Автомобильные эксплуатационные материалы

    Базовые масла практически беззольны. Довольно высокая сульфатная зольность моторных масел в основном обусловлена  наличием в их составе моющих присадок, содержащих металлы. Эти присадки абсолютно  необходимы для предотвращения нагаро- и лакообразования на поршнях и придания маслам способности нейтрализовывать кислоты, характеризуемой количественно щелочным числом. Чем оно больше, тем большее количество кислот, образующихся при окислении масла и сгорании топлива, может быть переведено в нейтральные соединения. В противном случае эти кислоты вызвали бы коррозионный износ деталей двигателя и усилили процессы образования различных углеродистых отложений на них. При работе масла в двигателе щелочное число неизбежно снижается, нейтрализующие присадки срабатываются. Такое снижение имеет допустимые пределы, по достижении которых масло считается утратившим работоспособность. Поэтому при прочих равных условиях предпочтительнее масло, у которого щелочное число выше. 

    Обозначение масел по международной  системе SAE и API 

    Многообразие типов, конструкций двигателей и условий их работы предопределяет необходимость применения для их смазывания моторных масел с существенно различающимися свойствами.

    Двигателестроители  в инструкциях по эксплуатации, а  производители моторных масел в проспектах, рекламе, маркировании тары используют одни и те же условные обозначения свойств, областей применения и характеристик масел, принятые в классификациях:

      SAE (Американское общество автомобильных инженеров),

      API (Американский институт нефти),

      АСЕА (Ассоциация европейских производителей автомобилей) с 1996 г. пришла на   смену ССМС (Комитету производителей автомобилей европейского Общего рынка),

      ILSAC (Международный комитет по стандартизации и одобрению смазочных материалов -   совместная американо-японская классификация),

      MIL-L (спецификации Военного ведомства США),

      ГОСТ 17479.1-85 (Российская классификация по вязкостно-температурным и   эксплуатационным свойствам).

      Дополнительно ведущие производители  автомобилей подвергают масла  испытаниям по собственным программам, после чего допускают масла,  выдерживающие такие испытания,  в качестве масел первой заправки  для всех или определенных  типов техники своего производства. Такие спецификации называют допусками.

    Важнейшие, наиболее часто упоминаемые фирменные  спецификации (допуски) моторных масел  имеют следующие обозначения:  

    Volvo VDS, Volvo VDS-2;

    Volkswagen: VW 500.00, VW 501.00, VW 502.00, VW 505.00;

    Rover: RES 22 OL G-4, RES 22 OL PD-2, RES 22 OLD-5;

    BMW "Special Oils";

    Mercedes-Benz: MB 229.1, MB 228.5, MB 228.2/3, MB 228.0/1, MB 227.0/1;

    MAN 270, MAN 271, MAN QC 13017, MAN M 3275, MAN M 3277;

    MTU Type 1, MTU Type 2;

    MACK EO-K, MACK EO-L;

    Ford: E3E-M2C 153-Е (в США), WSE-M2C 903 (в Европе);

    General Motors: GM 6094 M,GM 4718 M, GM 4717 M.  

    В соответствии с классификацией SAE регламентируются вязкостно-температурные показатели моторных масел, т. е. их практическая вязкость.

    Эксплуатационные свойства масел (качество) определяются по классификациям, разработанным API и АСЕА, а также устаревшей, но все еще иногда применяемой ССМС.

    Из  всех существующих классификаций вязкости моторных масел для четырехтактных двигателей в России больше всего  прижилась SAE, созданная по методике Американского общества автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers). Под SAE адаптирован отечественный ГОСТ 17479.1-85.

    Европейские стандарты считаются более строгими, чем американские. Объясняется это  тем, что условия эксплуатации и более компактные двигатели на европейских моделях позволяют снимать больше мощности с единицы объема. 

    Основные  классификации и  маркировки 

 
 

    Задание № 3 

    Основные  свойства резины 

    Резина  (от лат. Resina – смола), вулканизат - продукт вулканизации резиновой смеси (композиции, содержащей каучук, вулканизующие агенты, наполнители, пластификаторы, антиоксиданты и другие ингредиенты). Конструкционный материал, обладающий комплексом уникальных свойств. Важнейшее из них, характерное для всех резин, - высокая эластичность, т.е. способность к большим обратимым деформациям растяжения в широком интервале температур.

    К числу ценных специальных свойств  резины, которые определяются в первую очередь типом каучука, относят тепло-, масло-, бензо-, морозостойкость, стойкость к действию радиации, агрессивных средств (кислот, щелочей, кислорода, озона), газонепроницаемость. 

    К особенностям механических свойств  каучуков и резин следует отнести:

    1) высокоэластический характер деформации  каучуков;

    2) зависимость деформаций от их скорости и продолжительности действия деформирующего усилия, что проявляется в релаксационных процессах и гистерезисных явлениях

    3) зависимость механических свойств каучуков от их предварительной обработки, температуры и воздействия различных немеханических факторов

    (света,  озона, тепла и др.). 

    Различают деформационно-прочностные, фрикционные  и другие специфические свойства каучуков и резин. 

