Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эксплуатационные материалы. Учебное пособие
.pdf
61
работоспособность при повышенной температуре, например, в ступицах
передних колес автомобилей с дисковыми тормозами, где температура может
повышаться до 100о и более. В настоящее время постепенно вытесняются
другими смазками.
Литиевые смазки получили на сегодняшний день набольшее
распространение благодаря своим ценным эксплуатационным качествам. Во
многом они отвечают требованиям, предъявляемым к идеальным смазкам.
Первой среди них стоит смазка Литол-24 — мягкая мазь вишневого, реже
коричневого цвета. Литол-24 может применяться как единая смазка для всех
основных узлов трения автомобиля взамен практически всех смазок. Кроме
того, Литол-24 обладает хорошими консервационными свойствами.
Фиол-3 — мягкая зеленая мазь, практически идентична Литолу-24 и
допускает смешивание с ним.
Фиол-1 — очень мягкая зелёная смазка, также близка по составу к Литолу-
24, но имеет меньшую вязкость, меньший предел прочности и лучшую
морозостойкость.
Фиол-2 — промежуточная смазка между Фиолом-1 и Фиолом-3.
Фиол-2М — смазка серебристо-черного цвета, отличается от Фиола-2
наличием адгезионной присадки и наполнителя — около 2% сульфида
молибдена. В октан корректоре ВАЗ, где используется Фиол-2М, его вполне
можно заменить Литолом-24.
ЦИАТИМ-201 — мягкая желтая или светло коричневая мазь, обладающая
высокими низкотемпературными свойствами. Применяется в узлах всех типов
при небольших удельных нагрузках и там, где требуется небольшое усилие
сдвига, например, в гибком вале спидометра.
ЛСЦ-15 — несменяемая высококачественная автомобильная смазка,
которая отличается от Литола-24 и Фиолов наличием антиокислительной
присадки. Обладает высокой адгезией, водостойкостью, консервационными
свойствами. Можно смешивать с Литолом-24 и фиолами.
62
Глава 4. Охлаждающие жидкости
Охлаждающие жидкости и среды используются во всех областях техники,
связанных с большим избыточным энергетическим потенциалом в виде
теплоты, которую необходимо отводить в окружающую среду, либо тем или
иным способом утилизировать. В этом пособии будут рассмотрены только
охлаждающие жидкости, используемые в энергоустановках судов и портовой
подъемно-транспортной техники.
Часть теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в двигателе, идет на
нагрев камеры сгорания и цилиндров двигателя. При чрезмерном нагреве
стенок камер сгорания теряется мощность двигателя вследствие ухудшения
наполнения цилиндров, ухудшаются условия смазывания деталей, происходит
целый ряд других нежелательных явлений. Чтобы предотвратить перегрев
деталей двигателя, их охлаждают. В качестве охлаждающих агентов в
двигателях используют воздух или охлаждающие жидкости. Наибольшее
распространение получили жидкостные системы охлаждения.
Для обеспечения нормальной работы системы охлаждения к охлаждающим
жидкостям предъявляют ряд требований. Жидкость должна:
• иметь высокие теплоемкость и теплопроводностъ для эффективного
отвода тепла;
• не замерзать и не кипеть при всех рабочих температурах двигателя;
• не воспламеняться;
• не вспениваться;
• не вызывать коррозии металлов и сплавов;
• не разъедать резинотехнические изделия системы охлаждения;
4.1. Вода и предъявляемые к ней требования
Для двигателей, эксплуатирующихся при положительных температурах
воздуха, самой подходящей охлаждающей жидкостью является вода. . Она
доступна, безопасна в пожарном отношении, безвредна для человека и имеет
высокую удельную теплоемкость — 4,19 кДж/кг·°С, превосходящую все другие
известные охлаждающие жидкости. Существенным недостатком воды как
охлаждающей жидкости является высокая температура замерзания: она
замерзает при температуре 0°С со значительным увеличением объема при
температурах ниже – 4 °С. Это вызывает разрушение (размораживание) деталей
системы охлаждения при низких температурах.
