close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Jerihov Avtomob ekspluat mat

код для вставкиСкачать
В. Б. ДЖЕРИХОВ
Автомобильные эксплуатационные материалы
•
В. Б. ДЖЕРИХОВ
198
Автомобильные
эксплуатационные
материалы
199
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
В. Б. ДЖЕРИХОВ
Автомобильные
эксплуатационные
материалы
Учебное пособие
Издание второе, переработанное и дополненное
Санкт-Петербург
2012
1
УДК 662.75(076.6)
Рецензент: канд. техн. наук, доцент О. А. Барков (НОУ Центр менеджмента «Бастион»)
Введение
Джерихов, В. Б.
Автомобильные эксплуатационные материалы: учеб. пособие /
В. Б. Джерихов; СПбГАСУ. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб., 2012. –
193 с.
ISBN 978-5-9227-0403-4
Изложена методика выполнения лабораторных работ по основным
разделам дисциплины «Автомобильные эксплуатационные материалы».
Рассмотрены правила проведения физико-химических анализов с горючесмазочными материалами. Показан порядок выбора конкретной марки топлива, масла и смазки из всего ассортимента эксплуатационных материалов для конкретного типа автомобиля.
Предназначено для студентов специальностей 190600.62 – эксплуатация транспортно-технологических машин по профилям подготовки Автомобили и автомобильное хозяйство; Сервис автомобилей и
транспортно‑технологических машин.
Табл. 41. Ил. 38. Библиогр.: 12 назв.
ISBN 978-5-9227-0403-4
© В. Б. Джерихов, 2012
© Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, 2012
2
Эффективность и надежность эксплуатации различных марок автомобилей зависит не только от конструктивных и технологических
особенностей, но в значительной степени от того, насколько удачно подобраны к ним топливо, смазочные материалы и технические
жидкости.
В связи с этим для специалиста по эксплуатации автомобильной
техники все большее значение приобретает умение правильно выбрать марку топлива и смазочных материалов для конкретного типа
машины, при этом следует технически обосновать подбор полноценного заменителя, а также обеспечить организацию контроля соответствия показателя качества продукта по ГОСТу или ТУ.
Для успешного решения этих задач студентам необходимо приобрести практические навыки в проведении простейших лабораторных анализов с горюче-смазочными материалами и при этом научиться давать правильную оценку их эксплуатационным качествам
и свойствам. В целом при выполнении лабораторных работ студенты
должны:
• закрепить, углубить и конкретизировать свои знания, полученные на занятиях и при самостоятельной работе над учебными пособиями, и в особенности знания марок топлива, смазочных материалов, специальных жидкостей, использующихся при эксплуатации
автомобилей;
• ознакомиться с оборудованием и приборами, используемыми
при определении основных показателей качества ГСМ;
• изучить, знать и соблюдать меры предосторожности (безопасности) при работе с горюче-смазочными материалами.
Лабораторные работы студенты выполняют группами по 2-3 человека на каждом рабочем месте, обеспеченном необходимым оборудованием, образцами испытуемых материалов и методическими
указаниями по проведению испытаний.
3
Общие указания
по выполнению лабораторных работ
К лабораторной работе студент должен готовиться заранее, а
именно:
• изучить цель предстоящей лабораторной работы;
• ознакомиться с ее содержанием и порядком проведения;
• проработать теоретический материал, относящийся к данной
работе, по конспекту лекций или учебнику.
Перед проведением лабораторной работы:
• ознакомиться с устройством оборудования и приборов, а также
с правилами обращения с ними;
• собрать установку или прибор, на котором будет проводиться
анализ, и проверить правильность сборки;
• с помощью лаборанта или преподавателя подобрать посуду, реактивы и нормативно‑техническую документацию на нормы оцениваемых показателей;
• получить образец анализируемого продукта и внести в отчет
исходные данные по выполняемой работе;
• провести обработку опытных данных и необходимые расчеты.
По окончании работы:
• разобрать собранные для проведения работы установку или
прибор;
• по итогам лабораторной работы составить отчет.
На рабочем месте должно быть все, что нужно студенту для выполнения задания, и не должно быть ничего, что отвлекало бы его
внимание и мешало бы проведению работы.
Грязная посуда и приборы, плохая подгонка деталей в местах
соединения, неправильно подготовленные реактивы искажают результаты анализа. К лабораторной работе можно приступить только
тогда, когда аппарат или прибор собран и проведен.
Работы выполняются студентами с заданными образцами продуктов в точном соответствии с указаниями руководства. Непроду4
манность и поспешность в выполнении анализа не только исказят
результаты испытания, но также могут привести к порче приборов и
даже к несчастному случаю.
В отчете (в тетради по выполнению лабораторных работ) должны
быть освещены все вопросы по выполненной работе:
• номер и наименование работы;
• характеристика испытуемого показателя качества, его размерность;
• сущность испытания;
• краткое описание хода испытания с зарисовкой принципиальных схем приборов;
• наименование продукта (номера пробы) и данные опыта;
• расчет показателя и его графическое построение (по необходимости);
• оценка результата испытания, включая сравнение с нормами
ГОСТа;
• оценка поведения продукта при его использовании в эксплуатации автомобиля.
5
УДК 662.75(076.6)
Рецензент: канд. техн. наук, доцент О. А. Барков (НОУ Центр менеджмента «Бастион»)
Инструкция по технике безопасности
приВ.проведении
лабораторных работ
Джерихов,
Б.
Автомобильные эксплуатационные материалы: учеб. пособие /
В. Б. Джерихов; СПбГАСУ. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб., 2012. –
выполняющие лабораторные работы, имеют дело:
193Студенты,
с.
• с легковоспламеняющимися горючими жидкостями, такими
как бензин, керосин, дизельное топливо, растворители и другими
ISBN 978-5-9227-0403-4
легкими
нефтепродуктами;
• с токсичными жидкостями, такими как ароматические углеводороды, антифризы, тормозные жидкости и др.
Изложена
выполнения
лабораторных
работ по основным
Главными методика
опасностями
при выполнении
лабораторных
работ явразделам дисциплины «Автомобильные эксплуатационные материалы».
ляются:
Рассмотрены правила проведения физико-химических анализов с горюче• пожарная
опасность;Показан порядок выбора конкретной марки тосмазочными
материалами.
•
отравление
токсичными
попадании их материав пищеплива, масла и смазки
из всего веществами
ассортимента при
эксплуатационных
вой
тракт.
лов для конкретного типа автомобиля.
По
этим причинам
выполнению
лабораторных
работ допускаПредназначено
для кстудентов
специальностей
190600.62
– эксются те студенты,
которые изучили правила
безопасности
плуатация
транспортно-технологических
машинтехники
по профилям
подготовки
Автомобили
и автомобильное хозяйство;
Сервис автомобилей
при работе
с топливно-смазочными
и токсичными
материалами,и
транспортно‑технологических
машин. местах и соблюдающие правила
прошедшие инструктаж на рабочих
внутреннего распорядка в лаборатории.
Табл.
41. Ил.работы
38. Библиогр.:
12 назв.
До начала
необходимо:
• проверить исправность нагревательных приборов и аппаратуры, вентиляции, а также надежность заземления электроприборов;
• при подготовке проб нефтепродуктов к испытанию (переливание из колб в приборы) производить его вдали от нагревательных
приборов на специальном столе в вытяжном шкафу;
• на рабочем месте, а также возле рабочих столов нельзя ставить
сумки, чемоданы, портфели, так как загромождение этими предметами может привести к неблагоприятным последствиям в процессе
проведения опыта с горючими веществами;
• на рабочем месте студент должен иметь методическое руководISBN
В. Б. Джерихов, 2012
ство и978-5-9227-0403-4
рабочую тетрадь для©записей.
Во время работы нужно©строго
Санкт-Петербургский
государственный
выполнять следующие
требоваархитектурно-строительный университет, 2012
ния:
6
1. Держать сосуды с нефтепродуктами на расстоянии не менее
чем на 0,5 м от электронагревательных приборов.
2. Включать электронагревательные приборы только после того,
как топливо будет залито в прибор, который подготовлен к проведению испытания.
3. Оставшееся топливо должно быть слито в колбу, закрыто пробкой и поставлено на установленное место.
4. Запрещается применять открытое пламя или другой источник
возможного воспламенения на рабочем месте. Сжигать образцы топлив при их анализе допускается только в вытяжном шкафу, в котором отсутствуют какие-либо нефтепродукты.
5. Для выполнения лабораторной работы необходимо использовать нефтепродукты в таком количестве, которое не превышает указанное в методических указаниях.
6. Подготовку проб к испытанию нужно проводить до включения
нагревательных приборов.
7. При сильном запахе бензина или другого какого-либо легковоспламеняющегося продукта необходимо все работы прекратить,
а помещение тщательно проветрить. (Так же нужно поступить при
проливе бензина на рабочий стол или на пол.)
8. Остерегаться прикасания к горячим приборам, не разбирать их,
когда они находятся в горячем состоянии (необходимо дождаться,
пока они остынут).
9. Использованные нефтепродукты (бензин, керосин, дизельное
топливо и др.) категорически нельзя сливать в раковины, так как они
могут скопиться в сифонах и явиться причиной возможного взрыва.
10. Особую осторожность необходимо соблюдать с этилированными бензинами, антифризом и тормозными жидкостями, так как
они могут поражать кожу человека. Поэтому при их попадании на
кожу необходимо тщательно промыть пораженные участки водой с
мылом, а при попадании внутрь – немедленно обратиться к врачу.
11. При работе со стеклянными приборами и посудой не следует
употреблять излишних усилий при закрывании (открывании) приборов пробками или резиновыми трубками, так как это может привести к поломке стеклянного прибора и порезу рук осколками стекла.
12. При выполнении лабораторной работы всегда придерживаться
методических указаний и постоянно помнить, что поспешность или
непродуманное отклонение от рекомендованного порядка работы
может привести к взрыву, пожару или несчастному случаю.
7
При возникновении аварийной ситуации необходимо:
1. В случае воспламенения горючей жидкости быстро убрать от
пламени сосуды с нефтепродуктами, выключить электронагревательные приборы, немедленно погасить пламя струей углекислоты из
углекислотного огнетушителя или засыпать очаг пламени песком.
2. Категорически запрещается тушить пламя на электроприборах,
когда они находятся под напряжением, используя пенный огнетушитель. Следует помнить, что пена проводит электрический ток, который может поразить человека при тушении пожара.
3. При возгорании одежды необходимо пламя гасить путем обертывания человека одеялом (полотенцем), плотно прижимая его к
месту возгорания.
После окончания работы необходимо:
1. Выключить электронагревательные приборы и обеспечить общую электрическую цепь.
2. Убрать с рабочих мест ветошь, бумагу, пропитанные нефтепродуктами.
3. Слить использованные нефтепродукты в специальные емкости.
4. После работы с токсичными веществами (антифризом или этилированным бензином) тщательно вымыть руки мылом.
Студенты, нарушившие меры безопасности, привлекаются к
дисциплинарной ответственности!
Лабораторная работа № 1
Ознакомление с ассортиментом топлив
Цель работы
1. Ознакомить студентов с существующим ассортиментом топлив
для наземной колесной и гусеничной техники.
2. Научить студентов различать сорта топлив простейшими способами по внешним признакам.
Время – два академических часа.
Задание
Оценить и безошибочно определить по внешним признакам
основные сорта нефтяных топлив (бензинов, керосинов, дизельных
топлив и др.) по цвету, прозрачности, запаху и испаряемости.
Качественно определить наличие в топливе:
• механических примесей и воды;
• непредельных углеводородов;
• этиловой жидкости;
• смолистости и загрязненности после сжигания.
I. Теоретическая часть
Топливом являются вещества, выделяющие энергию, которая высвобождается в результате распределения молекул при сгорании.
Главными видами топлив для двигателей внутреннего сгорания являются органические топлива, такие как бензин, керосин, дизельное
топливо, мазут и т. д. Каждый из этих видов имеет свое функциональное назначение. Поэтому классификация этих топлив осуществляется по нескольким признакам:
• по сырьевому источнику (нефтяные, газовые, альтернативные
и т. д.);
• по технологии получения – прямогонное (дистиллятное) или
топливо вторичных процессов;
8
9
• по назначению топлива используются в двигателях с искровым
зажиганием (бензин), в двигателях с воспламенением от сжатия (дизельное топливо), в газобаллонных автомобилях (сжатые и сжиженные газы), в котельных агрегатах (мазут) и т. д.
Общим свойством для всех топлив должно быть то, что они не
должны содержать в себе механических примесей и воды.
Определение их отсутствия или наличия проводится по внешним
признакам или с помощью специальных приборов.
При осмотре жидкого топлива невооруженным глазом в стеклянном сосуде не должно быть обнаружено твердых частиц как во взвешенном состоянии, так и в осадке.
В небольших количествах (сотые доли процента) вода способна
раствориться в жидком топливе, и оно при этом не теряет прозрачности. Избыточное же количество в нем воды при перемешивании
вызывает его помутнение, а при отстаивании вследствие большого
удельного веса приводит к скоплению воды на дне емкости отдельным слоем. Поэтому при оценке жидкого топлива на наличие воды
достаточно осмотреть его в стеклянном цилиндре и зафиксировать
наличие или отсутствие мути либо отдельного слоя воды на дне.
Таким образом, наличие воды в топливе при низких температурах
приводит к ее кристаллизации и засорению топливной аппаратуры.
Кроме этого возможно разложение компонентов, что увеличивает
коррозионную агрессивность топлива.
Присутствие в топливах непредельных углеводородов, смолистых включений и механических примесей приводит к интенсивному отложению смолистых веществ и образованию нагара на деталях
двигателя, что вызывает его перегрев и повышенный износ, а иногда
и прогорание поршней.
Если в топливе при высоких температурах происходит испарение
легких фракций с кристаллизацией углеводородов, то характер такого явления будет определяться физической стабильностью этого
топлива.
Если топливо при длительном хранении склонно к осмолению, а при
эксплуатации к образованию смолистых отложений во впускном трубопроводе двигателя и нагара в его камерах сгорания, то характер поведения такого топлива определяется его химической стабильностью.
Кроме того, в топливах происходят процессы окисления, уплотнения и разложения, которые имеют свой период времени (большой
или малый) в зависимости от свойства каждого топлива.
10
Поэтому время, в течение которого топливо, находящееся в контакте с воздухом, под давлением 0,7 МПа при t = 100 °C, практически
не окисляется, оценивается индукционным периодом этого топлива.
Чем выше будет у топлива индукционный период, тем выше будет
его химическая стабильность.
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы
Набор топлив: бензины, керосины, дизельное топливо . ..1 комплект
Цилиндр из бесцветного стекла диаметром 35…50 мм .............. 1 шт.
Пробирки химические ................................................................ 4–5 шт.
Выпуклое часовое стекло диаметром 50…70 мм ....................4−6 шт.
Пипетки на 10,1 и 0,5 мм по .......................................................... 1 шт.
Штатив с кольцом и асбестовой сеткой.............................. 1 комплект
Электроплитка . ............................................................................... 1 шт.
10%-ный спиртовой раствор йода .......................................... 50–70 мл
0,02%-ный раствор марганцовокислого калия . .................... 10–20 мл
Спирт этиловый ректификат ...................................................50−70 мл
Фильтровальная бумага
Порядок выполнения работы
Ознакомление с внешним видом и запахом топлив
Для ознакомления с топливами студенты должны:
• рассмотреть внешний вид типовых топлив из имеющегося ассортимента, обращая внимание на их цвет, запах и прозрачность;
• сравнить с ними заданный образец топлива;
• провести испытание летучести путем испарения капли топлива
на бумаге.
1. Цвет. Окраска топлива в розовый, синий, зеленый или желтый
цвет указывает на содержание в нем этиловой жидкости. Если автомобильные бензины этилированны, то они окрашиваются в следующие цвета: A-76 – в желтый; АИ-93 – в оранжево-красный; АИ-95 –
в оранжевый; АИ-98 – в синий или голубой; авиационные бензины: Б-91/115 – в зеленый; Б-91/130 – в желтый; Б-100/130 – в яркооранжевый.
11
Неэтилированные бензины бесцветны или имеют слегка желтоватый цвет, так как в них содержатся смолистые соединения или они
загрязнены маслом. Наиболее часто желтый цвет наблюдается у бензинов А-72, находящихся длительное время на хранении.
Бесцветны также реактивное топливо (ТС-1 и ТС-2) и осветительный керосин, имеющий синеватый оттенок в отраженном свете.
Обычно керосин, предназначенный для технических целей, имеет
желтый цвет.
Дизельные топлива могут быть бесцветны или желтоватого цвета, а топлива для тихоходных дизелей имеют цвет от темно-желтого
до бурого или светло-коричневого.
2. Прозрачность. Все топлива должны быть совершенно прозрачными и не должны содержать взвесей и осадков. Мутность топлива при комнатной температуре вызывается обычно наличием в нем
воды в виде эмульсии или механических примесей.
В бензинах эмульсия быстро распадается (за 10...12 мин), и вода
осаждается на дно сосуда в виде капель или слоя. Водная эмульсия
в дизельном топливе более устойчива, и для ее осаждения в склянке
требуется несколько часов.
Взвеси и осадки являются механическими примесями. В дизельных
топливах они иногда маскируются темным цветом продукта. В таких
случаях дизельное топливо фильтруют через бумажный фильтр. На
бумажном фильтре остаются следы осадков, по виду которых судят о
наличии механических примесей. Для получения отчетливых результатов необходимо пропустить через фильтр не менее литра топлива.
3. Запах. Запахи топлива различного происхождения легко различаются. Бензины, содержащие продукты термического крекинга,
гидролиза коксования, обладают резким неприятным запахом, свойственным непредельным углеводородам, и чем выше содержание
последних в бензине, тем сильнее этот резкий запах (А-72 и иногда
А-76). Бензины прямой перегонки, каталитического крекинга (А-76,
АИ-93 и АИ-98) пахнут сравнительно мягко.
Освежительные керосины и реактивные топлива обладают относительно слабым «керосиновым» запахом.
Дизельные топлива обычно обладают несильным, но устойчивым
резким запахом из-за содержания в них сернистых соединений.
4. Испаряемость. На белую бумагу следует нанести по одной капле каждого вида топлива и дать ему испариться. Осмотреть остаток
после испарения.
12
Современные автомобильные бензины, особенно зимнего вида, а
также авиационные испаряются без остатка в течение 1...2 мин. После испарения автомобильных бензинов А-66, А-72, А-76 на бумаге
остаются незначительные следы (пятна), которые доиспаряются при
легком прогреве.
Керосин и дизельное топливо длительное время остаются на бумаге в виде жирного пятна.
5. Качественное определение наличия механических примесей
и воды. Испытуемое топливо налить в стеклянный цилиндр диаметром 40–45 мм. Визуальным осмотром определить наличие или
отсутствие взвешенных или осевших на дно цилиндра твердых частиц. Так же определить наличие или отсутствие водного слоя на
дне цилиндра и характер мути. Затем топливо профильтровать через
бумажный фильтр. По следам осадков на бумажном фильтре определить наличие механических примесей и воды в испытуемом топливе. Результаты внешней оценки записать в отчет.
6. Качественное определение наличия непредельных углеводородов. Нестойкие, легковоспламеняющиеся непредельные углеводороды могут находиться в топливах. Непредельные углеводороды
содержат в себе продукты термического крекинга, коксования и
частично каталитического крекинга. Поэтому присутствие их в топливах нежелательно. Они во время транспортирования и хранения
топлива могут полимеризоваться и превращаться в смолы, которые
при работе двигателя образуют твердые отложения на деталях.
В бензинах прямой перегонки в том числе во всех авиационных
бензинах, а также в дизельном топливе, осветительных керосинах
и реактивных топливах непредельных углеводородов нет или очень
мало.
Для определения наличия их в топливах необходимо налить в
пробирку равные объемы испытуемого топлива и 0,02%-ного водного раствора марганцовокислого калия (перманганата) KMnO4. Смесь
хорошо взболтать в течение 10–15 с и дать отстояться.
Результат реакции:
3R – CH = CH2 + 2KMnО4 + 4H2O → KOH + 2MnО2 + 3R – CHOH –
– CH2ОH
Фиолетовая окраска водного раствора KMnO4 переходит в бурую
с последующим выпадением бурого осадка MnО2 на дно пробирки,
что говорит о наличии в топливе непредельных углеводородов.
13
3I2 + Pb(C2H5)4 → PbI2 + C2H5I
Наличие йодистого свинца указывает на присутствие в бензине
этиловой жидкости.
8. Определение смолистости и загрязненности бензина по
остатку после сжигания. По остатку после сжигания испытуемого
топлива на сферическом (часовом) стекле можно судить о его смолистости и загрязненности другими веществами.
Испытание необходимо проводить в вытяжном шкафу, для чего
на часовое стекло сферической формы диаметром 60–70 мм, установленное выпуклостью вниз на асбестовой сетке, наливают с помощью пипетки испытуемое топливо в количестве 0,5 или 1,0 мл
и поджигают спичкой. При этом бензин воспламеняется мгновенно, керосин загорается после длительного поджигания, дизельное
топливо поджечь спичкой практически не удается. После окончания горения бензина стеклу дают некоторое время остыть, а затем
осматривают остаток следов сгоревшего топлива на сферическом
стекле (рис. 1).
14
1
2
1
1
1 2
2
4
4
4
5
4
5
3
2
3
3
3
5
6
5
6
6
6
Рис. 1. Примерный вид остатка топлив после сжигания на сферическом стекле:
1 – бессмольный бензин; 2 – смолистый бензин; 3 – бензин, загрязненный маслом;
4 – бензинобензольная смесь; 5 – бензин, загрязненный кристаллическими примесями; 6 – бензин, загрязненный парафином
Бензин без смолы или малосмолистый бензин оставляет на стекле след в виде бледного, беловатого кольца. Смолистый бензин дает
ряд концентрических колец желтого или коричневого цвета. На рис.
1 это видно, что дает представление студенту о виде остатка после
сжигания бензина, содержащего различные примеси.
Чтобы определить содержание в топливе смолы, применяют зависимость размера смоляного кольца от содержания смол в топливе
(рис. 2).
Смолистость топлива в мг/100 мл
Если в течение 2 мин фиолетовая окраска водного раствора марганцовокислого калия не меняется, значит, непредельные углеводороды в топливе отсутствуют или их мало.
При испытании дизельных топлив в некоторых случаях фиолетовая окраска раствора КМnC4 меняется на бурую. Это происходит
обычно с сернистыми дизельными топливами, так как сернистые
соединения легко окисляются такими сильными окислителями, как
марганцовокислый калий.
Эта реакция позволяет различить малосернистые и сернистые
дизельные топлива.
7. Качественное определение этиловой жидкости. Если цвет топлива вызывает сомнение в наличии в нем этиловой жидкости, то
нужно провести испытание.
В пробирку наливают 10 мл испытуемого бензина и добавляют 1,0 мл 10%-ного спиртового раствора йода. Смесь в пробирке осторожно нагревают в течение 2 мин на водяной бане и затем
охлаждают водой. Верхний бензиновый слой сливают и добавляют
в остаток 10 мл спирта. Пробирку слегка встряхивают и проверяют
в отраженном свете наличие желтых кристаллов (блесток) йодистого свинца, образовавшегося при взаимодействии йода с тетраэтилсвинцом:
52
48
44
40
36
32
28
24
20
16
12
8
4
0
2
4 6
8 10 12 14 16 18 20 22
Диаметр смоляного кольца ,вмм
мм
15
Рис. 2. Зависимость размера
смоляного кольца от содержания
смол в топливе: 1 – для 0,5 мл
сжигаемого топлива; 2 – для
1 мл сжигаемого топлива
Замерив внешний диаметр самого большого кольца, можно с помощью графика приблизительно судить о содержании смол в топливе.
Бензол и бензольные топлива, например авиационные бензины,
даже бессмоляные, дают после сжигания на сферическом стекле следы в виде небольших коричневых колец с черным углистым остатком в центре.
Топлива, загрязненные маслом и другими жидкими тяжелыми
примесями, оставляют на стекле несгоревшие капли, которые обычно располагаются на окружности ближе к краю стекла.
Топлива, в которых содержатся твердые кристаллические примеси
в растворенном виде, оставят след на стекле в виде мелких точек.
Этилированные бензины оставят по всему стеклу белый налет
окиси свинца.
Таким образом, загрязненность топлив механическими примесями или водой может вызвать засорение, а в зимнее время и замерзание топливной системы.
III. Отчет по лабораторной работе № 1
Ознакомление с ассортиментом топлив
__________________________________________________________
(указать наименование и марку исследуемого продукта)
По результатам проведенных исследований заполнить табл. 1 и 2.
1. Составить зависимость наличия слоя в исследуемом продукте
от диаметра смоляного кольца после сжигания продукта.
Результаты внести в табл. 1 по указанной форме.
График зависимости размера смоляного кольца
Начертить график зависимости
размера смоляного кольца, мм,
от содержания смол в продукте
Начертить и показать
примерный вид остатка смоляного кольца
6...7
8...9
16
10...11
11...12
Ознакомление с ассортиментом топлив
Цели лаборат. работ
11...13 14...15
Таблица 2
1.
2.
Задание на выполнение
работы
Основные показатели исследуемого образца
1
Наименование
показателей
2
Результаты проведенных исследований (анализы)
3
Выводы по результатам анализов и их влияние на работу
автомобильного двигателя
Цвет
Прозрачность
Запах
Испаряемость
Наличие непредельных
углеводородов
Наличие йодистого
свинца
Определение смолистости загрязненности
Общие выводы (заключение) о пригодности образца к применению
и его влияние на работу двигателя
Студент _____________________
Таблица 1
Используя рис. 2 и замерив диаметр самого большого смоляного кольца, определите количество смол в мг на 100 мл исследуемого топлива. Результаты замеров
внести в таблицу, указав количество смолы в продукте
Диаметр смоляного круга, мм
Содержание фактических смол,
мг/100 мл (ориентировочно)
Заполнить табл. 2 по указанной форме.
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
1. Как влияют непредельные углеводороды, находящиеся в бензине, на его качество?
2. Каким образом проявляется смолистость топлива на двигателе?
17
Лабораторная работа № 2
где ρt − плотность горючего при температуре проведения испытания,
кг/м³; t − температура, при которой произведен замер плотности топлива, °C; γ − средняя температурная поправка, кг/(м3 · град).
Значения полных температурных поправок плотности приведены
в табл. 3.
Определение плотности топлива
Цель работы
Дать студентам представление о методике определения плотности нефтепродуктов.
Научить студентов учитывать величину плотности при операциях
учета расходования ГСМ.
Время − один академический час.
Задание
1. Научиться безошибочно определять плотность нефтепродуктов с помощью нефтеденсиметров (ареометров).
2. Научиться производить замеренную плотность к стандартному
значению плотности при температуре +20 °С, учитывая температурную поправку.
3. Тренироваться решать задачи об изменении расхода топлива в
зависимости от изменения температуры.
I. Теоретическая часть
Под плотностью топлива ρ понимают его массу в единице
объема. Размерность плотности в Международной системе единиц
(СИ) выражена в кг/м³. Плотность нефтепродуктов зависит от температуры, т. е. с ее повышением плотность уменьшается, а с понижением увеличивается. Замер плотности может производиться при
любой температуре, но результат измерения обязательно приводят к
температуре +20 °С, принятой за стандартную при оценке плотности
топлив и масел.
Приведение замеренной плотности к плотности при стандартной
температуре +20 °С производится по формуле
ρ20 = ρt + γ (t − 20),
18
Таблица 3
Средние температурные поправки плотности нефтепродуктов
Параметры
Нефтепродукты
Замерная плотность нефтепродуктов ρt, кг/м3
Температурная поправка
на 1 °C γ, кг/м3
Бензин
690−760
0,865
Керосин
780−820
0,738
Дизельное топливо
820−860
0,718
Плотность принадлежит к числу обязательных показателей,
включаемых в паспорт на топливо для двигателей. Она используется для пересчета объемных единиц нефтепродуктов в массовые и
наоборот. Это необходимо для учета нефтепродуктов на нефтебазах,
складах ГСМ автохозяйств, базах механизации и заправочных станциях, а также при оптовой закупке и перевозке ГСМ. Пересчет производится в массовых единицах, т. е. приход осуществляется в весовых единицах – килограммах и тоннах (кг, т), а расход учитывается в
объемных единицах – литрах (л).
Следовательно, система учета и отчетности, а также расчеты при
составлении заявок на снабжение должны предусматривать перевод
количеств из массовых единиц в объемные и обратно. Кроме того,
контроль наличия остатков топлив в емкостях заправочных станций (АЗС), розничная продажа и отпуск их при заправке топливных
баков транспортных средств, нормы их расхода устанавливаются и
производятся также в объемных единицах, т. е. в литрах.
В силу этого нужно производить пересчет из массовых единиц в
объемные и обратно, для чего нужно знать плотность получаемых и
выдаваемых нефтепродуктов.
Пересчет осуществляют следующим образом:
M t = Vt · ρt,
19
где Mt − количество бензина в массовых единицах, кг; Vt – количество бензина в объемных единицах, л; ρt – плотность бензина при той
же температуре, кг/л.
При обратном пересчете и тех же обозначениях
Vt = Mt / ρt .
Исходя из этой теории, студенты должны уметь делать пересчет
(решать задачи) об изменении расхода топлива при изменении температуры.
Пример. На склад ГСМ поступило V1 л топлива с емкостью бака
V2 л, можно будет заправить этим топливом при температуре t2?
Решение. Масса учтенного на складе топлива определяется по
формулам: M1 = V1 ρ1; M2 = V2 ρ2. Если M1 = M1, то V1 ρ1 = V2 ρ2, отсюда
V2 = V1 ρ1 / ρ2.
Таким образом, абсолютной плотностью вещества называется
количество массы, содержащейся в единице объема, и имеет размерность в системе СИ (кг/м3). Определяют плотность при любой
температуре, но обязательно приводят к стандартной температуре
+20 °C по вышеуказанной формуле, учитывая температурную поправку согласно табл. 4.
Плотность бензинов и дизельного топлива не нормируется, однако она, наряду с другими физико-химическими показателями, характеризует качество нефтепродуктов. По этому показателю можно
только ориентировочно судить о сорте топлива: бензины, керосины,
дизельное топливо и т. д., так как часто различные топлива имеют
одинаковую плотность.
Плотность нефтепродуктов определяется по ГОСТ 3900−85 при
помощи нефтеденсиметров (ареометров), которые представляют
собой полый стеклянный поплавок с балластом внизу и тонкой
стеклянной трубкой сверху, в которой помещена шкала плотности
(рис. 3).
Изготавливают ареометры трех типов. У первого типа ареометров цена деления равна 0,5 кг/м3, а у второго и третьего − 1,0 кг/м3.
Ареометры первого и второго типов снабжены термометрами, а у
третьего типа термометра нет и для замера температуры жидкости
следует пользоваться дополнительным термометром.
В комплект нефтеденсиметров входят ареометры с различными
пределами плотности, позволяющие практически определять плотность всех видов топлив и масел.
20
Таблица 4
Таблица полных температурных поправок плотности
нефтепродуктов
Замеренная
плотность, кг/м3
Поправка на 1 °С,
кг/м3
Замеренная
плотность, кг/м3
Поправка на 1 °С,
кг/м3
700–710
0,893
831–840
0,725
711–720
0,884
841–850
0,712
721–730
0,870
851–860
0,699
731–740
0,857
861–870
0,686
741–750
0,844
871–880
0,673
751–760
0,831
881–890
0,660
761–770
0,818
891–900
0,647
771–780
0,805
901–910
0,633
781–790
0,792
911–920
0,620
791–800
0,778
921–930
0,607
801–810
0,765
931–940
0,594
811–820
0,752
941–950
0,581
821–830
0,738
Рис. 3. Прибор для определения плотности нефтепродукта: 1 − ареометр; 2 − шкала
плотности; 3 − линия отсчета плотности; 4 − шкала термометра; 5 − стеклянный
цилиндр
21
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы
Набор нефтеденсиметров .........................................1 комплект (3 шт.)
Стеклянный цилиндр на 250 мл.................................................... 1 шт.
