Министерство образования и науки России
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Кафедра «Химические технологии»
Контрольная работа
по циклу дисциплин:
«Эксплуатационные материалы»
Вариант №5
Выполнил: студент группы СДМ-13-1бз
Лялин Александр Алексеевич
Зачётная книжка № 132
Принял: Кудинов Андрей Викторович
г. Пермь 2015
Содержание:
Физико-химические свойства бензина (плотность, вязкость, поверхностное натяжение); их влияние на смесеобразование в двигателе…………………………………………………………………
Требования, предъявляемые к моторным маслам. Ассортимент моторных масел………………………………………………………….
Классификация пластичных смазок……………………………………
Физико-химические свойства бензина (плотность, вязкость, поверхностное натяжение); их влияние на смесеобразование в двигателе.
В качестве топлива для большинства легковых автомобилей применяется бензин. Это смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 30 до 205 градусов Цельсия. Помимо углеводородов в составе бензина имеются примеси, содержащие азот, серу и кислород.
В зависимости от количества тех или иных соединений автомобильный бензин делится на разные марки, имеющие несколько различные эксплуатационные свойства:
АИ-92;
АИ-95;
АИ-98.
С ужесточением экологических требований бензины, имеющие более низкое октановое число, такие как А-76 или АИ-80, а, следовательно, более «грязный» химический состав, в настоящее время не производятся.
Физико-химические свойства бензина варьируются в зависимости от того, какие углеводороды и в каких пропорциях в нем содержатся. Температура замерзания бензина достигает –60 градусов по Цельсию, в случае применения специальных присадок можно понизить это значение до –71 градуса. Бензин активно испаряется при температуре выше 30 градусов, и с повышением температуры испарение происходит интенсивнее. Когда концентрация его паров в воздухе достигает 74 – 123 граммов на кубический метр, образуется взрывоопасная смесь.
Для автомобильных бензинов не нормируются вязкость и плотность. Фактическое отклонение вязкости иплотности бензинов одной марки не вызывает необходимости изменять регулировку и режим работыдвигателя для разных политических партий бензина. Однако в этом может возникнуть необходимость припереходе на летний или зимний период эксплуатации или на бензин другой марки.
Величина поверхностного натяжения бензина влияет на тонкость распыла и, следовательно, на паросодержание горючей смеси.
Поверхностное натяжение бензинов невелико, оно в 3,0 – 3,5 раза ниже, чем у воды. Оно уменьшается с повышением температуры, поэтому целесообразно повышать температуру впускной системы двигателя, так как работа двигателя, особенно на частичных нагрузках, значительно улучшается.
Поверхностное натяжение измеряют в эрг/сма, оно характеризует количество работы, затраченной на преодоление сил притяжения между молекулами при выходе в поверхностный слой.
Плотностью бензина называется его масса, содержащаяся в единице объема. Чаще всего плотностьопределяется нефтеденсиметром при 20°С. С понижением температуры вязкость и плотность возрастают.Увеличение вязкости уменьшает пропускную способность жиклеров, а с повышением плотностиувеличивается количество одного и того же объема бензина, поступающего через жиклеры.
Вязкость бензинов невелика, и ее изменение с температурой не вызывает каких-либо осложнений в работе двигателей с воспламенением от искры. Во всех других двигателях и топочных устройствах вязкость топлива имеет важное эксплуатационное значение. В дизельных и газотурбинных двигателях топливо обеспечивает смазку плунжерных пар топливных насосов. При недостаточной вязкости топлива плунжер и гильза насоса быстро изнашиваются. Кроме того, топливо малой вязкости может просачиваться через зазоры в топливном насосе; при этом снижаются давление распиливания и экономичность двигателя, ухудшается смесеобразование. Верхний предел вязкости топлив обусловлен необходимостью обеспечить их прокачку по топливопроводам системы питания при низких температурах. Вязкость бензинов влияет на скорость поступления топлива к двигателю по топливопроводу и в меньшей степени на его распыление в карбюраторе. Вместе с тем вязкость различных марок бензинов колеблется в узких пределах, не превышающих, как правило, 0 3 - 0 7 сп при 20, что позволяет при конструировании бензопроводов и карбюраторов считать ее постоянной.
