Эксплуатационные свойства технических жидкостей. Содержание введение глава охлаждающие жидкости глава тормозные жидкости глава амортизаторные жидкости глава гидравлические масла глава пусковые жидкости заключение список литературы введение химмотология
 Скачать 0.53 Mb.
|
|
ГЛАВА 2. ТОРМОЗНЫЕ ЖИДКОСТИ Тормозные жидкости используют в тормозных системах с гидравлическим и пневмогидравлическим приводами. Они должны обладать хорошими вязкостно-температурными и смазывающими свойствами, физической и химической стабильностью, а также быть инертными по отношению к металлам, резиновым деталям гидропривода. Жидкость в системе привода обычно имеет температуру окружающего воздуха. Однако в колёсных тормозных цилиндрах за счёт тепла, выделяемого при трении в тормозных механизмах, жидкость нагревается. Закипание жидкости не допускается, так как при этом нарушается главное условие работы привода – несжимаемость жидкости. Пары жидкости уменьшаются в объёме даже при небольших давлениях, и поэтому передаваемое по гидросистеме усилие не доходит до рабочих колёсных цилиндров. То же самое происходит при попадании воздуха в гидропривод. Часть системы вместо несжимаемой жидкости наполняется легко сжимаемым воздухом, и педаль тормоза проваливается. Эксплуатационные свойства и ассортимент тормозных жидкостей Тормозные жидкости служат для передачи энергии к исполнительным механизмам в гидроприводе тормозной системы автомобиля. При торможении кинетическая энергия при трении превращается в тепловую. Освобождается большое количество теплоты, которое зависит от массы и скорости автомобиля. В случае экстренного торможения автомобиля температура тормозных колодок может достигать 600 °С, а тормозная жидкость – нагреваться до 150 °С и выше. Высокие температуры в тормозах и гигроскопичность жидкости приводят к её обводнению и преждевременному старению. В этих условиях жидкость может отрицательно влиять на резиновые манжетные уплотнения тормозных цилиндров, вызывать коррозию металлических деталей. Однако наибольшую опасность для работы тормозов представляет возможность образования в жидкости пузырьков газа и пара, образующихся при высокой температуре из-за низкой температуры кипения самой жидкости, а также при наличии в ней воды. При нажатии на педаль тормоза пузырьки газа сжимаются, и так как объём главного тормозного цилиндра невелик (5…15 мл), даже сильное нажатие на педаль может не привести к росту необходимого тормозного давления, т.е. тормоз не работает из-за наличия в системе паровых пробок. К тормозным жидкостям предъявляются следующие основные требования. Температура кипения – важнейший показатель, определяющий предельно допустимую рабочую температуру гидропривода тормозов. Для большей части современных тормозных жидкостей температура кипения в процессе эксплуатации снижается из-за их высокой гигроскопичности. К этому приводит попадание воды, главным образом за счёт конденсации из воздуха. Поэтому наряду с температурой кипения «сухой» тормозной жидкости определяют температуру кипения «увлажнённой» жидкости, содержащей 3,5% воды. Температура кипения «увлажнённой» жидкости косвенно характеризует температуру, при которой жидкость будет закипать через 1,5…2 года её работы в гидроприводе тормозов автомобиля. Из опыта эксплуатации известно, что температура жидкости в гидроприводе тормозов грузового автомобиля обычно не превышает 100 °С. В условиях интенсивного торможения, например, на горных дорогах, температура может подняться до 120 °С и выше. В легковых автомобилях с дисковыми тормозами температура жидкости при движении по магистральным дорогам составляет 60…70 °С, в городских условиях достигает 80…100 °С, на горных дорогах – 100…120 °С, а при высоких скоростях движения, температурах воздуха и интенсивных торможениях – до 150 °С. Кроме того, начало образования паровой фазы тормозных жидкостей реально происходит ниже температуры кипения на 20…25 °С. Согласно требованиям международных стандартов (DOT) температура кипения «сухой» и «увлажненной» тормозных жидкостей должна иметь