Термометр ........................................................................................ 1 шт.
Образец топлива . .................................................................200−250 мл
Порядок выполнения работы
1. В чистый стеклянный цилиндр емкостью 250 мл и диаметром
50 мл налить испытуемое топливо, дать ему отстояться, чтобы выделились пузырьки воздуха и топливо приняло температуру окружающего воздуха (допускается отклонение на 5 °C).
2. Выбирают нефтеденсиметр (ареометр) с соответствующим делением шкалы: для бензинов − пределом измерения 690–750; для керосинов 780–830 и для дизельных топлив 830–910 кг/м3.
3. Чистый и сухой нефтеденсиметр берут за верхнюю часть и медленно погружают в испытуемый продукт так, чтобы он не касался
стенок цилиндра. Нельзя преждевременно выпускать из рук нефтеденсиметр, так как при быстром погружении в жидкость он может
удариться о дно цилиндра и разбиться. Нельзя и погружать сверх
меры, так как горючее смочит стержень нефтеденсиметра выше той
отметки шкалы, которая соответствует плотности данной жидкости,
утяжелит его и исказит показания.
4. По прекращении колебаний нефтеденсиметра произвести отсчет показаний по шкале плотностей по верхнему краю мениска.
При этом глаз наблюдателя должен быть на уровне мениска жидкости (см. рис. 3). Отчет по шкале ареометра дает плотность горючего
при температуре испытания t, то есть ρt.
После этого замеренную плотность приводят к плотности при
температуре +20 °C по вышеуказанной формуле
ρ20 = ρt + γ (t − 20)
смешивают с равным объемом керосина, плотность которого заранее измерена. Затем перемешивают до полной однородности и определяют плотность смеси таким же образом, как указано выше.
Плотность вязкого нефтепродукта вычисляют по формуле
ρt = 2 ρtI − ρtII ,
где ρtI − плотность смеси; ρtII − плотность керосина.
Если плотность керосина и смеси определяется при различных
температурах, то производят пересчет плотностей к одним и тем же
температурным значениям и только после этого подставляют в формулу значения ρtI и ρtII.
III. Отчет по лабораторной работе № 2
Определение плотности топлива
__________________________________________________________
(указать наименование и марку исследуемого продукта)
Заполнить табл. 5 по указанной форме.
Определение плотности топлива
Цели лабораторной
работы
Задание на выполнение
лабораторной работы
1.
2.
1.
2.
3.
Порядок проведения опыта
Основные показатели исследуемого образца
1
2
Схема прибора
Краткое опиопределения
сание прибора
плотности иссле- определенной
дуемого нефтеплотности
продукта
3
4
Приведение плотности
испытуемого нефтепродукта к стандартной
t = 20 °С (по формуле
произвести расчет)
Выводы о качестве и пригодности испытуемого топлива к
эксплуатации
с использованием полных температурных поправок (табл. 4).
5. При определении ареометром плотности нефтепродуктов,
имеющих вязкость при 50 °C более 200 сСт, погружение в жидкость
ареометра происходит медленно. Поэтому такие нефтепродукты
22
Таблица 5
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
23
Контрольные вопросы
1.Что такое плотность вещества и как ее определяют?
2. Как зависит плотность от температуры?
3. В каких пределах находится плотность бензинов?
4. Для чего необходимо измерять плотность топлив?
Лабораторная работа № 3
Определение фракционного состава
Цель работы
Студенты должны получить представление о методе определения
испаряемости топлив.
Научиться давать оценку эксплуатационным качествам топлив по
их фракционному составу.
Внимание! Работа по определению фракционного состава топлив
наиболее огнеопасная из всего лабораторного практикума, поэтому
особое внимание нужно обратить:
• на правильность сборки прибора;
• последовательность проведения испытания.
Время – два академических часа.
Задание
1. Определить объем испарения топлива в зависимости от температуры его нагрева.
2. Определить фракционный состав бензина методом перегонки.
3. Сравнить полученные результаты с требованиями стандарта.
I. Теоретическая часть
Испаряемость − это способность жидкого топлива переходить в
парообразное состояние при данных условиях.
Испаряемость обусловливает эффективность смесеобразования и
подачи топлива при пуске и эксплуатации двигателя в условиях низких и высоких температур или низкого давления. Пуск двигателя,
время его прогрева и приемистость, расход топлива и износ цилиндропоршневой группы в значительной степени зависят от испаряемости топлива. Процесс испарения не только предшествует воспламенению и горению, но в значительной мере определяет скорость
этих процессов, а следовательно, надежность и эффективность ра-
24
25
боты двигателя. Испаряемость топлива оценивают по совокупности
двух главных показателей: теплоте испарения и фракционному составу.
Фракционный состав – основной показатель испаряемости бензинов и дизельных топлив. Он выражает зависимость между температурой и количеством перегоняемого при этой температуре топлива.
Под фракционным составом топлива понимается содержание в
нем различных фракций, выкипающих в определенных температурных пределах. Они выражаются в объемных или массовых процентах и оцениваются температурами перегонки 10, 50 и 90 % топлива,
а также температурами начала и конца перегонки, т. е. остатком в
колбе после перегонки.
Фракция топлива – это его часть, характеризуемая определенными температурными пределами выкипания.
Фракцию бензина условно подразделяют на пусковую, содержащую самые легкоиспаряющиеся углеводороды, входящие в первые
10 % отгона; рабочую, включающую последующие 80 % состава
бензина, и концевую, в которую входят последние 10 % бензина.
В соответствии с таким делением эксплуатационные свойства
бензина оцениваются по пяти характерным точкам кривой фракционного состава (рис. 4):
• температуре начала перегонки (tн.п);
• температуре 10 % перегонки (t10%);
• температуре 50 % перегонки (t50%);
• температуре 90 % перегонки (t90%);
• температуре конца перегонки (tк.п).
Температуры начала перегонки (tн.п) и перегонки 10 % (t10 %) характеризуют пусковые качества бензина, т. е. способность обеспечивать запуск двигателя при низких температурах и склонность топлива к образованию паровоздушных пробок в топливной системе
двигателя.
Чем ниже температура окружающего воздуха при пуске двигателя, тем больше бензин должен иметь легких фракций и тем ниже
должна быть их температура кипения. Это качество бензина характеризуется температурами начала его перегонки и перегонки 10 %.
Однако чрезмерно низкая температура перегонки 10 % приводит
в прогретом двигателе «паровых пробок» в топливопроводах и каналах карбюратора. При этом горючая смесь значительно обедняется.
Практически это приводит к тому, что двигатель теряет мощность,
26
Рис. 4. Основные фракции бензина
начинает «чихать» и из-за перебоев подачи топлива может заглохнуть.
Температура перегонки 50 % бензина (t50%) характеризует его
способность обеспечивать быстрый прогрев и приемистость (т. е.
быстрый переход вращения коленчатого вала двигателя на большие
обороты) двигателей.
Чем ниже будет температура перегонки 50 % бензина, тем выше
будет его испаряемость, лучше приемистость и устойчивость работы
двигателя на этом бензине.
Температуры перегонки 90 % бензина (t90%) и конца перегонки
(tк.п) характеризуют наличие в бензине тяжелых фракций, которые
испаряются в последнюю очередь. С повышением этих температур
расход бензина увеличивается, так как тяжелые фракции не успевают сгорать. Большая часть бензина, стекая по стенкам гильз цилиндров, проникает в картер, при этом бензин смывает масло со стенок
цилиндров и разжижает масло в картере. Это ведет к износу деталей
и повышенному расходу масла.
27
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы
Аппарат для разгонки нефтепродуктов ...................................... 1 ком.
Мерный стеклянный цилиндр на 100 мл ...................................... 1 шт.
Мерный стеклянный цилиндр на 10 мл ........................................ 1 шт.
Колба с отводной трубкой емкостью 125 мл ................................ 1 шт.
Электроплита закрытого типа мощностью до............................ 1 кВт
с регулятором нагрева .................................................................... 1 шт.
Термометр на 360 °C с делением через 1°..................................... 1 шт.
Определение фракционного состава бензина перегонкой осуществляется в соответствии с ГОСТ 2177−82.
Для этого применяется прибор (ГОСТ 1393−63) для разгонки нефтепродуктов.
Описание прибора
Прибор для определения фракционного состава нефтепродуктов
(рис. 5) состоит из стеклянной колбы емкостью 125 мл с боковой отводной трубкой, холодильника, выполненного в виде ванны с прохо2
7
3
1
4
6
5
Рис. 5. Прибор для определения фракционного состава нефтепродуктов: 1 – колба;
2 – термометр; 3 – холодильник; 4 – мерный цилиндр; 5 – малый мерный цилиндр;
6 – электроколбонагреватель; 7 – схема установки термометра в горле колбы
28
дящей в ней трубкой, приемника конденсата – мерного цилиндра на
100 мл, малого цилиндра 10 мл и колбонагревателя с регулировочным реостатом. Колба помещена в жестяной кожух, на дне которого
закрепляется асбестовая прокладка с отверстием на дне колбы.
При перегонке бензина диаметр отверстия должен быть равен
30 мм, а при перегонке дизельного топлива 50 мм.
Порядок выполнения работы
1. Чистым сухим цилиндром отметить 100 мл испытуемого топлива и залить в колбу.
2. Установить в колбу термометр. Термометр устанавливается при
помощи пробки так, чтобы верхний край шарика термометра находился на уровне нижнего края отводной трубки.
3. Установить колбу в колбонагреватель и соединить с холодильником.
4. Установить мерный цилиндр под нижний конец трубки холодильника. Цилиндр устанавливается так, чтобы трубка холодильника входила в него не менее чем на 25 мм, но не ниже отметки 100 мм
и не касалась его стенок.
5. Включить колбонагреватель. Нагрев вести таким образом, чтобы капля топлива упала с конца трубки холодильника не ранее 5 и не
позже 10 мин от начала нагрева.
6. Отметить температуру, при которой упадет первая капля перегонного топлива, обозначив ее tн.п.
7. После падения первой капли топлива перегонку вести с равномерной скоростью 4…5 мл в минуту, что соответствует 20…25 каплям за 10 с.
8. Отметить температуру после отгона каждых 10 мл топлива.
Для облегчения замеров необходимо, чтобы перегоняемое топливо с нижнего конца трубки холодильника стекало по стенке приемного цилиндра. Для этого после падения первой капли мерный
цилиндр сдвинуть так, чтобы конец трубки холодильника коснулся
внутренней стенки цилиндра. Для проверки скорости перегонки
по отсчету капель цилиндр на короткое время отставляют от конца
трубки холодильника с тем расчетом, чтобы капли топлива падали
по центру цилиндра. По мере повышения температуры необходимо
усиливать подогрев колбы, чтобы скорость перегонки была постоянной.
29
9. После отгона 90 мл топлива нагрев колбы усилить так, чтобы
до конца перегонки оставалось не более 3...5 мин.
10. Постоянно наблюдать за показателями термометра и при снижении температуры на 5...10 °C от максимального значения электроподогрев выключить и дать стечь конденсату в течение 5 мин.
11. Максимальную температуру, достигнутую при разгонке, отметить как температуру конца перегонки tк.п.
12. После прекращения разгонки прибор охладить в течение
5 мин, а горячий остаток из колбы слить в мерный цилиндр емкостью 10 мл и охладить его до комнатной температуры, определив
оставшееся в нем количество.
13. Вычислить потери, которые составляют разность между
100 % бензина, залитого в колбу, и суммой процентов собранного
конденсата и остатка.
14. Результаты разгонки занести в отчет.
15. Построить график фракционного состава топлива. Для этого
нужно по горизонтальной оси отложить значения температур перегонки, а по вертикальной − соответствующие им значения объема
испарившегося топлива. На пересечении перпендикуляров, восстановленных из отложенных на осях значений, получаются точки кривой графика разгонки бензина или графика его фракционного состава, примерно так, как показано на рис. 4.
III. Отчет о лабораторной работе № 3
Определение фракционного состава
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
(указать наименование и марку исследуемого продукта)
1. По результатам проведенного исследования заполнить табл. 6
по указанной форме.
2. С помощью номограммы (рис. 6) сделать эксплуатационную
оценку по фракционному составу топлива и сделать выводы по форме, приведенной в табл. 7 (прил. 2).
На горизонтальной оси номограммы отложены температуры характерных точек разгонки бензина, а на вертикальной − температура
наружного воздуха.
30
Определение фракционного состава топлива
Цель лабораторной работы
1.
2.
Задание на выполнение лабораторной работы
1.
2.
3.
Схема прибора
для определения
фракционного состава
исследуемого образца
Таблица 6
Начертить схему прибора
Основные показатели фракционного состава исследуемого образца топлива
Температура перегонки
По ГОСТу
Результаты анализов
tн.п
t10%
t20%
t30%
t40%
t50%
t60%
t70%
t80%
t90%
tк.п
График основных фракций исследуемого образца топлива
Начертить график разгонки согласно пункту 15 порядка выполнения работы
Заключение о пригодности образца топлива к его эксплуатации
Заключение о пригодности образца топлива к эксплуатации оформить
в соответствии с методикой нижеследующим п. 2
31
+60
+60
+60
+60
+60
+60
+60
+60
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+50
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+40
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+30
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+20
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+10
+10
00 0000 0 0
00 0000 0 0
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−10
−20
−20
−20
−20
−20
−20
−20
−20
−20
−20
−20
−20
−20
−20
−20
−20
Температура наружного воздуха, °С
Температура наружного
наружного воздуха,
воздуха,°С
°С
Температура
Температура наружного
наружного воздуха,
воздуха,°С
°С
Температура
Температура наружного воздуха, °С
Температура наружного воздуха, °С
+60
+60
+60
+60
+60
+60
+60
+60
−30
−30
−30
−30
−30
−30
−30
−30
−30
−30
−30
−30
−30
−30
−30
−30
4040
40
50
50
50
60
60
60
70
70
70
80
80
80
90
90
90
100
100
100
110
110
110
120
120
120
130
130
130
140
140
140
150
150
150
160
160
160
170
170
170
180
180
180
190
190
190
200
200
200
210
210
210
40
40
50
50
60
60
70
70
80
80
90
90
100
110
110
120
120
130
130
140
140
150
150
160
160
170
170
180
180
190
190
200
200
210
210
40
40
40
50
50
50
60
60
60
70
70
70
80
80
80
90100
90
90
100
100
100
110
110
110
120
120
120
130
130
130
140
140
140
150
150
150
160
160
160
170
170
170
180
180
180
190
190
190
200
200
200
210
210
210
t10%
°C
,t,10%
°C
,,°C
t50%
°C
,t,50%
°C
,,°C
t90%
°C
,t,90%
°C
,,°C
tt10%
tt10%
,t,10%
°C
tt50%
tt50%
,t,50%
°C
tt90%
tt90%
,t,90%
°C
t°C
°C
, °C
, °C
t°C
°C
, °C
, °C
t°C
°C
, °C
, °C
10%
50%
90%
10%
50%
90%
10%
10%
50%
50%
90%
90%
Рис. 6. Номограмма для эксплуатационной оценки бензиновых топлив: 1 − область
возможного образования паровых пробок; 2 − область легкого пуска двигателя;
3 − область затрудненного пуска двигателя; 4 − область практически невозможного
пуска двигателя; 5 − область хорошей приемистости и устойчивой работы двигателя; 6 − область плохой приемистости и неустойчивой работы двигателя; 7 − область
незначительного разжижения масла в картере; 8 − область заметного разжижения
масла; 9 − область интенсивного разжижения масла в картере
Эксплуатационная оценка бензина
Температура наружного воздуха, °C,
при которой возможно:
Образование паровых пробок
t, °C
Таблица 7
Выводы из оценки бензина
о его влиянии на работу двигателя
Обеспечение легкого пуска двигателя
Обеспечение затрудненного пуска
двигателя
Обеспечение быстрого прогрева и
хорошей приемистости
незначительное разжижение масла в
картере
Заметное разжижение масла
в картере
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
32
Для оценки пусковых свойств необходимо найти два значения
температуры наружного воздуха, являющиеся нижними границами легкого и затрудненного пуска двигателя, для чего на горизонтальной оси отметить точку, соответствующую t10%. Из этой
точки восстановить перпендикуляр до пересечения с наклонными
сплошными линиями. Из точек пересечения провести горизонтальные линии на вертикальную от номограммы, где прочитать
ответ.
Подобным образом оценить бензин по остальным показателям и
дать заключение о пригодности образца исследуемого топлива к его
эксплуатации по форме согласно табл. 7.
Например, при проведении исследования по определению фракционного состава были получены следующие результаты (показатели): t10% = 60 °C; t50% = 115 °C; t90% = 175 °C.
В этом случае:
• возможно образование паровых пробок при температуре наружного воздуха +45 °C;
• легкий пуск холодного двигателя (1−2 оборота коленчатого
вала со скоростью 35…45 об/мин) возможен при температуре выше
−10 °C;
• легкий пуск двигателя без предварительного подогрева практически возможен лишь при температуре воздуха выше –20 °C;
• хорошая приемистость двигателя, работающего на данном топливе, будет при температурах воздуха до –3 °C;
• медленный прогрев и плохую приемистость можно ожидать
при температуре воздуха ниже −15 °C;
• незначительное разжижение масла в картере возможно при
температуре воздуха ниже −11 °C;
• значительное разжижение масла в картере можно ожидать при
температуре воздуха ниже −20 °C.
Таким образом, чтобы получить правильное заключение об эксплуатационных качествах исследуемого бензина и работе двигателя
на этом топливе, необходимо использовать полученные в результате
эксперимента данные его фракционного состава.
Для этой цели может использоваться не только номограмма
для эксплуатационной оценки бензина (см. рис. 6), а также ряд
эмпирических формул с использованием графика зависимости
износа двигателя и расхода топлива от температуры конца перегонки (рис. 7).
33
• температура горючей смеси во впускном трубопроводе, при которой заканчивается прогрев двигателя,
tпрогр.дв = 0,5 (t50% − 60),
или
tпрогр.дв = (t50% − 60) / 2;
• изменение динамичности автомобиля, %, по сравнению с условно нормальной динамичностью,
∆Д = 100 − 0,5 (t50% − 90);
• изменение рабочего износа двигателя, %, по сравнению с нормальным износом,
Рис. 7. График зависимости износа двигателя и расхода топлива от температуры
конца перегонки: 1 − кривая износа; 2 − кривая расхода топлива
С помощью эмпирических формул могут определяться:
• температура воздуха, °С, выше которой можно ожидать перебои в работе двигателя из-за образования паровоздушных пробок,
tвозд = 1,85tн.п − 59;
• температура воздуха, выше которой возможен легкий пуск холодного двигателя,
tвозд = t10% / 1,25 − 59;
• температура воздуха, выше которой возможен удовлетворительный пуск двигателя,
tвозд = 0,679 · t10% − 68,5 − 0,9 S ,
где S = (t − tн.п)/10;
• температура воздуха, ниже которой практически невозможен
пуск холодного двигателя,
или
tвозд = 0,657 · t10% − 68,5 − 0,9 S ,
tвозд = 0,5 t10% − 50,5;
34
∆изн + 100 + 0,03 (t90% − 160)2.
По графику (см. рис. 7), выражающему зависимость износов
двигателя от температуры конца перегонки применяемого топлива,
можно судить, как изменяются износы при переходе двигателя с работы на стандартном бензине на испытуемое топливо. Этот график
служит номограммой, по которой можно судить о расходе данного
топлива по сравнению с расходом стандартного бензина.
Чтобы окончательно завершить исследование эксплуатационных
качеств бензина и их влияние на работу двигателя, необходимо температуры, которые были определены выше, привести к нормальному
барометрическому давлению по формуле
Tпр.бар.д = Tзам + C,
где Tпр.бар.д − приведенная температура к нормальному барометрическому давлению;
или
C = 0,00009 (101,3 · 103 − p) (273 + Tзам)
C = 0,00012 (760 − p1) (273 + Tзам) – поправка
на барометрическое давление,
где p − барометрическое давление, Па; p1 − барометрическое давление, мм рт. ст.
В табл. 8 приведено приближенное значение поправок, вычисленных по приведенной формуле.
35
Величина поправок на барометрическое давление
Температурные
пределы, °C
Таблица 8
Поправка, °C, на разность в давлении на каждые
103 Па
10 мм рт. ст.
10–30
0,26
0,35
31–50
0,29
0,38
51–70
0,30
0,40
71–90
0,32
0,42
91–110
0,34
0,45
111–130
0,35
0,47
131–150
0,38
0,50
151–170
0,39
0,52
171–190
0,41
0,54
191–210
0,43
0,57
211–230
0,44
0,59
231–250
0,46
0,62
251–270
0,48
0,64
271–290
0,50
0,66
291–310
0,52
0,69
311–330
0,53
0,14
331–350
0,56
0,74
351–370
0,57
0,76
371–390
0,59
0,78
391–410
0,60
0,81
Поправки прибавляются в случае, когда барометрическое давление ниже 100 000 Па (750 мм рт. ст.).
Поправки вычитаются, когда барометрическое давление выше
102 600 Па (770 мм рт. ст.).
При барометрическом давлении 100 000−102 600 Па (750−770
мм рт. ст.) поправки не вносят.
36
Результат завершенного исследования фракционного состава
бензина с учетом величин поправок на барометрическое давление
необходимо занести в табл. 9.
Результаты завершенного исследования бензина
Температура, °C
Таблица 9
Количество, %
Конец
Выкипание, %
перегонки Остаток
Начало
в колбе,
перегонки 10 20 30 40 50 60 70 80 90
%
Потери,
%
Оценив результаты завершенного испытания, с учетом поправок
на барометрическое давление, в соответствии с масштабом необходимо начертить график перегонки испытуемого образца топлива в
координатах: количество перегнанного бензина (объемные проценты) − температура (см. рис. 4)
Полученные результаты необходимо сравнить с нормами по
ГОСТ 2084–77, т. е. с кривыми фракционного состава типовых сортов топлива (рис. 8). Необходимо учитывать, что кривые этих топлив дают предельные значения фракционного состава.
Рис. 8. Кривые фракционного состава типовых топлив: 1 − бензола; 2 − авиабензинов; 3 − автобензина А-76; 4 − лигроина; 5 − тракторного керосина; 6 − дизельного
топлива
37
По ГОСТ 2084–77 или ТУ 38-001-165–97 допускается отклонение
данных фракционного состава автомобильных бензинов от нормы в
сторону повышения для температуры перегонки:
• 10 % на 1 °C;
• 50 % на 2 °C;
• 90 % на 2 °C;
• конца перегонки на 3 °C.
Допускается также увеличение остатка в колбе на 0,3 %.
Заключение об эксплуатационных качествах дизельного
топлива
Фракционный состав дизельного топлива при испарении его
в дизелях из-за специфичности смесеобразования не играет столь
важной роли, как в карбюраторном двигателе, поэтому по фракционному составу дизельного топлива (табл. 10) нельзя дать развернутой
оценки работы двигателя.
Основные показатели дизельных топлив
Таблица 10
Марка ДТ
Показатель
Л
З
А
Цетановое число, не менее
45
45
45
Температура застывания, °C, не выше
–10
–35
–55
Температура помутнения, °C, не выше
–5
–25
–
Температура вспышки, °C, не ниже
50
35
30
Вязкость при температуре 20 °C, мм2/с
3–6,0
1,8–5,0
1,5–4,0
Фракционный состав при t, °C, не выше:
50 %
96 %
280
360
280
340
255
330
Содержание фактических смол, мг/100 мл
40
30
30
По фракционному составу можно ориентировочно судить о пусковых качествах и возможном отклонении расхода дизельного топлива от принятых норм, поэтому в отличие от карбюраторных топлив
о пусковых качествах дизельного топлива судят не по температуре 10%-ной точки, а по температуре перегонки 50%-ной фракции.
38
С этой же температурой связывается и величина возможного отклонения расхода топлива от норм.
Определить пусковые качества и расход дизельного топлива по
температуре перегонки 50%-ной фракции можно по графику (рис. 9).
Данные, приведенные на графике (см. рис. 9), характерны для
температур воздуха выше нуля. При минусовых температурах время, потребное для пуска дизеля, и расход топлива увеличатся по
сравнению с приведенными величинами.
По данным фракционного состава и плотности можно ориентировочно судить о цетановом числе (ЦЧ) дизельного топлива:
ЦЧ = 1,5879 (ν + 17,8) / ρ20, ЦЧ = ( tср − 58) / 0,005 · ρ15;
ЦЧ = 20,82 (0,5 · t10% + 0,53 · t50% + 0,17 · t90%)1/3 + (2,605 ρ20 ∙ 10−3) /
/ (0,5 · t10% + 0,53 · t50% + 0,17 · t90%)1/3,
где ρ20 − плотность топлива при 20 °C, кг/м3; ν − вязкость топлива кинематическая при 20 °C, сСт, (ν20 ≈ 3 − 5); tср = (tк.п − tн.п) / 2, °C − средняя температура кипения топлива; tн.п − температура начала каплепадения; tк.п − температура конца перегонки; ρ15 − плотность топлива
при 15 °C, кг/м3; t10%, t50%, t90% – предельная температура перегонки
топлива, °C.
Рис. 9. График для определения пусковых качеств и расхода дизельного топлива:
1 − время проворачивания двигателя; 2 − расход топлива
39
Таким образом, наиболее рациональная эмпирическая формула
определения ЦЧ будет иметь вид
ЦЧ = (tср − 58) · 104/5 · ρ20.
Ошибка в значении ЦЧ, вычисленного по этой формуле, может
доходить от 2 до 5 единиц цетановой шкалы.
Контрольные вопросы
1. Как влияет фракционный состав бензина на экономичность работы карбюраторного двигателя и по каким показателям он оценивается?
2. Как влияет фракционный состав дизельного топлива на экономичность работы дизельного двигателя?
3. Чем отличаются летние и зимние сорта бензинов и дизельных
топлив?
4. Как влияет температура конца перегонки на работу двигателя
внутреннего сгорания?
5. Какие факторы определяют нормальное и детонационное сгорание рабочей смеси в двигателе?
6. Какие существуют показатели, определяющие физическую и
химическую стабильность бензинов?
Лабораторная работа № 4
Определение давления насыщенных
паров бензина
Цель работы
1. Научиться определять давление насыщенных паров бензина
опытным путем и сравнивать полученный результат испытания с
барометрическим давлением атмосферного воздуха, согласно требованиям стандарта.
2. Научиться правильно оценивать результаты испытания.
Время − два академических часа.
Задание
Изучить устройство прибора для определения давления насыщенных паров топлив.
Определить начальную температуру в металлических камерах
прибора перед заполнением их топливом.
Заполнить камеры испытуемым топливом, не допуская потерь его
легких фракций.
Определить с помощью манометра давление насыщенных паров
испытуемого топлива и сравнить полученные результаты с требованиями стандартов.
I. Теоретическая часть
Давлением насыщенных паров называют давление в мм рт. ст.,
развиваемое парами испытуемого топлива в момент между жидкой и
паровой фазами. Давление насыщенных паров бензина характеризует испаряемость пусковой и рабочей фракций бензина и определяет
его пусковые свойства, т. е. легкость испарения первых фракций топлива, влияющих на образование паровых пробок, а также на потери
горючего при операциях хранения и заправках (прил. 4).
40
41
Обычно при испарении бензина давление паров в замкнутом
пространстве на стенки емкости, в которой он находится, называют
упругостью паров.
Это давление в полной мере зависит от химического и фракционного состава бензина. Оно возрастает при повышении температуры,
т. е. с возрастанием температуры в бензине становится больше легкокипящих углеводородов.
При проведении экспериментального исследования давление насыщенных паров определяется по нормам ГОСТ 1756−2000, который предусматривает замер давления паров при температуре +38 °C
и соотношение жидкой и паровой фаз, как 1:4.
Стандартом ограничивается предел давления паров:
• для летних бензинов он будет до 67,0 кПа;
• для зимних бензинов от 66,7 до 93,3 кПа.
Таким образом, использование бензина с высоким давлением паров обязательно приводит:
• к образованию паровых пробок в топливопроводах;
• снижению наполнения цилиндров свежим зарядом горючей
смеси;
• падению мощности двигателей.
Поэтому, прежде чем начинать использовать бензин, он должен
быть подвергнут определению давления насыщенных паров, для
чего необходимо проводить экспериментальные исследования.
Описание прибора
Прибор для определения давления насыщенных паров топлива (рис. 10) состоит из двух металлических камер цилиндрической
формы, соединяющихся между собой на резьбе.
Нижняя камера объемом 130 мл предназначается для залива испытуемого бензина; верхняя, объемом в четыре раза большим, предназначена для паровой фазы. Верхняя камера снабжена газовым
краном, который с помощью резиновой трубки соединен с ртутным
манометром.
В приборах старого образца вместо ртутного манометра непосредственно на верхней камере установлен пружинный манометр.
Для создания и поддержания стандартной температуры прибор
погружается в водяную баню, снабженную электроподогревом с
регулировочным реостатом. Термометр служит для наблюдения за
температурой воды в бане.
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы
Прибор для определения давления насыщенных паров
топлива ..............................................................................1 комплект
Холодильный шкаф . .............................................................1 комплект
Барометр-анероид ........................................................................... 1 шт.
Груша резиновая ............................................................................. 1 шт.
Ключи гаечные 27×32 мм . ............................................................. 2 шт.
Часы песочные на 2 мин . ............................................................... 1 шт.
Образец топлива . ......................................................................... 130 мл
42
Рис. 10. Схема прибора для определения давления насыщенных паров топлива: 1 −
нижняя камера; 2 − верхняя камера; 3 − водяная баня; 4 − термометр; 5 − мешалка;
6 − резиновая трубка; 7 − ртутный термометр; 8 − заполнение нижней камеры испытуемым топливом; 9 − прибор старого образца
43
Порядок выполнения работы
1. Перед испытанием пробу топлива и нижнюю камеру прибора
необходимо охладить в холодильном шкафу от 0 до −4 °C. Эта операция должна производиться заблаговременно.
2. Перед заполнением нижней камеры топливом необходимо замерить температуру в верхней камере. Для этого в верхнюю камеру
прибора вставить термометр на время не менее 5 мин и определить
начальную температуру камеры перед испытанием.
3. Заполнить полностью нижнюю камеру топливом, для чего в
склянку с охлажденной пробкой топлива вставить пробку с двумя
трубками, служащую для заполнения камеры с наименьшими потерями легких фракций испытуемого топлива.
4. Быстро соединить обе камеры и тщательно уплотнить соединение с применением гаечных ключей, так как плохое уплотнение
камер влечет большие ошибки в определении давления насыщенных газов.
5. Собранный прибор опрокинуть и сильно встряхнуть несколько
раз. Это нужно делать для переливания топлива из нижней камеры в
верхнюю с целью ускорения испарения топлива.
6. Привести прибор в нормальное положение и погрузить полностью в водяную баню, при этом необходимо следить за тем,
чтобы не было утечки паров топлива через неплотности. Если в
процессе испытания будет замечена утечка, то данное испытание
необходимо прекратить, а новое провести с другой порцией топлива.
7. Через 5 мин после погружения прибора в водяную баню отметить показания манометра. Затем вынуть его несколько раз, сильно
встряхнуть и вновь погрузить в баню. Эту операцию повторять через
каждые 2 мин и делать это нужно как можно быстрее, чтобы прибор
не успел сильно охладиться.
8. Встряхивание производить до тех пор, пока давление в приборе
не стабилизируется, после чего показания манометра зафиксировать
в миллиметрах ртутного столба. Если прибор снабжен манометром
со шкалой, градуированной в кг/см2, то необходимо произвести пересчет в мм рт. ст. (1 кг/см2 = 736 мм рт. ст.).
9. Вынуть прибор из бани, разобрать, топливо слить в банку с
отработанными образцами, а резиновой грушей продуть верхнюю и
нижнюю камеры для удаления паров топлива.
44
10. Так как в момент сборки прибора в верхней камере находился воздух с парами воды, которые, нагреваясь, приняли участие в
повышении давления, то для более точного определения давления
насыщенных паров необходимо вносить поправку в показания манометра. Величина этой поправки будет зависеть от начальной температуры в верхней камере и барометрического давления в момент
сборки прибора.