Фракционный состав бензина напрямую влияет на эксплуатационные свойства. При производстве важно добиться правильного соотношения легких и тяжелых фракций, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточно высокую испаряемость при низких температурах, а с другой – не допустить перебоев в работе мотора из-за образования паровых пробок в топливопроводе, которые могут возникнуть вследствие интенсивного испарения большого количества легких фракций. В связи с этим бензины, применяющиеся в местах с жарким климатом и в районе полярного круга, имеют разный химический состав для того, чтобы обеспечить необходимые эксплуатационные свойства.
Температура начала перегонки (tн. П.) И перегонки 10% (t10%) характеризуют пусковые качества бензина. Для надежного пуска
двигателя необходимы:
минимальная частота вращения коленчатого вала, обеспечивающая необходимое распыливание бензина (35-40 об/мин);
надежная работа системы зажигания;
состав горючей смеси, обеспечивающий возможность воспламенения от искры свечи зажигания.
Первые две позиции определяются конструктивными особенностями и состоянием двигателя, априготовление качественной горючей смеси - от пусковых свойств бензина. Если в бензине легких фракцийнедостаточно, то горючая смесь окажется обедненной и смесь не воспламенится от искры. Чем нижетемпература воздуха при пуске холодного двигателя, тем в меньшем количестве испаряются даже легкиефракции, и пуск становится труднее. Следовательно, чем ниже температура окружающего воздуха, тембольше должен иметь бензин легких фракций, то есть tн. П. И t10% должны быть ниже. Этим и объясняетсяразница указанных температур для зимних и летних бензинов. Бензоколонки обязаны переходить с летнегобензина на зимний с 1 октября и наоборот - с 1 апреля.
Использование в двигателях летнего бензина зимой опасно. Не испарившийся в цилиндре бензин иливыбрасывается в выпускную трубу, или, что хуже, смывает с зеркала цилиндра масляную пленку и стекает вкартер, разжижая моторное масло. В результате не только затрудняется пуск, но и увеличиваются издержка топлива иизнашивание деталей цпг двигателя (это так называемые "пусковые износы"). Нормальные пусковые износыдвигателя за один холодный пуск и так обычно эквивалентны одному-трем километрам пробега автомобиля,а при неблагоприятных условиях пуска равнозначны амортизациям при пробеге 150-180 км!
Казалось бы, необходимо стремиться к выпуску промышленных бензинов с как можно более низкимизначениями tн. П. И t10%, но это приводит к образованию в системе питания двигателя "паровых пробок".Пренеприятное явление, когда образовавшаяся в топливо-проводе пробка паров топлива делаетневозможным поступление его в цилиндры. Данные процессы сплошь и рядом наблюдаются в автомобиляхстарых марок ("победа", "москвич-401-407"), так как конструктивно в них для лучшей испаряемостипредусмотрен некоторый подогрев топливопровода (была такая мода). На этих и на современныхавтомобилях такое происходит при использовании жарким летом зимних сортов бензина.
Температура перегонки 50% бензина (t50%) характеризует его способность обеспечивать быстрый прогрев иприемистость двигателя. Чем ниже t50%, тем быстрее прогревается двигатель. Например, прогрев холодногодвигателя зимой до рабочего состояния (температура охлаждающей жидкости 80с) на бензине с t50%=100сдлится 9-10 минут, в то время как эта же операция на бензине с t50%=130с и более продолжается до 20минут.
Температура перегонки 90% (t90%) и конца перегонки (tк. П.) Характеризуют содержание в топливе тяжелыхфракций. Чем ниже t90%, тем полнее испаряется бензин, а это связано с величиной амортизаций деталейцпг (лучше испаряется бензин - меньше изнашивание) и затратами на эксплуатацию (полнее бензин сгорает- меньше его затрата).
Рассматривая химические свойства бензина, следует основной упор сделать на то, насколько долго состав углеводородов останется неизменным, поскольку при длительном хранении более легкие соединения испаряются, и эксплуатационные свойства сильно ухудшаются. Особенно остро эта проблема стоит в том случае, если из топлива с меньшим октановым числом (например, АИ-92) получили бензин более высокой марки (АИ-95) путем добавления в его состав пропана или метана. Их антидетонационные свойства выше, чем у изооктана, но и испаряются они очень быстро.
