Противопенные свойства масел. 5 страница

сильным окислителем, это вещество на поверхности металла создает

защитную окисную пленку, предохраняющую его от коррозии.

0 60 120 180 240 300

Время работы двигателя,ч

Рис. 8.4. Динамика нарастания накипи в

системе охлаждения: 1 – без антинакипи-

на; 2 – с антинакипином

Воду, предназначенную

для системы охлаждения, необ-

ходимо предохранять от за-

грязнения нефтепродуктами.

Они образуют углеродистые

вещества, которые легко вхо-

дят в состав образующейся на-

кипи. Такая накипь имеет в 7 –

10 раз меньший коэффициент

теплопроводности. Кроме того,

попадание топлива и масел в

воду часто сопровождается ин-

тенсивным вспениванием и вы-

бросом охлаждающей жидко-

сти из системы охлаждения.

При сезонном техниче-

ском обслуживании образовав-

шуюся накипь следует удалить. Для двигателей всех типов можно

использовать молочную кислоту (60 г/дм3), хромпик (2 – 3 мг/дм3).

Перед обработкой из двигателя вынимают термостат, заливают рас-

твор и работают 6–8 часов, затем раствор сливают, а систему тща-

тельно промывают чистой водой. Для двигателей с чугунной голов-

кой блока цилиндров можно применять слабый раствор технической

соляной кислоты. Его заливают также при снятом термостате. Через

час двигатель заводят на 5 минут, затем раствор сливают, а систему

тщательно промывают водой.

8. 1. 2. Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

При температурах наружного воздуха ниже 0°С для обеспечения

длительных стоянок автомобиля приходится заливать в жидкостные

системы охлаждения вместо воды низкозамерзающие жидкости – ан-

тифризы (от английского глагола "замерзать"). Впервые они появи-

лись в 20-е годы ХХ века. Сначала их готовили на основе трехатом-

ного спирта – глицерина, но он был слишком вязким и обладал низ-

кой теплопроводностью. Широкое применение антифризы в нашей

стране получили с появлением возможности круглогодичного ис-

пользования личных легковых автомобилей ВАЗ. Наибольшее рас-

пространение получили гликолевые (от греческого "гликос" – слад-

кий) низкозамерзающие жидкости, представляющие собой растворы

этиленгликоля с водой. Они хорошо растворяются в ацетонах, спир-

тах и не растворяются в нефтепродуктах. Этиленгликоль – двухатом-

ный спирт СН2ОН ⋅ СН2ОН, представляет собой прозрачную, бес-

цветную или желтоватую жидкость без запаха. Этиленгликоль имеет

температуру кипения 197°С и температуру кристаллизации –13°С.

Смеси этиленгликоля с водой имеют значительно более низкие тем-

пературы кристаллизации (рис. 8.5).

tз,оС 0

-10

-20

-30

-40

ñ, кг/м3

-50

-60

-70

-80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Содержание гликоля,(масс.)%

Рис. 8. 5. Зависимость плотности – 1 и температуры замерзания – 2 водно-

этиленгликолевой жидкости от ее концентрации

Из графика следует, что температура кристаллизации водно-

этиленгликолевых растворов постоянно снижается до минимального

значения (–75°С) при концентрации этиленгликоля около 66,7 %. С

увеличением содержания этиленгликоля температура кристаллизации

смеси повышается. Меняя соотношение воды и этиленгликоля, мож-

но получить смеси с температурой застывания от 0 до –70, –75°С.

Низкозамерзающие этиленгликолевые жидкости имеют ряд пре-

имуществ перед водой: кроме низкой температуры застывания, высокую

температуру кипения, хорошие вязкостные свойства, негорючи, имеют

достаточно высокие теплоемкость и теплопроводность. Даже при замер-

зании антифриза образуется рыхлая масса, которая практически не уве-

личивается в объеме, поэтому система охлаждения не разрушается.