Поправку необходимо искать в табл. 11 и вычитать ее значение из
показания манометра.
Если барометрическое давление в момент испытания будет иметь
значение, промежуточное между указанными в табл. 11, то его нужно округлять в ближайшую сторону.
Поправка для определения истинного давления
насыщенных паров топлива
Начальная температура
верхней камеры прибора, °C
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Таблица 11
Поправки для значений барометрического давления,
мм рт. ст.
770
760
750
740
730
116
112
109
105
101
98
94
89
86
83
78
74
70
67
63
59
55
51
115
111
108
104
100
97
93
89
85
82
78
74
70
66
62
58
54
50
114
110
107
103
99
96
92
88
85
81
77
73
69
66
62
58
54
50
113
109
106
102
99
95
91
88
84
80
77
73
69
65
61
57
53
49
112
108
105
101
98
94
91
87
83
80
76
72
68
65
61
57
53
49
45
Оценка результата испытания
III. Отчет о проделанной работе № 4
Сравнить полученный результат испытания с требованиями
ГОСТа. При этом необходимо знать, что нельзя допускать отклонений величины давления насыщенных паров топлива от норм в сторону повышения.
Легкое испарение первых фракций топлива, влияющих на образование паровых пробок, зависит не только от давления насыщенных
паров, но также от температуры окружающего воздуха и барометрического давления. Последнее необходимо учитывать при работе автомобилей в высокоскоростных условиях.
Диаграмма (рис. 11) дает возможность оценить образование паровых пробок в зависимости от давления насыщенных паров топлива, от температуры воздуха и высоты над уровнем моря.
Например, если давление насыщенных паров топлива 450 мм рт. ст.
и автомобиль эксплуатируется в горных условиях на высоте 2 км над
уровнем моря, то при температуре воздуха +35 °С возможны перебои в работе двигателя из-за образования паровых пробок в системе
питания.
Определение давления насыщенных паров бензина
Заполнить табл. 12 по указанной форме.
Таблица 12
Определение давления насыщенных паров бензина
Цели лабораторной
работы
Задание на выполнение лабораторной
работы
1.
2.
1.
2.
3.
4.
Порядок проведения опыта
Основные показатели исследуемого образца
1
2
3
Краткое
описание
Полученный
Схема прибора
прибора
результат
4
Выводы
Начертить схему прибора
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
Рис. 11. Кривые зависимости бесперебойной работы автомобильных двигателей от
температур воздуха, высоты над уровнем моря и давления насыщенных паров топлива
46
1. Что такое «упругость паров»?
2. Что характеризует давление насыщенных паров бензина?
3. От каких свойств и показателей бензина зависит давление насыщенных паров?
4. Как влияет температура на упругость паров?
5. К каким последствиям приводит использование бензина с высоким давлением насыщенных паров?
6. В чем заключается экспериментальное исследование бензина
по определению давления насыщенных паров?
7. Зачем необходимо учитывать барометрическое давление при
эксплуатации автомобилей в высокогорных условиях?
47
Лабораторная работа № 5
Определение октанового числа бензина
Цель работы
1. Дать представление студентам о методе оценки детонационной
стойкости бензина на моторной установке ИТ-9-2.
2. Показать влияние различных факторов на возникновение и интенсивность детонации в двигателях внутреннего сгорания.
Время − два академических часа.
Задание
Оценить влияние различных факторов на интенсивность детонации, таких как:
• степень сжатия;
• состав горючей смеси;
• угол опережения зажигания;
• температура горючей смеси;
• детонационная стойкость бензина.
I. Теоретическая часть
(основные понятия)
Степень сжатия ε = Vп / Vк.с – это отношение полного объема (Vп)
к объему камеры сгорания (Vк.с), т. е. это безразмерная величина, показывающая, во сколько раз сжимается рабочая смесь, поступившая в
полный цилиндр, когда поршень находится в нижней мертвой точке
(НМТ), к тому положению поршня, когда он будет в верхней мертвой
точке (ВМТ). Для бензиновых двигателей степень сжатия находится
в пределах от 6 до 10,5, а для дизельных от 17 до 22. Степень сжатия
зависит от температуры самовоспламенения бензина, поэтому в бензиновых двигателях степень сжатия должна быть такой, чтобы температура рабочей смеси в конце сжатия не была бы больше температуры
самовоспламенения бензина, т. е. находилась бы в пределах от 6 до 10,5.
48
Степень сжатия воздуха в дизельных двигателях должна быть такой, чтобы температура сжимаемого воздуха в цилиндре была больше температуры самовоспламенения дизельного топлива, поэтому
степень сжатия находится в пределах от 17 до 22.
От степени сжатия топлива зависит процесс сгорания рабочей
смеси в цилиндрах.
Если процесс сгорания происходит плавно с равномерным протеканием реакции окисления топлива (т. е. реакцией соединения топлива с воздухом) и средней скоростью распространения пламени
примерно 10…40 м/с, то такое сгорание рабочей смеси будет нормальным.
Если процесс сгорания будет превышать допустимую нормальную скорость, то работа двигателя становится ненормальной, т. е.
появятся детонационные явления.
Детонация. Ненормальная работа двигателя будет являться следствием окисления молекул бензина из-за возрастания температуры внутри цилиндров. Окисление бензина приводит к накоплению
перекисей и гидроперекисей, которые являются продуктами взаимодействия углеводородов и кислорода воздуха. Они обладают большой избыточной энергией и при определенных условиях могут накапливаться с выделением большого количества тепла. Их скорости
сгорания сильно возрастают и намного превышают допустимую, так
как каждая молекула гидроперекиси дает начало нескольким разветвленным цепям. Это вызывает взрывное самовоспламенение рабочей смеси от сжатия и резко возрастающей скорости распространения пламени.
Так как каждая молекула гидроперекиси дает начало другим молекулам, то появляется цепная реакция с образованием множества
очагов горения. Фронт пламени этих очагов горения приобретает
огромную скорость порядка 1500…2500 м/с, которая образует ударные (детонационные) волны.
Удар каждой детонационной волны о стенки цилиндров и камеры сгорания вызывает ее отражение, а также вибрацию двигателя со
звонким металлическим звуком.
При этом слои рабочей смеси, прилегающие к стенкам цилиндров,
подвергаются сильному сжатию детонационной волной, которая может достигать сверхзвуковой скорости. Это происходит, когда:
а) концентрация перекисей в рабочей смеси, сгорающей на конечном этапе, достигнет своего критического значения;
49
б) степень сжатия превысит допустимую нормальную скорость
сгорания во много раз;
в) угол опережения зажигания будет больше допустимого;
г) температура рабочей смеси повысится, а влажность воздуха
понизиться.
В результате детонации увеличивается теплопроводность, усиливается отдача тепла стенкам цилиндров, двигатель перегревается и станет работать «жестко», мощность его упадет, усилятся
металлические стуки, сопровождаемые черным выхлопным дымом.
Октановое число. Разные марки бензина по-разному реагируют
на детонацию, так как обладают разной детонационной стойкостью, т. е. они обладают свойствами и показателями, характеризующими их самовоспламеняемость.
Детонационная стойкость бензинов зависит:
• от конструкции двигателя, т. е. в первую очередь от степени
сжатия;
• углеводородов, входящих в состав бензинов.
Минимальной детонационной стойкостью обладают парафиновые углеводороды (алканы), с общей формулой CnH2n+2;
Максимальная детонационной стойкостью обладают ароматические углеводород (арены), с общей формулой CnH2n−6.
Остальные углеводороды занимают промежуточное положение.
Следовательно, углеводородным составом можно варьировать,
чтобы получать бензины с различной детонационной стойкостью
для двигателей с соответствующей степенью сжатия. Это осуществляется путем подбора такой углеводородной смеси, которая включает в себя разное процентное соотношение изооктана (C8H18) и
гептана (C7H16).
Таким образом, процентное соотношение смеси изооктана с гептаном в численном выражении служит показателем детонационной
стойкости бензина и называется октановым числом.
Смеси изооктана и гептана различных соотношений имеют детонационную стойкость от 0 до 100.
Например, октановое число бензина равно 80 (прил. 3). Это значит, что данный бензин по детонационной стойкости эквивалентен
смеси изооктана и гептана, в которой изооктана 80 %.
Существует два метода определения октанового числа: моторный и исследовательский.
50
Моторным методом определяют октановое число на установке
ИТ-9-2, позволяющей изменять степень сжатия от 4 до 9, где сравнивают детонационную стойкость исследуемого бензина с эталонными образцами при температуре горючей смеси 150 °C и частоте
вращения 900 мин−1.
Исследовательским способом детонационную стойкость определяют при температуре горючей смеси 25…35 °C (смесь не подогревается) и частоте вращения 600 мин−1. В этом случае в марке бензина
присутствует буква И. Например, АИ-92 − автомобильный бензин с
октановым числом по исследовательскому методу не ниже 92.
Так как определение детонационной стойкости (прил. 1) по моторному методу проходит в более жестких условиях, то результат
будет несколько ниже, чем он был бы получен при определении по
исследовательскому методу (табл. 13).
Октановые числа бензинов различных марок
Определение
октанового
числа
По моторному
методу
По исследовательскому
методу
Таблица 13
А-76 АИ-80 АИ-91 АИ-92 АИ-93 АИ-95 АИ-96 АИ-98
В обоих случаях после прогрева двигателя постепенно увеличивается степень сжатия до появления детонации определенной стандартной интенсивности, определяемой по шкале указателя детонации.
Для каждой марки бензиновых двигателей с различными степенями сжатия подбирается бензин с соответствующей детонационной
стойкостью, которая оценивается октановым числом.
Установлена примерная зависимость между требуемым октановым числом (ОЧ) бензина, степенью сжатия и диаметром цилиндра
двигателя:
ОЧ = 125,4 − 413 / ε + 0,183 D,
где ε − степень сжатия; D − диаметр цилиндра.
Для увеличения степени сжатия на единицу необходимо повысить ОЧ на 4…8 единиц.
51
Октановое число зависит не только от степени сжатия. Заметное
влияние на него оказывают:
• температура окружающей среды;
• атмосферное давление и влажность воздуха.
Так, октановое число может быть снижено на единицу при уменьшении температуры воздуха на 10 °C или атмосферного давления на
10 мм рт. ст.
Например, если при температуре окружающей среды −20 °C
и атмосферном давлении 760 мм рт. ст. двигателю был необходим
бензин с ОЧ 90, то при температуре окружающей среды −10 °C и атмосферном давлении 700 мм рт. ст. достаточно использовать бензин
с ОЧ 80.
• электромеханического датчика детонации с нагревательной
спиралью и термоэлементом в ней, получающего питание от генератора постоянного тока;
• магнето для осуществления зажигания бензовоздушной смеси, на щитке которого есть указатель угла опережения зажигания с
неоновой лампой, так как при изменении степени сжатия автоматически изменяется угол опережения зажигания;
II. Экспериментальная часть
Необходимое оборудование и материалы
Моторная установка ИТ-9-2 ................................................1 комплект
Испытуемый бензин ........................................................................1,5 л
Набор эталонных топлив . ......................................................... по 0,5 л
Конструкция моторной установки ИТ-9-2
(моторный метод испытания ГОСТ 511−81)
Установка предназначена для определения октановых чисел автомобильных бензинов и состоит из следующих основных частей
(рис. 12):
• одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя с переменной степенью сжатия (ε = 4...10);
• электродвигателя переменного тока, соединенного ременной
передачей с маховиком двигателя, служащего для пуска и стабилизации числа оборотов установки;
• генератора постоянного тока на 110 В, предназначенного для
питания приборов;
• конденсационного бачка системы охлаждения со змеевиком,
охлаждаемой проточной водой, проходящей через головку блока и
стенки цилиндра;
52
Рис. 12. Схема установки ИТ-9-2: 1 – картер; 2 – поршень; 3 – поршни-противовесы;
4 – маслонасос; 5 – электроподогреватель масла; 6 – маховик; 7 – червячный механизм передвижения цилиндра; 8 – рукоятка червячного механизма передвижения;
9 – магнето; 10 – диффузор и жиклер карбюратора; 11 – трехходовой кран; 12 – топливный бачок; 13 – воздушный бачок с электроподогревателем воздуха; 14 – электроподогреватель топливовоздушной смеси; 15 – конденсационный бачок системы
охлаждения; 16 – выпускная труба
53
• пульта управления с указателем оценки интенсивности детонации и другими приборами, а также с ручками управления;
• системы принудительной смазки (масло марки МС-20 подается
из картера через масляный фильтр);
• карбюратора с тремя поплавковыми камерами в виде бачков с
бензином, жиклерами и распылителем.
Принцип действия моторной установки ИТ-9-2
Измерение степени сжатия осуществляется путем перемещения
цилиндра, изготовленного за одно целое с головкой, в вертикальном
направлении. В результате этого изменяется объем камеры сгорания,
а следовательно, и степень сжатия.
Изменение положения цилиндра производят с помощью червячной передачи, приводимой в действие рукояткой. Величину степени
сжатия замеряют специальным микрометром.
Поплавковые камеры вместе с бачками можно поднимать или
опускать с помощью микрометрических винтов. Это позволяет изменять состав горючей смеси. При подъеме бачка смесь обогащается, а при опускании обедняется. Изменяя таким образом состав смеси, добиваются максимума интенсивности детонации. Трехходовый
кран позволяет питать карбюратор топливом из любого бачка. Детонационное сгорание в двигателе возникает в результате предпламенных окислительных процессов в несгоревшей части смеси. Скорость
развития этих процессов зависит от режима работы двигателя.
Интенсивность детонации в двигателе замеряют с помощью электромеханической схемы (рис. 13), в состав которой входят: датчик
детонации, генератор постоянного тока, тепловой элемент с нагревательной спиралью, термопара и указатель детонации.
Работа принципиальной схемы приборов для регистрации
интенсивности детонации
Датчик детонации состоит из полого цилиндра, ввертываемого
в головку двигателя, с находящимся внутри стальным стержнем,
нижний конец стержня опирается на стальную упругую мембрану
толщиной 0,35 мм, а верхний – в пластинчатые электроконтакты;
выполняет главную регулирующую роль для измерения детонации
в двигателе.
54
Рис. 13. Принципиальная схема приборов для регистрации интенсивности детонации: 1 − корпус датчика детонации; 2 − головка двигателя; 3 − мембрана; 4 − стержень; 5 − нижний контакт; 6 − верхний контакт; 7 − генератор постоянного тока;
8 − теплоэлемент с нагревательной спиралью; 9 − термопара; 10 − указатель детонации
При нормальном сгорании горючей смеси в цилиндре двигателя
возникающее давление отработанных газов не в состоянии преодолеть упругость мембраны датчика детонации и вызвать ее колебание. Цепь электротока, вырабатываемого генератором, будет оставаться разомкнутой, и стрелка указателя детонации будет оставаться
неподвижной.
При увеличении скорости сгорания горючей смеси и появлении
детонации стальная мембрана датчика под действием детонационных волн будет прогибаться. Стержень, находящийся в полом цилиндре датчика, от прогиба мембраны поднимется вверх и замкнет
контакты пластинчатых пружин.
Электрический ток начнет протекать через замкнутые контакты
пластинчатых пружин в спираль теплового элемента. Спираль станет нагревать трубу с расположенной внутри нее термопарой.
Чем выше будет нагрев термопары, тем меньше будет ее сопротивление, поэтому электродвижущая сила в ней будет возрастать. От
этого стрелка указателя детонации отклонится на больший угол от
своего неподвижного состояния.
Указатель детонации представляет собой обычный гальванометр,
шкала которого градуирована на 100 равных безразмерных делений.
55
Сущность определения октанового числа заключается в сравнении детонационной стойкости испытуемого бензина с детонационной стойкостью эталонных топлив с известным октановым числом
на моторной установке ИТ-9-2.
Первичными эталонами являются: изооктан (C8H18) с октановым
числом 100, нормальный гептан (C7H16) с октановым числом 0.
Для текущей работы обычно используются вторичные, более дешевые, эталоны:
• технический эталонный изооктан (ОЧ = 98…99);
• эталонный бензин Б-70 (ОЧ = 70);
• эталонный уайт-спирит (ОЧ = 22…27).
Влияние угла опережения зажигания на детонационный процесс.
В цилиндрах работающего двигателя до начала рабочего хода рабочая смесь должна сгореть полностью, т. е. рабочий ход должен начаться в тот момент, когда днище поршня будет находиться в ВМТ.
В силу этого, когда давление сгоревших газов используется полностью с начала рабочего хода поршня, мощность двигателя возрастает до максимальной.
Для достижения этой цели необходимо воспламенять рабочую
смесь тогда, когда поршень при такте сжатия до ВМТ еще не доходит. Этот недовод поршня до ВМТ в момент воспламенения рабочей
смеси искровым разрядом называется опережением зажигания и наглядно будет измеряться углом φ, заключенным между кривошипом
и центральной осью движения поршня в цилиндре (рис. 14).
Рис. 14. Схема оптимального угла опережения зажигания
56
Этот угол φ называется углом опережения зажигания и зависит от
следующих параметров: n, P, v.
φ = f (n, P, v),
где n – частота вращения коленчатого вала; Р – нагрузка на двигатель; v – скорость сгорания горючей смеси.
Таким образом, чем больше будет φ, тем ниже будет скорость сгорания рабочей смеси и детонация будет слабее. Чем меньше угол
опережения зажигания, тем детонация будет сильнее, так как скорость сгорания рабочей смеси будет выше.
Порядок выполнения работы
1. Включить электрический подогреватель масла в картере двигателя до температуры 55…60 °C.
2. Включить подачу воды в конденсатор паров системы охлаждения.
3. Проверить состояние систем моторной установки, для чего необходимо выполнить следующие действия:
• все ручки управления на пульте включить;
• трехходовый кран подачи топлива поставить в нейтральное положение;
• степень сжатия установить на величине не более 4,0;
• систему газораспределения (коромысла, толкатели, клапаны и
т. д.) смазать маслом с помощью пипетки.
4. Проверить, нет ли посторонних предметов в зоне ременной
передачи.
5. Удалить студентов на безопасное расстояние от ограждения
моторной установки.
6. Пуск двигателя осуществить нажатием на кнопку «Пуск» и
запустить электродвигатель, от которого коленчатый вал моторной
установки ИТ-9-2 получит вращение.
7. Включить подачу бензина из бачка 1, в котором должен быть
залит бензин А-76 или А-72.
8. После того как масляный автомат включит подогреватели воздуха и смеси, необходимо включить зажигание. При этом должна
загореться неоновая лампочка на лимбе у магнето.
9. Дать двигателю прогреться до рабочего состояния.
57
Оценка влияния факторов на интенсивность детонации
в цилиндре
Оценка влияния степени сжатия
1. Постепенно уменьшая объем камеры сгорания на установке
ИТ-9-2 с помощью червячного механизма передвижения цилиндра,
увеличить степень сжатия ε до тех пор, пока стрелка указателя детонации не покажет 55±3 деления. Такая интенсивность детонации
называется стандартной.
2. Установленную степень сжатия сохранять неизменной в течение всего дальнейшего испытания.
3. После этого степень сжатия необходимо уменьшать до полного
исчезновения детонационных стуков.
Выводы
1. Изменение степени сжатия на моторной установке производится с головкой блока двигателя в вертикальном направлении с помощью ручной червячной передачи, в результате чего изменяется объем камеры сгорания, а следовательно, и степень сжатия.
2. С увеличением степени сжатия возникает детонация, которая в
дальнейшем усиливается.
3. При уменьшении степени сжатия детонация ослабевает вплоть
до полного исчезновения.
Оценка влияния угла опережения зажигания
1. Удалить соединительный болт между тягой и рычажком прерывателя магнето.
2. Вручную передвинуть рычажок прерывателя вверх-вниз, при
этом будет изменяться угол опережения зажигания.
Выводы
1. При большом угле опережения зажигания детонационные стуки в двигателе исчезают, т. е. детонация ослабевает.
2. При малом угле опережения зажигания детонационные стуки в
двигателе возникают вновь, т. е. детонация усиливается.
3. Следовательно, надежным средством устранения детонации
в автомобильных двигателях является увеличение пространства в
цилиндрах между днищем поршня и ВМТ до появления искрового
зажигания, т. е. увеличение угла опережения зажигания с помощью
октан-корректора.
58
Оценка влияния температуры горючей смеси
1. Включить указатель детонации до стабилизации его показаний.
2. Отметить температуру смеси перед поступлением ее в цилиндр.
3. Выключить подогреватель смеси, для чего вынуть штепсельную вилку подогревателя из розетки. При этом температура смеси
начнет медленно снижаться. Через некоторое время стрелка на указателе детонации будет отклоняться влево, т. е. начнут уменьшаться
показания температуры горючей смеси.
4. Вновь включить подогреватель и наблюдать за стрелкой указателя детонации, которая по мере повышения температуры горючей
смеси начнет отклоняться вправо.
Выводы
1. С повышением температуры смеси интенсивность детонации
возрастает.
2. Со снижением температуры смеси интенсивность детонации
ослабевает.
Оценка влияния состава горючей смеси
1. Путем вращения рукоятки, соединенной с червячной передачей
передвижения цилиндра вверх-вниз, установить такую степень сжатия, которая обеспечивает четко слышимые детонационные стуки.
2. С помощью вращения микрометрических винтов 11 необходимо изменять положение бачка 12 (см. рис. 12) таким образом, чтобы
при крайнем нижнем положении бачка (когда смесь бедная) и при
крайнем верхнем положении (когда смесь богатая) детонационные
стуки стали бы пропадать. Затем возвратить бачок в то положение,
при котором наблюдается максимальная интенсивность детонации.
Выводы
1. Очень бедная и очень богатая горючие смеси детонацию в двигателе не вызывают.
2. Максимальная интенсивность детонации наблюдается при коэффициенте избытка воздуха в смеси λ = 0,83…1,03, т. е. когда смесь
имеет стехиометрический состав.
Оценка влияния детонационной стойкости топлива
1. Выключить указатель детонации.
2. В бачок № 2 налить уайт-спирит (ОЧ = 20…25).
3. В бачок № 3 налить технический изооктан (ОЧ = 98…99).
59
4. Попеременно начать питать двигатель топливами из разных
бачков.
5. Отметить при наблюдении, что при подаче в цилиндре уайтспирита из бачка № 2 детонация в цилиндре резко возрастает, достигая опасных величин, так как детонационная стойкость уайт-спирита
очень низкая, а октановое число составляет только 20…25 единиц.
6. При подаче в цилиндр технического изооктана из бачка № 3
детонация в двигателе исчезает полностью, так как его антидетонационная стойкость очень высокая и октановое число составляет
98…99 единиц.
Выводы
1. Антидетонационная стойкость топлива может быть слабой или
очень сильной.
2. Когда октановое число топлива будет низкое, то антидетонационная стойкость его тоже низкая.
3. Когда октановое число топлива будет высокое, то антидетонационная стойкость будет также высокая.
Порядок определения октанового числа бензина
после завершения испытания двигателя на интенсивность
детонационных свойств топлив
1. Промыть бачок № 1 от старого топлива.
2. Залить в бачок № 1 испытуемый бензин.
3. Запустить моторную установку ИТ-9-2 на рабочий режим, обеспечивая ее показатели согласно табл. 14.
Таблица 14
Рабочий режим моторной установки ИТ-9-2 при определении
октановых чисел бензина по моторному методу
Параметры двигателя
Показатели
Число оборотов, об/мин
900 ± 10
Температура охлаждающей воды, °C
100 ± 2
Температура воздуха на впуске, °C
40…50
Температура смеси, °C
141±1
Угол опережения зажигания, град
Переменный; при ε = 5 равен 26° до ВМТ
Температура масла в картере, °C
50…70
60
4. На работающей моторной установке ИТ-9-2 проделать следующее:
• поднимая или опуская бачок с испытуемым бензином, найти
положение, при котором состав горючей смеси обеспечивает максимальную интенсивность детонации в двигателе;
• изменяя степень сжатия, добиться «стандартной» интенсивности детонации (55±3 деления шкалы указателя детонации);
• с помощью микрометра установить, какая при этом будет степень сжатия.
Используя табл. 15, найти ориентировочное октановое число испытуемого бензина.
Таблица 15
Зависимости степени сжатия двигателя установки ИТ-9-2
от октанового числа бензина при стандартной интенсивности
детонации (барометрическое давление − 760 мм рт. ст.)
Показания
микрометра, мм
10,5
Степень Октановое
Показания
сжатия
число
микрометра, мм
5,13
64
13,25
10,65
5,16
65
10,9
5,20
11,2
5,24
11,45
11,6
Степень Октановое
сжатия
число
5,6
75
13,5
5,65
16
66
13,8
5,71
77
67
14,15
5,77
78
5,28
68
14,4
5,83
79
5,31
69
14,7
5,90
80
11,9
5,35
70
15,1
5,97
81
12,1
5,39
71
15,4
6,04
82
12,4
5,45
72
15,7
6,77
83
12,65
5,49
73
16,1
6,20
84
12,9
5,54
74
16,5
6,28
85
6. Подобрать две смеси эталонных топлив:
• одну с ОЧ на 1−2 единицы выше найденного ориентировочного
октанового числа испытуемого бензина;
• другую с ОЧ на 1−2 единицы ниже найденного ориентировочного ОЧ испытуемого бензина, найденного по табл. 15;
• эти смеси с большим или меньшим ОЧ залить соответственно
в бачки № 2 и 3.
61
7. Для этих эталонных смесей подобрать (найти) положение бачков, обеспечивающих максимальную интенсивность детонации.
8. Попеременно подать в двигатель испытуемый бензин и эталонные смеси.
9. Отметить для них показания указателя детонации.
10. Для надежности результатов измерения эту операцию необходимо проделать трижды и взять среднеарифметическое значение
показаний указателя детонации.
Если эталонные смеси были подобраны правильно, показания
указателя детонации для испытуемого топлива должны оказаться
между показаниями для эталонных смесей. В противном случае необходимо одно из эталонных топлив заменить на смесь с иным ОЧ с
таким расчетом, чтобы «взять в вилку» испытуемый бензин.
Октановое число испытуемого бензина подсчитывают по формуле
Ax = (A1 + (A2 − A1) · (a1 − ax)) / (a1 − a2),
где A1 – ОЧ смеси эталонов с худшей детонационной стойкостью;
A2 − ОЧ смеси эталонов с лучшей детонационной стойкостью; a1 −
показания указателя детонации при работе двигателя на эталоне
с октановым числом A1; a2 − показания указателя детонации при
работе двигателя на эталоне с октановым числом A2; ax − показания указателя детонации при работе двигателя на испытуемом
топливе.
Полученные ОЧ автомобильных бензинов округляют до целого
числа, а авиационных выражают с точностью до десятых долей.
Исследовательский метод испытания (ГОСТ 8226−81)
Исследовательским методом определяют ОЧ автомобильных
бензинов. Введение исследовательского метода определения ОЧ
обусловлено стремлением приблизить условия испытания топлив
к условиям эксплуатации автомобилей, работающих с переменной
нагрузкой. Величина октанового числа автомобильного бензина по
исследовательскому методу обычно на 4…8 единиц выше, чем по
моторному методу (см. табл. 13).
Определение ОЧ по этому методу производят на установке
ИТ-9-6, которая является несколько переоборудованной установкой
ИТ-9-2.
62
Переоборудование заключается:
• в замене шкива электромотора установки для уменьшения числа оборотов;
• установке постоянного угла опережения зажигания;
• отключении подогревателя смеси;
• замене жиклеров карбюратора.
Испытания по исследовательскому методу производят при следующих показателях установки ИТ-9-6, согласно табл. 16.
Таблица 16
Рабочий режим моторной установки ИТ-9-6 при определении
октанового числа бензина по исследовательскому методу
Параметры двигателя
Число оборотов, об/мин
Показатели
600±6
Опережение зажигания постоянное, град
Температура подогрева воздуха, град
13° до ВМТ
52±1 °C
Примечания: 1. Топливовоздушная смесь не подогревается.
2. Все остальные условия испытания такие же, как и при определении октановых чисел по моторному методу.
Определение ОЧ по исследовательскому методу производят в той
же последовательности, что и по моторному методу. При этом зависимость между ОЧ и показаниями микрометра степени сжатия устанавливают в соответствии с табл. 17.
Одним из способов устранения детонации является увеличение
угла зажигания, т. е. когда в момент искрообразования в цилиндре
бензинового двигателя пространство между днищем поршня и ВМТ
увеличено. Однако это мероприятие одновременно ведет к некоторому падению мощности двигателя и увеличению расхода бензина.
Выводы по результатам проведенного экспериментального исследования
1. Если ОЧ испытуемого бензина будет ниже требуемого, то следует ожидать детонационного сгорания смеси и как следствие этого − перегрева и падения мощности двигателя, а также ускоренного
выхода его из строя. Так как работа двигателя при детонации недопустима, то следует принять меры для ее подавления, т. е. увеличить
угол опережения зажигания φ.
63
Таблица 17
Зависимость степени сжатия двигателя установки ИТ-9-6
и октанового числа бензина при барометрическом
давлении 760 мм рт. ст.
Показания
микрометра,
мм
Степень
сжатия
Октановое
число
Показания
микрометра,
мм
Степень
сжатия
Октановое
число
12,73
12,86
12,98
13,11
12,24
13,37
13,49
13,62
13,77
13,90
14,05
14,18
5,51
5,53
5,55
5,57
5,60
5,62
5,65
5,67
5,70
5,73
5,75
5,78
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
14,33
14,48
14,64
14,79
14,97
15,14
15,32
15,50
15,68
15,83
16,08
16,29
5,81
5,84
5,88
5,91
5,94
5,98
6,02
6,06
6,10
6,14
6,19
6,24
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
2. Если ОЧ испытуемого бензина окажется выше требуемого, то
детонационного сгорания смеси происходить не будет.
3. Для реализации запаса в ОЧ целесообразно уменьшить φ, что
приведет к некоторому повышению мощности и снижению расхода
бензина.
4. Величину корректировки φ и ожидаемый эффект следует принять на основании графика (рис. 15), который позволяет ориентировочно судить о величине необходимой корректировки (в градусах
поворота коленчатого вала) и об изменении мощности двигателя, а
также расходе бензина.
III. Отчет о проделанной работе № 5
Определение октанового числа бензина
Рис. 15. График начальной установки распределения зажигания и изменения мощности двигателя в зависимости от ОЧ топлива: 1 − установка распределения; 2 − изменение мощности двигателя и расхода топлива
Определение ОЧ бензина
Цели работы
Таблица 18
1.
2.
Задание на выполнение
лабораторной работы
Порядок проведения опыта
Показать схему двигателя
установки ИТ-9-2
и принципиальную схему
приборов для интенсивности детонации
Дать краткое описание назначения,
устройства и принципа действия
установки ИТ-9-2
Заполнить табл. 18 по указанной форме.
Полученные
результаты
после выполнения работы
Выводы и их
обоснование
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
64
65
Контрольные вопросы
1. Что такое степень сжатия в двигателе внутреннего сгорания?
2. Что такое детонация и в чем заключается природа ее возникновения?
3. Каким показателем характеризуется детонационная стойкость
бензина и от каких факторов она зависит?
4. Какие углеводороды, находящиеся в бензине, обладают максимальной детонационной стойкостью?
5. Какие углеводороды в бензине обладают минимальной детонационной стойкостью?
6. Что такое моторный метод определения октанового числа бензина?
7. Что такое исследовательский метод определения октанового
числа бензина и чем он отличается от моторного?
8. Как влияет угол опережения зажигания на детонационный процесс в цилиндрах двигателя?
9. Как влияет температура горючей смеси на детонационный процесс?
10. Как влияет температура горючей смеси на детонацию в цилиндрах двигателя?
11. Как влияет коэффициент избытка воздуха на детонационный
процесс в двигателе?
Лабораторная работа № 6
Определение содержания
фактических смол в топливе
Цель работы
1. Научиться определять количество фактических смол в топливе.
2. Научиться оценивать пригодность засмоленного топлива к употреблению его в автомобильных двигателях и для дальнейшего хранения.
