Курс лекции. Курс лекций по дисциплине эксплуатационные материалы
 Скачать 1.88 Mb.
|
|
Вопросы для самоконтроля: 1 Дайте краткую характеристику видов трения при классификации по наличию смазки между рабочими поверхностями? 2 Перечислите основные функции, выполняемые смазочным маслом в агрегатах автомобиля? 3 Перечислите основные требования, предъявляемые к смазочным маслам? 4 Опишите, каким образом влияют вязкостные свойства масла на показатели работы смазываемого агрегата? 5 Какими показателями характеризуются вязкостные свойства масла? 6 Что характеризует показатель называемый индексом вязкости? 7 Каким образом могут быть улучшены вязкостно-температурные свойства масла? 8 Какое масло называют загущенным? 9 Опишите, какие преимущества даёт применение загущенных масел? 10 Назовите основные недостатки загущенных масел? 11 Каким образом может быть понижена температура застывания масла? 12 Объясните, что понимают под смазывающими свойствами масла? 13 Какие виды активных компонентов (веществ) применяются для улучшения смазывающих свойств масла? Опишите механизмы взаимодействия этих компонентов с поверхностью металла? 14 Каким образом могут быть улучшены смазывающие свойства масла? 15 Что понимают под свойством, называемым стабильностью масла? 16 Перечислите факторы, которые оказывают влияние на стабильность масла? 17 Назовите основные виды отложений, которые образуются в двигателе в процессе его работы? В каких зонах образуются эти отложения? 18 Какие свойства масла оказывают влияние на механизм образования отложений в двигателе? 52 19 Каким образом можно уменьшить образование отложений в двигателе? 20 Что понимают под детергенно-диспергирующими свойствами масла? 21 От каких факторов зависят коррозионные свойства масел? 22 От каких факторов зависят защитные свойства масел? 23 Назовите основные преимущества синтетических масел по отношению к минеральным? 24 Назовите специфические требования, предъявляемые к маслу для гидромеханических передач? 25 Каким образом отечественные моторные масла подразделяются на классы и группы? 26 Какие данные указываются в маркировке моторного масла, выполненной в соответствии с ГОСТ 17479.1 - 85? 27 Приведите пример маркировки сезонного и всесезонного моторного масла в соответствии с ГОСТ 17479.1 - 85. 28 Какие свойства моторных масла проверяются при проведении моторных испытаний в соответствии с ГОСТ 17479.1 - 85? 29 Назовите классификации моторных масел, которые получили наибольшее распространение за рубежом? 30 Какой логограммой маркируют моторные масла, лицензированные АРI? 31 По каким свойствам классифицируются масла классификацией SAE J-300? 32 По каким свойствам классифицируются масла классификацией АРI? 53 Лекция 10 Трансмиссионные масла Цели: знать: - назначение трансмиссионных и гидравлических масел, условия их работы, причины старения; вязкостные, смазочные и защитные свойства масел; присадки; классификацию трансмиссионных и гидравлических масел по уровню эксплуатационных свойств (группы) и по вязкости (классы вязкости); марки трансмиссионных и гидравлических масел и их применение. Отечественная классификация трансмиссионных масел В России действует классификация трансмиссионных масел согласно ГОСТ 17479.2-85. Этот стандарт устанавливает четыре класса вязкости трансмиссионных масел в диапазоне от 16 до 41 мм 2 /с при 100 0 С и пять групп, обозначаемых цифрами от 1 до 5, с возрастающей эффективностью противоизносного и противозадирного действия присадок и повышающимися прочими характеристиками. Стандартное обозначение трансмиссионных масел по ГОСТ 17479.2-85 складывается из букв ТМ и цифр, первая из которых обозначает группу, а вторая - класс вязкости. Например, ТМ-5-18, ТМ-5-12 3 и т.п. Буква "З", стоящая при классе вязкости, указывает на наличие в составе масла загущающей присадки. Зарубежная классификация трансмиссионных масел Широко известны и применяются в международном масштабе классификации трансмиссионных масел по вязкости SAE J-306 и по уровням эксплуатационных свойств - пять классов API, обозначаемых GL-1, GL-2 и т.