Этиленгликоль и его водные растворы при нагревании сильно

расширяются. Чтобы предотвратить выброс жидкости из системы ох-

лаждения, их снабжают расширительными бачками, а автомобили,

которые не имеют расширительных бачков, необходимо заполнять на

6–8 % меньше общего объема.

Температуру кристаллизации и состав низкозамерзающих эти-

лен-гликолевых жидкостей определяют, измеряя величину их плот-

ности. Этиленгликолевые антифризы имеют повышенную коррози-

онность по отношению к металлам и, кроме того, разрушают резину,

что вызывает необходимость применения соединительных шлангов

из специальной резины.

Для уменьшения коррозионности в состав антифризов введены

противокоррозионные присадки: декстрин – углевод типа крахмала

(1 г/л), предохраняющий от разрушения свинцово-оловянистый при-

пой, алюминий и медь. Декстрин не полностью растворяется в анти-

фризах, некоторая его часть (5–10 %) находится в коллоидном со-

стоянии, вследствие чего антифризы могут быть слегка мутноваты.

Динатрий фосфат – двухзамещенный фосфорнокислый натрий

Nа2НРО4 – 2,5–3,5 г/л, защищающий черные металлы, медь и латунь,

иногда вводят молибденокислый натрий, предотвращающий корро-

зию цинковых и хромовых покрытий на деталях системы охлажде-

ния. Его добавляют в количестве 7,5–8,0 г/л только в простой анти-

фриз. Наша промышленность выпускает низкозамерзающую жид-

кость на основе этиленгликоля нескольких марок: многокомпонент-

ный тосол и более простой и дешевый антифриз марок 40 и 65.

Антифриз марки 40 представляет собой смесь 53 % этиленгли-

коля и 47 % воды, имеет температуру замерзания не выше –40°С.

Жидкость марки 65 содержит 66 % этиленгликоля и 34 % воды и

имеет температуру замерзания не выше –65°С.

В состав всех антифризов вводятся противокоррозионные при-

садки. В тосол вводят еще антивспенивающую присадку и компози-

цию антифрикционных присадок, подобные характеристики охлаж-

дающих жидкостей приведены в табл. 8.1.

Для легковых автомобилей выпускают три марки тосола: тосол

А, тосол А-40М, тосол А-65М. Тосол А – это концентрированный

Показатели Простой антифриз Тосол ТУ 6-57-95-96 Концен- трат     А (кон- центрат) А-40М А-65М Цвет красителя светло-желтая, слегка мутная жидкость оранже- вый голубой голубой красный Эксплуатационная плот- о 3 ность при 20 С, кг/м 1110- 1067- 1085- 1120- 1075- 1085- Температура кристалли- о зации, С, не выше --- -40 -65 --- -40 -65 о Температура кипения, С, не ниже ---           Этиленгликоль, % по массе, не менее 94,0 52,0 64,0 96,0 53,0 63,0 Вода, % по массе, не бо- лее 5,0 47,0 35,0 3,0 44,0 35,0 Присадки, г/л:             декстрин 1,80-1,85 1,0 1,0 1,0 0,4 0,5 динатрийфосфат 4,4-5,6 2,5-3,5 3,0-3,5       антивспенивающая при- садка       0,1 0,05 0,08 композиция антифрик- ционных присадок       5,0 2,55 2,95

этиленгликоль, содержащий присадки. Пользоваться тосолом А сле-

дует только после разведения его дистиллированной водой.

Таблица 8.1.

Низкозамерзающие охлаждающие жидкости

В процессе эксплуатации можно контролировать качество анти-

фриза по его плотности.

В эти антифризы вводят нейтральный краситель, придающий

концентрату тосолу А и тосолу А-40 голубой цвет, а тосолу А-65 –

красный. Концентраты простого антифриза и простого антифриза 40

представляют светло-желтую, слегка мутную жидкость, а простой ан-

тифриз 65 – оранжевую.

Поскольку антифризы различают по рецептуре, смешивать раз-

ные марки между собой не следует, а при замене простого антифриза

тосолом необходимо промыть систему охлаждения.