3. Научиться определять состояние и работоспособность двигателей в зависимости от засмоленности топлива.
Время − два академических часа.
Задание
Изучить устройство прибора для определения фактических смол
в топливе.
Определить весовое количество смол в испытуемом топливе.
Дать оценку пригодности испытуемого топлива к употреблению.
Определить работоспособность автомобильных двигателей на
испытуемом топливе.
I. Теоретическая часть
Содержание в бензинах кислот и других продуктов с кислой реакцией вызывает в них образование смолистых веществ. Кроме того,
наличие в бензинах сернистых соединений (дисульфидов и меркаптанов) также значительно способствует смолообразованию. Поэтому фактическими смолами считаются сложные продукты окисления
и полимеризации непредельных углеводородов, находящихся в топливах (прил. 6).
Если содержание фактических смол будет находиться в пределах,
допустимых стандартами, то двигатели длительное время работают
66
67
без повышенного смолообразования и нагарообразования. Но когда
содержание смол начинает превышать норму в 2…3 раза, то моторесурс бензинового двигателя снижается на 20...25 %, а на стенках
камер сгорания образуются отложения в виде нагаров, что способствует возникновению детонации.
Входящие в состав топлив углеводороды бесцветны, но если в
бензине есть смолистые вещества, то его окраска приобретает желтокоричневые цвета. И чем больше будет в топливе тех веществ, тем
интенсивнее окраска. Поэтому наличие смол в топливе можно визуально определить по его цвету.
При проведении экспериментальных исследований на предмет
осмоления бензинов содержание в них фактических смол определяют по остатку всех смолообразующих продуктов, которые остаются
в стеклянном стакане после испарения из него 25 мл испытуемого
бензина в горячей струе воздуха. При этом наличие фактических
смол измеряют в миллиграммах на 100 мл топлива. Для бензина это
составляет от 7 до 15 мг/100 мл.
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы для определения
фактических смол
Воздухонагнетатель ........................................................................ 1 шт.
Реометр для замера расхода воздуха ............................................. 1 шт.
Баня масляная с термометром и электроплиткой ..............1 комплект
Стакан химический на 100 мл ....................................................... 1 шт.
Аналитические весы с разновесом . ....................................1 комплект
Мерный цилиндр на 25 мл ............................................................. 1 шт.
Эксикатор . ....................................................................................... 1 шт.
Тигельные щипцы ........................................................................... 1 шт.
Воронка стеклянная с бумажным фильтром ................................ 1 шт.
Образец топлива . ........................................................................... 30 мл
Рис. 16. Схема прибора для определения количества фактических смол в топливе:
1 − стакан с испытуемым топливом; 2 − масляная баня с воздушным змеевиком; 3
− электроплитка; 4 − термометр; 5 − реометр; 6 − зажим для регулирования подачи
воздуха
из воздухонагнеталя направляют через фильтр из ваты, помещенный в воронку, а затем в реометр для замера расхода и далее для
подогрева в металлический змеевик, находящийся в масляной бане.
В крышке бани укреплены несколько гнезд для стеклянных стаканов
с испытуемыми топливами (рис. 17).
Описание прибора
Прибор для определения содержания фактических смол в топливе (рис. 16) состоит из масляной бани, реометра и фильтра. Воздух
68
Рис. 17. Масляная баня с воздушным змеевиком в приборе для определения содержания фактических смол: 1 − железный сосуд; 2, 3 − карманы для установки стаканов; 4 − медный змеевик
69
Подогретый воздух поступает через головку змеевика, расположенную в центре крышки, по отводным трубкам и обдувает поверхность испытуемых образцов топлива.
В зависимости от вида испытуемого топлива температуру масла в
бане поддерживают в следующих пределах:
• при испытании бензинов − 150 ± 3 °C;
• испытании керосинов − 180 ± 3 °C;
• испытании дизельного топлива − 250 ± 5 °C.
Регулировку заданной температуры производят автоматически с
помощью контактного термометра и реле или реостатом.
Порядок выполнения работы
1. Химический стакан на 100 мл промывают бензолом или ацетоном и высушивают на масляной бане, нагретой до 150 °C, в течение
15 мин. Затем стакан охлаждают в эксикаторе до окружающей температуры воздуха и взвешивают на аналитических весах.
2. Перед испытанием топливо тщательно перемешивают и профильтровывают, для чего в мерный цилиндр на 25 мл устанавливают
воронку с бумажным фильтром и наливают в нее 5…8 мл испытуемого топлива. Когда топливо профильтруется, то им споласкивают
мерный цилиндр.
3. Устанавливают в гнездо масляной бани стакан с топливом и на
поверхность последнего направляют струю подогретого в змеевике
масляной бани воздуха из воздухонагнетателя. Скорость поступления воздуха регулируется зажимом на резиновой трубке и поддерживается вначале на уровне 10...11 л/мин на один стакан. Скорость
воздуха фиксируется реометром.
4. В течение первых пяти минут скорость подачи воздуха постепенно доводят до 27...30 л/мин на один стакан, следя за тем,
чтобы не было разбрызгивания топлива. Указанную скорость поддерживают до конца испытания. Конец выпаривания определяется по прекращению выделения паров топлива и по наличию сухого или неубывающего маслянистого остатка на дне и на стенках
стакана.
5. По окончании выпаривания воздух подают еще 15 мин, затем
стакан вынимают из гнезда бани тигельными щипцами, охлаждают
его в эксикаторе до комнатной температуры и вновь взвешивают на
аналитических весах.
70
6. Остаток в стакане является фактическими смолами, вес которых подсчитывают по разности весов: пустого стакана и стакана
с остатком смол. Полученный вес этого остатка в миллиграммах
умножают на 4. Это необходимо делать, чтобы привести показатель
содержания фактических смол к 100 мл топлива.
Оценка результата проведенного испытания
Ориентировочную оценку бензинового двигателя по количеству
отложений и длительности его нормальной работы в зависимости от
содержания фактических смол в бензине можно дать, основываясь
на табл. 19.
Таблица 19
Состояние и работоспособность двигателей в зависимости
от засмоленности бензина
Содержание
фактических
смол,
мг/100 мл
До 10
11−15
15−20
20−25
25−50
50−120
Состояние двигателя
после 50 ч работы
Во впускной системе отложений не наблюдается
Слабые следы отложений на клапанах и
стенках впускного трубопровода
Небольшие отложения на стенках впускного трубопровода и клапанах
Заметные отложения в системе питания
Значительные отложения на стенках
впускного трубопровода, а также на
клапанах. Уменьшение сечения впускного
трубопровода на 20−25 %
Большие отложения на стенках системы
питания и на клапанах. Жиклеры, диффузор, дроссельная заслонка, форсунки
впрыска покрыты липкой смолой
Возможный пробег
автомобилей
до появления неисправностей в двигателе из-за смол, км
Неограниченный
Не более 25 000
Не более 16 000
Не более 8000
Не более 5000
Не более 2000
III. Отчет о проделанной работе № 6
Определение содержания фактических смол в топливе
Заполнить табл. 20 по указанной форме.
71
Таблица 20
Определение содержания фактических смол в топливе
Цели работы
1.
2.
3.
Задание
на выполнение
лабораторной работы
1.
2.
3.
4.
Лабораторная работа № 7
Определение низкотемпературных
свойств дизельного топлива
Порядок проведения анализа эксперимента
1. Сопоставить полученный результат с требованиями стандартов.
2. Установить соответствие исследуемого образца бензина требованиям технических норм.
3. Оценить пригодность исследованного образца к употреблению в автомобильных двигателях, а также для дальнейшего хранения.
Показать схему прибора
Полученные
Дать краткое
для определения количе- описание
результаты после
принципа
ства фактических смол в действия прибора
проведения экстопливе
перимента
Выводы
и их обоснование
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
1. Что такое фактические смолы?
2. В чем заключается причина смолообразования в топливах?
3. К чему могут привести отложения смол и нагаров в камерах
сгорания двигателей?
4. Как визуально можно определить наличие смол в топливах?
5. Каким образом определяется содержание смол в топливах при
проведении экспериментальных исследований?
72
Цель работы
Научиться определять температуры помутнения и застывания дизельного топлива.
Время − один академический час.
Задание
1. Изучить устройство прибора для определения низкотемпературных свойств дизельного топлива.
2. Сравнить полученые результаты с требованиями стандартов и
условиями эксплуатации дизельных двигателей на испытуемом топливе.
I. Теоретическая часть
При понижении температуры дизельного топлива из него начинают выделяться микрокристаллы льда и углеводородов. При этом
топливо теряет прозрачность и мутнеет.
При дальнейшем понижении температуры дизельное топливо теряет подвижность и застывает.
Температуры, при которых наблюдаются эти явления, называются температурами помутнения и застывания.
Моментом застывания считают такую потерю текучести испытуемыми нефтепродуктами, при которой они в условиях опыта не
изменяют первоначального положения своего мениска в течение
1 мин при наклоне специальной бирки на 45°.
Температуру помутнения определяют по ГОСТ 5066−91, а температуру застывания по ГОСТ 1533−91.
Бензин и керосин имеют весьма низкие температуры помутнения
и застывания, поэтому низкотемпературные свойства этих топлив,
73
при условии применения их в наземных двигателях, не определяют
(прил. 5).
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы
Прибор для определения низкотемпературных свойств
топлива ...............................................................................1 комплект
Охлаждающая смесь из твердой углекислоты
и денатурированного спирта . ................................................... 1,5 кг
Образец топлива . ........................................................................... 50 мл
Описание прибора
Прибор для определения температур помутнения и застывания
топлив (рис. 18) представляет собой пробирку с двойными стенками
с внутренним диаметром 20 мм, в которую вставлены на корковой
пробке термометр и проволочная мешалка. Во избежание запотевания внутренних стенок между ними насыпано 0,5…1,0 г прокаленного хлористого кальция.
Пробирка с двойными стенками помещена в фарфоровый стакан
с охлаждающей смесью, температура которой фиксируется вторым
термометром.
Стакан с охлаждающей смесью снабжен кожухом с термоизоляцией из ваты.
Рис. 18. Схема прибора для определения
низкотемпературных свойств топлива:
1 − пробирка с двойными стенками;
2 − испытуемое топливо; 3 − термометр;
4 − мешалка; 5 − охлаждающая жидкость; 6 − термометр для охлаждающей
жидкости; 7 − теплоизоляция
74
Порядок выполнения работы
1. В пробирку налить испытуемое топливо так, чтобы уровень
его отстоял от дна на 10 мм, после чего пробирку закрыть корковой
пробкой с укрепленными на ней термометром и мешалкой. При этом
необходимо, чтобы шарик термометра находился на 15 мм от дна
пробирки.
2. Пробирку с топливом поместить в охлаждающую смесь, которая должна иметь температуру на 15...17 °C ниже начальной температуры топлива. Уровень топлива в пробирке должен быть ниже
уровня охлаждающей смеси.
3. Испытание начать с непрерывным перемешиванием топлива с
помощью мешалки.
4. По мере охлаждения топлива в охлаждающую смесь добавить небольшие кусочки твердой углекислоты для поддержания разницы между температурами топлива и смеси в интервале
15...17 °C.
5. Через каждые 5 °C понижения температуры топлива необходимо производить наблюдение за его состоянием. Для этого нужно быстро вынимать из охлаждающей смеси пробирку, обтирать ее снаружи ватой, смоченной в спирте, и смотреть на свет для определения,
не помутнело ли топливо.
6. Если прозрачность топлива, по сравнению с первоначальной,
не изменилась, то опустить пробирку вновь в охлаждающую смесь
и продолжать охлаждение, повторяя наблюдение через каждые 5 °C
понижения температуры.
7. Когда испытуемое дизельное топливо помутнеет, отметить температуру, вынув из пробирки проволочную мешалку, и затем продолжать испытание до застывания топлива.
8. Продолжать следить за понижением топлива и через каждые
5 °C понижения температуры топлива, не вынимая пробирку из
охлаждающей смеси и не перемешивая топлива, наклонять ее на 45°
(см. рис. 18).
9. Через одну минуту после проведения наклонов пробирки на
45° быстро вынуть ее из охлаждающей смеси и посмотреть, не сместился ли мениск топлива.
10. Если за одну минуту мениск топлива сместился, то пробирку
необходимо вновь поместить в охлаждающую смесь в вертикальное
положение и продолжить испытание до момента застывания.
75
11. Если за одну минуту мениск топлива сместился, то срочно
нужно зафиксировать температуру застывания и на этом испытание
закончить.
12. Если окажется, что интервал температур в 5 °C велик, то его
можно уменьшить на 1...2 °C и сделать повторное испытание, производя наблюдения за состоянием топлива, уточняя температуры помутнения и застывания через более короткие интервалы температур.
Оценка результата проведенного испытания
Контрольные вопросы
1. Что такое температура помутнения топлива?
2. Что такое температура застывания топлива?
3. Что принято считать моментом застывания топлива?
4. Какие требования предъявляются к топливам для обеспечения
бесперебойной подачи их в цилиндры двигателя?
5. Почему низкотемпературные свойства бензинов и керосинов
не определяют?
Для обеспечения бесперебойной подачи топлива в дизельный
двигатель требуется, чтобы температура помутнения топлива была
бы не выше температуры окружающего воздуха или температура застывания была на 10...15 °C ниже.
Исходя из этого условия, необходимо сравнить полученные результаты проведенного исследования дизельного топлива с требованиями стандартов и условиями эксплуатации.
III. Отчет о проделанной работе № 7
Определение низкотемпературных свойств дизельного топлива
Заполнить табл. № 21 по указанной форме.
Таблица 21
Определение низкотемпературных свойств дизельного топлива
Цели работы
Задание на выполнение
лабораторной работы
Порядок проведения исследования
Начертить схему прибора Описать краткое назначе- Полученные Выводы
для определения низко- ние и принцип определерезультаты
их оботемпературных свойств ния низкотемпературных после проведе- и
снование
дизельного топлива
свойств топлива
ния опыта
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
76
77
Лабораторная работа № 8
Определение коррозионной
способности топлива
Время − три академических часа.
Коррозионная способность вызывается наличием в топливе водорастворимых минеральных кислот и щелочей, органических кислот,
активных и неактивных сернистых соединений.
В топливах не допускается присутствия даже следов активной
серы, а также водорастворимых кислот и щелочей. При их обнаружении топливо бракуется.
Присутствие в топливах органических кислот и неактивных сернистых соединений допускается в ограниченных размерах, устанавливаемых стандартом.
Исходя из этого определение активной серы и водорастворимых
кислот и щелочей производится только качественно, а органических
кислот и пассивной серы количественно.
A. Качественное определение активных сернистых
соединений в топливе
Определить наличие активных сернистых соединений и коррозионную агрессивность топлива к деталям двигателя.
I. Теоретическая часть
Все сернистые соединения, содержащиеся в топливах, отрицательно сказываются на их эксплуатационных свойствах, таких как стабильность, способность к нагарообразованию, коррозионной агрессивности и т. д. Особенно агрессивны активные сернистые соединения, которые вызывают коррозию металлов даже при нормальных
условиях. Поэтому наличие их в топливах крайне нежелательно.
78
При сгорании как активных, так и неактивных сернистых соединений образуется серный (SO2) и сернистый (SO3) ангидриды, которые, соединяясь с водой (при конденсации ее из продуктов сгорания), образуют соответственно серную и сернистую кислоты.
Коррозионный износ двигателя в значительной степени зависит
от количества серы, содержащейся в топливе. При увеличении содержания серы в бензине от 0,05 до 0,1 % коррозионный износ деталей двигателя возрастает в 1,5…2 раза, а с 0,1 до 0,2 % еще в 1,5…2
раза.
Процесс удаления серы из бензина очень трудоемкий и требует
больших затрат.
При производстве дизельных топлив из сернистых нефтепродуктов получают газойлевые и соляровые дистилляты с содержанием
серы до 1,0…1,3 %.
Серу из дистиллятов удаляют каталитическим способом, снижая
ее содержание до 0,2…0,5 %, что по ГОСТ 305−82 является допустимой нормой. Повышенное содержание серы в топливах до 0,6 %
приводит к увеличению износа гильз цилиндров и поршневых колец
в среднем на 15 %.
Наиболее агрессивными сернистыми соединениями являются
элементарная сера, меркаптановая сера и сероводород. Самой агрессивной является меркаптановая сера, содержание которой в топливах не должно превышать 0,01 %. При повышении массовой доли
меркаптановой серы до 0,06 % коррозионный износ плунжерных
пар и деталей форсунок увеличивается в 2 раза.
Присутствие активных сернистых соединений в топливе проверяют с помощью полированной чистой медной пластинки согласно
ГОСТ Р 51105−97 и ТУ 38.301-25-41−97. При содержании в топливе даже следов активной серы медная пластинка корродирует. Если
медная пластинка выдерживает испытания, то коррозионная агрессивность топлива отсутствует.
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы
Пластинка из электролитической меди ........................................ 1 шт.
Пробирка химическая . ................................................................... 1 шт.
Баня водяная с электроплитой и термометром ..................1 комплект
79
Шлифовальная шкурка мелкозернистая или суконка
с полированной пастой ...........................................................1 кусок
Эфир, ацетон или спирт этиловый ................................................. 6 мл
Образец топлива . ........................................................................... 15 мл
Порядок выполнения работы
1. Медную пластинку необходимо отполировать до блеска. Для
этого применить мелкозернистую шлифовальную шкурку или суконку с полированной пастой. Если на пластинке будут иметь место
задиры, царапины и раковины, то их необходимо удалить тупой стороной перочинного ножа.
2. После полировки пластинку нужно промыть в спирте, ацетоне
или эфире.
3. Испытуемое топливо залить в пробирку так, чтобы оно полностью закрыло пластинку.
4. Пробирку поместить в гнездо водяной бани с температурой
50±2 °C.
5. Через три часа пластинку вынуть из пробирки, обмыть спиртом, ацетоном или эфиром для удаления смолистых осадков и осмотреть.
6. Если на пластинке появятся пленки или налеты черного, серого
или темно-коричневого цвета, а также черные точки, то это будет
являться признаком наличия в топливе свободной серы или активных сернистых соединений. В этом случае необходимо считать, что
топливо испытания на медной пластинке не выдержало.
7. Если на пластинке будут только малиновые пятна и разводы, то
они являются признаком присутствия активной серы в топливе.
III. Отчет о проделанной работе № 8
Определение активных сернистых соединений в топливе
Заполнить табл. 22 по указанной форме.
80
Таблица 22
Определение активных сернистых соединений в топливе
Цель работы
Порядок проведения исследования
Описать последовательность проведения опыта
с медной пластинкой
на предмет определения
сернистых соединений
Полученные результаты.
Начертить следы на медной
пластине
Сделать выводы об
исследуемом топливе
и обосновать их
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Б. Количественное определение общей серы в топливе
Определить суммарное содержание серы в топливе и его коррозионную агрессивность к деталям двигателя.
I. Теоретическая часть
Неактивные сернистые соединения практически не корродируют
металл, но при сгорании образуют коррозионно-агрессивные оксиды серы SO2 и SO3, которые, растворяясь в воде, образуют кислоты,
появляющиеся в топливе в результате конденсации водяных паров.
Кислоты в топливе вызывают коррозию на деталях цилиндропоршневой группы двигателя.
Если водяные пары не конденсируются, то происходит высокотемпературная сухая газовая химическая коррозия.
Суммарное содержание серы в топливе определяют ламповым
методом по ГОСТ 1778−98, сущность которого заключается в сжигании навески топлива в специальной лампочке с улавливанием
образовавшегося сернистого газа раствором соды и последующим
определением количества соды, израсходованной на взаимодействие
с SO2 в результате реакций:
RS + O2 → SO2 + CO2 + H2O (сжигание)
SO2 + Na2CO3 → Na2SO3 + CO2 (улавливание)
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O (титрование
неизрасходованной соды)
81
II. Экспериментальная часть
Порядок выполнения испытания
Необходимые приборы и материалы
1. Промыть спиртом и высушить лампочку, затем залить в нее испытуемый бензин в количестве 2...3 мл.
2. Фитиль лампочки пропитать топливом, затем наружный конец
его срезать заподлицо с верхним краем фитильной трубки и зажечь.
3. Отрегулировать пламя лампочки так, чтобы оно было не более 5...6 мм, после чего лампочку погасить колпачком, закрывая им
сверху пламя.
4. Взвесить лампочку на аналитических весах.
5. При определении серы в дизельном топливе вначале необходимо
взвесить порожнюю лампочку, а затем залить в нее 1...2 мл испытуемого продукта и взвесить вновь. Разница в весе даст вес топлива.
6. Добавить в лампочку 2...4 мл бессернистого бензина. Это необходимо для получения смеси, которая будет сгорать в лампочке без
копоти, что даст возможность производить регулировку пламени в
процессе испытания.
7. В абсорбер, заполненный стеклянными бусами, налить 10 мл
0,3%-ного раствора соды и 10 мл дистиллированной воды и соединить его с брызгоуловителем, а также с ламповым стеклом. (Таким
образом, нужно подготовить абсорбер и лампочку со спиртом для
контрольного опыта без взвешивания.)
8. Оба прибора присоединить к вакуум-насосу. Пустить его и
установить равномерное просасывание воздуха через абсорберы.
При этом регулировку необходимо производить с помощью винтового зажима на резиновой трубке.
9. Снять с лампочек колпачки, зажечь фитили лампочек и поставить их под ламповые стекла так, чтобы пламя находилось выше
нижнего края ламповых стекол. (Лампочки нужно зажигать от спиртовок. Применение спичек для этой цели не допускается, так как в
них содержится сера.)
10. Отрегулировать высоту пламени положением фитиля лампочки, поднимая и опуская его с помощью иголки, или изменением скорости пропускания воздуха. Пламя не должно быть коптящим.
11. После того как испытуемое топливо полностью сгорит, лампочку закрыть колпачком и вновь взвесить. Разница в весе даст величину сгоревшего топлива.
12. В случае испытания дизельного топлива (после сгорания его
смеси с бензином) в лампочку добавить 1...2 мл бессернистого бен-
Прибор для определения серы в топливе ...........................1 комплект
Вакуум-насос . .......................................................................1 комплект
Аналитические весы с разновесом . ....................................1 комплект
Спиртовка ........................................................................................ 1 шт.
Промывалка с дистиллированной водой ...................................... 1 шт.
Бюретка с 0,3%-ным раствором соды .................................1 комплект
Бюретка с 0,5%-ным раствором соляной кислоты ............1 комплект
Индикатор метилоранж .................................................... 1 капельница
Описание прибора
Ламповый прибор для определения серы в топливе (рис. 19) состоит из специальной фитильной лампочки, абсорбера, лампового
стекла и брызгоуловителя. Вакуум-насос просасывает воздух через
ламповое стекло, абсорбер и брызгоуловитель. При этом продукты
горения испытуемого топлива, залитого в лампочку, поступают в абсорбер, где они улавливаются раствором соды.
Рис. 19. Ламповый прибор для определения содержания серы в топливе: 1 − фитильная лампочка; 2 − ламповое стекло; 3 − абсорбер; 4 − брызгоуловитель
82
83
зина и сжечь его с целью полного использования испытуемого продукта с фитиля.
13. Разобрать приборы, промыть минимальным количеством дистиллированной воды из промывалки брызгоуловитель и ламповое
стекло. Смывки направлять в абсорберы.
14. В каждый абсорбер добавить 2…3 капли метилоранжа и приступить к определению неизрасходованной соды. Для этого растворы
в абсорберах необходимо титровать до слабо-розового окрашивания
соляной кислотой. При титровании растворы необходимо непрерывно перемешивать продуванием воздуха через трубку, вставленную
на пробке в горло высокого баллона абсорбера.
15. Расчет содержания серы в топливе в весовых процентах вычислять по формуле
Таблица 23
Количественное определение общей серы в топливе
Цель работы
Порядок проводимого исследования
1
2
3
Начертить схему Описать последовательПолученные релампового прибора ность исследования по
зультаты. Сделать
для определения
определению количе- расчеты содержания
содержания общей ственного содержания
серы в топливе в
серы в топливе
общей серы в топливе весовых процентах
III. Отчет о проделанной работе № 8 Б
Количественное определение общей серы в топливе
Заполнить табл. 23 по указанной форме.
84
Сделать
выводы и
обосновать
их
Студент _____________________
X = (U − U1) · K · 0,0008 · 100 / G,
где U − количество раствора соляной кислоты, пошедшего на титрование контрольного раствора, мл; U1 − количество раствора соляной
кислоты, пошедшего на титрование содового раствора после поглощения продуктов сгорания испытуемого топлива, мл; K − поправочный коэффициент к титру 0,05 н. раствора соляной кислоты; G − вес
сгоревшего топлива, г; 0,0008 − вес серы, эквивалентный 1 мл 0,05 н.
раствора соляной кислоты, г.
Если сжигалось дизельное топливо, разбавленное бензином, то в
результат подсчета вводят поправку на разбавление.
Оценка результата проведенного испытания:
1. Сравнить полученный результат с требованиями стандартов.
2. Сделать вывод о соответствии качества топлива по этому показателю техническим условиям, при этом учесть, что отклонений от
норм в сторону повышения содержания серы не допускается.
3. Если применять топлива с повышенным содержанием серы, то
сильно возрастают коррозионные износы деталей двигателя. Особенно сильной коррозии будут подвергаться вкладыши подшипников из свинцовистой бронзы.
4
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Цель работы
1. Простейшим (качественным) методом определить в исследуемом топливе наличие водорастворимых кислот и щелочей.
2. Извлечь из топлива водорастворимые минеральные кислоты и
щелочи с помощью водной вытяжки.
3. Исследовать водную вытяжку на нейтральности с помощью
индикаторов.
I. Теоретическая часть
Нефтепродукты (топлива, масло) должны обладать минимальным
коррозионным воздействием на металлы. Коррозионность нефтепродуктов обусловливается содержанием в них водорастворимых кислот
и щелочей, органических кислот, а также сернистых соединений.
В процессе производства горюче-смазочные материалы подвергаются обработке серной кислотой (H2SO4), а затем для удаления этой
кислоты они проходят еще раз обработку щелочью.
Если процесс нейтрализации кислоты, а затем промывка продукта водой для удаления щелочи производится недостаточно, то в
горюче-смазочных материалах остаются минеральные кислоты или
щелочи.
Эти продукты, находящиеся в горюче-смазочных материалах, являются одной из причин, вызывающих коррозию деталей двигателя.
85
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы
Прибор для определения серы в топливе ...........................1 комплект
Вакуум-насос . .......................................................................1 комплект
Аналитические весы с разновесом . ....................................1 комплект
Спиртовка ........................................................................................ 1 шт.
Промывалка с дистиллированной водой ...................................... 1 шт.
Бюретка с 0,3%-ным раствором соды .................................1 комплект
Бюретка с 0,5%-ным раствором соляной кислоты ............1 комплект
Индикатор метилоранж .................................................... 1 капельница
Описание прибора
Ламповый прибор для определения серы в топливе (рис. 19) состоит из специальной фитильной лампочки, абсорбера, лампового
стекла и брызгоуловителя. Вакуум-насос просасывает воздух через
ламповое стекло, абсорбер и брызгоуловитель. При этом продукты
горения испытуемого топлива, залитого в лампочку, поступают в абсорбер, где они улавливаются раствором соды.
Рис. 20. Приборы для определения в топливе водорастворимых кислот и щелочей: 1 − делительная воронка; 2 − стойка с пробирками; 3 − индикаторы; 4 − вода;
5 − топливо
3. В одну пробирку добавить 1…2 капли метилоранжа. При наличии в топливе минеральных кислот водяная вытяжка в пробирке
окрасится в розовый или оранжево-красный цвет, при их отсутствии –
в желтый.
4. В другую пробирку добавить 1…2 капли фенолфталеина. При
наличии в топливе щелочей водная вытяжка окрасится в фиолетоворозовый цвет, при их отсутствии – останется бесцветной или слегка
побелеет.
Оценка результатов проведенного испытания
1. Топливо не должно содержать водорастворимых кислот и щелочей, т. е. оно должно быть строго нейтральным.
2. Отклонения от требований ГОСТ 6307−75 быть не должно.
III. Отчет о проделанной лабораторной работе № 8
Определение наличия в топливе водорастворимых кислот
и щелочей
Рис. 19. Ламповый прибор для определения содержания серы в топливе: 1 − фитильная лампочка; 2 − ламповое стекло; 3 − абсорбер; 4 − брызгоуловитель
86
82
Заполнить табл. 24 по указанной форме.
87
Таблица 24
Определение наличия в топливе водорастворимых кислот и щелочей
Цель работы
1
Начертить схему
приборов для определения в топливе
водорастворимых
кислот и щелочей
1.
2.
3.
Порядок проводимого исследования
2
3
Описать последовательПолученные
ность исследования по
результаты после
определению наличия в испытания водной
топливе водорастворивытяжки с помомых кислот и щелочей
щью индикаторов
Лабораторная работа № 9
4
Сделать
выводы и
обосновать их
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
1. В чем причина коррозионной способности топлив?
2. От каких причин зависит коррозионный износ деталей двигателя?
3. Какие сернистые соединения являются наиболее агрессивными в коррозионном отношении к металлам?
4. Каким методом определяют наличие активных сернистых соединений в топливах?
5. В чем отличие между активными и неактивными сернистыми
соединениями?
6. Каким методом определяют суммарное содержание общей
серы в топливах?
7. Как влияют водорастворимые кислоты и щелочи на коррозионность нефтепродутов?
8. Что такое «кислотность топлива» и как она определяется?
9. В чем заключается метод определения содержания водорастворимых кислот в топливе?
10. В какой цвет окрашивается водная вытяжка из топлива с использованием индикаторов при наличии в топливе минеральных
кислот или щелочей?
88
Определение температуры вспышки
дизельного топлива
Цель работы
Научить студентов проводить экспериментальные исследования
по определению температуры вспышки, характеризующей пожароопасность дизельного топлива.
Время − два академических часа.
Задание
Используя прибор с закрытым тиглем, определить температуру
вспышки топлива и не допустить рассеивания образующихся паров
в атмосферу.
I. Теоретическая часть
Пожаробезопасность дизельных топлив характеризуют температура вспышки, воспламенения и самовоспламенения.
Температура вспышки − это самая низкая температура вещества,
при которой над ее поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхнуть (воспламениться) в воздухе от источника зажигания, но при этом скорость образования этих паров или газов будет
недостаточной для их длительного горения.
Температура вспышки позволяет судить о температурных условиях, при которых вещество становится огнеопасным. Следовательно,
эта температура имеет принципиальное значение для классификации горючих веществ по противопожарной опасности.
В зависимости от способа определения различают температуры
вспышки в закрытом и открытом тигле.
Стандартом (ГОСТ 6356−75) предусматривается определение температуры вспышки дизельного топлива в приборе с закрытым тиглем,
в котором исключается рассеивание образующихся паров в атмосферу.
89
Обычно смеси паров нефтепродуктов с воздухом воспламеняются только при определенном соотношении. Если смесь будет иметь
недостаточную концентрацию паров топлива или воздуха, то воспламенения не произойдет.
Таким образом, температурой вспышки называют температуру,
при которой пары топлива, нагреваемого в строго определенных
условиях, образуют с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы
Прибор с закрытым тигелем ................................................1 комплект
Реостат для регулировки нагрева топлива . .................................. 1 шт.
Образец испытуемого топлива ................................................... 100 мл
5
4
3
7
6
8
2
9
1
Рис. 21. Схема прибора с закрытым тиглем для определения температуры вспышки
нефтепродуктов: 1 − резервуар; 2 − крышка; 3 − рукоятка поворотного механизма;
4 − термометр; 5 − тросик-мешалка; 6 − зажигалка; 7 − пламя зажигалки; 8 − испытуемое топливо; 9 − спираль электронагрева
90
Описание прибора
Основная часть прибора (рис. 21) – металлический тигель с плотно пригнанной крышкой. Тигель на внутренней стороне имеет кольцевую метку, до уровня которой наливают испытуемое топливо. На
крышке есть отверстие для термометра, а также мешалка с гибким
тросиком и зажигательная лампочка, заправленная легким маслом.
