Основы химмотологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Понятие химмотология

химмотология топливо смазка пластичный

Рассмотрим понятие химмотология.

Это направление науки и техники, занимающейся изучением эксплуатационных свойств и качеств топлив, масел, смазок и специальных жидкостей, теорией и практикой их рационального применения в технике.

Химмотологическая карта является документом, регламентирующим номенклатуру, сроки эксплуатации до замены и возможные заменители топлив и смазочных материалов в узлах и агрегатах определенной модели автомобиля. Составляется на основе информации о свойствах эксплуатационных материалов и условиях, в которых они будут работать.

Химмотологическая карта разрабатывается на основе информации о условиях, в которых будет работать смазочный материал или топливо, степень сжатия е, частота вращения коленчатого вала n, диаметр поршня D, определяют степень форсированности двигателя на основе этих данных, для карбюраторного двигателя расчитывается октановое число по формуле:

ОЧ=125,4-413/ е +0,183•D

где: е - степень сжатия

D - диаметр цилиндра, мм

Форма заполнения химмотологической карты указана в таблице 1.

Таблица 1. Химмотологическая карта

Химмотологическую карту составляют для всех функционально законченных изделий. Обычно, это изделия представляющее собой совокупность деталей и (или) сборочных единиц, обладающее конструктивной целостностью и предназначенное для применения как самостоятельно, так и как покупное в составе комплекса, не подвергаемое никаким изменениям в процессе изготовления комплекса, в котором его применяют.

Элементный состав нефти

Все горючие ископаемые состоят из пяти основных элементов: углерода, водорода, азота, кислорода и серы.

Содержание их в горючих ископаемых разное. Различие в элементном, и в групповом составе связано с исходным растительным материалом (если таковой был) и с условиями образования нефти. Главные элементы, из которых состоят все компоненты нефти, - углерод и водород. По содержанию водорода нефть занимает промежуточное положение среди горючих ископаемых, и оно увеличивается в ряду:

уголь < нефть< природный газ

Количество углерода и водорода в нефтях колеблется в пределах: углерод - 82 - 87%, водород - 11 - 15%, сера - 0,1 - 7,0%, кислород - 1 - 2%, азот -0,5 - 0,6%.

Также внефтях присутствуют сера, кислород и азот. В сумме содержание этих элементов редко превышает 8-10% мас. Азота в нефти содержится не более 1,5% мас. В основном он входит в состав высокомолекулярных, конденсированных (смолистых) соединений. Также в состав высокосмолистых соединений входят кислород (0,1 - 2% мас.) и некоторое количество серы.

Нефти, добытые в различных месторождениях, отличаются по своему элементному составу.

Кроме вышеназванных элементов, в нефтях обнаружены в незначительных количествах очень многие элементы, в том числе Са, Mg, Fe, Al, Si, Ge, Ni, V, Bi, Na, и др. Содержание этих элементов выражается незначительными долями процента. Например, в нефтепродуктах германий был определен в количестве 0,15-0,19 г./т. Всего в нефтях найдено более 50 элементов. Интересно отметить, что ванадий и никель, являясь микроэлементами в земной коре, по содержанию в нефтях занимают первое место среди металлов. Причем ванадий содержится преимущественно в сернистых и смолистых нефтях.

Бензин: С = 85%; Н = 15%; О = 0%; Азот = 0%; Сера = 5% масс.

2. Присадки, добавляемые к моторным маслам

Современные высокооборотные, работающие при высоких нагрузках двигатели, становятся более капризными к смазочным материалам и производителям необходимо усовершенствовать свои продукты сгорания.

Практически все товарные масла имеют в составе присадки, содержание которых в компаундированном масле достигают до 20%.

Присадки - этохимические соединения, вводимые в масло для обеспечения соответствия качества масла выдвигаемым требованиям. В зависимости от вида присадки, выполняемых ею функций и условий работы масла присадки добавляют в разных количествах - от сотых долей до нескольких десятков процентов.

Присадки существуют узкого назначения и многофункциональные. Обычно используются композиции присадок - пакеты.