При использовании низкозамерзающих жидкостей следует учи-

тывать некоторые их особенности. Из этиленгликолевых жидкостей,

находящихся в системе охлаждения, в первую очередь испаряется во-

да, которую следует периодически доливать.

Необходимо следить за тем, чтобы в этиленгликолевые жидко-

сти не попадали бензин и другие нефтепродукты, так как они вызы-

вают вспенивание и выброс жидкости через пробку радиатора.

В процессе эксплуатации изменяется внешний вид охлаждаю-

щих жидкостей, они мутнеют, в них появляются осадки. Это вызыва-

ется образованием шлама из остатков накипи и окрашиванием эти-

ленгликоля продуктами коррозии. При сильном изменении цвета и

значительном помутнении этиленгликолевую жидкость необходимо

слить, промыть систему охлаждения водой и залить новую жидкость.

Срок службы тосола ограничивается, так как присадки в процес-

се эксплуатации распадаются, ухудшая качество жидкости. Опытным

путем установлено, что тосол надежно работает два года, а при ин-

тенсивной эксплуатации – в течение 60 тыс. км пробега.

При изготовлении тосола в него добавляют щелочь, чтобы она

нейтрализовала муравьиную и щавелевую кислоту, являющиеся про-

дуктами старения (окисления) этиленгликоля. Когда весь запас щело-

чи израсходуется на нейтрализацию кислот, начнется коррозия. Оп-

ределить срок замены тосола можно с помощью универсальной ин-

дикаторной бумаги. Если она укажет на присутствие кислоты, значит,

антифриз необходимо заменить.

В случае, если тосол отработал резерв щелочности и не содер-

жит механических примесей, масла или грязи, то его можно омоло-

дить, добавив литр жидкости отеры, представляющей собой раствор

концентрированных присадок. Омоложенный таким образом тосол

сможет отработать еще один гарантийный срок. В данной рекоменда-

ции речь идет о системе охлаждения легкового автомобиля, а вообще

надо пользоваться примерно таким соотношением: 1 литр отеры на

10 литров старого Тосола. В больших количествах добавлять отеру не

следует, т.к. это вызывает избыток присадок.

Кроме тосола промышленность вырабатывает антифриз под на-

званием «Лена». Этот продукт по потребительским качествам близок

к тосолу и отличается от него лишь несколькими компонентами, вхо-

дящими в состав присадки. Тосол и «Лену» допустимо смешивать в

любых соотношениях. Антифриз «Лену» окрашивают в зеленый цвет.

Кроме тосола и «Лены» выпускается охлаждающая жидкость на

базе пропиленгликоля ОЖ-25 ПГ. Условной температурой замерза-

ния ее считается температура –25°С, т.е. она пригодна для тех мест,

где не бывает больших морозов. Но и большие морозы не причиняют

вреда двигателю, поскольку жидкость не замерзает, а превращается в

более или менее густую кашу, объем которой практически не отлича-

ется от объема жидкости. В этом случае для облегчения пуска двига-

теля (вращения) необходимо ослабить ремень вентилятора.

Главные недостатки тосола, как и любого гликолевого антифри-

за, это его токсичность и агрессивность к лакокрасочным покрытиям.

Если его вылить на землю, то в этом месте в течение года не растет

трава. В нашей стране ежегодно не утилизируется (выливается) не-

сколько тысяч тонн гликолевых антифризов, которые проникают в

грунтовые воды и растворяются в них.

Этиленгликоль – сильный пищевой яд, поэтому после контакта с

ним необходимо тщательно мать руки с мылом. Смертельная доза

чистого этиленгликоля для взрослого человека – около ста граммов.

Попадая в организм человека (орально), гликолевые антифризы вы-

зывают в начале состояние опьянения, а затем наступает сильнейшее

отравление, причем весьма вероятен летальный исход. Специальных

мер защиты кожи и дыхательных путей при работе с низкозамерзаю-

щими жидкостями не требуется.