При поворачивании рукоятки, соединенной специальным механизмом с лампочкой, последняя наклоняется через открывающееся при
этом отверстие на крышке в паровое пространство тигля. Тигель помещен в воздушную баню с электроподогревом.
Порядок выполнения работы
1. Налить в чистый и сухой тигель предварительно обезвоженное
испытуемое топливо до кольцевой риски, нанесенной на нем.
2. Тигель с испытуемым топливом поместить в гнездо воздушной
бани, накрыть крышкой и вставить термометр.
3. Включить электронагреватель и отрегулировать скорость нагрева в зависимости от предполагаемой величины температуры
вспышки топлива:
• при температуре вспышки до 50 °C скорость нагрева должна
быть 1 °C в минуту;
• при температуре вспышки от 50 до 150 °C − скорость нагрева
5…8 °C в минуту.
В первом случае топливо в тигле необходимо перемешивать мешалкой непрерывно, а во втором − периодически.
4. На крышке прибора зажечь лампочку, фитиль которой отрегулировать таким образом, чтобы форма пламени была близкой к отверстию на крышке тигля диаметром 3…4 мм.
5. При температуре ниже на 10 °C от ожидаемой температуры
вспышки проводить испытание на вспыхивание через 1 °C − для
продуктов с температурой вспышки до 50 °C и через 2 °C − для продуктов с температурой вспышки выше 50 °C.
В момент испытания на вспыхивание перемешивание не проводить.
6. За 10 °C до предполагаемой температуры вспышки начать испытание. Для этого поворотом рукоятки открыть отверстие в крышке тигля, а лампочку наклонить в паровое пространство не более чем
91
на одну секунду. Если вспышки не произошло, то процесс продолжать.
7. За температуру вспышки принимают температуру, показываемую термометром при появлении синего пламени над поверхностью
нефтепродукта. После получения первой вспышки, испытания продолжают до получения второй вспышки через 1 °C для топлива с
температурой вспышки до 50 °C и через 2 °C − для нефтепродуктов
с температурой вспышки выше 50 °C. При отсутствии появления
вспышки опыт нужно продолжать.
8. Расхождения между двумя параллельными определениями
температур вспышки не должны превышать величин следующих отклонений от среднеарифметических результатов:
• tвсп ≤ 50 °C на ± 1 °C;
• tвсп > 50 °C на ± 2 °C.
Существенное влияние на температуру вспышки оказывает барометрическое давление.
9. При барометрическом давлении, отличающемся от 760 мм рт. ст.
на 15 мм и более, дополнительно вводят поправку (∆t) на температуру вспышки, показанную термометром, определяемую по формуле
∆t = 0,0345 (760 − p),
где p − фактическое барометрическое давление, мм рт. ст.
Вычисления проводят с точностью до 1 °C.
Поправка прибавляется при барометрическом давлении ниже
769 мм рт. ст. Для вычисления необходимо применять поправки, вычисленные с точностью до 1 °C по приведенной формуле и показанные в табл. 25.
Таблица 25
Поправки, вводимые при расчете температуры вспышки
при изменении барометрического давления
Барометрическое давление
Поправка, °С
630−658
+4
659−687
+3
688−716
+2
717−745
+1
745−803
−1
92
Оценка результатов проведенного испытания
1. Сравнить полученный результат с требованиями стандартов.
2. Сделать заключение о соответствии дизельного топлива нормам ГОСТ по этому показателю.
3. Составить отчет о проделанной лабораторной работе.
III. Отчет о проделанной работе № 9
Определение температуры вспышки дизельного топлива
Заполнить табл. 26 по указанной форме.
Таблица 26
Определение температуры вспышки дизельного топлива
Цели работы
Задание на выполнение работы
Результаты проведенного исследования
Начертите схему при- Опишите последовательПолученные
Сделать
бора с закрытым ти- ность проведения иссле- результаты после выводы
глем для определения дования по определению определения теми оботемпературы вспышки температуры вспышки пературы вспышки сновать
дизельного топлива
дизельного топлива
дизельного топлива
их
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
1. Какие температуры характеризуют пожаробезопасноть дизельных топлив?
2. Что такое температура вспышки топлива и чем она отличается
от температур воспламенения и самовоспламенения?
3. Как можно характеризовать дизельное топливо, зная его температуру вспышки?
4. Каким методом определяется температура вспышки?
5. Как устроен прибор с закрытым тиглем для определения температуры вспышки?
93
Лабораторная работа № 10
Ознакомление с ассортиментом
смазочных масел
Цель работы
1. Ознакомить студентов с существующим ассортиментом смазочных материалов для наземной и гусеничной техники.
2. Научить студентов различать сорта смазочных материалов простейшим способом по внешним признакам.
Время − один академический час.
Задание
Оценить и безошибочно определить по внешним признакам
основные сорта смазочных материалов по цвету, запаху, прозрачности, вязкости и т. д.
I. Теоретическая часть
При эксплуатации автомобилей используется большой ассортимент смазочных масел: масло для бензиновых двигателей (автолы),
масла для дизельных двигателей, трансмиссионные масла, масла
различных гидравлических систем. Кроме этого, широко применяются различные индустриальные компрессорные, трансформаторные и др. масла.
По способу получения смазочные материалы делятся на дистиллятные, полученные при вакуумном разделении мазута, и остаточные, получаемые из гидрона путем глубокой его переработки.
Дистиллятные масла имеют низкую вязкость, а остаточные − более
высокую. Выход масел при переработке из нефти составляет 2...2,5 %.
Масла представляют собой смесь углеводородов с температурой кипения 350…500 °C. Кроме углеводородов в маслах содержится те же
примеси, что и в топливах.
94
Основу нефтяных масел составляют парафиновые углеводороды
(циклоалканы до 75...85 %). Кроме них в маслах содержатся ароматические углеводороды (арены). Также в них присутствуют нафтеновые
кислоты, сернистые соединения и смолисто-асфальтовые вещества.
Поэтому обязательным этапом при производстве масел является очистка масел от избытка сернистых соединений и смолистоасфальтовых веществ, нафтеновых кислот и парафинов. Способы
очистки выбирают в зависимости от исходного сырья и назначения
масел. Основными способами очистки являются кислотно-щелочной,
селективный, контактный.
Очищенные масла называются базовыми, в которые вводят присадки (5…10 %), улучшающие свойства масел, увеличивающие долговечность смазываемых узлов и удлиняющие срок службы масел в
3…5 раз, а также снижающие его расход.
II. Экспериментальная часть
Необходимые материалы для работы
Набор образцов масел различных сортов и марок ............1 комплект
Порядок выполнения работы
По внешним признакам смазочные масла труднее различаются
между собой, чем топлива. Поэтому в работе описываются внешние
признаки основных разновидностей масел.
Цвет и прозрачность масел зависят от глубины их очистки при
производстве, а также от наличия некоторых присадок и нежелательных примесей. Цвет и прозрачность изменяются при изменении толщины слоя рассматриваемого масла, поэтому при ознакомлении с
маслами рекомендуется их заливать в механические пробирки одного и того же диаметра. Цвет масел также различен в проходящем и
отраженном свете.
Автолы сернокислотной очистки при толщине слоя 10…15 мм в
проходящем свете имеют темно-коричневый цвет и малопрозрачны.
В отраженном свете они имеют синеватый оттенок.
Автолы селективной очистки, дизельные и авиационные масла
в проходящем свете обладают желтым, красноватым или светло95
III. Отчет о лабораторной работе № 10
Ознакомление с ассортиментом смазочных масел
Заполнить табл. 27 по указанной форме.
96
Ознакомление с ассортиментом смазочных масел
Таблица 27
Цели работы
Задание на выполнение работы
Результаты проведенного исследования масел
Методы исследования по внешним признакам
Внешние признаки масел
Наименование
ме- Выводы по
исследуемых
Прозрач- Запах Текучесть Наличие
применению
Цвет
ханических
масел
масла и их
ность
(вязкость) примесей
обоснование
1
2
3
4
5
6
7
Сернокислой
очистки
Селективной
очистки
Автолы
коричневым цветом, а в отраженном свете имеют зеленоватый оттенок. Наличие в маслах присадок ведет к некоторому их потемнению.
Нигрол и трансмиссионные масла на его основе имеют черный
цвет, а жидкостные масла похожи на авиационные.
Мутный вид масел при комнатной температуре свидетельствует о
содержании в них эмульсионной воды и механических примесей.
Свежие масла обладают слабым запахом, и их практически невозможно отличить друг от друга. По запаху можно определить масла
селективной очистки, которые сохраняют в некоторой степени запах
селективных растворителей:
• нитробензола − запах миндаля;
• фурфурола − запах прелого хлеба;
• фенола − запах карболки.
Отработавшие масла пахнут бензином или другим топливом с оттенком гари.
Текучесть – это основной отличительный внешний признак вязкости масла.
О текучести масла можно составить некоторое представление
при его взбалтывании в пробирке или бутылке. При некотором навыке можно отличать зимние масла от летних. Зимние масла при
комнатной температуре легко взбалтываются и быстро перетекают
в закрытой пробирке при ее опрокидывании. Летние масла взбалтываются труднее, а высоковязкие масла (авиационные, цилиндровые,
трансмиссионные) почти не поддаются взбалтыванию и перетекают
в пробирке медленно.
Наличие в маслах механических примесей можно обнаружить по
осадку на дне склянки с пробой или по масляному пятну на бумаге.
Если капнуть на бумагу 2...3 капли слегка подогретого масла, то на
фоне масляного пятна можно заметить механические примеси.
Нигрол
Трансмиссионное масло
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
1. Какие смазочные материалы называются дистиллятными?
2. Какие смазочные материалы называются остаточными?
3. У каких масел (дистиллятных или остаточных) вязкость выше
и почему?
4. Какой процент смазочных материалов остается на выходе после переработки нефти?
5. Какие группы углеводородов входят в основу нефтяных масел?
6. Для чего производится очистка масел?
7. Какими способами производится очистка масел?
97
8. Как называются очищенные базовые масла?
9. Для каких целей в масла добавляют присадки?
10. Если при комнатной температуре масло имеет мутный цвет, то
о чем это говорит?
11. Какие масла в пробирках взбалтываются труднее − зимние
или летние?
Лабораторная работа № 11
Определение кинематической
вязкости масел
Цель работы
Изучить метод определения вязкости масла при различных температурах.
Оценить пусковые свойства двигателей в зависимости от вязкости масла.
Время − два академических часа.
Задание
Определить кинематическую вязкость масла при температуре 20
°C.
Определить зависимость вязкости от температуры.
Определить индекс вязкости исследуемого масла.
I. Теоретическая часть
Вязкость − это свойство масла, проявляющееся в сопротивлении, которое оно оказывает при сдвиге или перемещении ее слоев
под воздействием внешней силы.
Препятствие перемещению слоев масла создают силы межмолекулярного притяжения. То есть вязкость масла − это такое свойство,
которое является следствием трения, возникающего между его молекулами.
Внешне вязкость проявляется в степени подвижности: чем меньше вязкость, тем жидкость подвижнее, и наоборот. Поэтому сущность определения вязкости заключается в установлении времени
перетекания определенного объема масла через капиллярную трубку прибора, называемого вискозиметром.
Вязкость выражают в динамических и кинематических единицах.
98
99
По международной системе единиц динамическая вязкость имеет
размерность ньютон-секунда на метр в квадрате (H · с/м2), а кинематическая − квадратный метр в секунду (м2/с). Временно используются старые единицы вязкости: динамической − пуазы и сантипуазы, а
кинематической − стоксы и сантистоксы.
Таким образом, пуаз − 1 Па ∙ с или 1 Н · с/м2, стокс = см2/с и обозначается как Ст, сантистокс = мм2/с и обозначается как сСт.
Динамическую вязкость η определяют обычно при низких температурах, когда масло обладает плохой текучестью и его надо проталкивать через капилляр вискозиметра под воздействием силы тяжести
самих масел.
В большинстве случаев на практике, как правило, пользуются кинематической вязкостью ν, которая характеризует эксплуатационные
свойства топлив и масел в зависимости от температуры и позволяет
решать вопрос о пригодности нефтепродуктов для использования их
в данном двигателе и о надежности его работы на всех возможных
режимах эксплуатации.
Кинематическая вязкость масел определяют по ГОСТ 33−2000 в
капиллярном вискозиметре (рис. 22) по времени перетекания определенного объема масла (от метки а до метки б) под действием силы
8
5
тяжести при заданной температуре. Чем больше время перетекания
жидкости через капилляр, тем выше его вязкость. Кинематическую
вязкость ν, мм2/с, рассчитывают по формуле
ν = с · τ,
где с − калибровочная постоянная вискозиметра, мм2/с2 (приводится
в заводском паспорте); τ − время перетекания жидкости, с.
Зависимость между кинематической вязкостью и динамической
выражается формулой
η = ν · ρ · 10−3,
где η − динамическая вязкость масла, МПа · с; ρ − плотность масла
при той же температуре, при которой определялась ν, кг/м3.
В соответствии со стандартом вязкость масел определяют при
температурах 100 и 50 °C, а для отдельных марок зимних масел
предусмотрено дополнительное определение вязкости при 0 °C или
минусовых температурах.
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы
Капиллярный вискозиметр . ........................................................... 1 шт.
Жидкостный термостат с электроподогревом
и мешалкой .........................................................................1 комплект
Секундомер . .................................................................................... 1 шт.
Стакан химический или тигелек на 50 мл .................................... 1 шт.
Груша резиновая ............................................................................. 1 шт.
Образец испытуемого масла ...................................................15−25 мл
Описание вискозиметра
Рис. 22. Общий вид вискозиметров, установленных в водяном термостате: 1 − вискозиметры; 2 − капилляр вискозиметра; 3 − верхнее расширение с метками а и б;
4 − нижнее расширение; 5 − резиновая трубка; 6 − термостат; 7 − подогревательная
спираль; 8 − термометр; 9 − наполнение вискозиметра маслом
100
Вискозиметр (рис. 22) представляет собой U-образную трубку с
тремя расширениями, в узкое колено которого впаян капилляр длиной 75 мм.
Вискозиметры выпускают с разными диаметрами капилляра от
0,4 до 4,0 мм. Над капилляром помещены два расширения, между
которыми и над капилляром нанесены кольцевые метки.
101
Нижнее расширение служит резервуаром, куда перетекает жидкость при определении вязкости. Оно расширено для того, чтобы
высота столба жидкости, под действием которого происходит истечение, осталась примерно постоянной. В верхней части широкого
колена имеется патрубок, который служит для присоединения резиновой груши. На верхних расширениях нанесены номер вискозиметра, его номинальный диаметр, а также дата изготовления. Согласно
номеру и диаметру капилляра находят постоянную вискозиметра в
заводском паспорте.
Для поддержания постоянной температуры вискозиметр погружают в жидкостный термостат той или иной конструкции. Термометр термостата должен иметь деления с точностью до 0,1 °C. Для
заполнения термостата применяют следующие жидкости:
• при температуре 100 °C − нефтяное прозрачное масло или глицерин;
• при 50 °C применяют воду;
• при 0 °C − смесь воды со льдом;
• при низких температурах применяются этиловый спирт с твердой углекислотой.
При определении вязкости выбирают вискозиметр с таким диаметром капилляра, чтобы время перетекания масла при заданной
температуре было в пределах 120−480 с.
Рекомендуемые диаметры капилляров при определении вязкости
различных масел приведены в табл. 28.
Таблица 28
Данные для выбора вискозиметров
Диаметр капилляра, мм,
при температуре испытания
Наименование масел
Индустриальные 20 и 30, АУ
Индустриальное 50, АСп-6, АКЗп-6, ДП-8
100 °C
50 °C
0 °C
0,6
1,0−1,2
2,0−2,5
0,8
1,2−1,5
3,0
АСп-10, АКп-10, АКЗп-10 и ДП-11
0,8−1,0
1,2−1,5
3,0
АК-15, МТ-16п и ДП-14
1,0−1,2
1,5−2,0
−
1,5
2,0−2,5
−
МК-22 и нигрол
102
Порядок работы с вискозиметром
Заполнить вискозиметр маслом, для чего на боковой отвод надеть
резиновую трубку с грушей, перевернуть ее на 180 °C и погрузить
узкое колено в стаканчик с испытуемым маслом.
Закрыть пальцем отверстие широкого колена, масло с помощью
груши засосать в узкое колено вискозиметра до метки между капилляром и расширителем.
Вискозиметр перевернуть в нормальное положение и тщательно
обтереть узкое колено от масла.
Погрузить в термостат (баню) так, чтобы шарик вискозиметра
оказался полностью в термостатной жидкости (рис. 22).
Выдержать вискозиметр в термостате не менее 15 мин при температуре 20 °C, не допуская образования в нем разрывов и пузырьков
воздуха.
Не вынимая вискозиметр из термостата, создать разряжение в
трубке с помощью резиновой груши и начать медленно набирать
масло до уровня несколько выше метки а.
После того как масло поднимается выше метки а, нужно отключить резиновую грушу и наблюдать за перетеканием масла через капилляр вниз в расширительную емкость.
В момент достижения масла уровня метки а необходимо включить секундомер, а в момент прохождения уровня метки б его остановить. Замер времени производится с точностью до 0,1 с.
С той же порцией масла испытание проводить несколько раз. Необходимо получить пять результатов времени истечения масла, максимальная разность между которыми не должна превышать более
1,5 % от абсолютного значения одного из них.
Примечание. Используемые в работе вискозиметры представляют собой очень хрупкие и дорогие приборы. В связи с этим при работе с ними надо проявлять максимум осторожности и, в частности,
держать и закреплять их следует только за одно колено.
Наиболее часто поломка вискозиметров происходит при надевании и снятии резиновой трубки, поэтому при этой операции нужно
держать их именно за то колено, на которое надевается или снимается резиновая трубка.
Следует учитывать, что при попадании во внутреннюю полость
вискозиметра воды или даже ее паров он становится неработоспособным.
103
Определение кинематической вязкости при 20 °C
Необходимые материалы и оборудование
Водяной термостат . ..............................................................1 комплект
Набор вискозиметров ..................................................................... 3 шт.
Резиновая трубка с грушей ............................................................ 1 шт.
Секундомер . .................................................................................... 1 шт.
Дистиллированная вода . ............................................................. 100 мл
Порядок выполнения работы
1. Выбрать вискозиметр с требуемым диаметром капилляра, исходя из того, что время истечения масла было бы не менее 200 с
(ГОСТ 33−2000).
2. Заполнить вискозиметр маслом, для чего:
• на боковой отвод надеть резиновую трубку с грушей;
• перевернуть вискозиметр на 180° и погрузить узкое колено в
испытуемое масло;
• закрыть пальцем отверстие широкого колена и засосать топливо с помощью груши в узкое колено;
• по достижении маслом метки б (см. рис. 22) прекратить отсос
воздуха грушей и перевернуть вискозиметр открытым и концами
колен вверх;
• протереть узкое колено от масла.
3. Установить вискозиметр в термостат в строго вертикальном положение (при этом верхняя метка должна быть ниже уровня воды) и
выдержать его в бане не менее 15 мин при температуре 20 °C. Температуру термостата во время работы поддерживать постоянной. Допускается отклонение не более 0,1 °C.
4. Сжатием груши перегнать масло несколько выше пальцевой метки между расширителями. При этом вискозиметр находится в термостате, а широкое колено его закрывается пальцем.
Следить, чтобы не образовались пузырьки воздуха, разрыва и
пленки.
5. Определить при помощи секундомера время истечения масла,
для чего:
• отнять палец от широкого колена и вести наблюдение за перетеканием топлива;
104
• когда уровень масла достигнет верхней метки а, включить секундомер и выключить его, когда уровень топлива минует нижнюю
метку б.
6. Повторить испытание три-пять раз. Подсчитать кинематическую вязкость по формуле ν = с · τ.
Определение кинематической вязкости при 50 и 100 °C
Исследование проводить по ГОСТ 33−2000. Для определения вязкости масел выбирается вискозиметр с таким диаметром капилляра,
чтобы время перетекания масла при заданной температуре было бы
не менее 200 с. Испытания проводить в том же порядке, по методике
определения вязкости при 20 °C.
Если время истечения масла из вискозиметра будет составлять от
200 до 300 с, то нужно проводить пять измерений, если составит от
300 до 600 с, то достаточно четырех измерений
В связи с тем, что масла имеют вязкость большую чем топлива,
их следует предварительно подогревать до температуры 40−50 °C,
прежде чем опустить колбу с маслом в водяную баню.
На основании результатов определения вязкости масла при 100
и 50 °C подсчитать показатель вязкостно-температурных свойств
ν50/ν100.
Определение индекса вязкости
Одним из важнейших свойств масел, характеризующих их эксплуатационные свойства, является степень изменения вязкости масел в зависимости от температуры, которая обычно определяется
или отношением вязкости при двух крайних температурах νmin/νmax,
или по индексу вязкости.
Расчет индекса вязкости (ИВ) на основе ГОСТ 25371−97 и согласно его определению − это расчетная величина, которая характеризует интенсивность изменения вязкости нефтепродуктов
в зависимости от изменения температуры.
На рис. 23 показано изменение вязкости двух моторных масел
в зависимости от изменении температуры.
Отношение вязкости при 50 °C к вязкости при 100 °C для автомобильных масел равно от 4 до 9. Чем это отношение ν50/ν100 будет
меньше, тем вязкостно-температурная кривая будет положе, тем
105
в пределах от 0 до 100, то его рассчитывают как отношение вязкостей, определяемых при 40 и 100 °C по формулам
ИВ = (L − U) / (L − H) · 100;
ν, мм2/с
7000
5000
ИВ = (L − U) / D · 100,
где U − кинематическая вязкость масла при 40 °C.
Значения L, H, D находят по таблицам ГОСТ 25371-97, опираясь
на величину кинематической вязкости масла при 100 °C.
Если индекс вязкости будет величиной более 100, то его находят
по формулам с использованием логарифмов и таблиц указанного
ГОСТ.
Более простой способ определения индекса вязкости масла (но
менее точный) заключается в использовании номограммы (рис. 24)
на основе значений кинематической вязкости масла при 100 и 50 °C.
Для этого по вертикали и горизонтали проводят линии от точек соответствующих значений вязкости масла при 100 и 50 °C и в месте их
пресечений находят значение индекса вязкости.
3000
1000
70
50
30
10
0
20
80
140
180
t, °C
Рис. 23. Зависимость вязкости моторных масел от температуры для различных значений индекса вязкости: 1 − ИВ 90; 2 − ИВ 140
лучше будут вязкостно-температурные свойства этого масла, а индекс вязкости будет выше (см. рис. 23, кривая 2). Из двух масел с
одинаковой вязкостью при t = +100 °C, но с разными ИВ, одно (1)
можно применять только в теплое время, так как при низких температурах оно теряет подвижность, а другое (2) − всесезонно, так как
оно обеспечивает:
1) легкий пуск двигателя при низких температурах воздуха;
2) жидкостное трение деталей при рабочих температурах.
Оценка масел по индексу вязкости основана на сравнении
вязкостно-температурных свойств испытуемого масла и двух эталонных масел.
Если одно из двух эталонныхых масел имеет пологую вязкостнотемпературную кривую и его индекс вязкости считают равным нулю,
то вязкостно-температурная кривая испытуемого масла будет располагаться между кривыми этих эталонных масел. Это позволит предположить приблизительный индекс вязкости испытываемого масла.
Практически индекс вязкости согласно ГОСТ 25371−97 определяют расчетным путем. Если ожидаемый индекс вязкости находится
106
ν50,
мм2/с
20
30
40
50
60
70
90
100
110
120
200
100
80
60
40
30
8
10
12
14
Вязкость 10
16 ν100, мм2/с
Рис. 24. Номограмма определения индекса вязкости масла
107
Оценка результатов испытания
1. Сравнить полученный результат определения вязкости испытуемого масла и отношения ν50/ν100 с требованиями стандартов и сделать заключение о соответствии этих показателей нормам технических условий на данную марку масла.
2. Оценить пусковые свойства испытуемого масла.
Оценка пусковых свойств масла сводится к проверке возможности пусковых устройств двигателя обеспечивать коленчатому валу
минимально необходимое число оборотов при пуске холодного двигателя, при которых происходит нормальное смесеобразование и
воспламенение рабочей смеси.
Для бензиновых двигателей минимальное число оборотов коленчатого вала составляет 35−40 об/мин, а для дизельных двигателей
100−150 об/мин.
Предельное значение вязкости, лимитирующее минимально необходимое число оборотов коленчатого вала для разных двигателей,
с учетом снижения работоспособности аккумуляторных батарей,
при понижении температуры различно и соответствует следующим
величинам:
для двигателей ГАЗ ........................................................170−190 Ст;
то же ЗИЛ . ........................................................................ 90−110 Ст;
ЯМЗ ...........................................................................70−90 Ст;
типа В-2 . ................................................................... 60−80 Ст.
Для оценки пусковых свойств масла следует использовать номограмму (рис. 25), выражающую зависимость вязкости масла от
температуры. На номограмму нанести две точки, соответствующие
вязкости масла при 100 и 50 °C. Обе точки соединить прямой и продолжить в сторону минусовых температур. Пересечение этой прямой с горизонтальной линией, проведенной на уровне предельного
значения вязкости масла для данного двигателя, покажет температу108
ру воздуха, при которой еще возможен пуск холодного двигателя без
предварительного прогрева.
Для определения индекса вязкости исследуемого масла необходимо использовать номограмму (см. рис. 24), на которой:
• по полученному значению кинематической вязкости при температуре 100 °C провести вертикальную линию от горизонтальной
оси;
• по полученному значению кинематической вязкости при температуре 50 °C на номограмме провести горизонтальную линию от
вертикальной оси;
• по точке пересечения линий найти индекс вязкости масла;
• результат записать в отчет.
−50 −40
−20 0
20 40 60 80 100
50 000
20 000
10 000
5000
2000
1000
Вязкость в сантистоксах
Поскольку вязкость масла и индекс вязкости определяют работоспособность узла трения, то в стандартах на масла эти параметры
нормируются в количественном выражении.
Значения индекса вязкости порядка 90−100 и выше характеризуют хорошие параметры масла, а значения ниже 50−60 − плохие
вязкостно-температурные свойства масла. Для автомобильных масел ИВ должен быть не менее 90.
150°
50 000
20 000
10 000
5000
2000
1000
500
500
200
200
100
100
50
50
30
20
15
30
20
15
10
10
8
8
7
6
5
7
6
5
4
4
3
−50 −40
3
−20 0 20 40 60 80 100
Температура масла ,°С
150°
Рис. 25. Номограмма для определения вязкости масла при различных температурах
109
Отчет о лабораторной работе № 11
Определение кинематической вязкости масел
(указать наименование и марку исследуемого продукта)
Заполнить табл. 29 по указанной форме.
Определение кинематической вязкости масел
Цели работы
Задание
на выполнение
работы
Оценочные
результаты
5. Как влияет вязкость на эксплуатационные свойства масел?
6. С какими показателями вязкости масла применяют в автомобилях в зимнее и летнее время года?
7. Что такое индекс вязкости и при каких его значениях характеризуются плохие и хорошие параметры автомобильных масел?
8. Какими способами определяют индекс вязкости масла?
Таблица 29
1.
2.
1.
2.
3.
Основные показатели качества исследуемого образца
Наименование показателей
результаты
По ГОСТ Полученные
основании проведен33–2000 на ных
исследований
Кинематическая вязкость при 50 °C
Кинематическая вязкость при 100 °C
Индекс вязкости
Заключение о пригодности образца
к применению
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
1. Что такое вязкость масла?
2. Что такое динамическая вязкость масла и в каких единицах она
измеряется?
3. Что такое кинематическая вязкость масла и в каких единицах
измеряется?
4. Что такое вязкостно-температурные свойства масел и какими
показателями они оцениваются?
110
111
Лабораторная работа № 12
Определение условной вязкости
масел
Цель работы
Определить условную вязкость масла на приборе Энглера.
Время − два академических часа.
Условная вязкость масел − это безразмерная величина, для определения которой по ГОСТ 6258−2000 принят вискозиметр Энглера.
В этом вискозиметре число условных градусов вязкости выражают отношением времени истечения такого же количества дистиллированной воды при 20 °C. Число условных градусов вязкости при
температуре t обозначают знаком °BYt.
В условных градусах оценивают вязкость очень немногих масел,
преимущественно темных, вязкость которых нельзя определить в
стеклянных вискозиметрах, например нигрола, Тап-15, МТ-16п и
т. д. (прил. 10).
ар заливают испытуемое масло, а в наружный − термостатирующую
жидкость, обычно воду.
В нижней части внутреннего резервуара имеется калиброванное
сточное отверстие, закрываемое деревянной запорной иглой. Вытекающее из отверстия масло поступает в мерную колбу объемом 200 мл.
Порядок выполнения работы
1. Залить термостатическую жидкость во внешний резервуар прибора и включить электроподогрев.
Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы
Вискозиметр Энглера для определения условной
вязкости . .............................................................................1 комплект
Испытуемое масло ....................................................................... 250 мл
Секундомер . .................................................................................... 1 шт.
Описание вискозиметра
Вискозиметр Энглера (рис. 26) предназначен для определения
условной вязкости масел, вязкость которых нельзя определить в капиллярном стеклянном вискозиметре. Он представляет собой сосуд
с двойными стенками с электроподогревом. Во внутренний резерву112
Рис. 26. Вискозиметр Энглера для определения условной вязкости масел: 1 − внутренний резервуар; 2 − внешний резервуар; 3 − термометр для масла; 4 − термометр для термостатирующей жидкости; 5 − запорная игла; 6 − крышка; 7 − мешалка
для термостатирующей жидкости; 8 − калиброванное отверстие; 9 − штифтики для
установки уровня масла; 10 − мерная колба; 11 − установочный винт
113
2. Закрыть отверстие деревянной иглой и залить во внутренний
резервуар испытуемое масло в таком количестве, чтобы острия замерных штифтиков на внутренней поверхности резервуара вискозиметра оказались на уровне масла.
3. Выровнять прибор с помощью установочных винтов на треноге прибора. Это нужно сделать, если острия штифтиков будут располагаться неравномерно по отношению к уровню масла.
4. Закрыть крышку и установить термометр.
5. Нагреть масло до заданной температуры. При нагревании масла нужно осторожно перемешивать, вращая крышку прибора, а термостатическую жидкость − мешалкой.
6. При достижении заданной температуры необходимо выдержать масло при этой температуре в течение 5 мин.
7. Установить мерную колбу под отверстие прибора, приподняв
запорную иглу, и одновременно включить секундомер.
8. Остановить секундомер, когда масло достигнет уровня в мерной колбе отметки 200 мл (пену не учитывать).
9. Поскольку время истечения воды из вискозиметра – заранее
определенная величина или «водное число» вискозиметра, условная
вязкость испытуемого масла подсчитывается по формуле
°BYt = Tм / Tв,
где Tм − время истечения масла, с; Tв − «водное число», с.
Полученное значение условной вязкости испытуемого масла
можно пересчитать в сантистоксы по табл. 30.
Оценка результатов испытания
1. Сравнить полученные значения условной вязкости испытуемого масла с требованиями стандартов и сделать вывод о соответствии
этого показателя нормам ГОСТ 6258-2000 (прил. 7).
2. Составить отчет о проделанной работе.
Отчет о лабораторной работе № 12
Определение условной вязкости масел
(указать наименование и марку исследуемого продукта)
Заполнить табл. 31 по указанной форме.
Определение условной вязкости масел
Таблица 31
Цель работы
Задание
на выполнение работы
Результаты проведенного исследования
Вычертите схему вискозиметра Энглера для
определения условной
вязкости масла
Опишите последовательность исследования по
определению условной
вязкости масла
Таблица 30
Перевод вязкости в условных градусах в сантистоксы
Полученные
результаты
Сделать
выводы
и обосновать их
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
°BY
сСт
°BY
сСт
°BY
сСт
Контрольные вопросы
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
1,0
3,0
5,1
7,3
9,4
11,4
13,5
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
15,3
17,0
18,7
20,4
22,1
23,7
25,5
3,8
4,0
4,2
4,4
4,6
4,8
5,0
27,0
28,4
30,0
31,5
33,1
34,7
36,2
1. Что такое условная вязкость масла?