Присадки группируют по свойствам:

* улучшающие вязкостные свойства (модификаторы индекса вязкости, депрессорные присадки);

* уменьшающие износ деталей (противоизносные, смазывающие, повышающие липкость, модификаторы трения, расклинивающие, антикоррозионные);

* уменьшающие расход масла / увеличивающие его ресурс работы (антиокислительные);

* улучшающие другие свойства масла (моющие, противопенные и др.).

Для качественного улучшения низкотемпературных свойств масла применяются присадки - депрессанты. Это полимерные вещества: полиалкилметакрилаты, полиалкилакрилаты, которые снижают температуру загустения масла и подавляют кристаллизацию парафинов.

Противоизносные и антифрикционные присадкипо принципудействия подразделят на 3 группы:

* противоизносные присадки, увеличивающие липкость и смазываемость;

* противозадирные присадки (присадки ЕР);

* твердые противоизносные и противозадирные присадки.

Пути улучшения качества моторных масел

На качество моторных масел влияет большое количество факторов такие как: способ и глубина очистки масла, углеводородный состав, сырьё и технология изготовления.

При добавлении одной и той же присадки, качество масла может изменяться в 2, а то и 3 раза в зависимости от применяемого базового масла.

Вариантом улучшения качества масел является создание новых композиций присадок на основе существующих соединений, которое зависит как от входящих в композицию присадок, так и от их массовой доли.

Смешивание присадок в одних случаях, может повысить степень диссоциации или привести к образованию качественно новых по структуре соединений.

Данный способ является приемлемым, так как не требует дополнительных вложений.

Повышение качества масел путем непрерывного введения присадок в работающее масло вместо разового на заводе-изготовителе способствуют уменьшению износа компрессионных колец на 40-50%, вкладышей шатунных подшипников - в 1,5…2 раза, а периодическое добавление присадки (через 120 мото-ч. Работы) в работащее моторное масло обеспечивает снижение эксплуатационного расхода моторного масла 25..30% при одновременном снижении износа деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания в среднем на 30% при значительном уменьшении количества лака и нагара на их поверхностях. В результате увеличения времени работы масла общий расход присадки не увеличивается.

Эти способы повышения качества масел требуют большой организационной работы.

Таким образом, в настоящее время оптимальным решением в области повышения качеств моторных масел является: улучшение свойств базовых моторных масел, установление оптимальной концентрации присадок, создание принципиально новых композиций присадок из выпускаемых соединений; разработка новых и совершенствование уже имеющихся на рынке товарных продуктов, повышение эффективности использования существующих композиций присадок.

Последний способ самый востребованный так как дает возможность решить актуальный вопрос с наименьшими затратами.

3. Присадки и наполнители пластичных смазок

Смазочные материалы классифицируюттак же, как и топлива: по агрегатному состоянию, по роду исходного сырья, способу получения и по целевому назначению.

По агрегатному состояниюсмазочные материалы различают: жидкие, называемые маслами; пластичные, называемые смазками, и твердые или сухие.

По роду исходного сырья: нефтяные (минеральные), животные, растительные и синтетические.

Нефтяные масла делят на дистиллятные и остаточные.

Смазочные материалы, применяемые для автомобилей, делятся на:

- моторные масла;

- трансмиссионные смазочные материалы;

- пластичные смазки для использования в негерметизированых узлах трения (шкворни, пальцы и листы рессор, подшипники ступиц колес и т.п.);

- масла для гидравлических систем приводов дополнительных специальных устройств, расширяющих функциональное использование базового автомобиля (автомобили-самосвалы, автомобили коммунального назначения и т.п.).

Пластичные смазки состоят из трёх основных компонентов - базовой основы, загустителя и присадок. Соединения, входящие в состав этих компонентов, отражены на рис.

Компоненты входящие в пластичные смазки

Пластичные смазкипредставляют собой твердые или полутвердые продукты - дисперсии загустителя в жидком смазочном материале.

Простые мыла.

На долю пластичных смазок, загущенных простыми мылами, приходится большая часть всех пластичных смазок, выпускаемых в промышленных масштабах. Эти смазки состоят из трех групп компонентов: 4 - 20% (масс.) мыла, 75 - 96% (масс.) масла и 0 - 5% (масс.) присадок.

Содержание мыла в специальных пластичных смазках может достигать 40% (масс.). Мыла получают из карбоновых кислот или их глицеридов (жиров и масел) и гидроксидов и алкоголятов щелочных или щелочноземельных металлов. Они содержатся в пластичных смазках в виде характерных волокнистых структур.