значения соответственно не менее 205 и 140 °С для автомобилей при обычных условиях эксплуатации и не менее 230 и 155 °С для автомобилей, эксплуатирующихся на режимах с повышенными скоростями или с частыми и интенсивными торможениями, например, на горных дорогах. Вязкостно-температурные свойства. Процесс торможения обычно длится несколько секунд, а в экстренных условиях – доли секунды. Поэтому необходимо, чтобы сила, прилагаемая водителем к педали тормоза, с помощью рабочей жидкости быстро передавалась на колёсные тормоза. Это условие обеспечивается необходимой текучестью жидкости и определяется максимально допустимой вязкостью при температуре – 40 °С: не более 1500 сСт(мм2/с) для жидкостей общего назначения и не более 1800 сСт для высокотемпературных жидкостей. Жидкости для севера должны иметь вязкость не более 1500 сСт при температуре –55 °С. Вязкость всех тормозных жидкостей DOT при температуре 50 °C составляет не более 5 мм2/с, а при 100 °C не более 1,5-2,0 мм2/с. Антикоррозионные свойства. Для предотвращения коррозии жидкости должны содержать ингибиторы, защищающие сталь, чугун, белую жесть, алюминий, латунь, медь от коррозии. Эффективность ингибиторов оценивается по изменению массы и состоянию поверхности пластин из указанных металлов после их выдерживания в тормозной жидкости, содержащей 3,5% воды, в течение 120 ч при 100 °С. Совместимость с резиновыми уплотнениями. Для обеспечения герметичности гидросистемы на поршни и цилиндры ставят резиновые уплотнительные манжеты. Необходимое уплотнение обеспечивается, когда под воздействием тормозной жидкости манжеты несколько набухают и их уплотнительные кромки плотно прилегают к стенкам цилиндра. При этом недопустимы как слишком сильное набухание манжет, так как может произойти их разрушение при перемещении поршней, так и усадка манжет, чтобы не допустить утечки жидкости из системы. Испытание на набухание резины осуществляется при выдерживании манжет или образцов резины в жидкости при 70 и 120 °С. Затем определяется изменение объёма, твердости и диаметра манжет. Смазывающие свойства. Влияние жидкости на износ рабочих поверхностей тормозных поршней, цилиндров, манжетных уплотнений определяется её смазывающими свойствами, которые проверяются при стендовых испытаниях, имитирующих работу гидропривода тормозов в тяжёлых условиях эксплуатации. Стабильность при высоких температурах. Тормозные жидкости в интервале рабочих температур от –50 до 150 °С должны сохранять исходные показатели, т.е. противостоять окислению и расслаиванию при хранении и применении, образованию осадков и отложений на деталях гидропривода тормозов. Тормозные жидкости выпускают на основе растительного масла (чаще всего касторового) или гликолей (двухатомных спиртов). Касторовое масло имеет высокие смазывающие свойства и не вызывает набухания или размягчения резины и изготовленных из неё уплотнительных деталей. Однако высокая вязкость и относительно высокая температура застывания ( 16 °С) исключают использование касторового масла в чистом виде. Поэтому тормозные жидкости готовят смешением касторового масла со спиртами: изопентанолом, бутанолом, этанолом. Попадание воды в такие смеси приводит к снижению концентрации спирта, что вызывает расслоение жидкости. Такие смеси имеют низкую температуру застывания, однако уже при –20 °С происходит интенсивная кристаллизация составляющих касторового масла. Следовательно, касторовые тормозные жидкости при температурах ниже –20 °С применять не рекомендуется. Жидкости на основе гликолей и этилкарбитола по многим свойствам превосходят спиртокасторовые смеси. Они имеют хорошие низкотемпературные свойства (не замерзают при –60 °С), низкую испаряемость и высокую температуру вспышки. Все эти смеси нейтральны по отношению к резиновым немаслостойким деталям, так что могут применяться в тормозной системе автомобилей с обычными резиновыми уплотнителями. Эти жидкости нельзя смешивать со спиртокасторовыми жидкостями, так как происходит выпадение касторового масла. Применение жидкостей на основе гликолей и