2. Почему условную вязкость определяют с помощью вискозиметра Энглера, а не с помощью обычного стеклянного капиллярного
вискозиметра?
3. Что такое число условных градусов вязкости?
4. Вязкость каких масел оценивается в условных градусах?
5. По какой формуле подсчитывается условная вязкость испытуемого масла?
114
115
Лабораторная работа № 13
Определение качества масла,
находящегося в картере двигателя
Цель работы
1. Освоить простейшие методы определения качества работающего масла.
2. Изучить лабораторный метод количественного определения
воды в масле.
3. Изучить лабораторный метод содержания горючего в масле.
Время − три академических часа.
Задание
Определить качество моторного масла, находящегося в картере
двигателя, используя простейшие методы, а также методы по определению воды и топлива в масле.
I. Теоретическая часть
Оценка качества моторного масла (прил. 8), находящегося в картере двигателя, требуется для определения рациональных сроков
смены масляных фильтров тонкой очистки и масла в картере двигателя. Эти сроки обычно указываются в заводских инструкцияхнаставлениях, но они относятся к средним условиям эксплуатации
машин. В отдельных случаях фильтры забиваются отложениями,
что делает масло непригодным к дальнейшему использованию
раньше срока или, наоборот, фильтры и масло заменяются преждевременно, когда рабочая емкость фильтра полностью не использована, а масло еще не потеряло своих смазывающих свойств.
В первом случае будет увеличиваться износ двигателя, а во втором
бесцельно перерасходуются фильтрующие элементы и смазочное
моторное масло (прил. 6).
116
Отработавшее масло обычно имеет темный вид. В слое толщиной,
равной примерно диаметру пробирки, отработавшее масло и слитое
из картера двигателя практически непрозрачно даже при сильном источнике света. Кроме этого, такое масло в отраженном свете не имеет
характерных для свежего масла синеватых и зеленоватых оттенков.
У такого масла резкий и неприятный запах из-за присутствия горючего, продуктов окисления и воды.
Содержащаяся в отработавшем масле вода при длительном отстое отделяется от масла в виде слоя, но часть капелек воды остается
в масле в виде эмульсии.
Подвижность таких масел свидетельствует о степени разжижения их топливом. Отработавшие в дизельных двигателях масла, как
правило, сохраняют исходную вязкость или становятся более вязкими. Но масла, отработавшие в бензиновых двигателях, практически
всегда разжижены бензином и поэтому имеют пониженную вязкость
(прил. 9).
Приближенным критерием отработанности фильтрующего элемента фильтра тонкой очистки является содержание в масле механических примесей более 0,3 %. Отработанность моторного масла
можно оценить по наличию в нем:
• топлива − не более 10 %;
• воды − не более 2 %;
• количеству продуктов окисления масла;
• по уменьшению вязкости − не более 0,4 % от первоначальной
вязкости.
Анализ этих показателей проводится в лабораториях, для чего
требуется специальное оборудование, а также длительное время их
проведения. Могут быть допущены упрощенные методы анализа,
такие как:
• по масляному пятну на бумаге;
• вискозиметром автомеханика.
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы для работы
Прибор для определения воды в масле . .............................1 комплект
Прибор для определения горючего в масле .......................1 комплект
117
Вискозиметр автомеханика ..................................................1 комплект
Бумага фильтровальная ..............................................................1−2 шт.
Образец масла из картера двигателя .......................................... 200 мл
Простейшие методы определения качества работающего масла
Вид масляных пятен
Что оценивается
Порядок выполнения работы
Анализ масла по масляному пятну на бумаге
1. Подогревают испытуемое масло до 50−60 °C и с помощью глазной пипетки наносят одну каплю на фильтровальную бумагу.
2. На этот же кусочек фильтровальной бумаги наносят рядом каплю подогретого свежего масла той же марки.
3. Капли масла быстро всасываются бумагой и в течение непродолжительного времени размеры масляных пятен стабилизируются.
Капля свежего масла всасывается полностью, и от него остается
круглое светлое пятно одинакового цвета по всей площади. От капли работавшего масла образуется пятно с темным ядром в центре и
светлым пояском вокруг ядра. В ядре собираются углеродистые и
другие нерастворимые в масле частицы механических примесей.
В зависимости от содержания механических примесей цвет ядра
может быть от светло-серого до совершенно черного. В зависимости
от наличия в масле продуктов окисления и полимеризации цвет пояска будет колебаться от желтого до темно-коричневого (табл. 32).
Масло без моющих присадок образует ядро небольшого диаметра
с четко обрисованными границами. При наличии в масле моющих
присадок граница ядра расплывается, а диаметр его увеличивается
за счет уменьшения ширины светлого пятна.
По цвету ядра и пояса масляного пятна (см. табл. 32) можно сделать выводы о необходимости смены фильтрующего элемента фильтра тонкой очистки и смазочного масла.
Определение вязкости масла. О предельно допустимом содержании в масле топлива можно судить по вязкости масла, т. е. чем
больше в масле горючего, тем ниже его вязкость. Для определения вязкости находящегося в картере масла применяют или капиллярный вискозиметр, или простейший вискозиметр автомеханика
(рис. 27).
В вискозиметре автомеханика имеются три стеклянных трубки,
из которых две заполнены эталонными маслами, разжиженными то118
Цвет
Ориентировочный вывод
Ядра нет
Механических примесей нет
Светло-серый или
светло-коричневый
Механических примесей менее 10 %
Цвет ядра
Коричневый
(степень
загрязненно- или серый
сти масла)
Темно-серый или
темно-коричневый
Цвет пояска
(степень
окисления
масла)
Таблица 32
Механических примесей от 0,1 до 0,2 %
Механических примесей от 0,2 до 0,3 %
Черный
Механических примесей более 0,3 %, требуется замена фильтрующих элементов
Такой же, как
у свежего масла
Продуктов окисления очень мало
Светло-коричневый
Имеются в масле продукты окисления
Коричневый или
темно-коричневый
Продуктов окисления много, необходима
смена масла
Рис. 27. Вискозиметр автомеханика: 1 и 2 − трубка с предельно разжиженными летними и зимним маслами; 3 − трубка для испытуемого масла; 4 − защелка
119
пливом до предельно допустимой степени (соответственно для лета
и зимы), а третья трубка предназначена для испытуемого масла.
Для определения вязкости масла необходимо:
1. В сухую и чистую трубочку вискозиметра залить с помощью
пипетки или каплями со щупа испытуемое масло в таком количестве, чтобы над маслом был воздушный пузырек такого же размера,
как и в трубках с эталонными маслами.
2. Закрыть трубочку защелкой и дать маслу приобрести температуру окружающего воздуха, т. е. выровнять температуру испытуемого масла и эталонов.
3. Быстро повернуть вискозиметр на 180° и наблюдать за скоростью перемещения пузырьков воздуха. Если скорость перемещения
пузырька в испытуемом масле окажется больше, чем у соответствующего эталона, то масло нужно считать непригодным к дальнейшей
эксплуатации в двигателе.
Определение наличия воды в масле
Для определения воды необходимо:
• налить в пробирку тщательно перемешанное испытуемое масло, количество которого должно составлять около 1/4 пробирки;
• осторожно подогреть это масло над электроплиткой; вода при
подогреве начнет испаряться, в результате чего на поверхности масла будет образовываться пена, послышится потрескивание и появится ощущение вздрагивания пробирки;
• направить нагретую пробирку в безопасную зону (сторону), так
как при большом содержании воды в масле и его чрезмерном нагреве может произойти выброс из пробирки горячего масла.
Рис. 28. Прибор д ля количественного определения воды в масле: 1 − колба; 2 −
приемник-ловушка; 3 − обратный холодильник; 4 − колбонагреватель; 5 и 6 − вход
и выход охлаждающей воды
Количественное определение воды в масле
Порядок выполнения работы
Сущность количественного определения воды по ГОСТ 2477−94
заключается в отгоне ее из образца испытуемого масла в смеси с легким растворителем типа лигроина, не содержащим в себе воды.
1. Хорошо просушить колбу.
2. Налить в колбу 100 мл масла.
3. Добавить в колбу 100 мл растворителя, используя тот же цилиндр, после чего тщательно все перемешать.
4. Поместить в колбу несколько капилляров или кусочков пемзы.
Это нужно для того, чтобы избежать толчков и выбросов жидкости
во время кипения.
5. Закрыть колбу корковой пробкой и соединить с отводной трубкой ловушки так, чтобы конец этой трубки вдавливался в колбу не
более чем на 15−20 мм.
Описание прибора
Прибор для определения содержания воды в нефтепродуктах
(рис. 28) состоит из стеклянной или металлической колбы, ловушки
и обратного холодильника.
Подогрев колбы осуществляется с помощью колбонагревателя.
120
121
6. Присоединить к приемнику сверху на корковой пробке обратный холодильник таким образом, чтобы нижний край конца его приходился против середины отводной трубки ловушки.
7. Проверить, чтобы все корковые пробки и соединения были залиты коллодием во избежание пропуска паров.
8. Прикрыть ватой верхний конец трубки холодильника для предотвращения конденсации атмосферной влаги внутри трубки обратного холодильника.
9. Нагреть колбу с нефтепродуктом таким образом, чтобы с конца трубки холодильника в ловушку падало 2−4 капли конденсата в
секунду.
10. Перегонку прекратить после того, когда объем воды в приемнике перестанет увеличиваться, а верхний слой растворителя в приемнике станет прозрачным.
11. Произвести отсчет перегнанной воды после того, как приемник и собравшаяся в нем вода примут комнатную температуру.
12. Если в приемнике соберется не более 0,03 мл воды, а растворитель при этом будет мутным, тогда необходимо будет приемник
снять и поместить в горячую воду на 20−30 мин для осветления растворителя, затем снова охладить и отсчитать содержание воды в весовых процентах.
13. Объем перегнанной воды в масле менее 0,03 мл принять как
за «следы воды».
Определение содержания горючего в масле
Горючее в масле попадает в процессе эксплуатации двигателей
внутреннего сгорания. Сущность определения по ГОСТ 2478−94 заключается в отгоне горючего из образца масла в присутствии воды.
Описание прибора
Прибор для определения содержания горючего в масле (рис. 29)
состоит из стеклянной или металлической колбы, ловушки и обратного холодильника. Подогрев колбы осуществляют с помощью
колбонагревателя. Ловушка устроена таким образом, что из образующегося конденсата вода стекает обратно в колбу через нижнюю
сливную трубку, а горючее собирается в верхней части широкого колена, имеющего градуировку.
122
Рис. 29. Прибор для определения горючего в
масле: 1 − колба; 2 − приемник-ловушка; 3 −
обратный холодильник; 4 − колбонагреватель
Порядок выполнения работы
1. Тщательно перемешать исследуемое масло.
2. Отмерить 25 мл масла и залить в колбу.
3. Ополоснуть цилиндр теплой водой, которую слить в колбу.
4. Добавить в колбу 400−500 мл воды для лучшего испарения.
5. Добавить в колбу несколько кусочков пемзы, фаянса или кирпича, чтобы избежать перебросов при нагреве масла.
6. Наполнить водой приемник-ловушку и вставить его на корковой пробке в горлышко колбы.
7. Присоединить к ловушке холодильник с таким расчетом, чтобы
конец его приходился над выемкой в ловушке.
8. Колбу поставить на колбонагреватель и включить нагреватель.
9. Нагревать масло в колбе таким образом, чтобы обеспечивалось
его непрерывное и достаточно энергичное кипение.
10. Не допускать образования сплошной пленки масла на поверхности воды.
123
Оценка результатов испытания
На основании полученных данных можно сделать выводы о необходимости:
• замены фильтрующего элемента в фильтре тонкой очистки;
• смены моторного масла в картере двигателя.
Составить отчет о проделанной лабораторной работе.
Отчет о лабораторной работе № 13
Окончание табл. 33
Анализ масла
по масляному
пятну
Определение
вязкости масла
с помощью
вискозиметра
автомеханика
Определение
наличия воды в
масле
Количественное
содержание воды в
масле
Количественное содержание горючего
в масле
Простейшие методы
11. Отсчитывать по делениям ловушки количество отгоняемого
топлива, начиная с начала отгона, через каждые 15 мин.
12. Закончить испытание после того, как объем отгоняемого горючего в ловушке будет увеличиваться менее чем на 0,1 мл в течение
15 мин. Это будет означать, что из масла отогнано практически все
горючее.
13. Вычислить содержание горючего в объемных процентах.
Общие выводы по результатам проделанной работы:
__________________________________________________________
__________________________________________________________
Студент _____________________
(указать наименование и марку исследуемого продукта)
Заполнить табл. 33 по указанной форме.
Общие выводы по результатам проделанной работы:
__________________________________________________________
Таблица 33
Определение качества масла, находящегося в картере двигателя
Цель работы
1.
2.
3.
Задание на выполнение работы
Результаты проведенного исследования
Методы определения качества отработавшего масла
Схемы приборов,
Последова- Получен- Выводы
применяемых в опре- тельность
ные ре- и их ободелении качества
проведения
зультаты снование
работавшего масла исследования
124
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
1. Для чего нужно давать оценку качеству работавшего моторного
масла?
2. Какое количество топлива допускается ГОСТом в работавшем
масле?
3. Какое количество воды допускается ГОСТом в работавшем
масле?
4. Какие ориентировочные выводы можно сделать по степени загрязненности отработавшего масла, зная цвет ядра на его масляном
пятне?
5. Какие ориентировочные выводы можно сделать по степени
окисления масла, зная цвет пояска на его масляном пятне?
6. О чем говорит образовавшаяся пена на поверхности подогретого масла?
7. Какое количество воды допускается ГОСТом в работавшем масле, когда при анализе это количество обозначают словом «следы»?
125
8. Как влияет горючее, находящееся в моторном масле, на работу
двигателя внутреннего сгорания?
9. Как влияет вода, находящаяся в моторном масле, на работу двигателя внутреннего сгорания?
Лабораторная работа № 14
Определение качества пластичной
(консистентной) смазки
Цель работы
1. Ознакомиться с методом определения контрольного анализа
пластичных (консистентных) смазок.
2. Приобрести навыки по контролю и оценке качества пластичных (консистентных) смазок.
Время − два академических часа.
Задание
1. Оценить испытуемый образец по внешним признакам.
2. Определить растворимость смазки в воде и бензине.
3. Определить температуру каплепадения предложенных образцов смазок.
4. Определить число пенетрации смазки.
5. Определить предел прочности смазки.
I. Теоретическая часть
Современные пластичные смазки представляют собой многокомпонентную структуру, отвечают многим, зачастую противоречивым
требованиям, для специальных (дополнительных) работ в различных узлах автомобиля (прил. 11–13).
Пластичные смазки используют для уменьшения трения и износа
узлов, в которых либо нецелесообразно (невозможно) создать принудительную циркуляцию масла, либо масло не удерживается, либо
невозможно обеспечить непрерывное пополнение его запаса. Легко
проникая в зону контакта трущихся деталей, смазки удерживаются
на трущихся поверхностях, не стекая с них, как это происходит с
маслом. Смазки также применяются в качестве защитных или уплот126
127
нительных материалов в подшипниках колес, в шарнирах различного рода приводов и т. д.
При малых нагрузках пластичные смазки проявляют свойства
твердого тела, которое придает им наличие структурного каркаса.
Когда нагрузки малы, структурный каркас и сама смазка не разрушаются, а упруго деформируется. Это обусловлено размером, формой
и характером сцепления частиц загустителя. В то же время структурный каркас смазки не отличается значительной прочностью.
С ростом нагрузок он разрушается и смазка деформируется. Благодаря этому смазку используют в узлах трения и наносят на защищаемые от коррозии поверхности. При критической нагрузке смазка
начинает пластично деформироваться (течь, как жидкость). Однако
процесс разрушения структурного каркаса пластичных смазок обратим. После снятия нагрузки течение смазки прекращается, структурный каркас мгновенно восстанавливается, и смазка вновь приобретает свойства твердого тела. Смазка состоит из трех компонентов:
масляной основы, твердого загустителя и добавок.
В качестве масляной основы смазок используют масло нефтяного или синтетического происхождения. На долю жидкого масла
приходится 70−90 % массы. Загустителями, образующими твердые
частицы размерами 0,1−10 мкм, служат вещества органического и
неорганического происхождения (мыла жирных кислот, парафин,
силикагель, бентонит, сажа, органические пигменты и т. д.). Они создают пространственный каркас смазки, а их количество составляет
8−20 % массы смазки.
Добавки, необходимые для улучшения эксплуатационных свойств
смазок, следующие:
• присадки − малорастворимые поверхностно-активные вещества, составляют 0,1−5 % от массы смазки;
• наполнители, улучшающие антифрикционные и герметизирующие свойства, – твердые вещества неорганического происхождения,
нерастворимые в масле (дисульфид молибдена, графит, слюда и т. д.),
составляющие от 1 до 20 % от массы смазки;
• модификаторы структуры, способствующие формированию
более прочной и эластичной структуры смазки, – это поверхностноактивные вещества (кислоты, спирты и т. д.), составляющие от 0,1
до 1 % массы смазки.
К качеству пластичных (консистентных) смазок предъявляются
следующие требования:
128
• смазки должны быть однородными;
• обладать определенными механическими свойствами;
• оказывать минимальное коррозионное воздействие на металлы;
• не содержать в себе воды и механических примесей.
Принадлежность смазки к определенному сорту и пригодность
ее к использованию определяют с помощью простейших приемов
анализа, а также на основе показателей, предусмотренных стандартами:
• температурой каплепадения;
• числом пенетрации;
• пределом точности;
• растворимости в воде и бензине и т. д.
II. Экспериментальная часть
Качество неизвестного образца смазки можно ориентировочно
определить на основании ее цвета, структуры, водостойкости и вида
жирового пятна.
Оценка качества смазки по внешним признакам
с помощью простейших способов
Необходимые приборы и материалы для работы
Стеклянная пластинка .................................................................... 1 шт.
Фильтровальная бумага ................................................................1 лист
Водяная баня .........................................................................1 комплект
Шпатель ........................................................................................... 1 шт.
Образец смазки ...............................................................................2−4 г
Порядок выполнения работы
1. Заключение по цвету и структуре
Нанести образец смазки с помощью шпателя слоем толщиной
около 0,5 мм на стеклянную пластинку, просмотреть ее на свет и
исходя из цвета и структуры смазки определить, к какому виду она
относится. Одновременно оценить однородность смазки и наличие
в ней механических примесей.
129
Цвет большинства смазок часто колеблется даже для одной и той
же марки от светло-желтого до темно-коричневого, из-за чего установить марку смазки по цвету нельзя. Лишь отдельные марки смазки имеют характерный цвет. Например, графитная смазка (УСА) обладает черным и черно-зеленым цветом. Смазка УН (технический
вазелин) имеет специфический светло-желтый или темно-желтый
цвет, и она прозрачная в тонком слое.
Структура смазок бывает зернистая, что чаще всего свойственно
консталинам, и волокнистая, что характерно для солидолов.
Однородность смазки свидетельствует о равномерном перемешивании загустителя с маслом. Для этого стеклянную пластину со
слоем смазки нужно просмотреть в проходящем свете. Качественная
смазка должна быть однородной.
Наличие механических примесей связано с возможным присутствием в смазке посторонних веществ, при этом нельзя допускать в
смазках примесей абразивного характера (песка, ржавчины и т. д.).
Для определения наличия в смазке механических примесей необходимо просмотреть пластинку со слоем смазки в проходящем свете. Абразивные примеси легко обнаружить при растирании смазки
на стекле и просто между пальцами.
2. Определение водостойкости
Нанести на стеклянные пластинки с помощью шпателя солидол,
технический вазелин и консталин, которые затем погрузить в теплую
воду (30 °C) на 15−20 мин.
По истечении этого времени солидол и вазелин останутся без изменения, а консталин смоется водой. Кроме этого, водостойкость
смазок можно проверить путем растирания смазки между пальцами
в присутствии воды. При этом консталины намыливаются и смываются, а солидолы нет.
Таким образом, характерным признаком для отличия солидолов и
вазелина от консталина является то, что первые являются водостойкими, а вторые неводостойкие, т. е. водостойкость − это способность
смазки противостоять размыву водой. Наилучшей водостойкостью
обладают парафиновые, кальциевые и литиевые смазки, а натриевые
и калиевые − водорастворимые смазки.
3. Метод определения жирового пятна
Основные сорта смазок дают характерные жировые пятна на
фильтровальной бумаге (рис. 30), позволяют определить состав
смазки. Такой способ дает возможность отличить не только солидол
130
от консталина, но также дает возможность отличать жировой солидол от синтетического и позволяет обнаружить технический вазелин
и т. д.
Порядок проведения опыта заключается в том, что образцы смазок в форме маленьких комочков или шариков диаметром 5 мм помещают на кусочек фильтровальной бумаги и осторожно подогревают
бумагу над электроплиткой или другим источником тепла. При этом
легкоплавящиеся части смазки впитываются бумагой, а остальная
часть остается в виде плотного остатка.
При анализе жировых пятен определяем, что:
• технический вазелин (УН) плавится и впитывается, оставляет
ровное светлое пятно;
• солидолы жировые (УС) образуют пятно с небольшим мягким
остатком посредине. Цвет остатка обычно мало отличается от цвета
остальной части пятна. В ходе подогрева становится заметным выделение пузырьков за счет наличия в солидолах воды (до 30 %);
• солидолы синтетические (УСс) дают жировое пятно с более
плотным и темным остатком посредине. Становится заметным выделение пузырьков;
• консталины (УТ и УТс), а также смазка УТВ остаются на бумаге в виде первоначального комочка с небольшим ореолом по краям.
1
2
3
4
5
6
Рис. 30. Образцы жировых пятен консистентных смазок: 1 − технический вазелин;
2 − жировой солидол; 3 − синтетический солидол; 4 − графитная смазка; 5 − консталин; 6 − смазка УТВ
131
Даже при сильном нагреве бумага начинает обугливаться, а смазка
все же полностью не расплавляется. Пузырьков при нагреве не наблюдается;
• графитная смазка (УСс−А) оставляет темное жировое пятно с
ясно различимыми включениями частиц графита.
Если в смазке имеются механические примеси, то в жировом
пятне они будут ясно различимы, т. е. по жировому пятну можно
получить дополнительное сведения о присутствии в смазке механических примесей.
Оценка результатов, полученных опытным путем
На основании проведенных наблюдений сделайте предварительное заключение о сорте и качестве испытуемых пластичных (консистентных) смазок:
• отметьте, какая смазка больше всех соответствует заданным
условиям работы;
• для уточнения свойств смазки ее необходимо подвергнуть дальнейшему испытанию на температуру каплепадения, пенетрацию
(густоту) и определение ее предела прочности.
Необходимые приборы и материалы для определения
температуры каплепадения
Прибор для определения температуры каплепадения ......1 комплект
Баня водяная или глицериновая .................................................... 1 шт.
Образец смазки ...................................................................................1 г
Описание прибора
Основной частью прибора является специальный термометр (рис.
31). Термометр имеет в нижней части металлическую гильзу, в которой помещается стеклянный капсуль для испытуемой смазки. Края
нижнего отверстия капсуля отшлифованы. Отверстие имеет диаметр
3 мм. Термометр с капсулем при помощи разрезанной пробки вставляется в пробирку с таким расчетом, чтобы до дна пробирки оставалось 25 мм. Пробирка погружается в стакан с водой или глицерином
и закрепляется в штативе. При этом глубина погружения должна составлять 150 мм.
Определение температуры каплепадения
Одной из причин перехода пластичной смазки в жидкое состояние является чрезмерное ее нагревание. При нагревании происходит необратимый процесс разрушения кристаллического каркаса, и
смазка становится текучей.
Переход смазки из пластичного состояния в жидкое условно выражают температурой каплепадения, т. е. температурой, при которой
из стандартного прибора при нагревании падает первая капля смазки.
Температура каплепадения смазок зависит от вида загустителя и
его концентрации. По этой температуре смазки делят на тугоплавкие
(Т), среднеплавкие (С) и низкоплавкие (Н).
Тугоплавкие смазки имеют температуру каплепадения выше
100 °C, низкоплавкие − до 65 °C.
Во избежание вытекания смазки из узла трения температура
каплепадения должна превышать температуру рабочего узла на
15−20 °C.
132
Рис. 31. Прибор для определения
температуры каплепадения консистентных смазок: 1 − специальный
термометр; 2 − пробирка; 3 − стакан
с термостатирующей жидкостью;
4 − капсоль для смазки; 5 − проволочная мешалка; 6 − пробка; 7 −
электроплитка
133
Порядок выполнения работы
1. Вынуть капсуль из гильзы термометра и с помощью шпателя
плотно наполнить его испытуемой смазкой.
2. Излишки смазки срезать с верхней части капсуля шпателем.
3. Вложить капсуль в гильзу термометра до упора о внутренний
буртик гильзы.
4. Излишек смазки, выдавленный шариком термометра, срезать
шпателем.
5. Термометр с капсулем вставить в пробирку, а пробирку поместить в баню (стакан) и начать ее подогревать.
6. Нагрев вести в два этапа:
• на первом этапе скорость нагрева не нормируется, и он ведется до температуры 30 °C − для низкоплавких смазок, до 60 °C − для
среднеплавких, до 110 °C − для натриевых и до 150 °C − литиевых;
• на втором этапе темп нагрева должен составлять 1 °C в минуту.
7. На обоих этапах жидкость в стакане (бане) нужно перемешивать проволочной мешалкой.
8. Температура, при которой в процессе нагревания упадет из чашечки первая капля испытуемой смазки, будет считаться температурой каплепадения.
9. Если смазка не будет образовывать капли, а начнет вытягиваться из чашечки в виде цилиндра, то за температуру каплепадения
нужно принять ту, при которой выходящий столбик смазки коснется
дна муфты.
Примечание. Рекомендуется на дно пробирки помещать кусочек
бумажки для удобства наблюдения и защиты капли от дополнительного нагрева лучеиспусканием от электроплитки.
10. Зафиксировать температуру, при которой из чашечки упадет
первая капля смазки или ее выползающий столбик коснется дна
муфты.
11. Результат округлить до целых единиц и записать в отчет.
Определение числа пенетрации
Консистенция, или густота, смазки характеризуется числом пенетрации.
134
Пенетрация − это условный показатель механических свойств
смазок, выраженный в десятых долях миллиметра и численно равный глубине погружения в них стандартного конуса за 5 с.
Пенетрация − это показатель, который не имеет физического
смысла и не определяет поведение смазок в эксплуатации.
Поскольку этот показатель быстро определяется, им пользуются
при производственных условиях для оценки идентичности рецептуры и соблюдения технологии изготовления смазок.
По показателю пенетрации судят о густоте смазки и ее способности выдерживать повышение нагрузки в узлах трения и легкости
ее подачи в узел с помощью солидолонагнетателей.
Пенетрации пластичных (консистентных) смазок определяются по ГОСТ 5346−95 и выражаются числом пенетрации, которая колеблется от 85 до 475. Требования к качеству автомобильных смазок зафиксированы в нормативных документах NLGI
(табл. 34).
Необходимые приборы и материалы для определения
числа пенетрации
Пенетролитр ..........................................................................1 комплект
Смеситель ........................................................................................ 1 шт.
Секундомер . .................................................................................... 1 шт.
Термостат . ....................................................................................... 1 шт.
Описание прибора
Пенетрометр (рис. 32) представляет собой стойку, укрепленную
на горизонтальном основании. На стойке крепится подвижный стержень с конусом, удерживаемый пусковой кнопкой. Вес стержня с
конусом 150 г. В верхней части стойки расположен диск с циферблатом, разделенным на 360 делений. Стрелка на диске связана с
зубчатой рейкой. На основании стойки крепится подвижной столик,
на который устанавливается металлический стакан с испытуемым
образцом.
Дополнительным оборудованием являются смеситель (рис. 33),
предназначенный для перемешивания смазки перед определением
числа пенетрации, и термостат для ее нагрева до требуемой температуры.
135
5. Опустить зубчатую рейку до соприкосновения со стержнем, на
котором укреплен конус, и поставить стрелку на ноль.
6. Одной рукой нажать на пусковую кнопку, а другой одновременно включить секундомер.
7. Через 5 с остановить секундомер и отпустить пусковую кнопку.
За это время стержень с конусом под действием силы собственной
тяжести погрузится в смазку.
8. Подвести зубчатую рейку вновь к верхнему концу стержня
и отметить показания стрелки, которая передвинется на циферблате.
9. Поднять конус в исходное положение, обтереть его, выровнять
поверхность смазки и проделать испытание еще три раза.
10. Из полученных результатов вычислить среднюю величину
и принять ее за показатель пенетрации, который записать в отчет.
11. Используя табл. 34, в зависимости от диапазона пенетрации
по нормам консистенции смазок определить состояние и применение испытуемой смазки.
Рис. 32. Пенетрометр: 1 − конус; 2 − стержень; 3 − шкала
индикатора; 4 − зубчатая рейка;
5 − пусковая кнопка; 6 − металлический стакан с испытуемой
смазкой; 7 − подвижный столик
Рис. 33. Смеситель для консистентных
смазок
Норма консистенции смазок по NLGI (США)
NLGI Пенетрация
номер
0,1 мм
000
445−475
Порядок выполнения работы
1. Металлический стакан с испытуемым образцом смазки поместить в термостат и выдерживать там в течение одного часа при температуре +25 °C.
2. Затем стакан с подогретой смазкой закрепить на подставке смесителя, закрыть плотно крышкой и перемешать смазку, поднимая и
опуская рукоятку смесителя 60 раз в течение одной минуты.
3. После окончания перемешивания стакан со смазкой вновь выдержать в термостате в течение 15 мин, затем поверхность смазки
тщательно выровнять шпателем и установить его на подвижный столик пенетрометра.
4. Установить конус пенетрометра таким образом, чтобы его
острие касалось поверхности смазки, и чтобы он во время погружения не задевал за стенки стакана.
136
00
400−430
Состояние
смазки
Как вязкое
масло
Полужидкое
0
355−385
Очень мягкая
1
310−340
Очень мягкая
2
365−295
Мягкая смазка
3
220−250
Густоватая
4
175−205
Густая
5
130−160
Очень густая
6
85−115
Очень твердая,
как мыло
Таблица 34
Применение смазки
Для централизованных систем смазывания и для смазывания передач и шестерен
Для смазывания подшипников скольжения и качения
Для создания герметичности
Норма консистенции смазок по NLGI (США)
Из табл. 34 видно, что в густую смазку конус будет проникать на
меньшую глубину, поэтому число пенетрации будет меньше. Исходя
из числа пенетрации по нормам NLGI можно выбрать консистент137
ные пластичные смазки для эксплуатации автомобилей в различных
погодных условиях:
• очень мягкая смазка NLGI № 1 используется в холодных зимних условиях;
• мягкая смазка NLGI № 2 является универсальной;
• густоватая смазка NLGI № 3 используется в теплых летних
условиях.
Определение предела прочности
Пластичные смазки, являясь коллоидными образованиями, могут
проявлять механические свойства (табл. 35 и 36), характеризуемые
рядом признаком, одним из которых является предел прочности.
Цвет смазки
Водостойкость
Температура
каплепадения, °C
Число пенетрации
при 25 °C
Предел прочности
при 50 °C
Содержание воды, %
От светло-желтого до коричневого
Черная
Водостойкие
77
Смазка
1−13
Пресс- Солисолидол дол С УС−1 УС−2
Консталин
УТ−1
Солидолы
синтетические
жировые
Графитная
смазка
Показатели качества
Смазка ПКВ
Таблица 35
Основные показатели качества пластичных смазок
Светложелтая
Нестойкие
60
8±3
95 ± 3
75
75
130
120
−
200
~200
300−
–350
230−
–290
~200 225−
–275
250−
–290
−
1,0
2,0
1,0
2,0
−
−
−
−
2,5
2,5
1,5
2,0
3,0
0,5
0,15
Основные показатели качества пластичных смазок
Предел прочности − это минимальное удельное напряжение, которое нужно приложить к смазке, чтобы изменить ее форму и сдвинуть один слой смазки относительно другого.