д. до GL-5. Классы SAE J-306, обозначенные цифрой, с буквой "W" - зимние масла, а 90, 140 и 250 - летние. Двойное обозначение, например: 80W-90 или 85W-140, присваиваются всесезонным маслам. Примерное соответствие классов вязкости по SAE J-306 и ГОСТ 17479.2-85 показано в таблице Таблица - Классы вязкости по SAE J-306 54 Принадлежность масла к тому или иному классу вязкости определяется характеристиками, приведёнными в таблице Примерное соответствие классов API и групп по ГОСТ 17479.2 - 85 показано в таблице 7.2 Особо следует сказать о рабочих жидкостях для автоматических коробок передач. В этих агрегатах следует применять только специальные жидкости, называемые АTF. Самые известные ATF выпускаются под марками DEXRON (Дженерал Моторс) и MERCON (Форд). К этим продуктам предъявляются особо жесткие требования в отношении коррозионной активности по отношению к меди, совместимости с материалами уплотнений, окисляемости, противоизносной эффективности, а также вспенивания и защиты от ржавления. Низкотемпературные характеристики ATF существенно отличаются от характеристик других трансмиссионных масел. Таблица 7.2 - Соответствие классов API и групп по ГОСТ 17479.2 - 85 55 Характеристика масел и условий работы по АPI Характеристика масла и условий работы по ГОСТ GL-1 Минеральное масло без присадок. Коробки передач грузовых автомобилей с ручным переключением Масла без присадок. Прямозубые, конические и червячные передачи, где удельные давления до 1600 МПа, а температура до 90 0 С GL-2 Масло с противоизносной присадкой. Червячные передачи, редукторы промышленного оборудования Масло с противоизносной присадкой. Те же, что для группы 1, но при удельном давлении до 2100 МПа и температуре до 120 0 С GL-3 Масло содержит "мягкие" противозадирные присадки. Коробки передач с ручным переключением, спирально-конические передачи ведущих мостов Масло с противозадирными присадками умеренной эффективности. Те же, что для групп 1 и 2, но при удельном давлении до 2500 МПа и температуре до 150 0 С GL-4 Масло содержит эффективные противозадирные присадки. Умеренно жесткие условия в гипоидных передачах, а также спирально-конические передачи и коробки передач с ручным переключением 56 Масло содержит высокоэффективные противозадирные присадки. Различные трансмиссии, включая гипоидные с давлением до 3000 МПа и температуре до 150 0 С GL-5 Масло содержит высокоэффективный пакет присадок. Жесткие условия работы в гипоидных и других передачах Масло содержит высокоэффективные композиции присадок, включая противоизносные и противозадирные. Гипоидные передачи с давлением более 3000 МПа и при температуре до 150 0 С и наличии ударных нагрузок 1. Какие данные указываются в маркировке трансмиссионного масла, выполненной в соответствии с ГОСТ 17479.2 - 85? 2. Приведите пример маркировки трансмиссионного масла в соответствии с ГОСТ 17479.2 - 85. 3. Назовите классификации трансмиссионных масел, которые получили наибольшее распространение за рубежом? 4. Назовите наиболее известные марки жидкостей для автоматических коробок передач выпускаемых за рубежом? 57 Лекция 11 Пластичные смазки Цели: знать:- назначение, состав и способы получения пластичных смазок; условия работы пластичных смазок и причины их старения; эксплуатационные свойства пластичных смазок: вязкостные и прочностные свойства, - температуру каплепадения, коллоидную и механическую стабильности, водостойкость и бензостойкость; марки пластичных смазок и их применение; Общие сведения о структуре, составе и принципах производства смазок Пластичной смазкой называют систему, которая при малых нагрузках проявляет свойства твёрдого тела; при некоторой критической нагрузке смазка начинает пластично деформироваться (течь подобно жидкости) и