Групповой химический состав нефти и продуктов ее переработки

Температура каплепадения смазок с парафином или церезином составляет 55 ÷ 60⁰С. Температура каплепадения солидола – 65 ÷ 100⁰С.

 

ТИПЫ СМАЗОК

 

1. Солидолы – смазки  на основе кальциевых мыл; водостойкие, среднеплавкие.

2. Консталины – смазки на основе натриевых мыл; тугоплавкие, растворяются в воде.

3. Литолы – смазки на основе литиевых мыл; универсальные, водостойкие, обладают высокой температурой каплепадения.

 

 

 

 

АДСОРБЦИЯ ПОЛЯРНО-АКТИВНЫХ МОЛЕКУЛ НА ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛОВ

 

 

 

Все типы масел и пластинных смазок содержат поверхностно-активные вещества (ПАВ) или полярно-активные молекулы, которые закрепляются (фиксируются) на поверхности металлов. Процесс фиксирования на поверхности деталей полярно-активных молекул называют адсорбцией (или адгезией) молекул ПАВ.

Молекулы ПАВ: 

                        

                            

              

                       

    

 

 

 

 

 

Молекулы ПАВ формируют на поверхности деталей мономолекулярный слой и полимолекулярные слои. Число слоев на поверхности металла может доходить до тысячи и более (толщина слоя ~ 2 мкм). С повышением температуры верхние слои, не имеющие прочной связи с поверхностью детали, разрушаются, но первый мономолекулярный слой остается в неизменном виде, т. е. прочно связан с поверхностью металла. Полимолекулярные слои препятствуют соприкосновению поверхностей трущихся деталей. Образующаяся масленая плёнка обладает высокой прочностью к сдвиговым напряжениям.

Молекулы ПАВ адсорбируются  на поверхности деталей по физическому и химическому механизмам адсорбции. При физическом типе адсорбции между молекулами ПАВ и поверхностью возникают слабые электростатические силы (силы  Ван Дер Ваальса). При химической адсорбции между молекулами ПАВ и металлом поверхности возникают химические связи, в частности, в результате химической реакции между молекулой ПАВ и металлом.

                   

Физический тип (силы Ван Дер Ваальса).     Химический тип (химические связи.

 

Химический тип адсорбции  ПАВ более вероятен в формировании полимолекулярных слоёв.

 

ТВЕРДЫЕ И САМОСМАЗЫВАЮЩИЕСЯ МАТЕРИАЛ

 

Твердые и самосмазывающиеся  материалы применяют обычно в  экстремальных условиях, в которых жидкие или пластичные теряют свою работоспособность. К таким условиям следует отнести высокие температуры, большие удельные давления и др. Кроме того, этот вид смазочных материалов может быть использован в качестве одного из компонентов жидких масел или пластичных смазок. Например, добавление коллоидного графита в пластичную смазку значительно повышает ее антифрикционные свойства. Повышаются смазочные свойства и масел при добавлении в них дисульфида молибдена, дисульфида вольфрама, графита и некоторых других веществ.

Значение твердых и  самосмазывающихся материалов в ближайшее время должно возрасти в связи с разработкой модификаций двигателей и топливной аппаратуры, предназначенных для альтернативных топлив, в том числе топлив, применяемых при криогенных температурах (сжиженный метан, водород и др.).

Смазывающие свойства этих материалов объясняются строением их кристаллической решетки, и которой атомы, образующие слой, расположены ближе друг к другу, чем расстояния между слоями. Например, у графита расстояния между атомами в слое равны 0,142 нм, а расстояния между слоями 0,344 нм. Однако объяснить строением кристаллической структуры смазывающую способность сухих смазочных материалов полностью не удается. Например, тальк, применяющийся широко для предотвращения слипания поверхности камеры с покрышкой в пневматических шинах, тоже имеет слоистую гексагональную структуру, но совершенно не обладает смазывающими свойствами в металлических узлах трения. То же относится и к слюде.

Существенное значение имеет адгезия — способность  прилипания смазочного материала к поверхности трения. У талька и слюды такой способности нет, а у графита, дисульфида молибдена и других видов сухих смазок такая способность ярко выражена.

Имеет значение и фактор адсорбции молекул воды и кислорода  на поверхности смазок. Коэффициент  трения при применении этих смазочных  материалов в вакууме увеличивается. При влажности более 30 % коэффициент трения также начинает увеличиваться.

При применении дисульфида молибдена скольжение происходит между слоями серы, так как она обладает высокой адгезией к металлам. Вместе с ем коэффициент трения при скольжении серы по сере больше, чем при скольжении дисульфида молибдена.