Вода имеет сравнительно низкую температуру кипения, поэтому в системе
охлаждения современных двигателей поддерживают температуру 70...95 °С в
зависимости от типа двигателя. При эксплуатации двигателей в условиях
жаркого климата температура воды может достигать 95... 100 °С. В этом случае
63
во избежание больших потерь жидкости применяют замкнутые (герметичные)
системы охлаждения. В системе устанавливают клапан, который открывается
только при повышении давления в системе охлаждения сверх установленного
предела. Это позволяет несколько повысить температуру кипения воды и
снизить ее потери от испарения.
Недостатком воды, как охлаждающей жидкости, является также
способность образовывать в системе накипь и шлам. Накипь образуется на
горячих стенках за счет выпадения солей из водного раствора. Под шламом
имеют в виду илистые отложения минерального или органического
происхождения, скапливающиеся в застойных полостях рубашек охлаждения
двигателя и в водяных холодильниках или радиаторах.
Слой накипи имеет очень малую теплопроводность, т.е. ухудшает
теплоотвод. Одновременно уменьшается сечение трубок водяного холодильника
или радиатора, что также ведет к перегреву двигателя и как следствие - к
увеличению расхода топлива.
Образование накипи в системе охлаждения связано с выпадением из
водного раствора солей кальция и магния, которые вместе с частичками
примесей и продуктов коррозии «прикипают» к поверхностям нагретого
металла.
Соли кальция и магния, находящиеся в растворенном состоянии, придают
воде свойства, которые получили название «жесткость». Чем выше
содержание в воде солей магния и кальция, тем больше ее жесткость. За
единицу жесткости принимают миллиграмм-эквивалент солей на 1 л воды. Если
жесткость воды равна 1 мг·экв/л, то это означает, что в 1 л воды содержится
20,04 мг ионов кальция или 12,16 мг ионов магния. Различают жесткость
временную, постоянную и общую.
Временная жесткость характеризует содержание в воде в основном двух
соединений — бикарбоната кальция Ca(НСО3)2 и бикарбоната магния
Мg(НСО3)2. Эти соли могут находиться в воде в растворенном состоянии только
в присутствии некоторого количества свободной углекислоты. При кипячении
воды свободная углекислота из нее удаляется и соли временной жесткости
распадаются на карбонаты, выпадающие в осадок, и диоксид углерода,
уходящий в атмосферу. Таким образом, при кипячении бикарбонаты удаляются
из воды, поэтому обусловленную их присутствием жесткость называют
временной или устранимой.
Постоянная жесткость определяется присутствием в воде более стойких
солей, таких, как СаSО4, СаСI2, МgSО4, МgСI2, СаSiO3, МgSiO3 и др. Эти
соединения при кипячении не разлагаются и не выпадают в осадок, если их
концентрация не превосходит предела насыщения.
В образовании накипи в системе охлаждения участвуют соли как
временной, так и постоянной жесткости. Но больший вред приносят соли
временной жесткости. Первое же закипание воды в системе охлаждения
64
приводит к выпадению карбонатов и образованию накипи. При этом происходит
Тип антинакипина
Химическая формула
Концентрация
Время
обработки,
час.
Молочная кислота
СН3СНОНСООН
6
5
Каустическая сода *
Na OH
5
5…6
Кальцинированная сода
Na 2 СО3
10…15
10…12
снижение временной жесткости воды.
Соли постоянной жесткости принимают участие в образовании накипи
только после испарения части воды, т.е. когда их концентрация в воде
превышает предел насыщения. При перегреве двигателя вода, соприкасаясь с
сильно нагретыми поверхностями, образует пузырьки пара, а выпадающие соли
оседают на перегретой поверхности. Сумму временной и постоянной
жесткостей называют общей жесткостью. Вода считается мягкой, если она
содержит солей не более 3, средней — 3...6 и жесткой — более 6 мг·экв/л.