после снятия нагрузки вновь приобретает свойства твёрдого тела. В простейшем случае пластичные смазки состоят из двух компонентов - масляной основы (дисперсная среда) и твёрдого загустителя (дисперсной фаза). В качестве грубой модели они могут быть представлены, например, как вата, пропитанная маслом. Волокна ваты соответствуют частицам дисперсной фазы, а масло, удерживаемое в вате, - дисперсной среде смазки. В качестве масляной основы смазок используют различные масла нефтяного и синтетического происхождения. Загустителями, образующими твёрдые частицы дисперсной фазы, могут быть вещества органического и неорганического происхождений (мыла жирных кислот, парафин, силикагель, бентонит, сажа, органические пигменты и т. п.). Для большинства смазок на долю дисперсионной среды - жидкого масла приходится от 70 до 90 % их массы. Для улучшения свойств (консервационных, противоизносных, химической стабильности, термостойкости и др.) в смазки вводят присадки по 0,001 - 5 %. Применяют, как правило, те же присадки, что и в производстве масел. В смазках специального назначения (уплотнительных, резьбовых, для рессор и т.п.) применяются наполнители. Наполнителями называют различные по составу твёрдые, не растворимые в маслах порошкообразные продукты, вводимые в смазочные материалы. Наполнители увеличивают прочность смазки, препятствуют выделению её из узлов трения, повышают термостойкость, снижают коэффициент трения и улучшают некоторые другие свойства. Наиболее широко в качестве наполнителя применяют графит, дисульфид молибдена, слюду. 58 Принцип приготовления смазок состоит в образовании структурного каркаса, включающего в свои ячейки дисперсную среду (базовое масло). Для большинства смазок этот процесс состоит из нескольких стадий: дозировка сырья, приготовление загустителя, смешение загустителя с маслом (варка смазки), охлаждение смазки, гомогенизация, деаэрация, расфасовка. Основные эксплуатационные свойства пластичных смазок К основным эксплуатационным характеристикам пластичных смазок относят: предел прочности, вязкость, коллоидную стабильность, температуру каплепадения, механическую стабильность, водостойкость и др. Пределом прочности смазки называют то минимальное удельное напряжение, при котором происходит разрушение каркаса смазки в результате сдвига одного её слоя относительно другого. Этот показатель характеризует способность смазок удерживаться в узлах трения, противостоять сбросу с движущихся деталей под влиянием инерционных сил и удерживаться на наклонных и вертикальных поверхностях, не стекая и не сползая. При невысоком пределе прочности, смазки плохо удерживаются в негерметизированных узлах трения. В то же время смазки с высоким пределом прочности не поступают к трущимся поверхностям, хотя смазочного материала в механизме достаточно. Предел прочности зависит от температуры и скорости приложения силы (измеряется прибором, называемым пластометром). Для рабочих температур максимальная величина предела прочности 300 - 500 Па, минимаьная величина - 100 - 200 Па. Вязкость. Под вязкостью (эффективной вязкостью) подразумевают вязкость ньютоновской жидкости, оказывающей при данном режиме течения такое же сопротивление сдвигу, как и смазка. Вязкость смазки зависит от температуры и скорости течения (деформации). При постоянной температуре, с увеличением скорости течения, вязкость смазки понижается в сотни и тысячи раз. В связи с этим, вязкостные свойства пластичных смазок характеризуются вязкостно - температурной и вязкостно - скоростной характеристиками. От вязкости смазки во многом зависят пусковые характеристики механизмов и энергетические потери при работе в установившемся режиме. При установившемся режиме энергетические потери определяются в основном вязкостью не смазки, а входящего в его состав масла. В условиях минимальной рабочей температуры и скорости деформации 10 с -1 вязкость смазки не должна