этилкарбитола обеспечивает работу гидравлического привода при температурах окружающего воздуха +50…–50 °С. Все эти жидкости токсичны. «Нева» – тормозная жидкость, состоящая из 51…59 % этилкарбитола, 31…34 % диолов, 5 % эфиров и 13,5 % смесей гликолей и полигликолей, а также вязкостной и противокоррозионной присадок. Имеет цвет от светло-жёлтого до жёлтого, прозрачная. Рекомендуется для легковых автомобилей. t кипения = +190…195 °С, t применения = +50…–50 °С. Плотность при +20 °С 1 012…1 015 кг/м³. Жидкость огнеопасна, при попадании на кожу вызывает дерматит. «Томь» – состоит из этилкарбитола, боратов, загущающих, антикоррозионных и противоизносных присадок. Имеет цвет от светло-жёлтого до жёлтого. t кипения = +205…220 °С; t применения = +50…–50 °С. При температуре окружающего воздуха ниже – 40 °С допускается добавка до 20 % этилового спирта. «Роса» – тормозная жидкость на основе борсодержащих олигомеров алкиленоксидов, в которую введены антиокислительная и антикоррозионная присадки. t кипения = +260 °С; t применения = +50…–50 °С. Имеет цвет от светло-жёлтого до светло-коричневого. Жидкость «Роса ДОТ-4» превосходит «Росу» по эксплуатационным свойствам. БСК – смесь равных частей касторового масла и бутанола (50х50 %), окрашена в оранжево-красный цвет. В автомобилях ВАЗ не применяется. Рекомендуется использовать в зонах умеренного климата не ниже –20 °С из-за кристаллизации касторового масла, которая начинается уже при –5 °С. tкипения = 115 °С. Плотность при 20 °С 890…9000 кг/м³. Жидкость обладает хорошими смазывающими свойствами, не вызывает большого набухания или размягчения уплотнительных деталей тормозной системы. АСК – смесь равных частей касторового масла с изопентанолом. ЭСК – смесь равных частей касторового масла с этанолом. Жидкости АСК и ЭСК рекомендуется использовать в том же температурном диапазоне, что и жидкость БСК. Эти жидкости могут давать при высоких температурах паровые пробки, так как имеют низкую температуру кипения (этанол кипит при 78 °С). ГТЖ-22М – жидкость на основе двухатомных спиртов с антикоррозионной и противоизносной присадками. t кипения = +190 °С; t применения = + 50…– 50 °С. Эти жидкости имеют зелёный цвет, застывают при температуре не выше – 65 °С, ядовиты. В области тормозных жидкостей за рубежом применяются два основных стандарта: первый – SAE J1703 и второй (США) – нормы DOT (Departament of Transportation). В настоящее время изготовители тормозных жидкостей в рекламах, документах и на упаковке указывают, как правило, соответствие жидкости нормам DOT. DOT это система классификации, предложенная Американским департаментом транспорта [Department of Transport], которая классифицирует тормозные жидкости согласно температуре закипания и вязкости сухой и содержащей влагу жидкости. Жидкости DOT-3 и DOT-4 представляют собой минеральные масла, основанные на полигликопях. Основой жидкости DOT-5 является силикон, и она не может быть смешана с полигликолями. DОT-5.1 подобна DОT-3 и DOT-4 и поэтому совместима с ними, так как она основывается не на силиконе. DOT-5.1 была разработана для использования в антиблокировочных тормозных системах и обладает меньшей вязкостью. Для легковых автомобилей в зависимости от конструкции, технической характеристики и года выпуска применяют жидкости, соответствующие требованиям DOT-3, DOT-4, DOT-5.1 и DOT-5. Нормам DOT-5 отвечают наиболее современные жидкости, предназначенные для скоростных и спортивных автомобилей. При смешивании жидкостей на гликолевой основе (DOT-3, DOT-4 или DOT-5.1) с жидкостью DOT-5 на силиконовой основе происходит химическая реакция, в результате которой получается состав, не отвечающий никаким требованиям тормозной жидкости и являющийся агрессивным по отношению к материалу уплотнителей. Замена гликолевой тормозной жидкости на силиконовую возможна, но для этого требуется предварительно прочистить и тщательно просушить всю тормозную систему от старой тормозной жидкости. Некоторые зарубежные марки тормозных жидкостей: 1) ATE SUPER – DOT-4; 2) SHELL DONAX YB – DOT-3, DOT-4; 3) AGIP