Антифризы – это дорогостоящие вещества, поэтому их приме-

нение требует особой бережливости, заливать антифриз можно толь-

ко после удаления из системы охлаждения накипи, которая разрушает

антикоррозионные присадки. Гликолевые антифризы разрушают ла-

кокрасочные покрытия автомобилей.

В нашей стране доктором химических наук профессором В. Ба-

ранником разработан новый антифриз «Арктика», который не содер-

жит этиленгликоля, а значит, не имеет его недостатков. Он состоит из

раствора в воде относительно безвредных солей, которые растения

воспринимают как удобрение. Изобретением В. Баранника является

смесь солей с ингибитором, предотвращающим коррозию. Соли, вхо-

дящие в состав «Арктики», не стареют (окисляются), поэтому перио-

дической замены таких охлаждающих жидкостей не требуется. «Арк-

тика» имеет незначительный коэффициент температурного расшире-

ния, поэтому в системах охлаждения не нужен расширительный ба-

чок. «Арктика», по сравнению с тосолом, обладает большей теплоем-

костью и теплопроводностью, что позволяет сделать систему охлаж-

дения автомобилей меньших размеров, а следовательно, легче, что

очень выгодно для легковых автомобилей.

У этой охлаждающей жидкости меньше требований к герметич-

ности системы охлаждения. Просачиваясь через неплотности систе-

мы охлаждения, эта жидкость, испаряясь, образует кристаллы, кото-

рые со временем закупоривают щели. Температура замерзания «Арк-

тики» -45°С, при более низких температурах она превращается в ка-

шеобразную массу, уменьшающуюся в объеме, а следовательно, не

разрушающую двигатель. «Арктику» и тосол можно смешивать в лю-

бых соотношениях.

8.2. Жидкости для гидравлических передач

8.2.1. Назначение и требования к качеству

В современных автомобилях большое применение находят гид-

равлические передачи (приводы), где рабочим телом являются жид-

кости. Эти передачи имеют ряд преимуществ перед механическими и

пневматическими передачами, чем и обусловлено их широкое рас-

пространение. Вследствие практической несжимаемости жидкости

усилие передается равномерно по всем направлениям и без запазды-

вания. Эти жидкости используют в приводе тормозов, амортизаторах,

усилителях, подъемных устройствах в автомобилях – самосвалах.

Несколько иное место занимают жидкости, обеспечивающие ра-

боту автоматических коробок передач автомобилей. В этом случае

жидкость является и рабочим телом, и смазочным материалом. По-

этому эти жидкости – масла для гидромеханических передач можно

рассматривать и как трансмиссионные масла.

В гидроприводах автомобилей температура жидкости изменяет-

ся от –40°С зимой до +80–100°С летом. В арктических условиях не-

редко температура рабочей жидкости может снижаться до –60°С.

Эффективность работы гидравлического привода, безусловно, зави-

сит не только от его конструктивных решений и технологии изготовле-

ния, но в значительной мере и от качества применяемых жидкостей.

Рабочее давление в гидроприводах автомобилей обычно не пре-

вышает 10 МПа. Оптимальная вязкость при максимально возможной

температуре должна быть не ниже 7–8, а при минимальной температу-

ре – не выше 1000–1100 мм2/с. Жидкость с меньшей вязкостью при

высоких температурах может подтекать через неплотности различных

сальниковых соединений. Повышенная вязкость также нежелательна,

так как появляются большие гидравлические потери, уменьшается

скорость срабатывания гидравлического привода, повышаются необ-

ходимые усилия для привода гидравлической системы.

Гидравлические жидкости постоянно контактируют с различными

металлическими деталями агрегатов гидросистем и с резиновыми уп-

лотнителями. Для обеспечения надежной и длительной работы гидро-

систем жидкость должны удовлетворять следующим требованиям:

- иметь необходимый уровень вязкости, пологую вязкостно-

температурную кривую, низкую температуру застывания и незначи-

тельную сжимаемость;

- не разрушать металлических и резиновых уплотнительных деталей;

- обладать высокой физической и химической стабильностью,

иметь небольшую упругость паров и высокую температуру кипения;

- обладать хорошими противоизносными свойствами и обеспе-

чивать снижение износа трущихся пар и уплотнений;

- защищать металлические детали систем от коррозии;

- быть пожаро- и взрывобезопасными, нетоксичными и недефи-

цитными.