превышать 15 - 20 кПа * с. Коллоидная стабильность - это способность смазки сопротивляться отделению дисперсной среды (масла) при хранении и в процессе 59 применения. Отпрессовывание масла из смазки увеличивается и ускоряется с повышением температуры, приложением к ней одностороннего давления, под действием центробежных сил, в сужениях мазепроводов и других аналогичных условиях. Сильное выделение масла, тем более распад смазки недопустимы, однако для обеспечения нормальной работы трущихся поверхностей небольшое выделение масла желательно, если этот процесс протекает медленно и равномерно на протяжении всего срока службы смазки в подшипнике. Температурой каплепадения называют такую температуру, при которой падает первая капля смазки, помещённой в капсюле специального прибора, нагреваемого в стандартных условиях. Температура каплепадения зависит в основном от вида загустителя и в меньшей степени от его концентрации. Отсюда и подразделение смазок на низкоплавкие Н, среднеплавкие С и тугоплавкие Т. Во избежание вытекания смазки из узла трения температура каплепадения должна превышать температуру трущихся деталей на 15 - 20 0 С. Механическая стабильность - эксплуатационный показатель, характеризующий способность смазок противостоять разрушению в результате длительного механического воздействия. Смазки с плохой механической стабильностью быстро разрушаются, разжижаются и вытекают из узла трения. В ряде случаев механически нестабильные смазки могут достаточно хорошо работать в надёжно герметизированных узлах трения. Если смазка при отдыхе после разрушения сильно затвердевает, то она перестаёт поступать к рабочим поверхностям. Полноценная смазка не должна значительно изменять свои свойства ни в процессе работы (деформации), ни при последующем отдыхе. Водостойкость смазки определяют, как совокупность свойств: не смываться водой или не сильно изменять свои свойства при попадании в неё влаги. Растворимость смазки в воде зависит в основном от природы загустителя. Последние в подавляющем большинстве в воде нерастворимы (исключение составляют некоторые мыла). Термоупрочнение. Изменение свойств смазок при нагревании и охлаждении называют термоупрочнением. Некоторые смазки после кратковременного нагрева и последующего охлаждения упрочняются. Их предел прочности иногда повышается в десятки или даже в сотни раз. Такие смазки перестают поступать к рабочим поверхностям. Испаряемость. Для масел и смазок характерна достаточно высокая испаряемость, определяющаяся летучестью дисперсионной среды. Это 60 прежде всего опасно для низкотемпературных смазок. Увеличение скорости испарения дисперсионной среды сокращает срок службы смазок: из-за уплотнения и повышения вязкости ухудшаются низкотемпературные свойства, при высыхании - уменьшается адгезия к металлу. Химическая стабильность и противокоррозионные свойства. Под химической стабильностью принято понимать стойкость смазки против окисления кислородом воздуха. Окисление, приводящее к изменению кислотного числа и уменьшению предела прочности на сдвиг у большей части смазок, как мыльных, так и неорганических, происходит, как правило, при повышенных температурах (выше 100 0 С). Окисление опасно также из-за возможной коррозии металлических поверхностей. Под противокоррозионными свойствами подразумевают отсутствие коррозионного воздействия смазки на металлические поверхности. Свежие смазки обладают достаточно устойчивыми противокоррозионными свойствами, но в процессе их применения или после длительного хранения возможно ухудшение этих свойств. Поэтому после длительного хранения смазки необходимо проверять. Делается это путём погружения шлифованных металлических пластинок в смазку и осмотра их поверхности после выдержки в течение определённого времени при повышенной температуре. Консервационные (защитные) свойства определяют способность смазки предохранять металлические поверхности от коррозионного воздействия внешней среды. Консервационные свойства смазок определяются и зависят от следующих факторов: способности удерживаться на поверхности металла, не стекая; коллоидной и химической стабильности; водостойкости, водо- и воздухопроницаемости. В качестве консервационных непригодны водорастворимые смазки. Плохо защищают от коррозии многие неорганические смазки. Превосходя по консервационным свойствам смазочные масла, смазки предотвращают коррозию металлов в условиях 100 % - ной относительной влажности в течение многих месяцев и лет даже в слоях толщиной порядка сотых долей миллиметра. Ассортимент пластичных смазок и их применение В соответствии с принятой в нашей стране классификацией, смазки разделены на четыре группы: антифрикционные, консервационные, уплотнительные и канатные. Антифрикционные смазки (наиболее обширная группа) предназначены для снижения износа и трения сопряжённых деталей. Они делятся на подгруппы, обозначаемые индексами: С - общего назначения для обычной температуры (до 70 0 С); О - для повышенной температуры (до 110 0 С); М - многоцелевые, работоспособны от -30 0 С до 130 0 С в условиях повышенной 61 влажности; Ж - термостойкие (150 0 С и выше); Н - морозостойкие (ниже - 40 0 С); И - противозадирные и противоизносные; П - приборные; Д - приработочные (содержат дисульфат молибдена); Х - химически стойкие. Консервационные (защитные) смазки обозначаются индексом З; канатные индексом К. Уплотнительные смазки делятся на три группы: арматурные - А, резьбовые - Р, вакуумные - В. Кроме того, в классификационном обозначении указывают: тип загустителя; рекомендуемый температурный диапазон применения; дисперсную среду; консистенцию (густоту). Загуститель обозначают первыми двумя буквами входящего в состав загустителя металла: Ка - кальциевые; На - натриевые; Ли - литиевые; Ли-Ка - литиево-кальциевые. Рекомендуемый температурный диапазон применения указывают дробью: в числителе - уменьшенная в 10 раз без знака минус минимальная температура, в знаменателе - уменьшенная в 10 раз максимальная температура применения. Тип дисперсионной среды и присутствие твёрдых добавок обозначают строчными буквами: у - синтетические углеводороды; к - кремнийорганические жидкости; г - добавка графита; д - добавка дисульфида молибдена. Смазки на нефтяной основе индекса не имеют. Консистенцию смазки обозначают условным числом от 0 до 7. Пример обозначения товарной литиевой смазки Литол-24: МЛи4/13-3. Для того, чтобы облегчить подбор смазок и их заменителей в таблице 7.1 приведены основные марки смазок, применяемые при изготовлении и эксплуатации автомобилей, с оценкой их свойств по пятибальной системе: 1 балл - характеристики смазки по данному показателю неудовлетворительные; 2 балла - недостаточно удовлетворительные; 3 балла - удовлетворительные; 4 балла - хорошие; 5 баллов - отличные. Таблица - Характеристики основных смазок, применяемых на автомобилях 62 Примечание. Коллоидная стабильность характеризует (в %) отделение масла от смазки при воздействии на нее в специальном приборе небольшой нагрузки. Чем меньше этот показатель, тем выше балл; Испаряемость - смазка нагревается в тонком слое при определенной температуре, взвешиванием определяется испаряемость масла (в %); чем она меньше, тем выше балл; Водостойкость - способность противостоять размыву водой; чем меньше размыв, тем больше балл; Смазывающие свойства -- способность предотвращать износ и задир трущихся поверхностей. Из данных таблицы видно, что многоцелевые литиевые смазки ("Литол-24", "Фиол-1"), а также специальные автомобильные смазки (ЛСЦ- 15, ШРБ-4, ШРУС-4, "Униол-1") по основным показателям превосходят старые смазки (солидолы, 1-13, ЦИАТИМ-201). В таблице 7.2 приведены сведения о соответствии основных марок отечественных и зарубежных пластичных смазок. Таблица - Соответствие отечественных и зарубежных марок пластичных смазок |