Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тонконогов Б.П. Технические жидкости
1. Классификация технических жидкостей.
Назначение техн. жидкостей весьма разнообразно – передача усилий в гидравлических системах, охлаждение двигателей, промывка различных систем и механизмов, обеспечение запуска двигателей при низких температурах и т.д.
К техн. жидкостям относятся:
– жидкости для гидравлических систем (гидравлические масла);
– амортизаторные жидкости;
– масла для гидромеханических передач;
– масла для автоматических трансмиссий;
– жидкости для гидравлических тормозных систем (тормозные жидкости);
–охлаждающие ж. для циркуляционных систем охлаждения ДВС (антифризы);
– жидкости для промывки систем смазки тепловых двигателей;
– стеклоомывающие жидкости;
– консервационные составы;
– моющие вещества (автошампуни);
– средства автокосметики;
– и др.
2. Области применения жидкостей для гидравлических систем (гидравлических масел).
– смазочные масла, являющиеся рабочим жидким элементом всех объемных гидроприводов и гидродинамических передач, гидромеханизмов и гидросистем, позволяющих осуществить передачу мех. энергии от её источника к удаленному механизму, обеспечивающему необходимую полезную работу.
По назначению гидравлические масла классифицируются в соответствии с областью применения:
3. Требования к качеству гидравлических жидкостей
Жидкости для гидросистем должны:
1. Иметь оптимальный уровень вязкости и хорошие вязкостно-температурные свойства в широком диапазоне температур, т.е. высокий индекс вязкости.
Максимальный уровень вязкости жидкости определяется способностью насоса ее прокачивать., очень большое значение имеет возможная минимальная температура окружающей среды, при которой начинается работа системы, поскольку почти у всех жидкостей с понижением температуры вязкость возрастает многократно. Минимальный уровень вязкости жидкости определяется возможностью ее утечек через уплотнение. Кроме того, при пониженной вязкости возрастает износ трущихся деталей систем.
2. Иметь высокий антиокислительный потенциал, терм и хим стабильность.
В процесс работы систем жидкость постоянно находится под воздействием высоких температур, интенсивного перемешивания и прокачки с воздухом. При этом жидкости окисляются, изменяется их вязкость, продукты окисления образуют в системе осадки и отложения, затрудняющие ее работу.
3. Быть инертными по отношению ко всем конструкционным элементам системы и одновременно защищать мет детали от коррозии при попадании в систему воды.
4. Хорошо фильтроваться через материалы, применяемые для этой цели в широком интервале температур.
5. Обладать хорошими деаэрирующими, деэмульгирующими и противопенными свойствами,
т.е. способностью выделять воздух и не вспениваться при интенсивной перекачке. В противном случае нарушается принцип несжимаемости жидкости и падает мощность системы.
6. Обладать хорошими противоизносными свойствами.
Износ трущихся деталей системы неизбежно приведет к росту потерь жидкости (утечек) и падению мощности системы.
7. Иметь тем-ру застывания (кристаллизации) значительно ниже возможной температуры окружающей среды, при которой начинается работа системы.
Переход в тв состояние сделает работу системы невозможной. Выпадение кристаллов приведет к забиванию фильтров вплоть до отказа системы.
8. Не выделять даже небольшое количество газообразных веществ при максимально возможной температуре в системе.В противном случае газообразные продукты также нарушат принцип несжимаемости жидкости.
4. Характеристика основ для производства гидравлических жидкостей
Гидравлические жидкости
Принятая во всем мире классиф (масел) основана на их кинемативязкости при 40ºC и связана с наличием в них присадок, улучшающих и обеспечивающих необходимый уровень их эксплуатационных свойств.
обозначение:
МГ (минеральное гидравлическое), цифра – класс вязкости, буква- указывает на принадлежность масла к группе по эксплуатац. свойствам.
по классу вязкости делятся на 10 классов.
В зависимости от эксплуатац св-в и состава (наличия присадок) делятся на группы А,Б и В:
Группа А (группа НН по ISO) (нефтяные масла без присадок, применяемые в малонагруженных гидросистемах с шестеренными или поршневыми насосами, работающими под давлением до 15 МПа и макс температурой масла в объеме до 80ºС.)
Группа Б (группа HL по ISO) (масла с антиокислительными и антикоррозионными присадками. Предназначены для средненапряженных гидросистем с различными насосами, работающими при давлениях до 25 МПа и температуре масла в объеме свыше 80ºС )
Группа В (группа НМ по ISO) (хорошо очищенные масла с антиокислит, антикоррозионными и противоизносными присадками. Предназначены для гидросистем, работающих при давлении до 35 МПа и температуре масла в объеме свыше 90ºС (но не выше температуры их вспышки).
В масла всех указанных групп могут быть введены загущающие (вязкостные) и антипенные присадки.
Группа НV по ISO (загущенные вязкостными полимерными присадками гидравлические масла)
По вязкостным свойствам гидравлические масла:
маловязкие – классы вязкости с 5 по 15;
средневязкие – классы вязкости с 22 по 32;
вязкие – классы вязкости с 46 по 150.
– технические жидкости для гашения механических колебаний путем поглощения кинетической энергии движущихся масс.
Особый тип гидравлической жидкости, которая является рабочим телом в гидравлических амортизаторах рычажно-кулачкового и телескопического типа, а также телескопических стойках. Амортизаторные жидкости предназначены для гашения колебаний кузова, являясь упругим элементом подвески, обеспечивающим плавный ход автомобиля даже при движении по бездорожью.
Основным показателем : кинематическая вязкость при положительных и отрицательных температурах.
Так, при т-ре ─20°С вязкость не должна превышать 800 мм2/с, так как при более высокой вязкости работа амортизаторов резко ухудшается и происходит блокировка подвески.
Амортизаторные жидкости должны обладать хорошими смазывающими свойствами, обеспечивая достаточную износостойкость амортизаторов, не должны быть склонны к пенообразованию, так как это снижает энергоемкость амортизаторов и нарушает условия смазывания пар трения.
Также важными характеристиками являются стабильность против окисления, механическая стабильность, низкая температура замерзания, испаряемость и совместимость с резиновыми уплотнениями.
Пример жидкостей: МГП-12 «Славол-АЖ» , АЖ-12Т, ГРЖ-12, Лукойл АЖ и Атмол АЖ-12
основные функции:
• передает к механическому редуктору мощность, развиваемую двигателем;
• смазывает узлы гидропередачи и является смазывающей и рабочей жидкостью системы автоматического управления;
• служит рабочей средой во фрикционных муфтах и тормозах;
• является охлаждающей средой в гидропередаче.
Такая многофункциональность обусловливает жесткие и во многом противоречивые требования к свойствам масла, важнейшими из которых являются вязкостные, фрикционные, противоизносные и антиокислительные.
Вязкость масла, с одной стороны, должна обеспечить мин потерю мощности и мин сопротивление при его прокачивании через малые диаметры трубопроводов. С другой стороны, масло должно быть достаточно вязким, чтобы обеспечить смазывание раб поверхностей зубьев колеси подшипников, а также исключить потери на испаряемость и утечки через уплотнения. Высокое значение вязкости масла при отрицательных т-рах затрудняет нормальную работу гидравлической системы управления при запуске техники в холодное время года. Однако, вязкость масла не может быть очень низкой, так как масло должно иметь необходимые фрикционные свойства. При переключении скоростей в редукторе при малой вязкости может произойти проскальзывание фрикционных дисков, а высокая вязкость масла вызовет потери на трение в других узлах гидросистемы.
Надо вводить противоизн. присадку, но они ↓ коэф-т трения.
Для ↑ КПД скорости потоков масла в гидромеханических передачах должны быть достаточно высоки. Поэтому, для этих масел существует такое понятие, как минвязкость: масло при отрицательных t должно иметь вязкость, при которой оно хорошо прокачивается.
Масла для гидромеханических передач должны также обладать хорошими антикоррозионными и антипенными свойствами, совмещаться с различными уплотнительными материалами. В эти масла часто вводят детергентно-диспергирующие (моющие) присадки, препятствующие отложению на поверхностях трения продуктов разложения, образовавшихся в процессе эксплуатации масла.Масла марки: “А”, “Р”, “МГТ”
В международной практике носят название ATF – Automatic Transmission Fluid
ATF применяются:
Общие требования к ATF определяются конструктивными особенностями и условиями работы АКП.
К основным функциям ATF относятся:
Кроме того ATF должны:
К ATF предъявляются очень высокие требования по вязкостно-темпер хар-кам, противоизносным, антиокислит., антипенным и фрикционным свойствам.
Требования по вязкостно-t хар-кам достаточно противоречивы: для смазывания шестерен АКП вязкость масла должна быть макс, а для обеспечения нормальной работы гидротрансформатора – мин..
Высокий эксплуатационный уровень ATF обеспечивается введением в состав базового масла эффективных загущающих, противоизносных, антиокислительных, антипенных присадок, модификаторов трения и модификаторов набухания уплотнительных материалов.
Для скорейшего обнаружения утечек ATF окрашивают в красный цвет.
─ жидкости для передачи механической энергии (усилия) от главного тормозного цилиндра к колесным цилиндрам, которые прижимают тормозные накладки к тормозным дискам или к барабанам.
должны работать при т-ре от -50 до 150-190 °С
Заправочный объем – 0.5-1.5 л
В колесных тормозных устройствах кинетическая энергия движущегося автомобиля превращается в тепловую. Кол-во выделившейся энергии зависит от массы и скорости автомобиля. При экстренных торможениях т-ра тормозных колодок может достигать 600°С, а тормозная жидкость нагревается до 150÷190°С.
При эксплуатации автомобилей в холодных климатических зонах в зимнее время тормозная жидкость должна обеспечивать нормальное функционирование системы при температуре до -50°С. При этом должно обеспечиваться не только надежное прокачивание, но и стабильность самой жидкости
Заправочные объемы современных гидравлических тормозных систем очень невелики. В зависимости от конструкции и размеров автомобиля они находятся в пределах 0,5÷1,5 литра. В то же время передаваемые усилия столь значительны, что рабочее давление в системе достигает 10 МПа. В таких условиях для нормального срабатывания тормозов жидкость должна оставаться практически несжимаемой.
1)способность не образовывать газообразных продуктов даже при очень высоких т-рах, ( высокая t кипения). В случае образования в системе пузырьков газа при нажатии на педаль управления часть создаваемого давления расходуется на сжатие газа и передаваемое усилие до рабочих органов не доходит. Аналогичное явление имеет место при попадании в систему воздуха (в этом случае необходима прокачка системы и удаление воздуха).
2) Срок эксплуатации тормозных жидкостей составляет 2-3 года. Но уже после 1-1,5 лет работы в жидкости накапливается 3-5 % воды, конденсированной из воздуха через уплотнения. При этом т-ра кипения жидкости резко снижается, что может привести к сбоям в работе системы при интенсивном торможении. температура кипения нормируется для «сухой» и «увлажненной» жидкости.
3)Диаметр трубопроводов тормозной системы - 3-10 мм => надо очень маленькую вязкости в широком интервале температур.
Этого добиваются нормируя кинематическую вязкость при т-рах ─40, 0 и 100°С ─ не более 1500, и не менее 5 и 2 мм2/с соответственно.
4)должны содержать ингибиторы коррозии
5)должны противостоять окислению, расслаиванию, выпадению осадклв и образованию отложений.
3 типа:
Касторовое масло (раньше)
“+” хорошие смазывающие св-ва
высокий ИВ
высокая т-ра кипения
не оказывает вредного возд. на резину и Ме
“-“
недостаточно высокая вязкость
достаточно высокая температура застывания
Для ↑вязкости и ↓ т-ры застывания исп. спирты – этиловый, бутиловый, изоамиловый. соотв. названия ЭСК, БСК, АСК
“-“
● нарастанием коррозионной агрессивности
● низкой температурой кипения
● нестабильностью при длительном воздействии использовании
На гликолевой основе:
ГТЖ-22 : смесь диэтиленгликоля (65%), этилкарбитола (32%) и этилцеллозольва (3%). Жидкость ГТЖ-22 превосходила жидкости на касторовой основе по т-ре застывания, стаб. при низких т-рах (─50°С), т-ре кипения, т-ре вспышки, уступая только по смазочным свойствам.
В дальнейшем при разработке новых тормозных жидкостей на
гликолевой основе в их состав вовлекались гликолевые борсодержащие полиэфиры, отличающиеся более высокими температурами кипения. Жидкости на гликолевой основе достаточно дороги, оказывают вредное воздействие на слизистые оболочки человека.
На масл. основе
Нефтяные масла не обеспечивают надежной работы гидросистем при низких т-рах вследствие многократного возрастания вязкости. Однако, современные синтетические маловязкие углеводородные масла позволяют получать удовлетворит. результаты. При этом, возникают вопросы совместимости с резинами, но по остальным показателям ув жидкости значительно превосходят касторовые и гликолевые.
Для классификации два основных стандарта:
- SAE J1703
-нормы DOT. DOT - сокращение от United States Department of Transportation (USDOT или просто DOT): Департамент транспорта США, занимающееся вопросами безопасности транспорта и разработавший спецификацию минимальных требований к характеристикам тормозных жидкостей в своём стандарте FMVSS №116.
Стандарт - классы тормозной жидкости как DOT 3, DOT 4, DOT 5 и DOT 5.1
В России есть ещё маркировки DOT 4.5 и DOT 4+
В качестве основы, кроме DOT 5, используется полиэтиленгликоль +полиэфиры борной кислоты, а в DOT 5 основа - силикон.