BBRAKE FLUID – DOT-3, DOT-4; 4) MOTUL HYDRAULIC – DOT-5; 5) ATE BREMSEN – DOT-4; 6) Luxoil – DOT-3; 7) CASTROL Response – DOT-4; 8) Liqui Moly Bremsflossigkeit – DOT-4; 9) Neste Jarruneste – DOT-4; 10)Mannol Bremsflussigkeit Syntetic – DOT-4; 11)XADO – DOT-4; 12)BP Breake Fluid – DOT-4 и др «Нева» и «Томь» соответствуют международной классификации DOT-3, «Роса» – DOT-4. С 1998 г. компания «Св-ХИМ» выпускает тормозную жидкость «Тайга», которая отвечает требованиям стандарта DOT-3. При этом по такому показателю, как температура кипения «сухой» жидкости, «Тайга» отвечает требованиям DOT-4. В табл. 2 представлены основные показатели тормозных жидкостей. Таблица 2 Основные показатели тормозных жидкостей  Основной недостаток используемых в настоящее время тормозных жидкостей – гигроскопичность. Установлено, что за год жидкость в тормозной системе «набирает» 2…3 % воды, в результате чего температура кипения снижается на 30…50 °С. Поэтому автомобильные фирмы рекомендуют обязательно менять тормозную жидкость 1 раз в 2 года вне зависимости от пробега. ГЛАВА 3. АМОРТИЗАТОРНЫЕ ЖИДКОСТИ Амортизаторные жидкости используют в качестве жидкой среды в телескопических и рычажно-кулачковых амортизаторах автомобилей и других машин. Работа амортизатора основана на поглощении кинетической энергии колебания подрессоренных масс при протекании под давлением жидкости через узкие отверстия из одной полости в другую. Эти жидкости должны иметь пологую вязкостно-температурную характеристику, низкую температуру застывания, необходимую вязкость. Температура амортизаторных жидкостей может изменяться от температуры окружающего воздуха, например, –50 °С в северных районах, до +120…140 °С при работе. Давление жидкости в амортизаторах достигает 8…12 МПа. Основное требование к амортизаторным жидкостям – оптимальная вязкость с минимальными изменениями во всём рабочем диапазоне температур. АЖ-170 – смесь полиэтилсилоксанов с очищенным нефтяным маслом. Применяют в интервале температур –60…+130 °С; t вспышки =+245 °С. МГП-10 – смесь маловязкого трансформаторного масла и синтетической полиэтилсилоксановой жидкости, в которую для улучшения эксплуатационных свойств введены осернённый кашалотовый жир, полимерная депрессорная, а также антиокислительная и антипенная присадки. Застывает жидкость при – 40 °С; t вспышки = +150 °С. МГП-12. В состав её входят антиокислительные и противопенные присадки. Кинематическая вязкость при +50 °С 12 мм2/с. АЖ-12Т – фракция трансформаторного масла, загущена полиэтилсилоксановой жидкостью с добавлением противоизносной и антиокислительной присадок. Кинематическая вязкость при +50 °C 10 мм2/с; t застывания = – 55 °С, что обеспечивает мягкую работу амортизаторов в любое время года. Это прозрачная жидкость от светло-жёлтого до светло-коричневого цвета. ГРЖ-12 – представляет собой смесь очищенных трансформаторного и веретённого дистиллятов с добавлением депрессорной, антиокислительной, противоизносной и антипенной присадок. Несколько марок перечисленных амортизаторных жидкостей – АЖ-12Т, АЖ-16, ГРЖ-12, МГП-12 – выпускают под торговой маркой «Славол-АЖ». Широко используют заменители амортизаторных жидкостей АУ (МГ-22-А) и АУП (МГ-22-Б). Однако у них высокая температура застывания и неудовлетворительная вязкостно-температурная характеристика. Их вязкость быстро возрастает при понижении температуры окружающего воздуха. В связи с этим увеличивается жёсткость работы амортизаторов. Кроме того, в качестве заменителя амортизаторных жидкостей применяют смесь турбинного и трансформаторного масел в соотношении примерно 1:1. Однако эта смесь не в полной мере отвечает требованиям, так как имеет недостаточно хорошую вязкостнотемпературную характеристику и высокую температуру застывания (–30 °С). Зарубежные амортизаторные жидкости выпускают фирмы: Shell – жидкость Aeroshell Fluid 1; ВР – жидкость ВРAero Hydraulic 2; Esso – жидкости Aviation Utility Oil, DEF2901A и др. ГЛАВА 4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАСЛА В некоторых вспомогательных механизмах автомобилей