
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
Автомобильно-дорожный факультет
Кафедра технической эксплуатации и ремонта автомобилей
Дисциплина: эксплуатационные материалы
Курсовая работа
Оценка эксплуатационных свойств топлив, масел и технических жидкостей по данным анализа и разработки мероприятий по экономии горюче-смазочных материалов
Работу выполнил студент группы 1-АХ-III Бочкарев Д. А.
Дата______________Подпись____________
Работу проверил доцент Джерихов В. Б.
Дата______________Подпись____________
Санкт-Петербург
2011
Условия задания
Автомобили марки Москвич 214122 «Святогор» предстоит эксплуатировать при безгаражном хранении в условиях при температуре воздуха – 10º С.
Краткие технические данные
Расположение и число цилиндров |
Р4-8 |
Рабочий объем, см |
1702 |
Диаметр цилиндров и ход поршня, мм |
85×75 |
Степень сжатия |
8,5 |
Система питания |
карбюратор |
Мощность двигателя, л.с. (кВт)/об/мин |
85(62,5) /5300 |
Максимальный крутящий момент Н·м/об/мин |
130/3200 |
Тип и число ступеней коробки передач |
механическая 5-и ступенчатая |
Исходя от технических данных из условий задачи курсового проекта, производим расчет требуемого октанового числа по формуле
(1)
где Е – степень сжатия,
D – диаметр цилиндра двигателя, мм.;
Проанализировав полученные данные, в качестве эталонного бензина для данного двигателя автомобиля принимаем бензин марки А-92(эт.) по ТУ 38.001.165-87.
Сравнение, оценка эксплуатационных свойств и заключение о доступности его применения на основании данных анализа испытуемых образцов автомобильного бензина представлен в таблице 2.
Таблица 2 – Сравнение, оценка эксплуатационных свойств и заключение о доступности его применения на основании данных анализа испытуемых образцов автомобильного бензина
Показатели качества |
Образцы |
ТУ 38.001.165-87
|
Вывод | |
№1 |
№2 | |||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Октановое число (ОЧ): ОЧ бензина называется показатель его детонационной стойкости, численно равный процентному (по объему) содержанию изооктана в смеси с гептаном в такой смеси, которая при стандартных условиях испытания на специальном двигателе детонирует так же, как и испытуемый бензин. При пониженном показателе ОЧ появляется склонность к детонационному сгоранию, а повышение показателя ОЧ обеспечивает возможность увеличения степени сжатия.
|
76 |
80 |
92 |
При использовании образцов в работе двигателя появится склонность к детонационному сгоранию. Возможно появление металлического стука, вибраций в блоке цилиндров, дымного черного выхлопа. Двигатель будет перегреваться. Целесообразнее применение образца № 2, т. к. его ОЧ ближе к норме. |
Продолжение таблицы 2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Концентрация свинца, г/ дм3 Тетроэтилсвинец (ТЭС) добавляется в бензин в качестве антидетонатора (вещество, которое при добавлении к бензину в относительно небольших количествах резко повышает его детонационную стойкость) Детонационное сгорание рабочей смеси – это такое сгорание при котором концентрация перекисей в раб. смеси достигает своего максимального значения, в следствии чего появляется ударная детонационная волна (резко возрастает скорость распространения пламени), которая может достигать сверхзвуковой скорости, увеличивается теплопроводность (отдача тепла к стенкам цилиндров), двигатель перегревается и начинает работать жестко. Бензины содержащие ТЭС называются этилированными. |
0,169 |
0,119 |
0,15 |
При использовании образца № 1 внутри бака может происходить интенсивное смолообразование. |
Плотность при +20 °С, кг/ м3 Плотность бензина – это отношение массы бензина к его объему. Плотность бензина (при +20°С) находится в пределах от 690 до 810 кг/ м3, она оказывает влияние на качество распыления топлива в карбюраторе во впускном коллекторе и цилиндрах двигателя вплоть до перехода его в парообразное состояние. Чем меньше плотность, тем более мелкую структуру будет распыленное топливо, а это обеспечит лучшее перемешивание его с воздухом, в результате улучшится полнота сгорания раб. смеси и повысится экономичность двигателя. |
652 |
649 |
До 770 |
Оба образца пригодны, но обр. № 2 будет иметь более мелкую структуру при распылении и лучшее перемешивание с воздухом. В результате улучшится полнота сгорания раб. смеси, повысится экономичность. |
Продолжение таблицы 2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Фракционный состав: - начало перегонки, °С |
32 |
31 |
35 |
Будут образовываться паровые пробки. |
-10% отгоняется при температуре, °С Пусковая фракция, чем ниже будет температура выкипания первых 10% топлива, тем легче будет осуществлен пуск холодного двигателя, так как большое количество бензина будет попадать в цилиндры в паровой фазе. Однако при содержании в бензине особо низких фракций возникает опасность преждевременного испарения бензина и образования “паровых пробок”. |