Алюминиевые мыла. Алюминиевые пластичные смазки обычно получают с помощью предварительно приготовленных алюминиевых мыл, оказывающих сильное загущающее действие. Жирные кислоты могут быть получены из гидрированного рыбьего жира, этилгексановой кислоты, стеариновой кислоты или смесей других жирных кислот. В парафиновых базовых маслах загущающий эффект алюминиевых мыл выше, чем в маслах нафтенового основания. Алюминиевые мыла прозрачны и однородны, имеют хорошую адгезию и водостойкость.

Бариевые мыла. Бариевые мыла получают в результате реакции гидроксида бария с различными жирными кислотами или жирами в минеральном масле. Для повышения стойкости к окислению, антикоррозионных свойств и несущей способности в них иногда вводят присадки. Бариевые смазки имеют хорошую стойкость к воде и к напряжению сдвига.

Кальциевые мыла. Их получают в результате реакции гидроксида кальция с жирными кислотами или жирами в минеральном масле. Для производства кальциевых смазок предпочтительными являются нафтеновые и ароматические минеральные масла.

Кальциевые смазки, приготовленные из 12-гидроксистеариновой кислоты (технической, содержащей около 15% масс, стеариновой кислоты) вместо смесей таких жирных кислот животного происхождения, как кислоты из говяжьего сала и растительных жирных кислот, могут применяться при температурах до 120°С и при более высоких скоростях вращения подшипников.

Литиевые мыла. Их получают в результате реакции гидроксида лития с жирными кислотами или жирами в минеральных или синтетических маслах, не вступающих в реакцию с гидроксидами щелочных металлов даже при высоких температурах. Эти смазки могут быть также приготовлены с синтетическими маслами (эфирными или силоксановыми маслами).

Натриевые мыла. Их получают в результате реакции жирных кислот или жиров с избыточным количеством гидроксида натрия в масле при температуре выше 150 - 260°С. Натриевые смазки имеют относительно высокие температуры каплепадения (около 165°С). Они могут быть использованы для смазывания антифрикционных подшипников при температурах до 120°С, а пластичные смазки с коротковолокнистыми мылами могут применяться для смазывания антифрикционных подшипников даже при высоких скоростях.

Пластичные смазки, загущенные смешанными мылами. Смазки, загущенные смесями простых мыл с различными катионами, например натрием / кальцием, литием / кальцием и натрием / литием/ кальцием, известны как смешанные мыльные смазки.

Комплексные мыла

Мыла металлов на основе высших жирных кислот (например, стеарат металла) могут образовывать комплексные мыла с солями металлов, короткоцепочечных органических кислот (например, уксусной кислоты) или с неорганическими солями (например, карбонатами). В результате этой реакции изменяются типичные параметры смазки, что обычно проявляется в повышении температуры каплепадения.

Алюминиевые комплексные мыла

Пластичные смазки на алюминиевом комплексном мыле имеют высокие температуры каплепадения (иногда выше 230°С), хорошие механические свойства и водостойкость, а также слабую склонность к выделению масла из смазки. В настоящее время алюминиевые комплексные мыла получают реакцией карбоновых кислот в минеральном масле с изопропилатом алюминия или его тримером-триизопропилоксидомтриоксиалюминия.

Бариевые комплексные мыла

В них содержится больше загустителя, чем в нормальных мыльных пластичных смазках; они обладают хорошими противозадирными свойствами, водостойкостью и имеют высокие температуры каплепадения.

Натриевые комплексные мыла

Натриевые комплексные смазки с высоким содержанием мыла - около 25% (масс.) - имеют особое значение. Наряду с высокой температурой каплепадения (около 240°С) эти смазки имеют слабую склонность к синерезису и обладают хорошими адгезионными свойствами. По этим показателям они превосходят литиевые смазки для смазывания подшипников качения, несмотря на их чувствительность к воде. Натриевые комплексные смазки с содержанием 35% (масс.) мыла и пенетрацией перемешанной смазки 210/0,1 мм особенно пригодны для смазывания высокоскоростных внешних колец подшипников (например, шпинделей, частота вращения которых превышает 25000 об/мин).

