возрастают угар масла, скорость образования отложении и старение масла.

Величина рабочей вязкости по верхнему пределу определяется увеличением потерь мощности на трение и циркуляцию масла. Например, повышение вязкости масла при 100 °С с 7 до 17 мм2/с вызывает уменьшение мощности дизеля до 6,5 % и увеличение расхода топлива на 5–7 %. С увеличением вязкости ухудшается смазка поверхностей трения разбрызгиванием (барботажем) и самотеком и ухудшается прокачиваемость масла (в особенности на режиме пуска). В результате может возникнуть масляное голодание отдельных узлов трения.

176

			Максмальная вязкость для запуска			масла
	Вязкость	Минимальная рабочая температура масла	Максмальная вязкость для распыла		Допустимые пределы вязкости	Максимальная рабочая температура
			Минимальная вязкость	Желательные пределы вязкости
			для предотвращения
			утечек
				Минимальная вязкость для
				обеспечения жидкостной смазки
				Температура
			Рис. 46. График, иллюстрирующий требования

квязкостно-температурным свойствам масел

Всоответствии с изложенными особенностями приняты следующие

оптимальные диапазоны вязкости моторного масла при температуре 100 °С: для бензиновых двигателей – 6–10 мм2/с; дизелей легковых и малотоннажных автомобилей – 12–14 мм2/с; для мощных дизелей и дизелей, длительно работающих на мощностных режимах – 14–18 мм2/с. Большие значения вязкости относятся к двигателям с высокой теплонапряженностью.

Всоответствии с имеющимися рекомендациями на форсированных двигателях при положительной температуре окружающей среды целесооб-

разно использовать масла повышенной вязкости (10–14 – для бензиновых двигателей и 16–20 мм2 /с при 100 °С для дизелей).

Это позволяет существенно понизить вероятность задира и схватывания, уменьшить износ деталей и сократить угар масла.

Вторым требованием, подлежащим удовлетворению при выборе вязкости масла, является обеспечение низкотемпературного пуска двигателя. Максимальная вязкость масла при условии надежности низкотемператур-

ного пуска и обеспечения эффективной прокачиваемости не должна превышать (5–6)103 мм2/с при температуре минус 30°С. Из рис. 46 следует, что обеспечить такие значения пусковой вязкости при сохранении рабочей вязкости в оптимальном диапазоне с помощью сезонных масел затруднительно. Поэтому в двигателях, для которых предусмотрен низкотемпературный пуск, широко используют загущенные (всесезонные) масла, применения по классу вязкости: в холодных климатических зонах М-4з/8, М- 4з/10; в средней полосе страны М-5з/10, М-6з/12; в южных районах М-

6з/14.

177

Выбор масла по индексу вязкости

Индекс вязкости это безразмерный эмпирический показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры и тем меньше наклон вязкозкостно-температурной характеристики. Индекс вязкости определяется при помощи двух эталонных масел: вязкость одного из них сильно зависит от изменения температуры Vi=0; вязкость другого мало зависит от изменения температуры Vi=100. При выборе масла по индексу вязкости, вязкость обоих эталонных масел и испытуемого при температуре 100 ºС должна быть одинаковой рис. 47.

,log V
Логарифм вызкости			эталонное масло
	шкала индекса		с Vi=0
		вязкости	испытуе
			м
			ое
			мас
			л
				о
			эталонное масло
			с Vi=100
	0		40		100	Температура, ºС

Рис. 47. Схема определения индекса вязкости испытуемого масла

Шкала индекса вязкости получается делением разницы эталонных масел при температуре 40 ºС на 100 равных частей. Индекс вязкости испытуемого масла находим на шкале, после определения его вязкости при температуре 40 ºС. Парафиновые масла имеют индекс вязкости около 100, нафтеновые (30–60), ароматические ниже 0. Масла полученные при гидрокрекинге имеют высокий индекс вязкости. Синтетические масла: полиальфоолефиновые – до 130; полиалкиленгликолевые – до 150; сложные полиэфирные около 150. Индекс вязкости масел повышают введением полимерных загустителей.

178

5.2. Выбор масла по суммарному показателю эксплуатационных свойств

В бензиновых двигателях группу выбирают в зависимости от степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала. Например, масла группы

В1 используют для двигателей со степенью сжатия	ε = 6,6–7,5 и
n = 3000–4000 мин-1; группы Г1 применяют при ε = 8–9 и n	= 5000–6000
мин-1.

Количественная оценка теплонапряженности (класса) бензиновых двигателей и соответственно выбор группы масла могут быть выполнены по методике, предложенной Б. М. Бунаковым (НАМИ), в зависимости от литровой мощности Ne/Vh, величины степени сжатия ε и частоты вращения коленчатого вала по данным табл. 68. В зависимости от класса двигателя (табл. 68) определяют предназначенную для его эксплуатации группу моторного масла.

					Таблица 68
Параметры двигателей в зависимости от класса
Классы двигателей		е/Vh, кВт		Ε	n, мин –1
Нефорсированные		≤14,7		≤5	≤2103
Малофорсированные		14,7–18,4		5–6	(2 3)103
Среднефорсированные		18,4–25,7		6–7,5	(3 4,5)103
Высокофорсированные		25,7		7,5–8,5	(4,5 5,5)103
Для оценки теплонапряженности двигателя Кф можно использовать
величину поршневой мощности
	Кф = 10 ∙ э сп ,				(21)

где рэ – эффективное давление, МПа; сп – средняя скорость поршня, м/с; τ – коэффициент тактности (для четырехтактных двигателей τ = 2, для двухтактных τ = 1).

С увеличением теплонапряженности при прочих равных условиях возрастает температура деталей двигателя, увеличивается окисляемость масла и его склонность к образованию отложений, повышаются требования к противоизносным и противозадирным свойствам масла, рис. 48.

179

γ, мм2/с
20000
10000
6000
4000
3000
2000
1500	М-10Г1	М-8Б2
1000		М-12Б2
750
500
400				М-10Б2
300				М-8Б2
200
				М-8Б2
100
				М-8Б1
50
40
30
	СУ
20	АКЗп-10
	АСЗп-10
	М4/6Б1
10	М6Б1
	М43/6В1
5
248 253 258263268 273	293	323	343	Т, К
Рис. 48. Вязкостно-температурные характеристики нефтяных моторных масел

180