При меньших нагрузках пластичные смазки сохраняют свою
внутреннюю структуру и упруго деформируются подобно твердым
138
телам, а при больших давлениях структура разрушается, и смазка
ведет себя как вязкая жидкость.
Предел прочности зависит от температуры смазки, так как с повышением температуры прочность смазки уменьшается. Этот показатель характеризует способность смазки сохраняться в узлах
трения, противостоять сбросу с движущихся деталей под влиянием
инерционных сил и удерживаться на наклонных и вертикальных поверхностях. Обычно для рабочих температур предел прочности должен быть не ниже 300−500 Па.
Таким образом, под пределом прочности консистентной (пластичной) смазки понимается то минимальное давление (напряжение
сдвига), которое вызывает разрушение коллоидной структуры каркаса, в результате чего происходит сдвиг смазки и она начинает течь,
как вязкая жидкость. Это происходит, когда напряжение сдвига превышает предел прочности.
Следовательно, предел прочности смазок зависит от температуры
и скорости приложенных сил.
Классификация пластичных смазок
Виды смазок
Смазки
общего
назначения
Состав
Кальциевые смазки:
солидол (прессолидол) – С или Ж
натриевые смазки
натриевокальциевые
смазки автомобильные ЯНЗ-2
Универсальные Литиевые, работоспособные
смазки
в широком интервале температур,
скоростей и нагрузок:
литол-24
фиол-2
Специализиро- Несменяемые и непополняемые
ванные
смазки:
смазки
графитная
АМ карданная
Шрус-3; Шрус-4
ЛСЦ-15
Термостойкие
смазки
УНИОЛ-3М
ЦИАТИМ-221
ЦИАТИМ-201
Зимол
Лита
139
Таблица 36
Назначение
Антифрикционная
и среднеплавкая
Водостойкие
Применение:
в открытых узлах
в шарнирах равных угловых
скоростей
в шарнирах подвесок
и рулевого управления
в шлицевых соединениях
Водостойкие, стабильные
с противозадирными
свойствами,
морозостойкие
Предел прочности определяют с помощью капиллярного пластометра по методу К. И. Климова. Сущность метода заключается в
определении давления, при котором пластометра при заданной температуре (ГОСТ 7143−95).
капилляра смазкой служит мешалка, поршенек и воронка, которые
специально предназначены для этого прибора.
Необходимые приборы и материалы для работы
1. Загрузить смазку в мешалку и при этом не допустить образования пузырьков воздуха и пустот.
2. Выдержать смазку в термостате в течение 30 мин при 20 °C,
после чего перемешать, совершая 100 двойных качаний поршня.
Перемешивание необходимо для разрушения каркаса смазки и приведения ее в такое состояние, при котором предел прочности смазки
не будет зависеть от перемешивания.
3. Вставить выбранный капилляр в воронку таким образом, чтобы его окна совпадали с окнами гнезда воронки.
4. Снять нижнюю крышку мешалки и присоединить к ней воронку.
5. Снять верхнюю крышку мешалки и выдавить поршеньком
смазку в капилляр. Выдавливание смазки проводить до тех пор, пока
смазка полностью не выйдет из противоположного окна капилляра.
6. Концы капилляра зажать пальцами.
Мешалка, поршенек и воронка ............................................1 комплект
Пластометр ............................................................................1 комплект
Образец смазки ...............................................................................100 г
Описание прибора
Пластометр (рис. 34 и 35) состоит из корпуса, капилляра, электропечи, в которой находится резервуар с маслом, масляных трубок
с краном и защитного стекла.
Капилляр представляет собой стальную трубку с внутренним
диаметром 8 мм, перегороженную тонкими шайбами, имеющими
в середине отверстие диаметром 4 мм. В трубке капилляра по всей
длине с двух сторон имеются отверстия − окна, закрываемые заслонкой, служащие для заполнения капилляра смазкой.
При давлении на смазку вдоль капилляра происходит сдвиг по его
внутренней поверхности. Давление на смазку осуществляют подогревом масла, заключенного в замкнутую систему. Для заполнения
Рис. 34. Пластометр (общий вид для определения предела прочности смазки): 1 − электропечь; 2 − резервуар с маслом; 3 − игольчатый кран; 4 − воронка для масла; 5 − защитное
стекло; 6 − зажимная гайка; 7 − корпус; 8 −
манометр; 9 − капилляр в увеличенном виде;
10 − оправка для капилляра; 11 − резиновая
прокладка
140
Порядок выполнения работы
Рис. 35. Пластометр (вид в разрезе) для определения предела прочности смазок:
1 − электропечь; 2 − резервуар с маслом; 3 − трехходовой кран; 4 − воронка для заполнения системы маслом; 5 − защитное стекло; 6 − оправка с капилляром; 7 − корпус; 8 − манометр; 9 − часть капилляра в увеличенном виде; а − корпус; б − шайбы
141
7. Вынуть капилляр из гнезда воронки, закрыть заслонками его
окна со стороны верхнего конца и вставить в оправку.
8. Наружную поверхность капилляра и внутреннюю поверхность
оправки смазать испытуемой смазкой.
9. Заполнить смазкой чашечку на нижнем конце капилляра.
10. Оправку на резиновой прокладке установить в корпус пластометра.
11. Пластометр заполнить маслом через верхнюю воронку до тех
пор, пока уровень масла в корпусе не достигнет верхнего обреза буртика оправки, и после этого закрепить оправку в корпусе гайкой.
12. Поместить корпус пластометра в жидкостной термостат, а
сверху укрепить защитное стекло. При этом уровень жидкости в термостате должен быть на 30 мм выше верхнего конца капилляра.
13. Заданную температуру выдерживать с точностью до 1 °C в
течение 20 мин, при этом трехходовой кран у воронки держать открытым.
14. Закрыть трехходовой кран воронки и включить электроподогрев резервуара с маслом.
15. Наблюдать за манометром. Скорость повышения давления
должна быть 0,05 кг/см2 в минуту для капилляров длиной 100 мм, а
для капилляров длиной 50 мм − 0,025 кг/см2. Скорость регулировать
интенсивностью нагрева масла.
16. Выключить электроподогрев и вынуть оправку с капилляром
после того, как давление в системе достигнет некоторого максимума
и начнет снижаться. При этом фиксировать максимальное давление
с точностью до 0,01 кг/см2.
17. Предел прочности пластичной смазки вычислить по формуле
τ = p · r / (2l · 1000),
где τ − предел прочности смазки в г/см2; p − максимальное давление,
кг/см2; r − радиус капилляра, см; l − длина капилляра, см.
Результатом испытания считать среднее арифметическое двух
определений. Допустить расхождение ±10 % от среднего арифметического показателя.
Определение растворимости смазки в воде и бензине
Водостойкость пластичной смазки − это ее способность противостоять размыву водой, а также неизменяемость ее свойств при
142
попадании влаги. Растворимость смазки в воде зависит от природы
загустителя. Наилучшей водостойкостью обладают смазки с углеводородными загустителями, такие как парафиновые, кальциевые и
литиевые смазки, а вот натриевые и калиевые смазки растворимы
в воде и бензине, хотя с бензином они образуют тягучие, но непрозрачные системы. Поэтому отличить их друг от друга можно только
по температурам каплепадения.
Испытание пластичной смазки на растворимость в воде и в бензине позволяет определить загуститель данной смазки.
Полное растворение пластичной смазки возможно в нагретой
до кипения воде. При этом будет образован мутный (мыльный)
раствор с плавающим на его поверхности слоем жидкого масла, что говорит о принадлежности данного образца к натриевым
смазкам.
Если после охлаждения вода станет прозрачной или слегка мутной, а на ее поверхности будет находиться слой смазки, то такая
смазка считается нерастворимой в воде.
Чтобы проверить смазку на растворимость в бензине, надо смешать ее с ним в соотношении 1:4 при температуре 60 °C. Если при
этом образуется совершенно прозрачный раствор, имеющий при
просвечивании цвет испытуемого образца, то смазка считается растворимой в бензине. Если в смазках присутствуют углеводородные
загустители, то такие смазки растворяются в бензинах.
Необходимые приборы и материалы для работы
Пробирки ......................................................................................... 2 шт.
Стеклянная палочка ........................................................................ 1 шт.
Дистиллированная вода . ............................................................. 100 мл
Бензин неэтилированный .............................................................. 50 мл
Газовая горелка ............................................................................... 1 шт.
Водяная баня .........................................................................1 комплект
Порядок выполнения работы
1. Образец смазки в количестве примерно по 1 г при помощи стеклянной палочки поместить на самый низ двух пробирок.
2. В одну из пробирок добавить четырехкратное количество дистиллированной воды.
143
3. Во вторую пробирку добавить четырехкратное количество бензина.
4. Соблюдая осторожность, на газовой горелке довести до кипения воду в первой пробирке. При этом нагрев вести постепенно, внося пробирку в пламя горелки многократно на 2−3 с с одновременным
вращением вокруг своей оси.
5. Определить растворимость смазки в воде и результат записать
в отчет.
6. Подогреть вторую пробирку до температуры 60 °C (нагрев
определить на ощупь).
7. Определить растворимость смазки в бензине и результат записать в отчет.
Оценка результатов испытания
1. Сделать вывод о пригодности исследуемого образца смазки к
применению в эксплуатации на автомобильном транспорте на основании полученных оценочных показателей испытуемой консистентной (пластичной) смазки:
• по ее внешним признакам;
• температуре каплепадения;
• числу пенетрации;
• ее пределу прочности;
• растворимости в воде и бензине.
2. Составьте отчет о проделанной работе.
Таблица 37
Определение качества пластичной (консистентной) смазки
Цели работы:
Задание на
выполнение
работы
Результаты
оценки
1.
2.
1.
2.
3.
4.
Основные показатели качества оцениваемого образца
Выводы по резульНаименование
полученным
По ГОСТу татам
показателей
на основании проведенных анализов
Цвет
Наличие капель масла, комков
загустителя и посторонних
твёрдых включений
Температура каплепадения, °C
Предел прочности, г/см2
Максимальное давление, кг/см2
Число пенетрации
Растворимость в воде
Растворимость в бензине
Заключение
о пригодности
испытуемого
образца
к применению
Студент _____________________
Отчет о лабораторной работе № 14
Определение качества пластичной (консистентной) смазки
__________________________________________________________
(указать наименование и марку исследуемого продукта)
Заполнить табл. 37 по указанной форме.
144
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
1. Что такое пластичные смазки? Где и когда они находят применение в эксплуатации?
2. Дайте характеристики компонентам, из которых состоят пластичные смазки?
3. Какие требования предъявляются к качеству пластичных (консистентных) смазок?
4. Какая бывает структура пластичных смазок?
5. Что означает однородность пластичной смазки?
145
6. В чем заключается водостойкость пластичной смазки?
7. Что выражает температура каплепадения и от чего она зависит?
8. Что такое пенетрация и что показывает число пенетрации?
9. Что такое предел прочности пластичной смазки?
10. От каких параметров зависит предел прочности пластичных
смазок?
11. Какие смазки обладают наилучшей водостойкостью, а какие
худшей?
12. Что позволяет определить испытание пластичной смазки на
растворимость ее в воде и в бензине?
Лабораторная работа № 15
Определение жесткости воды
и ее умягчение
Цель работы
1. Научиться определять временную и общую жесткость исходной воды.
2. Научиться проводить ее умягчение различными способами.
Время − два академических часа.
Задание
1. Определить временную жесткость воды.
2. Определить общую жесткость воды.
3. Умягчить жесткую воду, применяя следующие способы:
• обработкой содой или тринатрийфосфатом;
• фильтрованием воды через глауконит;
• кипячением с золой.
I. Теоретическая часть
Вода обладает наибольшей охлаждающей способностью, имеет
самую высокую теплоемкость (4,19 кДж/(кг · °C)), большую теплопроводность, небольшую вязкость (ν20 = 1 мм2/с), большую теплоту
испарения, она пожаробезопасна, не ядовита, дешева и т. д.
Однако вода обладает существенными недостатками, затрудняющими ее применение в качестве охлаждающей жидкости. При 0 °C
она замерзает со значительным увеличением объема (примерно на
10 %). Это может вызвать разрушение (размораживание) системы охлаждения при температурах окружающего воздуха ниже 0 °C, так как
при этом на стенках блока цилиндров действует давление до 2500 МПа.
Вода имеет сравнительно низкую температуру кипения, поэтому
рабочая температура ее в открытой системе не должна превышать
90 °C. При более высоких температурах вода интенсивно испаряет-
146
147
ся. В разреженной атмосфере температура кипения воды понижается, поэтому в горных районах с увеличением высоты допустимая
предельная температура воды в радиаторе понижается.
При использовании воды в качестве охлаждающей жидкости в
системе охлаждения активно образуется накипь, что обусловлено
наличием в воде минеральных примесей и растворенных солей. Теплопроводность накипи приблизительно в 100 раз меньше, чем стали, поэтому обильная накипь нарушает тепловой режим работы двигателя вплоть до перегрева и связанных с ним аварийных поломок.
Количество растворенных в воде щелочноземельных металлов
(соли жесткости) определяет жесткость воды.
За единицу жесткости принимают 1 мг · экв. солей жесткости в
одном метре воды, что соответствует содержанию 20,04 мг иона Ca++
или 12,16 мг иона Mg++ в литре воды.
Обычно жесткая вода содержит более 6 мг · экв. в 1 л, вода средней жесткости от 3 до 6 мг · экв. в 1 л, а мягкая вода − до 3 мг · экв.
в 1 л. Поэтому мягкая вода образует меньше накипи. Следовательно,
применять ее в системе целесообразнее. Как правило, мягкой является атмосферная вода − дождевая или снеговая.
II. Экспериментальная часть
В данной работе студентам необходимо определить временную и
общую жесткость исходной воды, затем провести ее умягчение различными способами: кипячением, обработкой содой, тринатрийфосфатом, золой и фильтрованием через глауконитовый фильтр. После
умягчения кипячением определить конечную, временную и общую
жесткость. После умягчения другими способами определить только
общую жесткость.
Приборы и материалы, необходимые для работы
Стаканы химические на 400 мл ..................................................... 4 шт.
Воронка химическая ....................................................................... 1 шт.
Бюретки титровальные . ..................................................... 3 комплекта
Плитка электрическая . ................................................................... 1 шт.
Мерный цилиндр на 250 мл ........................................................... 1 шт.
Мерный цилиндр на 100 мл с пробкой ......................................... 1 шт.
Бюретка с глауконитом .........................................................1 комплект
148
Бумага фильтрованная............................................................ 4 фильтра
Индикатор метилоранж .................................................... 1 капельница
Растворы: в бюретках
− спиртовой раствор мыла
− спиртовой раствор соды
− спиртовой раствор тринатрийфосфата
− соляной кислоты
Зола . ...............................................................................по потребности
Образец воды, подлежащий умягчению .................................... 600 мл
Примечание. Следует применять:
• водные растворы соды и тринатрийфосфата в концентрации
примерно 5 мг/мл;
• децинормальный раствор соляной кислоты;
• раствор 15 г детского пальмитинового мыла в 1 л 56%-ного этилового спирта, отстоянного в течение двух суток и профильтрованного через бумажный фильтр.
Порядок выполнения работы
Определение временной жесткости воды
1. Налить в коническую колбу 50 мл испытуемой воды и добавить
в нее 2−3 капли индикатора − метилоранжа.
2. Оттитровать воду раствором соляной кислоты до появления
слабо-розового окрашивания.
В результате сильная соляная кислота заменит в бикарбонатах
слабую угольную:
Ca(HCO3)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O + 2CO2
3. По количеству соляной кислоты, пошедшей на титрование,
можно судить о содержании в воде солей временной жесткости. Если
1 мг · экв. HCl (36,5 мг) связывает 1 мг · экв. ионов Ca++, Mg++ и т. д.,
то можно написать уравнение:
Ж · V = a T / 36,5.
Отсюда временная жесткость воды будет равна:
Ж = a T / (36,5 · V),
где a − количество HCl, пошедшее на титрование, мл; T − содержание HCl в растворе соляной кислоты, мг/мл; 36,5 − мг · экв. HCl;
V − количество воды, взятой для испытания, л.
149
Определение общей жесткости воды
Определение общей жидкости воды по ГОСТ 4151−98 заключается в переводе солей жесткости, содержащихся в воде, в малорастворимые кальциевые и магниевые мыла с помощью титрования специально приготовленным спиртовым раствором натриевого мыла, с
последующим подсчетом общей жесткости по объему израсходованного мыла
18
16
Жесткость воды
мг⋅экв./л
2RCOONa + CaCl2 = (RCOO)2Ca + 2NaCl
Конец реакции можно определить по появлению устойчивой
пены, образуемой избытком раствора натриевого мыла. Для этого
необходимо:
1. Отмерить в цилиндре 10 мл испытуемой воды и разбавить ее
дистиллированной водой до 50 мл. Разбавление нужно производить
для улучшения условий обменной реакции.
2. В цилиндр долить 1 мл спиртового раствора мыла, при этом
необходимо встряхивать все содержимое после добавления каждой
дозы.
При встряхивании воды с мыльным раствором в цилиндре образуется пена. Пока не все соли жесткости связаны с мылом, образующаяся пена очень быстро исчезает.
3. Добавку мыльного раствора продолжать до тех пор, пока после
очередного встряхивания в цилиндре не появится устойчивый слой
пены, не исчезающий в течение трех минут.
4. Если при встряхивании на стенках цилиндра будет образовываться тонкая пленка, ползущая вверх, то это служит признаком присутствия солей жесткости в воде.
Необходимо продолжать добавлять мыльный раствор в цилиндр
до полного разрушения этой пленки и появления устойчивой пены.
5. После получения устойчивой пены необходимо подсчитать количество мыльного раствора, пошедшего на титрование, и по диаграмме найти общую жесткость испытуемой воды (рис. 36).
Примечание. Перед каждым определением жесткости воды, а также перед фильтрованием вся применяемая посуда и измерительные
цилиндры должны быть тщательно вымыты, а затем ополоснуты
вначале водопроводной, а затем дистиллированной водой.
Умягчение жесткости воды.
1. При умягчении кипячением необходимо в химический стакан
налить 150 мл воды, отмеренной в мерном цилиндре, и кипятить ее
150
14
12
10
8
6
4
2
0
2
4
6
8
10
12
14
Количество спиртового раствора мыла
16
18
20
мм
Рис. 36. Кривая зависимости количества израсходованного спиртового раствора
мыла от жесткости воды
20−30 мин. При кипячении происходит разложение солей временной
жесткости, общее количество которых в воде уменьшается:
Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O
Одновременно с этим происходит уравнивание испытуемой воды
(объем уменьшается почти вдвое).
2. После кипячения воду необходимо охладить и отфильтровать
через бумажный фильтр. Это необходимо для того, чтобы отделить
выпавший осадок − накипь.
3. В результате кипячения и фильтрования половина исследуемой
воды испаряется и остается примерно 70−80 мл. Из этого количества
необходимо отмерить 50 мл для определения временной жесткости
и 10 мл для определения общей жесткости и провести испытания по
методике, как описано выше.
151
Умягчения обработкой соды или тринатрийфосфатом
При воздействии содой или транатрийфосфатом на соли жесткости происходит реакция образования нерастворимых солей кальция
и магния:
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl
3MgSO4 + 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2 + 3Na2SO4
Вода при этом освобождается от солей жесткости.
1. Отмерить по 100 мл умягчаемой воды в два стакана: в один
добавить соду в растворенном виде, а в другой – тринатрийфосфат.
Количество этих веществ необходимо рассчитать по формулам:
• для соды
А = 53 Ж В / T;
• для тринатрийфосфата
А = 55 Ж В / T,
где А − количество раствора умягчителя (соды или тринатрийфосфата), мл; Ж − общая жесткость воды, мг · экв./л; В − количество взятой воды, л; Т − содержание умягчителя в растворе, мг/мл;
53 и 55 − количество миллиграммов умягчителей, добавляемых на
единицу жесткости воды.
2. Подсчитанное количество умягчителей (соды или тринатрийфосфата) долить с помощью бюретки непосредственно в подготовленные стаканы с умягчаемой водой.
3. Стаканы с умягчаемой водой и добавленными в нее умягчителями поставить на электроплитку и кипятить 5−10 мин до кипения.
4. Отделить воду от выпавших осадков, для чего после кипения умягченную воду охладить и профильтровать через бумажный
фильтр в мерный цилиндр.
Так как вода, умягченная с помощью химических реагентов, имеет весьма незначительную временную жесткость, то ее не определяют, а ограничиваются лишь определенной общей жесткостью.
Умягчение воды фильтрованием через глауконит (способ катионного обмена).
Жесткую воду умягчают пропусканием через слой мелкозернистого природного минерала − глауконита, способного в результате
обменной реакции извлекать из воды ионы Ca++ и Mg++.
152
1. Перед использованием необходимо регенерировать глауконит.
Для этого через него необходимо пропустить 5−10%-ный раствор
поваренной соли и затем промыть мягкой водой.
2. Умягченную воду в количестве 50−70 мл налить небольшими
порциями в бюретку, наполненную глауконитом, и выпустить ее через нижнее отверстие тонкой струей со скоростью не более 2 мл/мин.
Такая скорость обеспечивает необходимое время в слое глауконита
для завершения обменной реакции.
3. Отлив первые 10−15 мл умягченной воды, отобрать последующие 10 мл для определения общей жидкости.
4. Общую жидкость воды определить с помощью спиртового раствора мыла.
Умягчения воды кипячением с золой
Древесная зола содержит потоки (K2CO3) в количестве от 6 до
15 %. Поташ умягчает воду подобно соде. Так как содержание поташа в золе колеблется в широких пределах, то расчет необходимой
добавки золы для умягчения воды делают обычно ориентировочно,
согласно табл. 38.
Добавка золы в воду для ее умягчения
Классификация воды
Таблица 38
Добавка золы в г на один литр воды
Очень жесткая вода
Жесткая вода
Вода средней жесткости
100−120
60−80
30−50
Добавка золы в воду для ее умягчения
1. Налить в стакан 150 мл умягчаемой воды и добавить в нее отмеренное количество золы.
2. Воду с золой кипятить 15−20 мин.
3. Воду охладить и отфильтровать для отделения твердых остатков.
4. Полученный фильтрат оттитровать спиртовым раствором мыла
для определения жесткости.
153
Оценка результатов испытания
Окончание табл. 39
1. На основании полученных оценочных показателей на предмет
определения жесткости испытуемой воды необходимо дать оценку
различным методам ее умягчения, таким как:
• обработкой содой или тринатрийфосфатом;
• фильтрованием через глауконит;
• кипячением воды с золой.
2. Сделать вывод о пригодности исследуемой воды в качестве
охлаждающей жидкости при эксплуатации автомобилей.
Отчет о лабораторной работе № 15
Определение жесткости воды и ее умягчение
__________________________________________________________
(указать наименование и марку исследуемого продукта)
Заполнить табл. 39 по указанной форме.
Определение жесткости воды и ее умягчение
1.
2.
Задание на выполнение работы
1.
2.
3.
Результаты
Основные показатели качества испытуемой воды
оценки
Выводы по результатам
Наименование
По
полученным на оснопоказателей
ГОСТу
вании проведенных
анализов
Временная жесткость
воды
Общая жесткость воды
Умягчение
испытуемой
воды
Цели работы
Таблица 39
Заключение о пригодности испытуемой воды к применению
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
1. Какими преимуществами обладает вода как охлаждающая
жидкость?
2. Какие недостатки воды затрудняют ее применение в качестве
охлаждающей жидкости?
3. Что такое жесткость воды и что принимается за ее единицу
жесткости?
4. Что такое временная жесткость воды?
5. Что такое общая жесткость воды?
6. В чем заключается метод определения общей жесткости воды?
7. В чем заключается умягчение жесткости воды методом кипячения?
8. В чем заключается умягчение жесткости воды методом обработки содой или тринатрийфосфатом?
9. Что такое способ катионного обмена?
10. В чем заключается умягчение жесткости воды методом кипячения с золой?
11. В чем заключается умягчение жесткости воды методом фильтрования через глауконит?
Обработка содой или
тринатрийфосфатом
Фильтрование через
глауконит (катионный
с золой)
Кипячение с золой
154
155
Лабораторная работа № 16
Определение качества низкозамерзающей
охлаждающей жидкости
Цель работы
1. Научиться оценивать качество антифриза по внешним признакам.
2. Научиться определять состав антифриза с помощью гигрометра и ареометра.
3. Научиться решать задачу по приведению состава антифриза к
требованиям технических норм.
Время − два академических часа.
Задание
1. По внешним признакам определить качество антифриза.
2. Определить состав антифриза гидрометром.
3. Определить состав антифриза ареометром.
4. Определить состав и температуру замерзания охлаждающей
жидкости.
5. Исправить образец охлаждающей жидкости до необходимых
технических норм.
I. Теоретическая часть
При эксплуатации автомобилей для охлаждения двигателей применяются низкозамерзающие жидкости, объединенные общим названием «антифризы». Наибольшее распространение имеют гликолевые жидкости, представляющие собой смеси этиленгликоля с
водой. Реже встречаются жидкости, изготовленные на основе пропиленгликоля, смешивать которые с этиленгликолем нельзя.
Этиленгликоль (двухатомный спирт CH2OH−CH2OH) − масляная желтоватая жидкость без запаха с плотностью 1,11 г/см3, имею156
щая температуру кристаллизации −11,5 °C и температуру кипения
+197 °C.
С водой этиленгликоль образует эвтектический раствор, температура кристаллизации отдельных компонентов которого выше
температуры кристаллизации раствора, состоящего из этих компонентов.
Смешивая в различных пропорциях этиленгликоль с водой можно получить смеси с различными температурами замерзания от 0 до
−75 °C (при концентрации этиленгликоля около 66,7 %).
Таким образом, наиболее важным показателем качества низкозамерзающих жидкостей является их температура замерзания, зависящая от содержания этиленгликоля в смесях.
Обычно качество антифриза оценивают по внешним признакам,
а состав его определяют с помощью приборов гидрометра и ареометра.
При необходимости, если показатели качества образца антифриза
будут отличаться от норм стандарта, производят расчет исправления
состава антифриза.
Необходимо помнить, что этиленгликоль – сильный пищевой
яд!
Поэтому в процессе работы нельзя касаться руками, загрязненными антифризом, слизистых оболочек глаз, полости рта, губ, пищи
и сигарет. После работы с антифризом следует тщательно вымыть
руки водой с мылом.
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы для работы
Гидрометр ........................................................................................ 1 шт.
Ареометр с пределами измерения от 1,00 до 1,299 г/см3 ............ 1 шт.
Колба коническая на 250 мл . ......................................................... 1 шт.
Цилиндр стеклянный на 250 мл .................................................... 1 шт.
Электроплитка . ............................................................................... 1 шт.
Термометр на 50 °C . ....................................................................... 1 шт.
Образец антифриза ...................................................................... 250 мл
157
Порядок выполнения работы
Оценка качества антифриза по внешним признакам
Цвет стандартного антифриза марки 40 светло-желтый, а марки
65 – оранжевый или желто-оранжевый.
Прозрачность. Свежеприготовленный антифриз представляет
собой слегка мутную жидкость. В антифризе должны отсутствовать
крупные взвешенные частицы, осадки, а также следы плавающего
поверх антифриза слоя другой жидкости. Такой жидкостью могут
быть нефтепродукты, которые не смешиваются с антифризом, вызывают бурное вспенивание и выбросы в системе охлаждения двигателей.
Антифриз после долгого употребления в системе охлаждения
двигателем становится мутным и грязным. Особенно большое загрязнение наблюдается, если перед заливкой антифриза из системы
охлаждения не была удалена накипь.
Определение состава антифриза гидрометром
Гидрометр представляет собой денсиметр, у которого вместо шкалы плотности имеется двойная шкала: содержание гликоля в процентах и температура замерзания (рис. 37). Принцип определения этих
показателей основан на измерении плотности смеси от изменения в
ней соотношения этиленгликоля. Для их определения необходимо:
1. Подогреть с помощью электроплитки в конической колбе примерно 250 мл испытуемого антифриза до температуры примерно
20−22 °C.
2. Подогретый антифриз перелить в стеклянный цилиндр и опустить в него гидрометр.
3. Выждав 5 мин, чтобы гидрометр принял температуру антифриза, замерить по шкале состав и температуру замерзания продукта.
4. При испытании в пределах 19−21 °C в полученный результат
никаких поправок вносить не требуется.
Если же испытание производилось при иной температуре, необходимо вносить поправку, используя табл. 40.
Таблица 40
Поправки в показания гидрометра
Температура
испытуемого
антифриза, °C
+30
+20
+15
+10
0
−10
Содержание этиленгликоля, % (по обмену)
17
20
21
22
24
26
22
25
26
27
29
31
32
35
37
38
40
43
27
30
32
33
35
37
36
40
42
44
47
50
41
45
47
49
52
56
46
50
52
54
58
62
50
55
57
59
63
67
55
60
63
65
69
73
5. Чтобы перевести показания гидрометра при температуре опыта к показаниям +20 °C, необходимо в первой графе табл. 40 найти
температуру, при которой производилось испытание. По горизонтальной строке найти показания гидрометра при температуре проведения опыта; затем в том же столбце, но в строке, соответствующей
+20 °C, получить значение истинного содержания этиленгликоля в
антифризе.
Например, при температуре −10 °C гидрометр показал 37 % гликоля. Тогда истинное содержание гликоля в антифризе будет составлять 30 %.
6. Если в таблице нет необходимых значений температур и показаний гидрометра, то в этом случае необходимо найти истинный
Рис. 37. Гидрометр и его шкала
158
159
состав антифриза и по шкале гидрометра определить температуру
его замерзания.
Определение состава антифриза ареометром
1. Для определения состава антифриза с помощью обычного ареометра необходимо поступить так же, как и при работе с гидрометром.
2. Определить по шкале ареометра плотность антифриза.
3. Полученное значение плотности антифриза при температуре
опыта привести к стандартной температуре +20 °C, используя формулу
Плотность, г/см3
1,10
160
1,06
1,04
0
ρ20 = ρt + γ (t − 20),
где γ − поправочный коэффициент для этиленгликолевого антифриза, в среднем равен 0,525 кг/(м3 ∙ град); ρ20 − плотность антифриза
при температуре +20 °C, г/см3; ρt − плотность антифриза при температуре замера, г/см3; t − температура антифриза в момент замера
плотности, °C.
Состав и температуру замерзания антифриза по плотности находят с помощью диаграммы (рис. 38). Для этого проводят горизонтальную линию от оси ординат, где нанесены значения плотности
при +20 °C до пересечения ее с кривой 1.
Затем опускают перпендикуляр на ось абсцисс и получают значения состава антифриза. Продолжая перпендикуляр вниз до пересечения с кривой 2 и проведя горизонтальную линию влево до оси
ординат, получают значения температуры замерзания смеси.
4. Сделать заключение о соответствии состава испытанного антифриза требованиям стандарта.
Если показатели качества образца антифриза отличаются от норм
стандарта, то необходимо решить задачу по приведению состава антифриза к требованиям технических норм, т. е. исправить качество
антифриза, для чего:
• при отличии температуры замерзания испытываемой жидкости
от заданной (−40 °C) необходимо довести концентрацию этиленгликоля до такой, чтобы смесь замерзала при температуре −40 °C;
• в жидкость необходимо добавить этиленгликоль, если температура замерзания испытываемой жидкости будет выше требуемой, а
если будет ниже – дистиллированную воду;
• количество (в миллилитрах) добавляемых компонентов подсчитывают по формулам:
1,08
1,02
Температура кристаллизации, °C
1,12
−10
−20
−30
−40
−50
−60
−70
−80
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Содержание воды в антифризе, % (по объему)
Рис. 38. Зависимость плотности и температуры кристаллизации антифриза от содержания в нем воды
при добавлении этиленгликоля
Vэт = (Вф − Вн) / (Вн · V);
при добавлении воды
Vв = (Эф − Эн) / Эн,
где Vэт и Vв − количество добавляемого компонента соответственно
этиленгликоля или воды; V − объем смеси подвергаемый коррекции, л;
Вф − фактическое содержание воды в корректируемом составе антифриза, %; Вн − необходимое содержание воды в составе смеси антифриза с требуемыми эксплуатационными характеристиками, %; 161
Результаты
оценки
(указать наименование и марку исследуемого продукта)
Заполнить табл. 41 по указанной форме.