Государственный стандарт требует, чтобы химический состав бензина любой марки, будь то АИ-92, 95 или 98 оставался неизменным не менее пяти лет при соблюдении правил хранения. Однако на деле зачастую даже только что купленное горючее уже имеет октановое число ниже заявленного (например, не 95, а 92). Виной тому недобросовестность продавцов, добавляющих сжиженный газ в резервуары с топливом, срок хранения которого истек, и состав не соответствует ГОСТу. Как правило, к одному и тому же бензину добавляют разное количество газа, чтобы получить октановое число, равное 92 или 95. Очевидным подтверждением подобных ухищрений служит сильный запах газа на АЗС. Вполне вероятно, что эксплуатационные свойства такого бензина заметно ухудшатся прямо на глазах, до того времени, как опустеет топливный бак.
Требования, предъявляемые к моторным маслам. Ассортимент моторных масел.
Чтобы правильно выбрать моторное масло, необходимо знать, что масло должно обладать двумя, в принципе, противоположными свойствами:
Хорошо течь - проникая через систему тончайших каналов при любых температурах, в том числе и зимой, после "ночной" стоянки при "минус" 30 или 40, когда все "текучее" стремится превратиться в "гуталин". Наличие масла в двигателе во время холодного старта жизненно необходимо, ведь после длительной стоянки оно стремиться полностью стечь и вероятно появление разрушительных задиров в случае проворачивания двигателя "всухую".
Прилипать к поверхности металла - в отличие от способности течь, сохранение этого свойства особенно важно при сверхвысоких температурах при пике нагрузок на двигатель, эксплуатируемый в летнюю жару. Разогретое до предела масло стремится перейти в самую жидкую и даже парообразную форму, теряя способность оставаться на поверхности трущихся деталей в виде микропленки. Для выполнения первого свойства масло должно быть максимально жидким, а для выполнения второго - максимально густым. Решение проблемы заключается либо в использовании различных по свойствам "зимнего" и "летнего" масел или в применении загущающих присадок - модификаторов вязкости. Именно они позволили широко внедрить всесезонные композиции. Суть их действия заключается в том, что они "не работают" при низких температурах, сохраняя первоначальную степень текучести масла, но загущают его при повышении температур, обеспечивая желанный компромисс. В широком диапазоне условий эксплуатации наиболее эффективны масла с пологой вязкостно-температурной характеристикой (т. е. масла, вязкость которых в наименьшей степени меняется при изменении температуры масла). Если подсчитать все требования, предъявляемые к моторным маслам, то их число превысит полсотни. Правда, многие требования продиктованы соображениями экологического характера и являются несущественными для долговечности двигателя. Самых главных же всего шесть: • Масло должно обладать высокими смазывающими свойствами и тем самым обеспечивать максимальное снижение трения и уменьшение износа. • Важной функцией масла является способность очищать двигатель от продуктов износа, нагара и других маслонерастворимых частиц. Для этого в масло вводятся специальные присадки, которые обволакивают частички грязи и не дают им слипаться в крупные комки. Загрязнения находятся в масле во взвешенном состоянии, что позволяет им беспрепятственно попасть в фильтр и осесть на его фильтрующем элементе. • Внутри двигателя всегда присутствуют водяные пары, которые, конденсируясь на металлических поверхностях, вызывают коррозию. Защита от коррозии – еще одна важная функция масла. • Из-за того, что в топливе содержится сера, при сгорании образуется кислота. За нейтрализацию этой кислоты также отвечает моторное масло; • Многие детали двигателя испытывают высокие термические нагрузки. От перегрева их предохраняет масло, которое в данном случае выступает в роли охлаждающей жидкости; • Масло должно обеспечивать уплотнение зазора между поверхностями цилиндров и поршней. Остановка двигателя сразу же после активной езды вызывает стремительный рост термической нагрузки на основные детали силового агрегата. После остановки двигателя прекращается циркуляция охлаждающей жидкости по полостям рубашки охлаждения. В результате нарушается отвод тепла от раскаленных поршней, клапанов и головки цилиндров, и их температура становится выше, чем когда двигатель продолжает работать. Такие перегревы хотя и являются кратковременными, но повторившись несколько раз подряд, способны вызывать прижоги поршневых колец, деформации головки цилиндров и прогорание ее прокладки. Чтобы детали двигателя остывали нормально, следует после остановки автомобиля дать двигателю полминуты поработать на холостых оборотах.