По степени пригодности для систем охлаждения двигателей природные
воды можно распределить в следующем порядке: атмосферная (дождевая,
снеговая) — мягкая; речная или озерная — мягкая или средняя; колодезная,
ключевая или морская — жесткая.
Воду средней или высокой жесткости перед использованием в системах
охлаждения рекомендуется «смягчить» или смешивать со специальными
добавками — антинакипинами. Простейшим способом смягчения воды является
кипячение, при котором бикарбонаты разлагаются и карбонаты выпадают из
воды в виде осадка. После фильтрования воду можно использовать для систем
охлаждения.
Смягчение воды можно достичь ее химической обработкой. Добавление
соды и извести (гашеной) приводит к выпадению соединений кальция и магния
в осадок. Известково-содовый способ смягчения воды эффективнее кипячения.
Весьма простой и эффективный способ смягчения воды — фильтрование
через катиониты. Промышленность выпускает типовые установки для
смягчения воды с помощью катионитовых фильтров.
Вещества, известные под названием антинакипинов, позволяют
предотвратить образование накипи обработкой воды непосредственно в системе
охлаждения. Добавление антинакипинов особо удобно в полевых условиях при
отсутствии мягкой воды. Действие антинакипинов сводится к предотвращению
образования твердых отложений накипи на горячих поверхностях.
Достигается это за счет перевода солей, дающих накипь, в рыхлое состояние
или за счет удержания таких солей в воде в виде перенасыщенных растворов. В
качестве антинакипинов используют различные составы (см. таблицу 14).
Таблица 14
65
Смесь тринатрийфосфата и
кальцинированной соды *
Na 3 РО 4 + Na 2 СО 2
5
10…12
Смесь кальцинированной
соды и хромпика
Na 2 СО 2 + К 2 Сr 2 О 7
10
10
Соляная кислота *
НСl
2…3
1…3
Примечание: * — нельзя использовать для очистки деталей из алюминия и
его сплавов
Воду, предназначенную для систем охлаждения, необходимо предохранять
от загрязнения нефтепродуктами. Попадание топлив и масел в воду часто
сопровождается интенсивным вспениванием и выбросом охлаждающей
жидкости из системы.
4.2. Антифризы и их свойства
При отрицательных температурах во избежание замерзания воды применяют
водные смеси с различными веществами, понижающими температуру застывания.
Такие смеси получили название антифризов.
В качестве антифризов можно использовать смеси воды со спиртами, смеси
воды с глицерином, смеси углеводородов и ряд других веществ. Наибольшее
распространение в качестве низкотемпературных охлаждающих жидкостей
получили водные растворы этиленгликоля.
Этиленгликолъ — двухатомный спирт, представляет собой прозрачную
бесцветную вязкую жидкость без запаха. Цвет технического этиленгликоля
слегка желтоватый. При небольшой температуре застывания чистого
этиленгликоля, его смеси с водой застывают при более низких температурах.
Меняя соотношение воды и этиленгликоля, можно получить смеси с
температурой застывания от 0 до минус 70°С (рис. 4).
66
Рис. 4. Кривая кристаллизации водно-этиленгликолевой смеси
Основные показатели этилен гликоля следующие:
• плотность при 20 °С, кг/м3 1,113
• коэффициент рефракции 1,4318
• температура плавления, °С 11,5
• температура кипения, °С 197,4
• коэффициент объемного расширения 0,00062
• удельная теплоемкость при 20°С, кДж/(кг · °С) 2,40
• температура вспышки, °С 122
• температура воспламенения, °С 140
Технический этиленгликоль и жидкости, в которых он содержится,
являются весьма токсичными.
Поскольку вода и этиленгликоль имеют разную плотность, а при их
смешении плотность изменяется пропорционально, определить температуру
застывания можно по изменению плотности.
В связи с тем, что этиленгликоль оказывает коррозионное действие на
металлы, в состав антифризов вводят антикоррозионные присадки. Для
предотвращения вспенивания в антифризы добавляют антипенные присадки.
