Эксплуатация бронетанкового вооружения и техники

Склонность топлива к нагарообразованию косвенно оценивается коксуемостью. Коксуемость выше у того топлива, которое содержит больше смолистых и нестабильных соединений.

Содержание нестойких к окислению непредельных углеводородов оценивают йодным числом. Чем больше непредельных углеводородов содержится в топливе, тем больше йодное число и, следовательно, тем ниже химическая стабильность топлива. Для повышения химической стабильности топлив применяют антиокислительные присадки, которые реагируют с образующимися при окислении продуктами, превращая их в неактивные вещества и разрушая цепь окислительных реакций.

Эффективность антиокислителя зависит не только от его свойств

иконцентрации в топливе, но и от свойств топлива, его состава и условий применения. Дизельные фракции нефти менее чувствительны к введению антиокислителей, чем бензиновые. Индукционный период бензинов увеличивается в несколько раз. Эффективным средством подавления каталитического воздействия металлов на окисляемость топлив является введение в топливо наряду с антиокислителем специальной присадки – деактиватора металлов.

Под коррозионностью топлива понимается свойство топлива или продуктов его сгорания вызывать при контакте с металлами их коррозию. Способность топлива и продуктов его сгорания вызывать коррозию соприкасающихся с ними металлов объясняется наличием в нем свободной серы

исернистых соединений, минеральных (водорастворимых) кислот и щелочей, органических кислот, а также воды.

Содержание водорастворимых кислот, щелочей и воды в топливе не допускается, поскольку они сильно влияют на коррозию деталей двигателя. Органические кислоты отличаются меньшей, чем у минеральных, коррозионной активностью, но они вызывают коррозию цветных металлов. Содержание органических кислот оценивают кислотностью. Чем больше показатель, тем больше коррозионная агрессивность топлива.

Количество и характер сернистых соединений в топливах зависят от исходного сырья. Содержание сернистых соединений в топливах увеличивается с возрастанием температуры выкипания фракций. Поэтому дизельные топлива содержат большее по сравнению с бензинами и керосинами количество сернистых соединений.

Сернистые соединения делят на активные и неактивные. Активные сернистые соединения (элементарная сера, сероводород и меркаптаны) вызывают интенсивную коррозию металлов в нормальных условиях, особенно в присутствии воды. Коррозионный износ плунжерных пар топливных насосов высокого давления и игл распылителей форсунок в значительной степени обусловлен наличием в топливе меркаптанов. Поэтому содержание в топливах элементарной серы и сероводорода не допускается, а содержание меркаптанов не должно превышать 0,01 % в дизельном топливе

и0,005 % – в реактивных топливах.

310

Неактивные сернистые соединения (сульфиды, дисульфиды и др.), находясь в жидком топливе, практически не обладают коррозионной агрессивностью. При сгорании топлива в дизелях все сернистые соединения, в том числе и неактивные, образуют серный и сернистый газы, характер воздействия которых надетали зависитот температурных условийв двигателе.

Когда двигатель прогрет и работает в нормальном режиме, а вода не конденсируется, окислы серы реагируют с металлом непосредственно в газообразном состоянии, создавая условия для газовой коррозии. При пуске, остановке двигателя или при его работе на низкотемпературном режиме создаются условия для конденсации паров воды. С водяными парами окислы серы образуют кислоты, вызывающие электрохимическую коррозию цилиндров и поршневых колец. Кроме того, продукты сгорания проникают через неплотности цилиндропоршневой группы в картер двигателя, где всегда имеются условия для конденсации воды. Поэтому в картере двигателя также образуются кислоты, которые вместе со смазочными маслами поступают к трущимся деталям двигателя и подвергают их коррозии. Особенно сильно подвергаются коррозии подшипники из свинцовистой бронзы, очень чувствительной к воздействию кислот и разрушающейся даже под воздействием слабых органических кислот.

Борьба с коррозионной агрессивностью топлив осуществляется на нефтезаводах путем удаления сернистых соединений. В зависимости от количества содержания серы предусмотрен выпуск:

автобензинов – с содержанием серы не более 0,15 %, а со знаком качества – не более 0,01–0,05 %;

реактивных топлив – с содержанием серы не более 0,25 %; дизельных топлив – двух видов с содержанием общей серы до 0,2 %

и до 0,5 % с обозначением ее в маркировке дизельных топлив.

Кроме того, осуществляются мероприятия, направленные на исключение или уменьшение времени работы двигателя на низкотемпературных режимах. Для нейтрализации кислот в моторные масла и дизельные топлива вводят противокоррозионные присадки. Механизм действия этих присадок основан на торможении процессов электрохимической коррозии вследствие вытеснения воды с поверхности металла.

19.1.2. Ассортимент топлив и их применение

При эксплуатации БТВТ применяются топлива основных, дублирующих и резервных марок.

Основные марки должны полностью обеспечивать требуемые технические характеристики двигателей и предназначены для постоянной их эксплуатации. Дублирующие марки по сравнению с основными могут иметь ограниченные сырьевые ресурсы, более высокую стоимость или не полностью обеспечиваться промышленным производством и предназначены для эксплуатации машин при отсутствии основных марок. Резервные

311

марки топлив могут иметь более низкий уровень качества по сравнению с основными и дублирующими марками и допускаются к применению для кратковременной эксплуатации при отсутствии других марок (срок эксплуатации устанавливается не менее 10 % времени ресурса).

В производстве и применении топлив имеется четкое разделение на бензины, дизельные и реактивные топлива, которые резко отличаются друг от друга по основным физико-химическим параметрам. Топлива представляют собой смеси углеводородов, выкипающих в определенных диапазонах температур.

Дизельные топлива – смесь прямогонных фракций нефти с фракциями, прошедшими гидроочистку и депарафинизацию, имеющие температуры кипения от 150 до 360 °С.

Реактивные топлива изготовляют из керосиновых дистиллятов прямой перегонки нефти, прошедших обессеривание гидроочисткой и имеющих температуры кипения от 135 до 280 °С.

Бензины представляют собой смесь углеводородов, имеющих температуры кипения от 35 до 195 °С и полученных при прямой перегонке, каталитическом риформинге, термическом и каталитическом крекинге, с высокооктановыми компонентами и присадками.

Маркировка топлива характеризует прежде всего сезонность применения:

Л – летнее; З – зимнее;

А – арктическое топливо.

Летние топлива в южной климатической зоне используются всесезонно, а в умеренной и холодной зонах – летом (при условии, что температура окружающего воздуха даже временно не опускается ниже 0 °С).

Зимние топлива предназначены для двух климатических зон: для умеренной с температурой воздуха не ниже –20 °С и для холодной – с температурой воздуха не ниже –30 °С.

Арктическое топливо применяют при температуре окружающего воздуха не ниже –50 °С. Температуру помутнения для него не нормируют, предполагая, что это топливо подвергается глубокой депарафинизации.

Все марки топлив выпускают двух видов:

вмалосернистом(вид I) – содержаниесерыдолжнобыть не более0,2 %;

всернистом (вид II) – не более 0,5 % для летнего и зимнего;

не более 0,4 % – для арктического.

В соответствии со стандартом дизельные топлива имеют условные обозначения, в которых указывается предельное содержание серы. Кроме того, в условном обозначении летних топлив отмечается температура вспышки, а зимних – температура застывания. Содержание серы показывает вид топлива, а температура вспышки – область применения.

Для дизелей общего назначения температура вспышки – не ниже 40 °С, для других двигателей – не ниже 61 °С.

312

Например: топливо летнее с содержанием серы до 0,2 % и температурой вспышки 40 °С: топливо дизельное Л-0,2 ГОСТ 305–82 – минус 40 С; топливо зимнее с содержанием серы до 0,2 % и температурой засты-

вания –35 °С; топливо дизельное 3-02 ГОСТ 305–82 – минус 35 °С; топливо арктическоессодержанием серы до 0,4 %: А-0,4 ГОСТ 305–82. В переходные периоды эксплуатации машин разрешается использо-

вать запасы зимних топлив весной, летних топлив – осенью, а также их смеси. В баках машин, поставленных на кратковременное хранение, топливо заменяется соответствующим сезону, на длительное хранение – арктическим или зимним.

Параметры дизельного топлива, вырабатываемого по ГОСТ 4749–75 и ГОСТ 305–82, существенно отличаются от принятых международных норм, особенно в части экологических требований. В целях повышения конкурентоспособности дизельного топлива, производимого нефтеперерабатывающими предприятиями России и Беларуси, и доведения его качества до уровня европейских стандартов с 1996 года действует дизельное топливо европейского стандарта. Оно имеет обозначение EN590. Это топливо предусмотрено для различных регионов с индивидуальными климатическими условиями (табл. 19.1).

Таблица 19.1

Для использования в черте города в городское дизтопливо летом добавляют антидымные присадки, а зимой – еще и депрессорные. Антидымные присадки способны снизить дымность отработанных газов топлива до 50 %. Депрессорные присадки добавляются в зимнее топливо, чтобы повысить его морозостойкость при пониженных температурах воздуха.

В связи с повышением стоимости нефтяных продуктов резко возросла стоимость дизельного топлива. Ученые стали искать замену минеральному дизельному топливу. Его оказалось возможно заменить растительными маслами. В настоящее время биологическое топливо можно применять совместно с дизельным. Для этого достаточно смешивать топливо в соотношении 5–15 % биологического дизельного топлива к минеральному дизельному топливу. В настоящее время основным сырьем для создания биодизеля служит рапсовое масло, чуть меньше – пальмовое. Биодизель имеет цетановое число не менее 51 (обычное 42–45), температуру вспышки более 150 °C, значительно лучшие смазочные характеристики.

313

Основным препятствием распространения биодизельного топлива является высокая стоимость технологии производства биологического топлива, чем топлива из нефтяных продуктов, неполное сгорание биологического продукта внутри двигателя за счет высокой вязкости, ограниченный срок хранения после изготовления (три месяца).

Вмаркировке бензинов буква А обозначает целевое назначение бензина – автомобильный, И – метод определения октанового числа – исследовательский; цифры обозначают минимально допустимое октановое число.

Взависимости от условий эксплуатации двигателей автомобильные бензины разделяются на летние и зимние. Летние виды бензинов применяют во всех районах, кроме северных и северо-восточных, в период с 1 апреля по 1 октября, в южных районах – круглый год, зимние виды – круглый год в северных и северо-восточных районах, а в остальных районах – с 1 октября по 1 апреля. Сезонность вида бензина определяется только двумя показателями его качества – фракционным составом и давлением насыщенных паров. Для суровых мест Арктики и Сибири применяется бензин северный, отличающийся от зимнего повышенным давлением насыщенных паров.

Неэтилированный бензин Н-80 может применяться в двигателе В-46, В-84 в случае отсутствия дизельного топлива, но не более 100 моточасов за весь срок работы двигателя.

Бензин Н-80 – основная марка для двигателей военной техники. Его готовят на основе бензинов каталитического риформинга и каталитического крекинга с добавлением 15–30 % легкого бензина прямой перегонки. Допускается этилирование бензина, но содержание тетраэтилсвинца ограничено величиной 0,24 г/кг топлива (в пересчете на свинец). Бензин рекомендуется для большинствасовременных двигателей со степенью сжатия6,5–7,0.

Бензин АИ-93 применяется для двигателей со степенью сжатия 8,5–9,0. Выпускают его в этилированном и неэтилированном вариантах. Содержание тетраэтилсвинца ограничено 0,5 г/кг топлива (в пересчете на свинец). Резервным для него является бензин АИ-98.

Бензин АИ-98 выпускается только летним и используется всесезонно для двигателей со степенью сжатия 9,0–10,0. Его также выпускают в этилированном и неэтилированном вариантах. При этилировании количество тетраэтилсвинца не должно превышать 0,5 г/кг топлива. Бензин АИ-98 готовят на основе неэтилированного варианта бензина АИ-93. Бензин «Экстра» выпускается только в неэтилированном варианте, готовится на базе бензина каталитического крекинга легкого режима с добавлением высокооктановых компонентов.

Вцелях обеспечения безопасности в обращении и маркировки этилированные бензины должны быть окрашены.

С31 декабря 2012 года в силу вступил технический регламент Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей

имазуту».

314

Особенностью документа является введение понятия экологического класса топлива – классификационного кода (К2, К3, К4, К5), определяющего требования безопасности топлива. В связи с этим изменилось обозначение марки автомобильного бензина или дизельного топлива.

Современное моторное топливо белорусского производства фактически соответствует стандартам технического регламента Таможенного союза.

Например, марка бензина будет обозначаться так: АИ-95-К5, где буквы «АИ» обозначают автомобильный бензин, 95 – цифровое обозначение октанового числа автомобильного бензина, определенного исследовательским методом, а символы «К5» обозначают экологический класс топлива.

Обозначение дизельного топлива будет включать в себя буквы ДТ, обозначающие дизельное топливо для автомобильных двигателей, буквы Л (летнее), З (зимнее), А (арктическое), Е (межсезонное), обозначающие климатические условия применения, и символы, обозначающие экологический класс дизельного топлива, например ДТ-З-К4 (дизельное топливо зимнее экологического класса 4).

Обозначение марки топлива может дополнительно включать торговую марку (торговый знак) изготовителя.

Реализовав ряд крупных инвестиционных проектов, ОАО «Нафтан» и ОАО «Мозырский НПЗ» в настоящее время выпускают весь объем дизельного топлива для автомобилей класса Евро-4 и Евро-5 (по техническому регламенту ТС – экологического класса К4 и К5 соответственно), высокооктановые автомобильныебензины– дляавтомобилейклассаЕвро-3 иЕвро-5 (К3 иК5).

19.2. Смазочные материалы

Смазочные материалы – вещества, вводимые между трущимися поверхностями различных узлов трения агрегатов и механизмов для уменьшения трения и снижения износа трущихся деталей. Они выполняют следующие основные функции:

уменьшают трение, возникающее между трущимися деталями; снижают износ трущихся деталей и предотвращают их заедание; охлаждают трущиеся детали; уплотняют сопряженные детали отпрорывагазов, паров илижидкостей;

удаляют с трущихся поверхностей различные загрязнения, в том числе продукты износа;

защищают детали от коррозии, что особенно важно для машин, находящихся на хранении.

Смазочные материалы классифицируют по роду исходного сырья, агрегатному состоянию, способу получения и целевому назначению.

По роду исходного сырья смазочные материалы разделяются на минеральные, растительные и синтетические.

Минеральные (нефтяные) смазочные материалы являются основной группой выпускаемых смазочных масел (более 90 %), которые являются продуктом переработки нефти.

315

Растительные и животные масла имеют органическое происхождение. Растительные масла (касторовое, горчичное, сурепное и др.) являются продуктом переработки семян определенных растений. Животные масла получают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир и др.). Органические масла по сравнению с нефтяными обладают более высокими смазывающими свойствами, но более низкой термической устойчивостью, поэтому их чащевсего используютв смеси с минеральными маслами.

Синтетические смазочные материалы получают из различного исходного сырья (газов, парафинов, углей, сложных эфиров карбоновых кислот, многоатомных кислот и спиртов, кремнийорганических кислот), многими методами (полимеризацией, синтезом и др.).

По агрегатному состоянию смазочные материалы делятся на четыре основные группы: жидкие смазочные масла, пластичные, твердые и газообразные смазки.

По способу получения нефтяные жидкие смазочные масла классифицируют на дистиллятные, остаточные (получаемые из остатка перегонки нефти – гудрона), смешанные из дистиллятного и остаточного компонентов и загущенные.

По целевому назначению смазочные масла разделяют на моторные (для карбюраторных, дизельных и авиационных двигателей), трансмиссионные, турбинные, компрессорные (для воздушных и холодильных компрессоров), электроизоляционные, индустриальные (общего назначения, для гидросистем, зубчатых передач, направляющих скольжения, специальные), приборные и др.

Твердые и газообразные смазки применяют при низких и высоких температурах, высоких удельных нагрузках, в условиях интенсивного радиоактивного излучения и т. п.

19.2.1. Смазочные масла

Практически любое смазочное масло представляет собой масляную основу — базовое масло, в которое вводят присадки (от 3 до 20 %) разного функционального назначения.

Для основных моторных масел (зимних и летних) выпускают следующие базовые масла:

М-6 — дистиллятное; М-8 — дистиллятное с добавлением не менее 14 % остаточного масла;

М-11 — смесь дистиллятного и не менее 30 % остаточного масла; М-14 — смесь дистиллятного и не менее 40 % остаточного масла; М-16 — смесь дистиллятного и не менее 50 % остаточного масла; М-20 — состоит только из остаточных масел.

Для получения всесезонных масел или масел для северных и арктических районов в качестве базовых используют дистиллятные масла малой вязкости (веретенное масло АУ, АСВ-5 и др.).

316

Для выполнения своих функций смазочные масла должны отвечать следующим требованиям:

иметь определенные вязкостные свойства, обеспечивающие надежную и экономичную работу агрегатов на всех эксплуатационных режимах; иметь хорошую смазывающую способность для того, чтобы предотвратить интенсивное изнашивание трущихся деталей при нарушении жид-

костной смазки; быть в необходимой степени физически и химически стабильными,

обеспечивая минимальное изменение своих свойств в процессе применения, а также образуя коррозионно-активные продукты и вредные отложения в возможно меньших количествах;

иметь возможно более низкую температуру застывания, не вызывая особых затруднений при хранении, транспортировании, перекачках и заправке в баки машины;

защищать трущиеся поверхности и другие металлические детали от коррозии;

не содержать механических примесей и воды; не быть токсичными и не вызывать опасного загрязнения окружаю-

щей среды.

Важными эксплуатационными свойствами смазочных масел являются вязкостные, смазывающие, защитные и химическая стойкость.

Под вязкостными свойствами масел принято понимать вязкость, индекс вязкости и температуру застывания. Вязкость является одним из основных свойств, которыми руководствуются при подборе масла. От величины вязкости зависят затраты энергии на трение, прокачивание масла по системе смазки, охлаждение трущихся деталей, степень уплотнения узлов трения, очистка деталей от загрязнения, а также фильтрация и расход масла.

Для одних процессов (обеспечение несущей способности масляного слоя, уплотнение деталей, расход масла) требуется повышенная вязкость, а для остальных – предпочтительно масло с меньшей вязкостью (рис. 19.4). Чтобы гарантировать создание надежного жидкостного трения в основных узлах машины, смазочному маслу в стандартах устанавливают номинально допустимое значение вязкости при рабочих температурах. В качестве рабочей температуры для двигателя внутреннего сгорания и агрегатов трансмиссии приняты 100 °С. Так, для карбюраторных двигателей наиболее подходящей вязкостью масла является 10 мм2/с летом, 6 мм2/с – зимой, для дизелей – 12 и 8 мм2/с (для двигателей типа В-2 всесезонно – 16 мм2/с), для агрегатов трансмиссии в средней климатической зоне – 15 мм2/с, в условиях севера – 10 мм2/с.

Зависимость вязкости от температуры присуща всем нефтепродуктам, в особенности смазочным маслам. Кривые, построенные по величине вязкости при разных температурах, называются вязкостно-температурными характеристиками.

317

Рис. 19.4. График, иллюстрирующий требования к вязкостно-температурным свойствам масел

Вязкость различных масел изменяется неодинаково. Чем меньше она изменяется с повышением или понижением температуры или чем более полого идет кривая изменения вязкости с изменением температуры, тем выше качество масла. Такое масло при высокой температуре остается достаточно вязким, чтобы обеспечить смазку трущихся деталей, а при низких температурах легко прокачивается по трубопроводам и каналам системы смазки. В ГОСТ, ТУ на масла для оценки вязкостных свойств в зависимости от температуры указывают значения вязкости при нескольких температурах, отношение вязкостей при двух температурах, индекс вязкости.

Определение фактической вязкости при нескольких наиболее характерных эксплуатационных температурах является самым надежным способом оценки вязкостно-температурных свойств. По отношению вязкости при двух температурах судят о качестве масла: чем меньше отношение, тем положе ВТХ и лучше вязкостно-температурные свойства масла. Индекс вязкости (ИВ) определяют, сравнивая масло с двумя эталонными маслами. Лучшее из эталонных масел обладает пологой ВТХ и имеет большую величину ИВ, худшее обладает крутой ВТХ и имеет ИВ, равный 0.

Индекс вязкости определяют с помощью таблиц и номограммы. Значения индексов 80–100 и выше характеризуют хорошие, а ниже 50–60 – плохие вязкостно-температурные свойства масла. Чем меньше вязкость с понижением температуры (чем лучше ИВ), тем лучше пусковые свойства масел. Величина пусковой вязкости для различных агрегатов неодинакова.

318

Она устанавливается из необходимости поступления масла к трущимся деталям и обеспечения проворачивания трущихся деталей пусковыми устройствами. Предельно допустимая вязкость смазочных масел при холодном пуске для автомобильных двигателей 12 000–13 000 мм2/с, для двигателей В-2 – 5000 мм2/с (кинематическая вязкость), для трансмиссий пла-

нетарного типа – 100 Па с (динамическая вязкость), для трансмиссий другого типа – не более 400 Па с.

Если температура окружающего воздуха ниже минимально возможной температуры пуска агрегата на данном масле, масло подогревают непосредственно в картере (баке) или системы заправляют теплым маслом. Категорически запрещается пуск двигателя или трогание машины с места с помощью буксировки на масле, вязкость которого выше пусковой, так как это неизбежно приведет к усиленному изнашиванию или поломке отдельных деталей.

Самое лучшее при низких температурах – использовать масло с хорошими пусковыми свойствами, с большим ИВ, т. е. загущенные масла (ИВ = 100–120 и выше). Загущенные масла получают на базе легких индустриальных и специальных масел с вязкостью около 2–3 мм2/с при 100 °С и введением в них 2–5 % вязкостной присадки. В результате получают продукты, при 100 °С отвечающие по вязкости современным маслам и одновременно превосходящие по ВТХ незагущенные масла с той же вязкостью при рабочей температуре.

Пусковые свойства загущенных масел превосходят пусковые свойства лучших марок маловязких дистиллятных зимних масел. Недостатками загущенных масел являются относительно низкая стабильность вязкостных присадок под действием высоких температур и, соответственно, возможность ухудшения ВТХ масла при длительной бессменной работе в агрегате.

С понижением температуры вязкость масел резко возрастает до полной потери текучести, т. е. масла застывают. Температура застывания практически не соответствует нижнему температурному пределу применения масла, так как оно теряет текучесть в механизмах при более высоких температурах, чем температура застывания. Обычно нижний предел применения масла на 8–12 °С выше температуры его застывания. Застывшее масло без подогрева нельзя вылить из тары, перекачать обычными средствами или заправить им систему смазки; оно не поступает по системе смазки к узлам трения.

В процессе производства масел температуру застывания понижают депарафинизацией (удалением избытка парафина) и введением депрессорных присадок (0,2–0,5 %), вызывающих снижение температуры застывания на 15–25 °С.

Смазывающими свойствами масел принято называть их способность образовывать на трущихся поверхностях тонкую граничную пленку (граничный слой), которая предотвращает непосредственный контакт этих поверхностей.

319