68
|
67
|
75
|
Пуск двигателя будет хорошим при применении обоих образцов. |
-50% отгоняется при температуре, °С Рабочая фракция, влияет на интенсивность прогрева, устойчивость работы на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя, а так же приемистость. Чем она ниже, тем легче будут испаряться средние фракции бензина, обеспечивая поступлении в цилиндры непрогретого двигателя горячей смеси необходимого состава, от чего работа двигателя на малой частоте вращения коленчатого вала будет устойчивой и хорошо динамичной. Повышение температуры перегонки 50% обычно приводит к снижению ресурса двигателя, особенно при низких температурах. |
111 |
113 |
115 |
Работа дв-ля на малой частоте вращения КВ будет устойчивой и динамичной. Прогрев будет интенсивным. |
Продолжение таблицы 2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
-90% отгоняется при температуре, °С |
179 |
173 |
180 |
Убудут хорошие условия сгорания, снизится дымность выхлопа. |
-конец перегонки (90%), °С Конечная (тяжелая) фракция. По температуре перегонки 90% бензина и температуре конца перегонки судят о наличии тяжелых трудноиспаримых фракций, полноте сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя, мощности, которую способен развивать двигатель. Чем ниже t90 и t к.п. тем большее количество бензина испариться при образовании горючей смеси и большее его количество поступит в цилиндры в паровой фазе. Чем выше t90 и t к.п. тем больше будет вероятность его неполного испарения, неравномерное распределение горючей смеси по цилиндрам двигателя, а также неполное ее сгорание в цилиндрах.
|
198
|
201
|
205
|
В образце № 1 меньше трудноиспаряемых фракций. При его использовании дымность выхлопа будет небольшой, смесь будет сгорать полностью. |
- остаток в колбе, % |
1,12 |
1,19 |
Не норм. |
|
- потери при перегонке, % По ним судят о склонности его к испарению при транспортировании и хранении. Повышенные потери при перегонке свидетельствуют о большом количестве в бензине особо легких фракций, интенсивно испаряющихся в жаркое время года. |
2,98 |
2,71 |
Не норм. |
Образец № 1 более склонен к испарению при транспортировке и хранении. |
Давление насыщенных паров, мм.рт.ст. Показатель испаряемости бензина, т.е. это давление пара, находящегося в равновесии с жидкостью или твердым телом при данной температуре. В основном характеризует испаряемость пусковой и рабочей фракций бензина, определяя его пусковые свойства. |
65,9 |
72,9 |
80 |
Малое давление насыщенных паров не снижает вероятность образования паровых пробок и внезапной остановки двигателя, т. к. температура начала и 10% перегонки ниже нормы. |
Продолжение таблицы 2
Давление насыщенных паров испаряющегося бензина называют упругостью паров, которая зависит: - от хим. состава бензина; - фракционного состава бензина; - температуры окружающей среды. Чем выше температура окружающей среды, тем больше легкокипящих углеводородов содержится в бензине (увеличивается вероятность образования паровых пробок, ухудшается запуск двигателя), а с понижением этой температуры содержание легкокипящих углеводородов также снижается (уменьшается вероятность образования паровых пробок и внезапной остановки двигателя) |
|
|
|
|
Кислотность, мг КОН на 100 см3 Кислотное число – это содержание органических кислот в топливе, определяется количеством щелочи КОН, необходимым для нейтрализации органических кислот, находящихся в 100 мл топлива. |
2,72 |
2,61 |
3
|
Малая вероятность коррозии и износа деталей двигателя. |
Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 топлива В результате окисления бензина образуются растворимые органические кислоты – смолистые вещества – продукты реакций окисления, полимеризации и конденсации. Содержание фактических смол в бензине показывает степень их осмоления. При наличии их выше нормы уменьшается пропускная способность жиклеров и трубопроводов. Образуется нагар на деталях камеры сгорания. Рабочая смесь в цилиндрах двигателя горит медленно, сгорает не полностью. Появляется калильное зажигание смеси. Надежность работы двигателя снижается. |
3,61 |
3,79 |
5
|
Оба образца пригодны к использованию. |
Продолжение таблицы 2
Индукционный период |
891 |
593 |
600 |
У образца № 1 высокая хим. стабильность. Обр. № 2 также пригоден, т. к. ненамного отличается от нормы. |
Массовая доля серы, %
Массовая доля меркаптановой серы Активные сернистые соединения (сероводород, меркаптаны, элементарная сера), их содержание в бензине не должно превышать 0,0015% от массы.