 

Твердые смазки на основе слоистых материалов

 

Графит. Известен как одно из аллотропных состояний углерода. Имеет гексагональную структурную решетку, в которой параллельные слои вещества расположены на расстоянии 3,44 А. Графит хорошо заполняет технологические неровности микропрофиля поверхности трения, образуя гладкую зеркальную поверхность. Скорость относительного скольжения мало влияет на коэффициент трения графита, в то время как удельная нагрузка оказывает на него существенное воздействие.

При увеличении удельной нагрузки до 450…500 Н/мм² коэффициент трения быстро уменьшается (примерно до 0,03). При дальнейшем увеличении нагрузки коэффициент трения начинает возрастать, изнашивание становится более интенсивным.

Большое значение имеет материал трущихся деталей. Графит АГ-1500 лучше всего работает в паре с чугуном и хромом; графит Е — со сталью и хромом. Чем прочнее пленка оксида металла, тем лучше работает графит. Хуже всего графит работает по меди. Его износ в этом случае в 18 раз больше, чем при работе по хрому, что является одной из причин быстрого изнашивания щеток электродвигателей и генераторов.

Трение графита марки АГ-1500 по коррозионно-стойкой стали при  температуре 800°С вызывает резкие скачки коэффициента трения и увеличение его от 0,25 до 0,4. На воздухе удельные нагрузки на пары графит—металл могут быть увеличены в 3…5 раз.

Применяют графит как добавку к  различным смазочным материалам (например, солидолу УСсА), как сухой смазочный материал в виде тонкого порошка или как самосмазывающийся материал.

Основные свойства графита и  других слоистых материалов приведены в табл. 30.

Дисульфид молибдена MoS₂. Установлено, что MoS₂, как и графит, имеет гексагональное строение. Расстояние между ближайшими атомами молибдена в решетке равно 2,41 А, а между атомами серы в ближайших слоях 3 А.

При температуре 350°С начинается процесс  окисления MoS₂. Цвет серо-стальной. Кристаллы имеют игольчатое строение. Плотность 4800 кг/м³. Коэффициент трения с увеличением удельной нагрузки уменьшается, достигая 0,02 (при 2800 МПа). Применяют как сухой смазочный материал или как добавку в жидкие и пластичные смазочные материалы. Основные свойства MoS₂ приведены также в табл. 30.

Дисульфид вольфрама WS₂. Структура WS₂ гексагональная, слоистая. На воздухе WS₂ может работать, не окисляясь, до температуры 510°С, а его несущая способность в 3 раза больше, чем дисульфида молибдена. Химически WS₂ очень стабилен, не растворяется в сильных кислотах и щелочах, воде, маслах, ацетоне. WS₂ не вызывает коррозии металлов. При приготовлении коллоидных суспензий WS₂ со смазочными маслами необходимо учитывать большую разность плотностей, вызывающую нестабильность системы. Поэтому предпочтительны смеси, состоящие из WS₂ и пластичных смазочных материалов или специальных паст. Основные свойства WS₂ приведены также в табл. 30.

 

 

                                                                                        Таблица 30.

 

К слоистым смазочным  материалам, имеющим гексагональную решетку, следует отнести соединения селена — диселениды молибдена MoSe₂, вольфрама WSe₂, ниобия NbSe₂, нитрида бора BN, а также соединения, обладающие несколько худшими смазывающими свойствами и относительно невысокой температурой плавления, — SdJ₂, PbJ₂, Sb₂S₂, AgJ.

 

Самосмазывающиеся конструкционные материалы

 

Принцип создания самосмазывающихся  материалов прост: в основу, представляющую собой прочные и стабильные полимеры (например, из группы полиамидных смол), вводят наполнители, обладающие смазывающими свойствами, — дисульфид молибдена или графит. Наполнитель вводят или в процессе полимеризации основы, или в расплав готового полиамида. Твердость готового материала растет с увеличением количества введенного наполнителя, достигая максимума при содержании его 30—35 %. При дальнейшем увеличении количества наполнителя твердость начинает резко падать, причем одновременно уменьшается ударная прочность, что снижает конструкционную ценность материала, так как он становится хрупким.

Наилучшие результаты получаются при применении в качестве наполнителя полиамидных смол MoS₂. Ценные самосмазывающиеся материалы получаются при армировании фторопласта-4 медной стружкой. Износостойкость композиции повышается в 10 тыс. раз. Наименьший коэффициент трения фторопласта-4 получается при введении в расплав основы стружки бронзы. Наименьшее трение наблюдается у металло- или стеклофторопластовых композиций при их работе по коррозионно-стойкой стали (из-за отсутствия окисной пленки).