могут использоваться гидравлические масла. Они должны обладать хорошими смазывающими свойствами, химической стабильностью, не разлагаться и не расслаиваться, не разъедать цветные и чёрные металлы, резину и кожу. Обозначение гидравлических масел производится в соответствии с ГОСТ 17479.3-85 «Обозначение нефтепродуктов. Масла гидравлические». Состоит из группы знаков, первая из которых обозначается буквами МГ (минеральное гидравлическое); вторая группа знаков – цифрами и характеризует класс кинематической вязкости при + 40 °С (табл. 4); третья – буквами и указывает на принадлежность масла к группе по эксплуатационным свойствам (табл. 5). Кроме того, существуют еще отраслевые системы обозначений для: станочных гидроприводов – ИГИДРОПРИВОД; гидропривода транспортных установок – МГ, МГЕ; авиационных гидроприводов – АМГ. При этом марка рабочей жидкости может содержать или не содержать указания на вязкость. Международный стандарт МS ISO 6443/4 устанавливает классификацию группы Н – гидравлические системы, которая относится к классу L – смазочные материалы, индустриальные масла и родственные продукты. Каждая категория продуктов группы Н обозначена символом, состоящим из нескольких букв, например, ИСО – L – HV или сокращённо L – HV. Символ может быть дополнен числом, соответствующим показателю вязкости по MS ISO 3448. Таблица 4 Классы вязкости гидравлических масел  Таблица 5 Группы гидравлических масел по эксплуатационным свойствам  Наибольшее распространение получили следующие гидравлические масла: Масло веретённое АУ (МГ-22-А) используют в различных гидравлических передачах, амортизаторах, гидроусилителях руля, для смазывания узлов и механизмов, работающих в условиях низких температур, а также в станках, работающих при частоте вращения до 160 мин−1. Плотность масла 886…896 кг/м³; t застывания – 45 °С. Обеспечивает пуск механизма при температуре выше –35 °С. Кратковременный верхний предел температуры +90 °С, оптимальная рабочая температура +50…60 °С. Вырабатывается из низкозастывающих нефтепродуктов, подвергающихся очистке. Масло гидравлическое АУП (МГ-22-Б) обладает хорошими противокоррозионными и антиокислительными свойствами, содержит до 2 % присадок. Обеспечивает пуск гидросистемы без предварительного прогрева при температурах выше –35 °С. Максимальная кратковременно допустимая температура масла при эксплуатации +125 °С, оптимальная рабочая температура + 50…60 °С; t застывания – 45 °С. Масло получают из низкозастывающих нефтепродуктов с добавлением антиокислительной, антикоррозионной, противоизносной и противопенной присадок. Масло гидравлическое ВМГЗ (МГ-15-В) используют в средней полосе нашей страны в летний и зимний периоды в качестве рабочей жидкости для гидравлических систем автомототехники при температуре масла в системе от –70 до +50 °С. Максимальная кратковременно допустимая температура масла при эксплуатации +90 °С; оптимальный температурный режим +35…40 °С; t застывания 60 °С. Вырабатывается из низкозастывающих нефтепродуктов с добавлением антиокислительной, антикоррозионной, противоизносной и противопенной присадок. Масло МГ-30У получают из гидравлического масла МГ-30 (МГ-46-В), в которое добавляют 1,5 % присадки ДФ-11, и применяют в объёмных гидроприводах ведущих колёс сельскохозяйственной техники. Масло имеет высокие противоизносные, противозадирные, вязкостные свойства, которые не изменяются в процессе длительной работы на максимальных нагрузочных режимах. Масло Р (МГ-22-В) для гидрообъёмных систем автомобилей производят на основе веретённого масла АУ, в которое добавляют моющую, противоизносную, антиокислительную и противопенную присадки. Масло обеспечивает запуск систем при температурах выше –35 °С без специального подогрева. Максимальная кратковременно допустимая при эксплуатации температура масла +125 °С, оптимальная рабочая температура +50…60 °С; t застывания –45 °С. Индустриальное масло И-ЛГ-А-15 (И-12А) применяют для гидроусилителя руля и других систем автомобилей в зимний период, а масло И-Г-А-32 (И-20А) – в летний период. |