|
0,09
0,07 |
0,049
0,061 |
До 0,05 -
|
У образца № 1 повышено смолообразование и коррозионность. Будет уменьшена пропускная способность жиклеров и трубопроводов. Повысится возможность образования нагара. Надежность работы и мощность двигателя снизятся. |
Проба на медную пластину Определяют наличие активных сернистых соединений качественным методом, погружая медную пластину в бензин при температуре 50 °С на 3 часа. Если цвет пластинки после ее нахождения в бензине изменился, т.е. стал черным, черно-коричневым, или серо-стальным, то бензин испытание не выдержал. При всех других изменениях цвета содержание активных сернистых соединений не превышает нормы. |
выд |
выд |
выд |
Оба образца пригодны. |
Водорастворимые кислоты и щелочи Являются электролитами, их капельки осаждаются на поверхности металла и вызывают электрохимическую коррозию, продукты которой переходят в топливо и засоряют фильтры, жиклеры, распылители, трубопроводы и другую топливную аппаратуру. |
отсут. |
отсут. |
Отс. |
Оба образца пригодны. |
Содержание механических примесей Механические примеси увеличивают износ ЦПГ и образуют нагар. |
отсут. |
отсут. |
Отс. |
Оба образца пригодны. |
Вязкость кинематическая при 20 °С, мм2/с Кинематическая вязкость – это отношение динамической вязкости к плотности жидкости, определенной при той же температуре, при которой определялась динамическая вязкость. |
0,69 |
0,71 |
0,5 – 0,7 |
При использовании образца №2 через жиклеры будет проходить меньше топлива, следовательно смесь будет обедняться.
|
Содержание воды Допускаемая норма содержания воды в бензинах 0, 025% (следы). |
отс |
отс |
- |
Оба образца пригодны |
Цвет |
Сине-зеленый |
Ярко-желтый |
- |
|
Вывод: при эксплуатации данного автомобиля целесообразнее применить образец бензина № 2. При его использовании будет происходить малое смолообразование и коррозия.
Образец № 2:
+ Образец химически стабилен;
+ Низкая вероятность коррозии;
+ Хорошее перемешивание с воздухом;
- Высокая вязкость;
- Октановое число ниже нормы.
Образец № 1:
+ Низкое содержание трудноиспаряемых фракций;
- Низкое октановое число;
- Интенсивное смолообразование;
- Склонность к испарению при транспортировке и хранении;
- Коррозионно агрессивен.
Раздел 2
Установка сорта, марки и оценка эксплуатационных свойств масел
Моторные масла
Установку сорта и марки эталонного моторного масло производим по кинематической вязкости данных образцов при 100 °С, индексу вязкости, а так же исходя из технических данных и условий эксплуатации автомобиля.
В результате анализа мною было выбрано моторное масло марки М-63/10Г1Оценка эксплуатационных свойств и заключение о доступности их применения, в соответствии с ГОСТом, на основании данных анализа испытуемых образцов моторных масел представлена в таблице 4.