Хорошим самосмазывающимся  конструкционным материалом являются фенольные смолы с добавкой тефлона. Несущая способность этих композиций увеличивается при добавлении наполнителя не более 15 % тефлона.

Технология порошковой металлургии позволила создать ряд самосмазывающихся материалов на базе порошковых. Особенностью этих структур, выгодно отличающей их от полимерных композиций, является высокая теплопроводность, обеспечивающая хороший отвод теплоты из узла трения.

Основой таких материалов является пористая структура наполнения смазывающим веществом. В качестве смазывающего вещества можно использовать различные сухие смазочные материалы. Хорошие результаты были получены при применении графита, дисульфида молибдена и даже полимерных смазывающих материалов, например, фторопласта. Для спекания основы используют медь, молибден, железо и другие металлы. Пропитку вводят так, чтобы включения смазывающего материала равномерно были распределены по всему объему основы.

Наиболее распространены бронзографитовые и железографитовые порошковые материалы. Для улучшения смазывающих свойств поры материала пропитывают жидким смазочным материалом. Коэффициент трения по стали этих материалов 0,04…0,09.

При применении металлокерамических  самосмазывающихся материалов надо иметь в виду их относительную хрупкость и малую прочность на растяжение. В остальном, эти материалы хороши для направляющих клапанов, теплонапряженных элементов золотникового распределения и ряда других узлов трения, в которых трудно или невозможно использовать обычные смазочные материалы.

 

ОХЛАЖДАЮЩИЕ ЖИДКОСТИ

 

Назначение охлаждающих  жидкостей- это воспринимать и отводить тепловой поток от тех зон и деталей двигателя, перегрев которых вызывает нарушение нормальной работы мотора или его разрушение.

В качестве хладоагентов выступают само топливо, масло, вода и воздух. Использование воды связано с ее высокой теплоемкостью и теплопроводностью. Она не разрушает резину, нетоксична. Однако температура замерзания воды – 0⁰С – высока с точки зрения эксплуатационных свойств, а температура кипения – 100⁰С – низка с точки зрения эксплуатационных свойств. Поэтому используются антифризы – низкозамерзающие жидкости.

Антифриз – это смеси воды с этиленгликолем (двухатомный спирт).

 

Н₂С¾СН₂

               ê     ê

             ОН  ОН

Этиленгликоль ядовит. 30 гр. этиленгликоля - смертельная доза. Температура кипения этиленгликоля – 175⁰С. Температура замерзания: -20⁰С. Этиленгликоль хорошо, в любых пропорциях, смешивается с водой. Антифризы делят на две группы- силикатосодержащие и безсиликатные. Силикатосодержащие имеют цвета сине-зеленой гаммы, безсиликатные- красного цвета. Безсиликатные, в отличие от силикатосодержащих, обладают лучшими эксплуатационными характеристиками и служат без потери свойств не менее 5 лет, они также нейтральны к материалам, из которых изготовлены системы охлаждения.

 

ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ  СИСТЕМЫ ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ-ВОДА

 

66% этиленгликоля

33% воды

Этиленгликоль имеет  повышенную коррозионную агрессивность, поэтому в него вводят антикоррозионные присадки. Кроме того, в антифризы, тосолы и «Лена» добавляют антипенную присадку.

 

 

 

 

 

 

 

 

ТОМОЗНЫЕ ЖИДКОСТИ

 

Марки применяемых тормозных  жидкостей (ТЖ) разделяют по основному компоненту на касторовые и этиленгликолевые. К первым относятся ТЖ БСК и АСК, ко вторым- «Нева», «Томь», «Роса». БСК, АСК- касторовая основа с добавлением бутилового спирта. Этиленгликолевые ТЖ- спиртогликолевые смеси.

 

Классы тормозных жидкостей по стандарту

 

 

Класс	DOТ-3	DOТ-4	DOТ-5.1	Роса	Томь
Сухое кипение, оС	205	230	260	260 соотв. DOТ-4	220 соотв. DOТ-3
Температура кипения увлажненной жидкости, оС	140	155	180	165	155

 

Во время ТЖ в рабочих  цилиндрах нагревается до сравнительно высоких температур. Если температура  достигнет точки кипения ТЖ, то в ней могут образовываться паро-воздушные  пробки. Педаль тормоза податлива, проваливается и эффективность тормозов резко снижается (особенно для дисковых  тормозов). Т.Ж гигроскопичны. За год жидкость в тормозной системе «набирает» 2-3% воды, в результате этого температура кипения снижается на 30-50^оС. Поэтому рекомендуется менять ТЖ 1 раз в 2 года независимо от пробега автомобиля.