8.2.2. Тормозные жидкости

Тормозная система с гидравлическим приводом устанавливается

на всех легковых автомобилях и ряде грузовых малой и средней гру-

зоподъемности. Условия работы тормозных систем настолько тяже-

лы, что даже на большинстве легковых автомобилей для обеспечения

необходимой безопасности вынуждены применяться гидровакуумные

усилители. В момент торможения в приводе гидравлической тормоз-

ной системы давление может достигать 10–12 МПа. Конструктивные

особенности ее таковы, что и в расторможенной системе сохраняется

и поддерживается избыточное давление 0,04–0,05 МПа, это препятст-

вует проникновению воздуха внутрь системы. Попадание воздуха ве-

дет к нарушению работы тормозной системы, так как часть системы

вместо практически несжимаемой жидкости заполняется легкосжи-

маемым воздухом.

Одновременно с изменением конструкции автомобилей, их ско-

ростных и динамических качеств изменялись требования и к тормоз-

ным жидкостям. Так автомобили пятидесятых и шестидесятых годов

вполне устраивали жидкости на касторовой основе.

В современных высокоскоростных автомобилях при торможе-

нии выделяется большое количество тепла, и жидкости на касторовой

основе перестали удовлетворять требованиям из-за низкой темпера-

туры кипения входящих в их состав спиртов.

Так при остановке автомобиля массой 1000 кг, движущегося со

скоростью 160 км/ч, выделяется около 965 кДж тепловой энергии.

Такого количества тепла достаточно, чтобы расплавить килограммо-

вую болванку серого чугуна. Это тепло в реальных автомобилях кон-

центрируется в колесных тормозах, а их конструкции должны спо-

собствовать рассеиванию его в окружающей автомобиль атмосфере.

Так оно и происходит, но детали тормозных систем и в первую оче-

редь дисковые тормоза нагреваются довольно сильно. Средние пока-

затели нагрева в реальной эксплуатации таковы: при спокойной езде

по автомагистрали – 60–70°С, при движении в городском транспорт-

ном потоке – 80–100°С, на горных дорогах – 100–120°С, а в экстре-

мальных случаях при скоростной езде – до 150°С. Отсюда следует,

что тормозная жидкость, будучи нагретой до 140–150°С, обязана со-

хранять свои рабочие свойства.

В равной мере тормозная система должна сохранять работоспо-

собность и на морозе. С понижением температуры вязкость тормоз-

ной жидкости возрастает, и даже при -40°С быстродействие тормоз-

ной системы должно быть приемлемым.

Тормозные жидкости производят на касторовой или гликолевой

основе. В настоящее время наибольшее применение получили тор-

мозные жидкости на гликолевой основе.

В пятидесятых годах была разработана и испытана тормозная

жидкость на нефтяной основе ГТН (по ГОСТ 8621–57). Однако эта,

хорошая по тем временам, тормозная жидкость не нашла применения,

так как резиновые детали автомобильных тормозных систем делают

из немаслостойкой резины. При контакте с нефтяной жидкостью они

быстро набухают, и тормозная система становится непригодной к

эксплуатации. Несколько позже проходили испытания тормозной

жидкости на ксилитановой основе – отходах белкового производства,

но и эта жидкость распространения не получила.

8.2.3. Тормозные жидкости на касторовой основе

Касторовое масло имеет хорошие смазывающие свойства и не

вызывает набухания или разъедания резиновых деталей тормозной

системы. Однако высокие вязкость и температура застывания (–16°С)

исключают возможность применения касторового масла в чистом ви-

де как тормозной жидкости. Поэтому их готовят смешиванием касто-

рового масла со спиртами. Лучшими для этой цели оказались изо-

амиловый, бутиловый и этиловый спирты. Температура кипения эти-