Кальциевые комплексные мыла. Кальциевые комплексные мыла обеспечивают получение смазок с высокими противозадирными свойствами. Смазки получают в результате реакции высших жирных кислот (например, стеариновой кислоты) и низкомолекулярной жирной кислоты (в большинстве случаев - уксусной кислоты) с избыточным количеством гидроксида кальция в минеральном масле. Увеличение доли уксусной кислоты приводит к повышению структурной стабильности смазки, но увеличивается склонность смазки к затвердеванию.

Литиевые комплексные мыла. Пластичные смазки, загущенные литиевыми комплексными мылами, приобрели значение только благодаря новейшим достижениям в технологии. В последнее время широкое применение получили смазки, приготовленные из бората лития и литиевых мыл гидроксижирных кислот с и без салицилата лития, а также пластичные смазки, полученные из смесей гидроксижирных кислот и алифатических жирных кислот.

Прочие загустители. В настоящее время особенно большое внимание уделяется органофильным бентонитом и полимочевинам. Пластичные смазки на базе этих продуктов и минеральных или синтетических масел особеннопригодны к применению при высоких температурах, где они превосходят нормальные смазки. Пластичные смазки, приготовленные с применением технического углерода или коллоидного диоксида кремния, служат для смазывания горячих пыленезащищенных трансмиссий (например, вращающихся трубчатых печей). Органические загустители применяют в силоксановых маслах для производства высокотемпературных смазок, но они легко могут вызвать загрязнение деталей машин.

Базовые масла, используемые в качестве основы при производстве пластичных смазок

Минеральные и синтетические масла используют в качестве базовых компонентов для производства пластичных смазок. Они могут составлять 65 - 95% от массы смазки.

Минеральные масла. Наряду с нафтеновыми маслами для производства пластичных смазок применяют парафиновые и ароматические базовые масла. Получение простых мыльных смазок на базе парафиновых масел связано с известными трудностями. Предпочтительны масла с низкими или средними значениями индекса вязкости, так как для таких масел с низкими значениями индекса вязкости, требуется меньше загустителя.

Высокоиндексные парафиновые базовые масла обеспечивают получение пластичных смазок, которые можно использовать в более широком температурном диапазоне, чем смазки на базе нафтеновых масел.

Для удовлетворения различным требованиям применяют масла вязкостью от 20 до 3400 мм²с при 20°С. На основе маловязких масел получают смазки с хорошими низкотемпературными свойствами, хорошей подвижностью и низким пределом текучести. Они обеспечивают низкие рабочие температуры в подшипниках скольжения и шарнирных соединениях и низкие равновесные температуры в высокооборотных подшипниках скольжения и качения. Высоковязкие базовые масла пригодны при производстве смазок для малооборотных подшипников и трансмиссий, испытывающих высокие нагрузки и температуры. Они снижают склонность к синерезису и потери масла на испарение и придают смазке хорошие адгезионные свойства и водостойкость.

Синтетические масла. Синтетические масла очень дороги посравнению с минеральными. Поэтому их применяют для производства пластичных смазок только в тех случаях, когда требуемые смазочные свойства не могут быть обеспечены минеральным маслом. Диэфирные масла, полигликолевые эфиры, силоксаны, сложные эфиры фосфорной кислоты, перфтор- и хлорфторалкильные эфиры и углеводороды имеют большое значение для производства пластичных смазок.

Присадки улучшают свойства пластичных смазок (структурные, реологические и химические свойства, внешний вид, поведение в режиме граничной смазки).

Таблица 2. Присадки к пластичным смазкам

Список используемой литературы

1.ГОСТ 2554-90 ТОПЛИВА, МАСЛА, СМАЗКИ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЖИДКОСТИ. ХИММОТОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА.

2 ГОСТ 23258-78 «Смазки пластичные. Наименование и обозначение»

2. Международный технический журналhttps://izobretatel.by/5/innovacii/dobavki-k-motornym-maslam-obzor/, Журнал АГРОТЕХНИКА И ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ, 2017 «Повышение качества моторных масел как способ достижения заявленного ресурса дизелей» https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-kachestva-motornyh-masel-kak-sposob-dostizheniya-zayavlennogo-resursa-dizeley/viewer

Размещено на Allbest.ru