В настоящее время в Российской Федерации производятся пять марок тормозных жидкостей: БСК, ГТЖ-22М, "Нева", "Томь" и "Роса".
Жидкость БСК - 50 % бутилового спирта + 50 % касторового масла. хорошая смазывающей способностью и вязкостью, но повышенной коррозионностью по отношению к меди и латуни.
Тормозная жидкость «Нева» - сложная композицией на основе этилкарбитола, с добавлением загущающей и антикоррозионной присадок.
Тормозная жидкость «Томь» разработана взамен жидкости "Нева". основа этилкарбитола + борсодержащего полиэфира, содержит загущающую и антикоррозионную присадки. Имеет лучшие эксплуатационные свойства, чем "Нева", более высокую т-ру кипения. Соответствует требованиям DOT-3.
Жидкость ГТЖ-22М 65% диэтиленгликоля, 32% этилкарбитола и 3% этилцеллозольва с добавлением антикоррозионных присадок.
Тормозные жидкости «Роса ДОТ-4», «Роса-3», «Роса─ композиции на основе борсодержащего полиэфира, содержит антиокислительные и антикоррозионные присадки. Соответствуют требованиям DOT-4. Жидкости «Роса» и «Роса-3» содержат в своем составе различные пластификаторы.
Основная тенденция современного двигателестроения ─ ↑ мощности, и ↓ массы и размеров. Другая задача ─ ↑ КПД за счёт ↑ температур в двигателях => проблема отвода тепла (воздушные и жидкостные системы охл)
Наиболее распростр. жидкостные циркуляционного типа, в которых отвод тепла осущ. жидкостью , которая потом в радиаторе (в котором поток жидкости направляется через многочисленные трубки малого диаметра, интенсивно обдуваемые воздухом ) охлаждается.
Самая сложная деталь жидкостных систем охлаждения "рубашка" -
сложная система полостей и каналов в блоке цилиндров двигателя и головке блока цилиндров
Циркуляция жидкости обеспечивается насосом
В последние годы - двухконтурная система охлаждения.
Первый контур не вкл радиатор, он работает в момент холодного запуска двигателя и до достижения рабочей т-ры (обычно 90÷95°С). После этого срабатывает термостат и жидкость начинает циркулировать по 2-ому контуру ─ через радиатор, где интенсивно охлаждается.
Подобная конструкция позволяет быстрее прогревать двигатель и избегать потерь тепла в холодное время года.
Но она искл. возможность применения воды в зимнее время года в кач-ве охлаждающей жидкости.
Важнейшими составляющими жидкостных систем охлаждения явл. средства контроля состояния: датчики т-тур, редукционные клапаны, расширительные бачки, позволяющие осуществлять непрерывный и периодический контроль за работой системы охлаждения и обеспечивающие ее бесперебойную работу.
Жидкость должна иметь:
● высокую теплоемкостью и теплопроводимость,;
● низкую температуру начала кристаллизации;
● высокую температуру кипения, чтобы не образовывать паровых пробок и не испаряться;
● высокую температуру вспышки, чтобы быть пожаро- и взрывобезопасной;
● не должна кристаллизироваться с расширением;
● оптимальную вязкость в рабочем интервале температур;
● не должна образовывать большого количества пены при;
● жидкость не должна вызывать коррозии металлов и сплавов;
● не должна оказывать влияние на конструкционные материалы;
● жидкость должна оставаться физически стабильной в широком интервале;
● не должна окисляться под воздействием высоких температур.
Раньше - вода, но она при 0 замерзает и => её нельзя использовать.
Её + : теплоёмкость, дешевизна, доступность, эколог. чистота.
Её -: низкая т-ра кипения, высокая т-ра начала крист-ции, обр. накипи и шлама
Поэтому вместо воды в последние годы применяют низкозастывающие жидкости ─ антифризы. Обычно они представляют собой смесь воды с одним или несколькими компонентами.
По составу антифризы можно разделить на следующие типы: этиленгликолевые,
● водно-глицериновые,
● водно-спиртовые,
● солевые
● нефтяные.
Этиленгликолевые жидкости.
Этиленгликоль ─ ОНСН2─СН2ОН ─
Т-ра кипения +197°С, т-ра застывания -12°С.
ЭГ раствор в воде,причем смеси застывают при меньших т-рах, чем чистый ЭГ
Т-ра кип водно-этиленгликолевых смесей превышает т-ру кип воды, что позволяет их использовать в более жестком температурном режиме.
“-“ жидкостей - коррозионное действие, для этого + присадки.