    К основным деформационно-прочностным свойствам относятся: пластические и эластические свойства, прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, остаточное удлинение после разрыва, условные напряжения при заданном удлинении, условно-равновесный модуль, модуль эластичности, гистерезисные потери, сопротивление раздиру, твердость.

    К фрикционным свойствам резин относится износостойкость, характеризующая сопротивление резин разрушению при трении, а также коэффициент трения.

    К специфическим свойствам резин относятся, например, температура хрупкости, морозостойкость, теплостойкость, сопротивление старению. 

    Очень важным свойством резин является сопротивление старению (сохранение механических свойств) после воздействия  света, озона, тепла и других факторов.

    Механические свойства резин определяют в статических условиях, т. е. при постоянных нагрузках и деформациях, при относительно небольших скоростях нагрузки (например, при испытании на разрыв), а также в динамических условиях, например, при многократных деформациях растяжения, сжатия, изгиба или сдвига. При этом особенно часто резины испытывают на усталостную выносливость и теплообразование при сжатии.

    Усталостная выносливость характеризуется числом циклов деформаций, которое выдерживает  резина до разрушения. Для сокращения продолжительности определения усталостной выносливости испытания проводят иногда в условиях концентрации напряжений, создаваемых путем дозированного прокола или применения образцов с канавкой.

    Теплообразование  при многократных деформациях сжатия определяется по изменению температуры образца резины в процессе испытания в заданном режиме

    (при  заданном сжатии и заданной  частоте деформаций). 

    1. Пластические и эластические свойства

    Пластичностью называется способность материала легко деформироваться и сохранять форму после снятия деформирующей нагрузки. Иными словами, пластичность — это способность материала к необратимым деформациям.

    Эластичностью называется способность материала легко деформироваться и восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после снятия деформирующей нагрузки, т. е. способность к значительным обратимым деформациям.

    Эластическими деформациями, в отличие от упругих, называются такие обратимые деформации, которые характеризуются значительной величиной при относительно малых деформирующих усилиях (низкое значение модуля упругости).

    Пластические  и эластические свойства каучука  проявляются одновременно; в зависимости  от предшествующей обработки каучука  каждое из них проявляется в большей  или меньшей степени. Пластичность невулканизованного каучука постепенно снижается при вулканизации, а эластичность возрастает. В зависимости от степени вулканизации соотношение этих свойств каучука постепенно изменяется. Для невулканизованных каучуков более характерным свойством является пластичность, а вулканизованные каучуки отличаются высокой эластичностью. Но при деформациях невулканизованного каучука наблюдается также частичное восстановление первоначальных размеров и формы, т. е. наблюдается некоторая эластичность, а при деформациях резины можно наблюдать некоторые неисчезающие остаточные деформации.

    Согласно  теории, разработанной советскими учеными  А. П. Александровым и Ю. С. Лазуркиным, общая деформация каучука и резины состоит из трех составляющих:

    1) упругой деформации, подчиняющейся  закону Гука, jу;

    2) высокоэластической деформации  jв;

    3) пластической деформации jп; 

  j = jу + jв + jп 

    Соотношение составляющих общей деформации зависит  от природы каучука, его структуры, степени вулканизации, состава резины, а также от скорости деформаций, значений создаваемых напряжений и деформаций, длительности нагружения и от температуры.

    Упругая деформация практически устанавливается  мгновенно при приложении деформирующего усилия и также мгновенно исчезает после снятия нагрузки; обычно она составляет доли процента от общей деформации. Этот вид деформации обусловлен небольшим смещением атомов, изменением межатомных и межмолекулярных расстояний и небольшим изменением валентных углов.

    Высокоэластическая  деформация резин увеличивается  во времени по мере действия деформирующей  силы и достигает постепенно некоторого предельного (условно-равновесного) значения. Она так же, как и упругая деформация, обратима; при снятии нагрузки высокоэластическая деформация постепенно уменьшается, что приводит к эластическому восстановлению деформированного образца. Высокоэластическая деформация, в отличие от упругой, характеризуется меньшей скоростью, так как связана с конформационными изменениями макромолекул каучука под действием внешней силы. При этом происходит частичное распрямление и ориентация макромолекул в направлении растяжения. Эти изменения не сопровождаются существенными нарушениями межатомных и межмолекулярных расстояний и происходят легко при небольших усилиях. После прекращения действия деформирующей силы вследствие теплового движения происходит дезориентация молекул и восстановление размеров образца. Специфическая особенность механических свойств каучуков и резин связана с высокоэластической деформацией.

    Пластическая  деформация непрерывно возрастает при  нагружении и полностью сохраняется  при снятии нагрузки. Она характерна для невулканизованного каучука  и резиновых смесей и связана  с необратимым перемещением макромолекул друг относительно друга.

    Скольжение  молекул у вулканизованного каучука  сильно затруднено наличием прочных  связей между молекулами, и поэтому  вулканизаты, не содержащие наполнители, почти полностью восстанавливаются  после прекращения действия внешней силы. Наблюдаемые при испытании наполненных резин неисчезающие деформации являются следствием нарушения межмолекулярных связей, а также следствием нарушения связей между каучуком и компонентами, введенными в неё, например, вследствие отрыва частиц ингредиентов от каучука.