Таблица 3 – Оценка эксплуатационных свойств и заключение о доступности их применения, в соответствии с ГОСТом, на основании данных анализа испытуемых образцов моторных масел
Показатели качества |
Образцы |
ГОСТ 10541 и ОСТ 38-10-370-84 (М-63/10Г1) |
Вывод | |
№3 |
№4 | |||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Вязкость кинематическая, мм2/с: - при 100 °С - при 0 °С - при -18 °С - при -30 °С Кинематическая вязкость характеризуется текучестью масла при нормальной и высокой температурах. С повышением температуры вязкость масла понижается, а с повышением давления вязкость более жидких масел возрастает в меньшей степени, чем более вязких масел. |
5
1530 11600 |
7
2190 10900 |
9,5-10,5 1000 |
При использовании образца № 3 из-за малого значения вязкости ухудшится поступление масла к парам трения, снизится работоспособность системы фильтрации и ухудшатся пусковые свойства двигателя. |
Индекс вязкости (ИВ) ИВ определяет интенсивность изменения вязкости с повышением или понижением температуры. Чем выше ИВ, тем лучше его вязкостно-температурные свойства. |
120 |
130 |
От 125 |
Образец № 3 не соответствует требованиям ГОСТ. Его пусковые качества хуже. |
Щелочное число, мг КОН на 1 г масла Щелочное число характеризует щелочные свойства масла, определятся количеством КОН, которое эквивалентно количеству HCl, израсходованной на нейтрализацию всех основных соединений, содержащихся в 1 г. масла. Щелочное число служит для определения способности щелочных присадок к нейтрализации кислот и защите металла от коррозии. Уменьшенное значение щелочного числа является одним из признаков, свидетельствующих о необходимости замены масла. |
6,5 |
4,9 |
не менее 10,5 |
Образцы имеют малое щелочное число. В них находятся не нейтрализованные основные соединения, которые послужат причиной возникновения коррозии деталей. Выбираем № 3. |
Продолжение таблицы 3
Зольность сульфатная, % По сульфатной зольности оценивают склонность масла к образованию лаковых отложений. При повышенной сульфатной зольности происходит интенсивное образование лаковых отложений на боковой поверхности поршней и пригорание поршневых колец. |
1,27 |
1,42 |
не более 1,65 |
Оба образца удовлетворяют требованиям ГОСТа. |
Массовая доля механических примесей, % Наличие механических примесей в масле приводит к износу деталей двигателя, загрязнению клапанов системы смазки, в конечном итоге которое может привести к масляному голоданию двигателя. Так же наличие механических примесей в масле говорит о том, что система фильтрации работает неэффективно, либо неисправна. |
0,027 |
0,019 |
До 0,015 |
Образец № 3 имеет высокое содержание механических примесей. Будет ускорен процесс старения. Будут забиваться фильтры. |
Массовая доля воды, % Содержание воды в масле ухудшает его эксплуатационные свойства: повышается коррозионность и ухудшаются смазывающие свойства, при этом возрастает водородный износ деталей и коррозия вкладышей подшипников скольжения и других деталей из цветных металлов и сплавов при высоких температурах. |
следы |
следы |
- |
Оба образца удовлетворяют требованиям ГОСТа. |
Температура вспышки в открытом тигле, °С Это наименьшая температура, при которой пары нагретого масла образуют с воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении открытого пламени. Она характеризует огнеопасность масла, дает представление о характере углеводородов в нем, позволяет узнать о наличии примесей легкоиспаряемых компонентов, а так же о степени разжижения масла.
|
195 |
210 |
не ниже 210 |
Образец № 3 более огнеопасен и содержит легкоиспаряющиеся углеводороды, вызвавшие пониженную вязкость. |
Продолжение таблицы 3
Температура застывания, °С Температура застывания – это такая температура при которой масло полностью теряет свою текучесть. При понижении температуры до определенной величины текучесть масла снижается, а при дальнейшем понижении оно застывает. |
-35 |
-32 |
не выше -32 |
Оба образца удовлетворяют требованиям ГОСТа. Однако безопаснее использовать образец № 3. |
Моющие свойства по ПЗВ, баллы ПЗВ – это прибор, работающий на принципе создания в небольшом двигателе условий интенсивного лакообразования. В установку заливают 250 г масла, подогретого до температуры 125 °С. При этом чистый поршень имеет 0 баллов, а поршень с небольшим отложением лака – 6 баллов. |
- |
- |
- |
Оба образца подходят к использованию. |
Плотность при 20 °С, г/см3 |
0,97 |
0,82 |
- |
Оба образца подходят к использованию. |
Коррозионность на пластинках свинца, г/м3 |
- |
- |
- |
Оба образца подходят к использованию. |
Термоокислительная стабильность при 250 °С, мин |
- |
- |
- |
Оба образца подходят к использованию. |
Вывод: образец № 4 наиболее подходит для использования на автомобиле данной марки.
Образец №4:
+ хорошие пусковые качества;
+ нормальная температура вспышки;
+ малая вязкость;
+ невысокое количество механических примесей
- высокая температура застывания;
- низкое щелочное число;
Образец №3:
+ наименьшая температура застывания;
- низкий индекс вязкости;
- низкая температура вспышки;
- низкое щелочное число;