67
При испарении водных растворов этиленгликоля выделяющиеся пары
Показатель
Антифриз
Тосол
Охлаж-
дающая
жидкость
Лена 40
40
65
А-40
А-65
Внешний вид
Светло-желтая слегка
мутноватая жидкость
Зеленовато-голубая прозрачная
жидкость
Плотность при 20 оС,
г / см 3
1,067 –
1,072
1.085 –
1,090
1,075 –
1,085
1,085 –
1,095
1,085 –
1,095
Темперература
кристаллизации, не
выше, оС
- 40
- 65
-40
- 65
-40
Температура кипения,
не ниже, оС
100
105
100
105
105
Содержание
этиленгликоля по
массе, не менее, %
52
66
53
63
60
Присадки, г / л :
Декстрин
1,0
1,0
0,4
0,5
0,6
Динатрийфосфат
2,35 – 3,5
3,0 – 3,5
- - -
Антивспениватель
- - 0,05
0,08
0,08
Композиция
антикоррозийных
соединений
- - 2,55
2,95
3,5
всегда содержат значительно больше воды, чем этиленгликоля. В условиях
эксплуатации от испарения теряется практически только вода. При понижении
уровня охлаждающей жидкости (в случае отсутствия подтеканий) доливать
необходимо дистиллированную воду.
Этиленгликолевые жидкости имеют большой коэффициент объемного
расширения. При нагревании до рабочей температуры их объем увеличивается
на 6...8 %. При застывании этиленгликолевых антифризов объем образующейся
кашицеобразной массы увеличивается очень незначительно и размораживания
двигателя или радиатора не происходит. Химическая промышленность
выпускает несколько марок антифризов на базе этиленгликоля (таблица 15).
Таблица 15
Первые низкозамерзающие охлаждающие жидкости в таблице —
антифризы марок 40 и 65. Жидкость марки 40 представляет собой смесь 52 %
этиленгликоля и 48% воды и имеет температуру замерзания не выше минус 40
°С. Жидкость марки 65 содержит 66 % этиленгликоля и 34% воды и имеет
температуру замерзания не выше минус 65 °С.
68
В качестве антикоррозионных добавок в антифризы вводят
динатрийфосфат (технический двузамещённый фосфорнокислый натрий) —
2,5…3,5 г/л и декстрин (углевод типа крахмал) — 1 г/л. Считают, что
динатрийфосфат защищает от коррозии чугунные, стальные и частично медные
детали, а декстрин - припой и детали из алюминия и меди. Иногда, кроме этих
присадок, в антифризы вводят молибденовокислый натрий, что улучшает их
антикоррозионные свойства в отношении цинковых и хромовых покрытий.
Такие антифризы имеют индексы 40М и 60М.
Наибольшее распространение получила низкозамерзающая охлаждающая
жидкость «Тосол». Ее применяют круглогодично как в зимнее, так и в летнее
время. Жидкость готовят на основе этиленгликоля с добавлением
антикоррозионных присадок и антивспенивателя. Выпускают три марки —
Тосол А, Тосол А-40 и Тосол А-65.
Тосол А — концентрированный этиленгликоль с присадками. Пользоваться
Тосолом А следует только после разведения его дистиллированной водой.
Смесь Тосола А и воды в соотношении 1:1 имеет температуру начала
кристаллизации минус 35 °С.
69
Глава 5. Специальные виды эксплуатационных и некоторых
конструкционных материалов
5.1. Антикоррозийные и защитные покрытия
Важным и необходимым условием обеспечения безопасности и
сохраняемости металлических узлов и деталей оборудования, работающего в
атмосферных условиях или под воздействием агрессивных сред, является
нанесение на них антикоррозийных защитных покрытий.
К основным способам антикоррозионной защиты можно отнести:
цинкование
Нанесение антикоррозийных покрытий (лаки, краски, газотермические
покрытия, фаолитирование и др.),
легирование металлов,
термообработку конструкционного материала,
ингибирование окружающей металлической среды,
деаэрация среды,
водоподготовку,
создание микроклимата и защитной атмосферы.
Цинкование — это покрытие металла слоем цинка для защиты от коррозии.
Подходит для ровных или с небольшим изгибом поверхностей, не
подверженным механическим воздействиям.
Метод защиты основан на следующем принципе. Большинство металлов
(например, цинк, олово, алюминий) окисляются на воздухе, при этом на
поверхности металла образуется плотная защитная плёнка из соединений
окисленного металла. Эта плёнка препятствует проникновению кислорода
вглубь металла и таким образом останавливает дальнейшее окисление металла.
Однако в случае железа процесс происходит иначе. Образующиеся соединения
окисленного железа (например, гидроксиды) имеют больший объём по
сравнению с первоначальным металлом, в результате образующаяся плёнка
гидроксидов сразу же разрушается и получается рыхлой. Такая рыхлая,
неплотная и непрочная плёнка свободно пропускает кислород вглубь к
неокисленному металлу, и процесс его окисления продолжается. Железо
неспособно защитить себя от дальнейшего окисления, так образуется ржавчина.
Если покрыть железо слоем металла, образующего защитную плёнку, например
оловом или цинком, то их защитная плёнка не пропустит кислород как к
металлу покрытия, так и к железу, находящемуся под покрытием.
Следовательно железо будет защищено от коррозии. И цинкование (цинк), и
лужение (олово) работают примерно одинаково, отличия будут в случае, если
повредить покрытие в месте коррозии и обнажить железо. Цинк и железо
образуют гальваническую пару, в которой железо является менее активным
металлом, в результате цинк в составе покрытия вступает в реакции коррозии
первым, а основной металл (железо) остаётся практически «нетронутым».
70
Олово и железо тоже образуют гальваническую пару, однако в ней железо
будет более активным металлом, в результате олово многократно ускорит
процесс коррозии железа в месте повреждения покрытия.
Толщина цинкового слоя зависит от температуры и продолжительности
процесса цинкования и колеблется от 6 мкм для гальванического цинкования
до 1,5 мм.
Виды цинкования
1. Гальванический способ — электрохимическое осаждение цинка на
поверхности металла в растворе цинксодержащего электролита.
2. Горячее цинкование — характеризуется наибольшими защитными
свойствами металлизацией.
3. Диффузионное цинкование — обработка в порошке цинка
(шерардизация) при температуре 290–450 °C, либо обработка в парах цинка при
температуре 800–900 °C.
4. Шоопирование — обработка расплавленным цинком путём напыления
из специального пистолета.
5. Холодное цинкование — нанесение на подготовленную поверхность
способами, применяемыми для обычных полимерных красок, специального
состава с содержанием цинкового порошка, в результате чего образуется
покрытие, обладающее свойствами, присущими горячеоцинкованному и
полимерному покрытиям.
6. Газодинамическое цинкование — нанесение сверхзвуковым потоком на
поверхности любой конфигурации, характеризуется высокой адгезией.
Нанесение антикоррозийных покрытий
Материалы, из которых выполняются антикоррозийные покрытия, должны
отвечать определенным требованиям по их качеству, а часто и по внешнему
виду покрытия. Стабильность качества должна быть подтверждена
сертификатом Регистра Ллойда о соответствии требованиям международного
стандарта качества ISO 9001.
Антикоррозийные покрытия должны иметь высокие защитные свойства,
основными из которых являются:
- термостойкость;
- устойчивость к воздействию атмосферной среды;
- высокая адгезия;
- химическая стойкость;
- способность противостоять механическим воздействиям (истиранию,
ударам и т.д.).
Антикоррозийные покрытия должны также обладать рядом обязательных
потребительских характеристик, таких как время высыхания покрытия
(особенно при низких температурах), небольшой расход используемого
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]