При застывании эта ж-сть не кристаллизуется с расширением, как вода, и не разрушает рубашку охлаждающей системы.
В качестве компонента жидкостей могут применяться и другие гликоли ─ пропиленгликоль, диэтиленгликоль и триэтиленгликоль. они хуже по т-ре застывания и вязк.-температурным св-вам свойствам.
Водно-глицериновые смеси
-низкая т-ра кристаллизации -47°С
-высокая т-ра кипения (выше 110°С).
дороже, большая вязкость, нет коррозии, лучшие смазывающие свойства.
Водно-спиртовые жидкости
низшие спирты (метиловый, этиловый и изопропиловый + вода. Эти смеси имеют низкие т-ры кристаллизации(+), низкие т-ры кипения(-). Этого недостатка лишены водно-спирто-глицериновые смеси, но эти смеси в процессе эксплуатации образуют коррозионно-агрессивные продукты.
Солевые антифризы водные растворы NACl, NaCa, NaMg . Вызывают электрохимическую коррозию и их можно применять только в специальных системах (например, пластиковых).
Нефтяные антифризы.
В районах крайнего Севера в качестве антифризов иногда применяют авиационные или ДТ (ТС-1, ДА, Т-6 и другие). Это высокоочищенные низкозастывающие нефтяные фракции.
Теплоемкость и теплопроводность их значительно↓, чем у воды. При попадании в такие жидкости воды они при температуре 100°С бурно вскипают с выбросом из системы охлаждения. Однако, в условиях удаленности, плохого снабжения, а также принимая во внимание чрезвычайно низкие т-ры окружающего воздуха и дешевизну таких "антифризов", факты их применения отмечаются и до настоящего времени.
Современные антифризы состоят из этиленгликоля, воды и присадок.
Вода и ЭГ, составляют 93-97% объема жидкости, остальное — присадки.
По присадкам и различаются антифризы:: Total, Chevron, BASF и так далее.
Антифризы могут быть концентрированными (без H2O), или уже готовые
По составу пакетов присадок делятся на три типа — «карбоксилатные», «гибридные» и «традиционные». Отдельную группу составляют спец антифризы для «тяжело нагруженных» двигателей, которые устанавливаются на карьерных грузовиках и бульдозерах
Карбоксилатные антифризы - «элита» охлаждающих жидкостей, они считаются лучшими- по своим свойствам, огромный сроку эксплуатации.
Карбоксилатные антифризы отличаются от других антифризов по технологии производства пакета присадок, основу которого составляют соли карбоновых кислот (карбоксилаты) (там нет неорганических присадок)
Карбокс.технологии: OAT (Organic Acid Technology),LLC (Long Life Coolant) т.д.
Лучшие образцы - Havoline XLC, CoolStream Premium…..и т.д.
Гибридные антифризы — тоже хорошие охлаждающие жидкости, но меньший срок службы ≈ 3 года.
В состав их пакетов присадок также входят соли карбоновых кислот и небольшие добавки силикатов (европейская технология) или фосфатов (японская и корейская технологии). В технической литературе гибридные антифризы обозначают: Hybrid Technology, NF (Nitrite Free), G11 (по спецификации VW TL 774C).
Традиционные антифризы —устаревшие,
Пакеты присадок таких антифризов состоят из различных комбинаций неорг. в-в — силикатов, фосфатов, боратов, аминов, нитритов. Сегодня они используются в старых моделях автомобилей. (наш - Тосол А40)
Большинство антифризов, выпускаемых в России, тоже относится к традиционному типу. Основной ”-” силикатных антифризов — малый срок эксплуатации, и возможность выпадения силикатных гелей («сгустков»), силикатных осадков, не защищают от кавитации.
Применение силикатных антифризов запрещено в большинстве зарубежных автомобилей: Ford, GM, Hyundai-KIA, Volvo, VW и других. В российских и китайских автомобилях их применение пока не запрещено.
Антифризы для «тяжело нагруженных» двигателей.
Под «тяжело нагруженными» двигателями подразумеваются двигатели большой мощности, которые уст. на тяжелые и карьерные грузовики, бульдозеры, экскаваторы, тепловозы. Основная проблема этих двигателей, вызываемая охлаждающими жидкостями, — кавитация гильз. В соответствии с этим производители тяж. двигателей предъявляют очень жесткие требования к антифризам, главное— способность противостоять кавитации.
Единых требований к антифризам у производителей тяжелой техники нет, за исключением, пожалуй, одного: антифриз не должен быть силикатным. Известно, что силикатные антифризы не обеспечивают защиты от кавитации.
PAGE \* MERGEFORMAT 16