Задание
на определение
качества антифриза
1.
2.
1.
2.
3.
взвешенных
частиц
осадков
нефтепродуктов
Цвет
Запах
испытуемой
Определение качества низкозамерзающей охлаждающей
жидкости
__________________________________________________________
Цель работы
По ГОСТу
Выводы по
результатам,
полученным
на основании проведенных
анализов
Плотность, кг/м3 при 20 °C
Концентрация этиленгликоля, %
Температура замерзания,
C
Отчет о лабораторной работе № 16
Таблица 41
Определение качества низкозамерзающей охлаждающей жидкости
Наличие
Наименование
показателей
исправляемой
1. На основании полученных показателей на предмет качества
низкозамерзающей жидкости (антифриза) необходимо сделать общее заключение о пригодности исследуемой жидкости для эксплуатации в системах охлаждения автомобилей.
2. Составить отчет о проделанной работе.
Основные показатели качества испытуемого образца
Внешние признаки
Оценка результатов испытания
Окончание табл. 41
Характеристики жидкости
Эф − фактическое содержание этиленгликоля в корректируемом составе антифриза, %; Эн − необходимое содержание этиленгликоля в
составе смеси антифриза с требуемыми эксплуатационными характеристиками, %;
• добавить в испытуемую жидкость подсчитанное количество
этиленгликоля или воды, перемешать их. Замерить с помощью гидрометра и определить истинную концентрацию этиленгликоля и
температуру замерзания антифриза.
Значения величин определить по табл. 40 или по диаграмме (рис.
38). Ввиду того, что смесь с заданной температурой кристаллизации может иметь на кривой кристаллизации две точки (см. рис. 38),
соответствующие различным составам антифриза, но с одинаковой
температурой, экономичнее готовить смесь с большим содержанием
воды.
Температура
по термометру t, °C
Процент
этиленгликоля в воде
по при
при- 20
°C
бору
Температура
замерзания,
°C
по при 20
при°C
бору
Температура
по термометру t, °C
Процент
этиленгликоля в воде
по при
при- 20
°C
бору
Температура
замерзания,
°C
по при 20
при°C
бору
Заключение о
пригодности
испытуемого
образца к применению
Студент _____________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
162
163
Контрольные вопросы
1. Что такое антифриз?
2. Какой состав имеет антифриз, используемый в системах охлаждения автомобильных двигателей?
3. Какие особенности этиленгликолевых антифризов нужно учитывать при эксплуатации?
4. В каком порядке производят определение состава и температуры замерзания охлаждающихся жидкостей?
5. Каков порядок исправления качества охлаждающей жидкости?
Лабораторная работа № 17
Определение сорта и качества жидкости
для гидросистем
Цель работы
Определить качество жидкостей, применяемых в гидросистемах
автомобилей, по стандартным показателям и простейшими способами.
Время − два академических часа.
Задание
Провести испытания жидкостей и по их результатам сделать
вывод о принадлежности испытуемых жидкостей к той или иной
марке.
I. Теоретическая часть
Наряду с топливами, маслами и смазками в современных автомобилях широко используются различные технические жидкости для
гидросистем. Они применяются в тормозных системах, гидроприводах сцеплений, гидроусилителях рулевых управлений и амортизаторах.
Требования к этим жидкостям по качеству многообразны и специфичны. Для приготовления их используются многочисленные химические синтетические соединения: гликоли, углеводороды, спирты,
глицерин, эфиры и др. В определенных комбинациях и концентрациях эти вещества составляют комплектующие технических жидкостей для гидросистем, которые должны обладать необходимыми
физико-химическими и эксплуатационными свойствами.
Определение качества этих жидкостей по стандартным показателям (плотности, вязкости, температуре застывания и пр.) производится такими же обычными методами, которые описаны выше при
164
165
анализе топлив и масел. Однако оценку сорта и качества жидкостей
для гидросистем довольно точно можно дать на основе простейших
способов испытания, т. е. по внешним признакам и по отношению к
растворителям.
ВНИМАНИЕ! Необходимо помнить, что жидкости для гидравлических систем могут быть ядовитыми. Поэтому руками,
загрязненными этими жидкостями, нельзя касаться слизистых оболочек, губ, глаз и т. д. После работы с этими жидкостями необходимо
тщательно мыть руки водой с мылом.
II. Экспериментальная часть
Необходимые приборы и материалы для работы
Образцы стандартных тормозных жидкостей
и их компонентов .............................................................1 комплект
Образцы амортизационных жидкостей и их компонентов ................1
комплект
Образцы индустриальных и трансформаторных жидкостей . ...........1
комплект
Штатив с пробирками . .........................................................1 комплект
Образец испытуемой жидкости .................................................. 100 мл
Порядок выполнения работы
Оценка тормозных жидкостей по внешним признакам
Цвет. Стандартные жидкости для гидравлических систем, как
правило, имеют нефтяное происхождение, и поэтому имеют цвет от
светло- до темно-желтого. Исключение составляет масло АМГ-10,
окрашенное в красный цвет. Автомобильные тормозные жидкости
заводского изготовления окрашиваются в разные цвета. Например,
жидкость ГТЖ-22 окрашена в зеленый цвет, а жидкости ЭСК, БСК и
ГТН окрашиваются в оранжевый или красный цвет. Жидкости независимого изготовления обычно имеют желтый цвет.
Прозрачность. Образец испытуемой жидкости в стеклянном сосуде обычно просматривают в проходящем и отраженном свете на
белом фоне. Пригодная к употреблению жидкость должна быть совершенно прозрачной и не содержать в себе осадков механических
166
примесей и взвесей. При наличии мутности, осадков и взвесей испытуемые жидкости бракуются.
Однородность. Жидкость, пригодная к употреблению, должна
быть совершенно однородной и не иметь признаков расслоения.
Нельзя допускать даже небольшого слоя посторонней жидкости
сверху или снизу.
Слоем, плавающим поверх жидкости ГТЖ-22, могут быть нефтепродукты, а под жидкостями АУ, АМГ-10, ГТН, БСК и ЭСК может
быть слой воды или ее смесь со спиртом.
Запах. Жидкости для гидросистем на нефтяной основе, такие как
АУ, АУП, ВГМЗ и др., обладают слабым запахом керосина. Маслу
АМГ-10 присущ приятный запах, придаваемый ему присадкой «винипол». Тормозная жидкость ЭСК пахнет касторовым маслом и этиловым спиртом. У тормозной жидкости БСК, помимо запаха касторового масла, чувствуется острый пряный запах бутилового спирта,
поэтому она по запаху несколько похожа на АМГ-10. Следует сравнивать запах этих жидкостей с запахом чистых компонентов. Жидкость ГТЖ-22 специфического запаха не имеет.
Всегда нужно помнить, что в если образец жидкости пахнет керосином или маслом, такая жидкость имеет нефтяную основу.
Определение основы гидравлической жидкости
В тех случаях, когда по внешним признакам нельзя установить,
на какой основе приготовлена испытуемая жидкость, прибегают к
простейшему испытанию − воздействию бензина или воды.
Опыт первый. Налить в пробирку 2−3 мл испытуемой жидкости и добавить к ней равное количество бензина. Затем перемешать
и энергично встряхивать. Жидкости на нефтяной основе, а также
тормозные жидкости ЭСК, БСК и ГТН будут взаиморастворяться
с бензином и образовывать однородную прозрачную смесь. А вот
тормозная жидкость ГТЖ-22 в бензине будет расслаивается: сверху
появится слой бензина, а снизу останется жидкость ГТЖ-22.
Опыт второй. В пробирку налить 2 мл воды и сделать на стенках пробирки отметку восковым карандашом по уровню воды. Затем
в эту же пробирку добавить 3−5 мл испытуемой жидкости и перемешать смесь энергичным встряхиванием. Жидкости в ходе таких
испытаний ведут себя по-разному:
• жидкость ГТЖ-22 и вода взаиморастворяются и образуют однородную прозрачную смесь;
167
Смешивание тормозных жидкостей
Тормозные жидкости ЭСК и БСК смешиваются между собой в
любом соотношении и при этом образуют однородные смеси. Жидкость ГТН при смешивании с жидкостями на касторовом масле дает
неоднородную смесь. Жидкость ГТЖ-22 с жидкостями ЭСК, БСК и
ГТН вообще не смешивается.
168
Опыт четвертый. Испытуемую жидкость налить в количестве
2−3 мл в пробирки, добавить в них равные объемы стандартных
жидкостей и перемешать встряхиванием. Наблюдать, с какой жидкостью испытуемый продукт смешивается.
Оценка результатов испытания
1. На основании проделанных испытаний сделать вывод о принадлежности испытуемой жидкости к той или иной марке жидкости,
использующейся в гидросистеме автомобиля.
2. Составить отчет о проделанной работе.
Отчет о лабораторной работе № 17
Определение качества низкозамерзающей охлаждающей
жидкости
__________________________________________________________
(указать наименование и марку исследуемого продукта)
Заполнить табл. 42 по указанной форме.
Таблица 42
Определение качества низкозамерзающей охлаждающей жидкости
Цель работы
Задание на определение сорта и качества жидкости для
гидросистем
Основные показатели испытуемого образца
Выводы по результаНаименование показателей
По
там полученным на
ГОСТу основании проведенных анализов
Цвет
Прозрачность
Однородность
Запах
Определение осно- бензина
вы жидкости при
воды
влиянии на нее
спирта
Внешние
признаки
• жидкости на нефтяной основе (АУ, АУП, АМГ-10, ГТН, ВГМЗ
и др.) при встряхивании вначале образуют эмульсию, которая быстро разлагается на два слоя: нижний слой − вода, а верхний − исследуемая жидкость на нефтяной основе;
• жидкость БСК с водой образует стойкую эмульсию оранжевого
или желтого цвета, распадающуюся после длительного отстаивания,
в результате чего слой воды остается прозрачным и не меняет своего
первоначального объема;
• жидкость ЭСК при соприкосновении с водой теряет свои
свойства, так как из смеси в воду переходит этиловый спирт. Образующаяся вначале бледно-желтая эмульсия вскоре расслаивается:
сверху слой касторового масла желтого цвета, а внизу – слой воды,
объем которой станет больше начального объема, так как в воде растворяется этиловый спирт. В результате образуется более стойкая
эмульсия. Чтобы расслаивание жидкостей проходило более ускоренно, следует пробирки со смесями помещать в гнездо ручной или
электрической центрифуги и в течение 1–3 мин процентрифугировать эмульсию.
Ряд рабочих жидкостей для систем гидравлического привода
являются загущенными маслами, получаемыми загущением маловязкой нефтяной основы с помощью вязкостных присадок, таких
как полиизобутилен или виниполон. К таким жидкостям относятся: АМГ-10, ВМГЗ, ГТН, РМЦ, МГЕ-10А и ряд других. Для обнаружения в этих жидкостях вязкостной присадки используют бутиловый спирт или ацетон, в которых эти присадки имеют плохую
растворимость.
Опыт третий. В пробирку налить 3–4 мл испытуемой жидкости
и добавить 5 мл бутилового спирта или ацетона. Если испытуемая
жидкость является загущенным маслом, то после добавления в нее
спирта или ацетона она помутнеет от выделяющегося полиизобутилена или винипола. Через некоторое время вязкостная присадка выпадает на дно пробирки в виде прозрачного и липкого осадка.
169
Окончание табл. 42
Влияние на тормозную жидкость
других тормозных
жидкостей
БСК и ЭСК
ГТН
ГТЖ − 22
Заключение
Общие выводы о пригодности к
эксплуатации
Студент ___________________
(уч. группа, Ф.И.О., подпись)
Контрольные вопросы
1. Для каких целей служат жидкости в гидравлических приводах?
2. Какое происхождение имеют жидкости для гидравлических систем? Что является их основой?
3. Какие требования предъявляются к жидкостям для гидравлических систем?
4. С помощью каких способов можно оценить сорт и качество
жидкостей, предназначенных для гидросистем?
5. Что является главной основой тормозных жидкостей?
6. Что является главной основой амортизационных жидкостей?
7. По каким внешним признакам оцениваются жидкости для гидросистем?
8. Как можно определить основу гидравлической жидкости?
9. Как воздействует вода на жидкости для гидравлических систем?
10. Как воздействует бензин на жидкости для гидравлических систем?
170
Работа транспортных средств всегда связана с применением эксплуатационных материалов, имеющих определенные свойства и
показатели качества, регламентированные стандартами. Поэтому
для обеспечения безотказной, экономичной и долговечной работы
автомобилей необходимы знания физико-химических свойств и оценочных показателей качества применяемых в эксплуатации углеводородных нефтепродуктов.
Для этого необходимо проводить экспериментальные исследования с различным ассортиментом топлив, масел, смазок, тормозных,
пусковых и охлаждающих жидкостей в лабораторных условиях.
Выполняя лабораторные работы, студенты учатся объективно
анализировать показатели и свойства эксплуатационных материалов
и определять область их применения в процессе эксплуатации автомобилей.
Таким образом, после выполнения студентами каждой лабораторной работы они обязаны уметь:
• дать обоснованную оценку образцам ГСМ по основным эксплуатационным свойствам и показателям их качества;
• определять отклонения за пределы допустимых норм, сравнивая данные паспортов со стандартными нормами;
• делать заключения о допустимости испытуемых продуктов к
данным условиям эксплуатации и предсказывать возможные последствия в результате использования этих продуктов.
171
Рекомендуемая литература
1. Васильева Л. С. Автомобильные эксплуатационные материалы / Л. С. Васильева. – М.: Транспорт, 1986. – 279 с.
2. Стуканова В. А. Автомобильные эксплуатационные материалы / В. А. Стуканова. − М.: Форум-Инфо-М, 2003. − 207 с.
3. Кириченко Н. Б. Автомобильные эксплуатационные материалы / Н. Б. Кириченко. – М.: ACADEMIA, 2003. – 226 с.
4. Ананьева С. И. Автомобильные эксплуатационные материалы для автомобилей и тракторов / С. И. Ананьев, В. Г. Безносов, В. В. Беднарский. − Ростов н/д.:
Феникс, 2006. − 384 с.
5. Паконова Ю. В. Топлива, масла, смазки, специальные жидкости / Ю. В. Поконова. – СПб.: Рикон, 2007. − 226 с.
6. Синельников А. Ф. Автомобильные топлива, масла и эксплуатационные жидкости: краткий справочник / А. Ф. Синельников, В. И. Балабанов. – М.: За рулем,
2003. – 171 с.
7. Трофименко И. А. Автомобильные эксплуатационные материалы: лабораторный практикум / И. Л. Трофименко, Н. А. Коваленко, В. П. Лобах. − Минск: Дизайн
ПРО, 2002. – 95 с.
8. Джерихов В. Б. Автомобильные эксплуатационные материалы. Лабораторный практикум: учебное пособие / В. Б. Джерихов, О. М. Суворов, А. В. Соловьев;
СПбГАСУ. − СПб., 2007. − 109 с.
9. Джерихов В. Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: учебнометодическое пособие к выполнению курсовой работы / В. Б. Джерихов;
СПбГАСУ. − СПб., 2008. − 87 с.
10. Сафонов А. С. Химмотология горюче-смазочных материалов / А. С. Сафонов, А. И. Ушаков, В. В. Гришин. − СПб.: НПИКЦ, 2007. − 488 с.
11. Лышко Г. П. Топливо и смазочные материалы / Г. П. Лышко. − М.: Агропромиздат, 1985. – 201 с.
12. Химики автолюбителям / Б. Б. Бобович, Г. В. Бровак, Б. М. Бунаков и др.; под
общ. ред. А. Я. Малкина. – Л.: Химия, 1990. – 319 с.
172
Приложения
173
174
175
0,013
–
–
0,013
76
неэтилированный
72
неэтилированный
А-72
0,017
–
76
этилированный
А-76
АИ-93
АИ-95
0,013
91
82,5
0,0
93
85
0,013
1
Октановое число, не менее:
моторный метод
исследовательский метод
Содержание свинца, г/дм3, не более:
Фракционный состав:
объем испарившегося бензина, %,
при температуре, °C:
70
100
180
конец кипения бензина при температуре, °C, не выше
доля остатка в колбе, % (по объему),
не более
Давление насыщенных паров бензина, кПа:
летний период с 1.04 по 1.10
зимний период с 1.10 по 1.04
Индекс паровой пробки, не более:
летний период
зимний период
Содержание фактических смол на
месте производства,
мг/100 см3 бензина, не более
Наименование показателя
15–50
40–70
85
215
2,0
35–70
–
950
1250
2,0
35–70
–
950
1250
83
92
76
80
10–50
35–70
85
215
АИ-92ЭК
3
АИ-80ЭК
2
950
1250
35–70
–
2,0
15–50
40–70
85
215
85
95
АИ-95ЭК
4
ТУ 38.401-58-171–96
950
1250
5,0
35–70
–
2,0
15–50
40–70
85
215
88
98
0,010
АИ-98ЭК
5
Приложение 2
950
1250
35–70
60–100
2,0
15–50
40–70
85
215
83
92
ЯрМар-ка 92Е
6
950
1250
35–70
60–100
2,0
15–50
40–70
85
215
85
95
ЯрМар-ка 95Е
7
ТУ 38.301-25-41–97
Характеристики бензинов с улучшенными экологическими показателями
95
85
неэтилирован- неэтилирован- неэтилированный
ный
ный
АИ-91
Примечания (для бензинов всех марок): 1. Испытания на медной пластинке выдерживают.
2. Содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды отсутствует.
3. Плотность при температуре +20 °C не нормируется, но определяется обязательно.
Массовое
содержание свинца,
г/дм3, не более
Детонационная стойкость, определяемая
октановым числом,
не менее:
моторный
метод
исследовательский
метод
Наименование
показателя
Основные показатели качества бензинов, выпускаемых по ГОСТ 2084–77
Приложение 1
176
177
3
–
3
2
–
3
–
5
4
780
0,05
–
5
360
5
45
3
6
45
3
7
80,0
80,0
80,0
Объемная доля бензина, %, не более
Испытание на медной пластинке
Внешний вид
725–780
725–780
Чистый, прозрачный
Выдерживает, класс 1
–
82,5
88
Премиум-95
ОКП 02 5112
3703
725–780
98,0
98,0
98,0
–
–
91,0
98
Супер-98
ОКП 02
5112
3704
Примечания: 1. Концентрацию марганца определяют только для бензинов, содержащих марганцевый антидетонатор.
2. Бензины марок «Премиум-95» и «Супер-98» предназначены в основном для автомобилей иностранного
производства и отвечают европейским стандартам.
700–750
0,05
80,0
Плотность при 15 °С, кг/м3
360
80,0
5
5,0
–
0,010
Содержание фактических смол, мг на
100 см3 бензина, не более
Индукционный период бензина, мин,
не менее
Массовая доля серы, %, не более
18
80
95
Регуляр-91
ОКП 02
5112
3702
50
76
85
Нормаль-80
ОКП 02 5112
3701
Концентрация марганца, мг/дм , не более
3
Октановое число, не менее:
по моторному методу
по исследовательскому методу
Концентрация свинца, г/дм3, не более
Наименование
показателя
Основные показатели качества бензинов, выпускаемых по ГОСТ Р 51105–97
Приложение 3
Примечания (для бензинов всех марок): 1. Испытания на медной пластинке выдерживают.
2. Водорастворимые кислоты и щелочи, механические примеси и вода отсутствуют.
3. По ТУ 38.001165–97 выпускаются бензины А-80 и А-96 с октановыми числами по исследовательскому
методу соответственно 80 и 96. Эти бензины предназначены для поставки на экспорт.
4. Автомобильный бензин АИ-98 с октановым числом 98 по исследовательскому методу выпускается по
ТУ 38.401-58-122–95 и ТУ 38.401-58-127–95.
5. По ТУ 38.401-58-86–94 производится малоэтилированный бензин АИ-91.
6. Всесезонные бензины, вырабатываемые на экспорт, и бензин АИ-98 производятся по ТУ 38.0011165–
97.
Плотность при 20 °C, кг/м ,
не более
3
Массовая доля серы, %, не более
1
Объемная доля, %, не более:
ароматических углеводородов
в том числе бензола
Индукционный период бензина на
месте производства, мин, не менее
Окончание прил. 2
178
179
0,2
0,5
0,01
40
Массовая доля серы, %, не более в топливе:
вида I
вида II
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более
Температура вспышки (в закрытом тигле), °C, не ниже,
для дизелей общего назначения
Кислотность, мг КОН на 100 см топлива, не более
3
Концентрация фактических смол, мг, на 100 см топлива, не более
5
40
–10
–
Температура застывания, °C, не выше для климатической зоны:
умеренной
холодной
3
–5
–
Температура помутнения, °C, не выше для климатической зоны:
умеренной
холодной
3,0–6,0
280
360
Фракционный состав:
50 % перегоняется при температуре, °C, не выше
96 % перегоняется при температуре (конец перегонки), °C, не выше
Кинематическая вязкость при 20 °C, мм2/с (сСт)
45
2
1
Цетановое число не менее
Л
Наименование показателя
5
30
35
0,01
0,2
0,5
–35
–45
–25
–35
1,8–5,0
280
340
45
3
З
1300
5
30
30
0,01
0,2
0,4
–
55
–
–
1,5–4,0
255
330
45
4
А
Приложение 5
1200
15–50
40–70
85
15–50
40–70
85
15–47
40–70
85
15–50
40–70
85
10–45
35–65
85
1100
2
4
2
4
2
4
2
4
2
4
1000
55
100
190
215
60
105
190
215
65
110
190
215
70
115
190
215
75
120
190
215
900
–
80–100
5
–
60–95
4
–
55–90
3
35
45–80
2
35
35–70
1
Класс бензина по ГОСТ 16350–97
Основные показатели качества дизельных топлив, выпускаемых
в соответствии с ГОСТ 305–82
Индекс испаряемости, не более
Фракционный состав:
температура начала перегонки бензина, °C, не ниже
предел перегонки, °C, не выше:
10 %
50 %
90 %
конец кипения при температуре, °C, не выше
доли остатка в колбе, %, (по объему)
остаток и потери
объем испарившегося бензина, % при температуре, °C,
не менее:
70
100
180
Давление насыщенных паров бензина, кПа
Наименование показателя
Испаряемость бензинов, выпускаемых в соответствии с ГОСТ 51105–97
Приложение 4
180
181
860
3
0,01
2
840
3
0,01
3
830
3
0,01
4
Характеристики отечественных моторных масел для карбюраторных двигателей
Приложение 6
Примечания. 1. По ТУ 38.401-58-170–96 выпускают городские экологически чистые летние и зимние дизельные топлива, предназначенные для использования в Москве:
• летнее Д ЭК-Л рекомендуется для применения при температуре окружающего воздуха –5 °C и выше;
• зимнее ДЭК-З рекомендуется для применения при температуре окружающего воздуха –25 °C и выше;
• летнее с присадкой ДЭКП-Л рекомендуется для применения при температуре окружающего воздуха –5
°C и выше;
зимнее ДЭКП-З рекомендуется для применения при температуре окружающего воздуха –15 °C и выше.
2. В летние топлива вводят антидымную присадку (ЭФАЛ-Б или Лубризол-8288), в зимние – антидымную
и депрессорную (сополимеры этилена с винилацетатом). Это снижает показатели дымности и токсичности
отработавших газов на 30–35 %.
3. В зависимости от массовой доли серы эти дизельные топлива делятся на два вида: в первом массовая
доля серы составляет не более 0,05 %, во втором – не более 0,01 %.
4. Для поставок на экспорт по ТУ 38.401-58-110–94 выпускают летнее (ДЛЭ) и зимнее (ДЗЭ) дизельные
топлива с содержанием массовой доли серы не более 0,2 %.
Плотность при 20 °C, кг/м3, не более
Коэффициент фильтруемости, не более
Зольность, %, не более
1
Окончание прил. 5
182
183
Характеристики отечественных моторных масел для дизельных двигателей
Приложение 7
Окончание прил. 6
400–500
–3…–23
500
фторуглеродные
Приложение 8
ОГЛАВЛЕНИЕ
Приложение 9
0
0,1
0,1
8
Потери на испарение
при 100 °C за 24 ч, %
184
Наименование показателей
Предельные значения
браковочных показателей
для двигателей
бензиновых
дизельных
Изменение вязкости, %:
прирост
снижение
25
20
35
20
Содержание примесей, не растворимых в бензине,
%, не более
1,0
3,0
0,5–2,0
1,0–3,0
Снижение температуры вспышки,
°С, не более
20
20
Содержание воды, %, не более
0,5
0,3
Содержание топлива, %, не более
0,8
0,8
0,3–0,35
0,3–0,35
Щелочное число, мг КОН на 1 г масла, не менее
Диспергирующие свойства по методу
масляного пятна, у. е., не менее
0,1
250
260–300
220
Температурный предел
работоспособности, °C
220
–63…–100
–53…–63
–43…–63
–40…–73
Температура застывания,
°C
270
140–150
70
Индекс вязкости,
не менее
135–180
–
3,5
3,2
2,5
Вязкость кинематическая
при 100 °C, м2/с
3,2
полисилоксановые
полиалкенгликолевые
диэфирные
Синтетические масла
Нефтяное
(минеральное)
масло
Наименование
показателей
Основные показатели синтетических и минеральных моторных масел
Введение ........................................................................................................... 3
Общие указания по выполнению лабораторных работ.................................. 4
Инструкция по технике безопасности при проведении
лабораторных работ....................................................................................... 6
Лабораторная работа № 1. Ознакомление с ассортиментом топлив............. 9
Лабораторная работа № 2. Определение плотности топлива...................... 18
Лабораторная работа № 3. Определение фракционного состава................ 25
Лабораторная работа № 4. Определение насыщенных паров бензина....... 41
Лабораторная работа № 5. Определение октанового числа бензина.......... 48
Лабораторная работа № 6. Определение фактических смол в топливе...... 67
Лабораторная работа № 7. Определение низкотемпературных
свойств дизельного топлива....................................................................... 73
Лабораторная работа № 8. Определение коррозионной
способности топлива................................................................................... 78
Лабораторная работа № 9. Определение температуры вспышки
дизельного топлива..................................................................................... 89
Лабораторная работа № 10. Ознакомление с ассортиментом
смазочных материалов................................................................................ 94
Лабораторная работа № 11. Определение кинематической
вязкости масел............................................................................................. 99
Лабораторная работа № 12. Определение условной вязкости масел........ 112
Лабораторная работа №13. Определение качества масла,
находящегося в картере двигателя........................................................... 116
Лабораторная работа № 14. Определение качества пластичной
(консистичной ) смазки............................................................................. 127
Лабораторная работа № 15. Определение жесткости воды
и ее умягчение............................................................................................ 147
Лабораторная работа № 16. Определение качества низкозамерзающей
охлаждающей жидкости........................................................................... 156
Лабораторная работа № 17. Определение сорта и качества
жидкости для гидросистем....................................................................... 165
Заключение..................................................................................................... 171
Рекомендуемая литература............................................................................ 172
Приложения.................................................................................................... 173
Предельные значения браковочных показателей отработавших моторных масел
185
186
187
Характеристики отечественных трансмиссионных масел
Характеристики отечественных трансмиссионных масел
Окончание прил. 10
Приложение 10
188
189
.
Эксплуатационные свойства пластичных антифрикционных смазок
Приложение 11
Приложение 12
Применение пластичных смазок в узлах автомобилей
российского производства
Литол-24
Зимол
Лита
Солидол С
Н
Н
Н
Солидол Ж
С
С
Н
Консталин-1, 2
С
–
С
Смазка 1-13, жировая
С
С
С
Смазка автомобильная ЯНЗ-2
С
С
С
ЦИАТИМ-201
С
С
С
Фиол-2У*, ШРУС-4*, № 158
ЦИАТИМ-203
–
–
С
ШРУС-4
Литол-24
–
С
С
Зимол
С
–
С
Лита
С
С
–
Наименование (обозначение)
смазки
Наименование узла трения
Регулируемые подшипники ступицы,
нерегулируемые подшипники полуоси
Подшипники промежуточной опоры
карданного вала
Игольчатые подшипники карданных
шарниров
Шарниры равных угловых скоростей
Шарниры подвески и рулевого
управления, имеющие пресс-масленки
Герметизированные разборные и неразборные шарниры подвески
Шлицевые соединения
Шарниры и оси привода педалей газа,
выключения сцепления
Герметизированные шарниры рулевого
управления
Шарниры подвески и рулевого
управления легковых автомобилей ГАЗ
Рессоры
Оси, валики, подшипники скольжения,
петли, тросы в оболочках
Подшипники генератора, стартера и др.
электродвигателей, оси октанкорректора распределителя зажигания
Гибкий вал спидометра
Литол-24, ЛСЦ-15, Зимол, Лита
Переключатель указателя поворота
Стеклоподъемники, замки, стопорные
механизмы дверей
Монтаж деталей, работающих
в контакте резина – металл
КСБ*
Литол-24, ЛСЦ-15
ШРБ-4, ШРУМ-4, Литол-24
ШРБ-4*
ЛСЦ-15*, Литол-24
Марка смазки
Примечание. С – совместимость; Н – несовместимость.
ЛСЦ-15*
ЛСЦ-15*
Фиол-2У
Графитная, Литол, ВНИИ НП-242
ЛСЦ-15*, Литол-24, ЦИАТИМ-201
Фиол-2М*, Литол-24, Зимол,
№ 158, ЦИАТИМ-201
ЦИАТИМ-201
ЛСЦ-15*
ДТ-1, ШРБ-4
__________
* Применяется в качестве несменяемой на весь период эксплуатации автомобиля.
190
Приложение 13
Совместимость пластичных смазок
191
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ........................................................................................................... 3
Общие указания по выполнению лабораторных работ.................................. 4
Инструкция по технике безопасности при проведении
лабораторных работ....................................................................................... 6
Лабораторная работа № 1. Ознакомление с ассортиментом топлив............. 9
Лабораторная работа № 2. Определение плотности топлива...................... 18
Лабораторная работа № 3. Определение фракционного состава................ 25
Лабораторная работа № 4. Определение насыщенных паров бензина....... 41
Лабораторная работа № 5. Определение октанового числа бензина.......... 48
Лабораторная работа № 6. Определение фактических смол в топливе...... 67
Лабораторная работа № 7. Определение низкотемпературных
свойств дизельного топлива....................................................................... 73
Лабораторная работа № 8. Определение коррозионной
способности топлива................................................................................... 78
Лабораторная работа № 9. Определение температуры вспышки
дизельного топлива..................................................................................... 89
Лабораторная работа № 10. Ознакомление с ассортиментом
смазочных материалов................................................................................ 94
Лабораторная работа № 11. Определение кинематической
вязкости масел............................................................................................. 99
Лабораторная работа № 12. Определение условной вязкости масел........ 112
Лабораторная работа №13. Определение качества масла,
находящегося в картере двигателя........................................................... 116
Лабораторная работа № 14. Определение качества пластичной
(консистичной ) смазки............................................................................. 127
Лабораторная работа № 15. Определение жесткости воды
и ее умягчение............................................................................................ 147
Лабораторная работа № 16. Определение качества низкозамерзающей
охлаждающей жидкости........................................................................... 156
Лабораторная работа № 17. Определение сорта и качества
жидкости для гидросистем....................................................................... 165
Заключение..................................................................................................... 171
Рекомендуемая литература............................................................................ 172
Приложения.................................................................................................... 173
192
193
Для записей
Учебное издание
Джерихов Виталий Борисович
АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
Учебное пособие
Редактор О. Д. Камнева
Корректор К. И. Бойкова
Компьютерная верстка Н. И. Печуконис
Подписано к печати 27.12.2012. Формат 60×84 1/16. Бум. офсетная.
Усл. печ. л. 11,3. Тираж 300 экз. Заказ 204. «С» 112.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.
190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.
Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.
194
195
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
14 457 Кб
Теги
ekspluat, mat, jerihov, avtomob
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа