Eksploatacinės medžiagos - konspektas

2. EKSPLOATACINĖS MEDŽIAGOS 2 Benzinas 2.1. Pageidaujamos savybės Benziną sudaro angliavandeniliai (CnHm), turintys nuo 6 iki 11 anglies atomų (C6-11) molekulėje. Vidutiniškai jame būna 85% anglies, 14,9% vandenilio, 0,05% sieros bei 0,05% azoto ir deguonies masės vienetais. Tankis, esant 15 °C, yra 720-775 kg/m3, šilumingumas - 43,1-44,8 MJ/kg, klampa, esant 20 °C, - 0,5-0,7 mm2/s, virimo temperatūra - 25-210 °C, oro kiekis degant- 14,8 kg/kg. Benzinų svarbiausios savybės tokios: 1) tekumas, apibūdinantis benzino galimybę nenutrūkstamai tekėti iš degalų bako į įsiurbimo kolektorių, esant bet kokioms variklio darbo sąlygoms. Tekumą trikdančiais veiksniais būna vanduo, per didelis degalų lakumas ir mechaninės priemaišos; 2) garingumas, nuo kurio priklauso degiojo mišinio susidarymo karbiuratoriuje arba įsiurbimo trakte sąlygos ir kokybė. Jį lemia benzino frakcinė sudėtis, sočiųjų garų slėgis, lakumas ir tankis; 3) degumas, apibūdinantis mišinio degimo proceso eigą ir sudegimo laipsnį variklio cilindre. Tai priklauso nuo benzino oktaninio skaičiaus, frakcinės sudėties bei švino ir arenų kiekio, kurie turi įtakos detonacijai pasireikšti variklio cilindre; 4) korozingumas, įvertinantis benzino ir jo degimo produktų antikorozines savybes. Koroziją sukelia siera ir jos aktyvūs junginiai, aptinkami varine plokštele; 5) stabilumas, kuris apibūdina benzino polinkį sudaryti dervas ir priedegas jį laikant ir naudojant. Vertinamas oksidacijos indukcijos periodu ir dervų kiekiu; 6) abrazyvumas, apibūdinantis benzino įtaką variklio detalių mechaniniam ir koroziniam išdilimui. Tai priklauso nuo mechaninių priemaišų, sieros ir švino kiekio bei degalų frakcinės sudėties; 7) ekologiškumas, įvertinantis benzino ir jo deginių poveikį aplinkai ir žmogui. Tai priklauso nuo švino, sieros ir benzeno kiekio benzine bei pastarojo frakcinės sudėties. Taigi benzinas turi būti nenutrūkstamai tiekiamas, lengvai išgarinamas ir sumaišomas su oru, atsparus detonacijai ir kaitrus degant, nesukeliantis detalių korozijos ir išdilimo, nesudarantis dervų ir priedegų, stabilus laikant ir nenuodingas. Tokios jo savybės užtikrinamos ribojant tam įtakos turinčius veiksnius valstybiniais standartais. Iš minėtųjų patys jautriausi ir dėl to svarbiausi benzino rodikliai, kuomet variklis reaguoja tuojau pat, yra oktaninis skaičius, apibūdinantis benzino atsparumą detonacijai, ir frakcinė sudėtis, apibūdinanti benzino garingumą. Kai oktaninis skaičius didesnis, benzinas yra atsparesnis detonacijai. Visos kitos savybės taip pat yra svarbios, tačiau jų poveikis sunkiai ir negreitai pastebimas. 2.2. Benzino frakcinė sudėtis Daugeliui benzino funkcinių savybių turi įtakos frakcinė sudėtis, kuri tiesiogiai neatspindi jo cheminės sudėties. Frakcinė sudėtis - tai benzino sudėtis, išreikšta skirtingos virimo temperatūros frakcijų santykiu. Nusakant ben­zino sudėtį, pirmiausia nurodomos jo virimo pradžios ir pabaigos temperatūros ir frakcinė sudėtis. Tai benzino dalys, verdančios ir išgaruojančios tam tikruose temperatūros intervaluose. Kai išgaruoja lakiausi junginiai, benzino virimo temperatūra savaime pakyla ir garuoja mažiau lakūs junginiai. Taip distiliacijos procesas vyksta, nenutrūkstamai kylant benzino virimo temperatūrai, kol galiausiai išgaruoja sunkiausios frakcijos. Tai įvyksta pasiekus benzino virimo pabaigos temperatūrą, paprastai jau virš 200°C. Frakcinė sudėtis gali būti išreiškiama dvejopai (4.2 pav.): • temperatūra, iki kurios nuo virimo pradžios nudistiliuojama tam tikra benzino dalis, pvz., temperatūra, kurią pasiekus buvo nudistiliuota 10 tūr.% viso benzino, žymima T10; • frakcijos dydžiu - dalimi (% nuo viso benzino), kuri nudistiliuojama nuo virimo pradžios iki tam tikros temperatūros, pvz., benzino dalis, nudistiliuota iki 70°C, žymima E70. Pirmuoju metodu (temperatūra) išreiškiama frakcinė sudėtis pagal ASTM ir GOST bei amerikiečių ir rusų literatūroje, antruoju (frakcijos dydžiu) - Europos Sąjungos ir kituose Vakarų Europos standartuose. Šiaip frakcinės sudėties išreiškimo esmė yra ta pati ir abiem metodais nustatyti dydžiai nusako tuos pačius reiškinius. Benzino virimo pradžia (angl. initial boiling point - IBP) pagal ASTM ir GOST - tai ne fizinė skysčio virimo pradžios temperatūra, kurią sunku tiksliai užfiksuoti, bet 10 tūr.% nudistiliavimo temperatūra T10. Tai lengviausių frakcijų dalies rodiklis (angl. front end). Kartu tai ir variklio lengvo užvedimo rodiklis. Kuo ši temperatūra žemesnė, tuo lengviau užvesti šaltą variklį, tačiau jei virimo pradžios temperatūra pernelyg žema, tai benzino tiekimo sistemoje gali susidaryti garų kamščiai, ypač vasarą, ir gali būti sunkiau užvesti karštą variklį. Europos standartuose garų kamščio susidarymo galimybė įvertinama dviem dydžiais - fizine virimo pradžia (temperatūra) ir lengviausios frakcijos kiekiu %, nudistiliuojamu iki 70°C (E70). Iš T10 galima apytiksliai apskaičiuoti žemiausią (žiemos) temperatūrą, tp (°C), kuriai esant dar galima užvesti nešildytą variklį: ; (4.1) žieminiam benzinui ji yra lygi — 23 °C. Taip pat galima apskaičiuoti žemiausią (vasaros) aplinkos temperatūrą rg (°C), kurioje jau gali susidaryti garų kamščiai: ; (4.2) vasariniam benzinui ji yra lygi +47°C. Skaičiuota remiantis GOST 2084-77, pagal kurį yra reglamentuojamos T10 reikšmės - vasarinio benzino T1070°C, o žieminio - T1055°C. Amerikos benzinų šis dydis panašus į rusiškų benzinų, pagal ASTM D 4814 skirtingų klasių benzinų T10 yra nuo 50 iki 70°C. Europos benzinų žematemperatūris lakumas išreiškiamas E70 (tai frakcijos dydis (%), nudistiliuotas iki 70°C), kuris atitinka maždaug tokį pat lakumą. 4.2 pav. Degalų frakcinės sudėties išreiškimas temperatūra (a) ir frakcijos dydžiu (b). Prieš patekdamas į cilindrą, benzinas turi išgaruoti ir susimaišyti su oru, sudarydamas degųjį mišinį. Šaltame variklyje labai svarbu, kad benzinas greitai garuotų ir būtų lengva užvesti variklį, todėl benzine turi būti tam tikra frakcija, kurios virimo temperatūra artima aplinkos oro temperatūrai. Jeigu jos per mažai, tai į benziną pridedama iki 5% butano. Dėl šios priežasties yra skirtingi vasariniai ir žieminiai benzinai, besiskiriantys virimo pradžios temperatūra bei lakiausios frakcijos kiekiu. Tuo pat metu benzine negali būti pernelyg daug lakių junginių, kurie galėtų apsunkinti užvesti įkaitusį variklį. Todėl benzino sezoniškumui ir kitiems su variklio užvedimu susijusiems rodikliams apibūdinti svarbiausi dydžiai yra virimo pradžios temperatūra ir lakiausios frakcijos dalis. Benzino 50 tūr.% nudistiliavimo temperatūra T50 (midpoint) arba frakcijos kiekis, gaunamas distiliuojant iki 100°C (E100) - tai rodiklis, susijęs su variklio įšilimo ir automobilio įsibėgėjimo savybėmis. Kuo žemesnė ši temperatūra (arba didesnė E100 frakcija), tuo greičiau šyla variklis ir mažiau sunaudojama degalų, taip pat variklis lengviau pereina iš vieno darbo režimo į kitą, automobilis greičiau įsibėgėja ir yra veržlesnis. Tai labai svarbu važinėjant mieste. Technikoje yra naudojama benzino charakteristika „automobilio veržlumo (manevringumo) indeksas" (Driveability Index (DI)), kuris yra apskaičiuojamas iš benzino frakcijų T10, T50 ir T90 (žr. SAE J312 Jan 93): ; (4.3) Kaip matome, šis indeksas daugiausia priklauso nuo temperatūros T50. Vasarinių benzinų T50 turi būti 40 ir >43%. Vidurinioji frakcija (mid range) turi įtakos ir karbiuratoriaus apledėjimui. Jei temperatūra T50 yra pernelyg žema arba frakcija E100 - pernelyg didelė, tai net +10°C aplinkos temperatūroje gali apledėti karbiuratorius, kadangi karbiuratoriuje benzinas garuoja intensyviau ir greičiau sunaudojama garavimo šiluma. Karbiuratoriaus apledėjimą skatina ir per didelis pačios lakiausios frakcijos kiekis. Kai pernelyg aukšta benzino virimo pabaigos temperatūra (final boiling point - FBP), T90, sumažėja degalų garavimas, jie netolygiai pasiskirsto cilindre, ten gali patekti ir skystų degalų. Taip išplaunamas tepalas, variklis greičiau dyla ir naudoja daugiau degalų. Be to, padidėja lako ir nuodegų kiekis ant degimo kameros sienelių ir įsiurbimo sistemoje. Standartai griežtai riboja šią temperatūrą. Europos standarto EN 228 numatyta 215°C benzino virimo pabaigos temperatūra, ACEA reikalaujama 205°C, kaip ir GOST 2084-77, o „Mažeikių naftos" gaminamo benzino ji siekia 210-215°C. Kai kuriose Europos šalyse leidžiama 230°C virimo pabaigos tempe­ratūra. 4.3 pav. Benzino frakcijų įtaka variklio darbui („Arai", Ottokraftstoffe). Benzino degimo eiga variklyje turi didelės įtakos variklio galiai. Jeigu didžioji benzino dalis baigia degti, kai cilindre didžiausias slėgis, tai sukuriama didžiausia galia. Uždegus mišinį cilindre, liepsnos sklidimo greitis sieki 30 – 40 m/s. tai yra normalus degimo procesas. Jeigu benzino sudėtis netinkama, pasireiškia detonacija – degiojo mišinio sprogimas cilindre, tai yra žalingas reiškinys. Jeigu degimas baigiasi anksčiau, dujos stabdo stūmoklio (ir veleno) judėjimą, o jei vėliau - benzinas baigia degti, kai cilindre jau yra sumažėjęs slėgis. Kai benzinas per anksti sudega, atsiranda detonacija, o kai per vėlai - variklis kaista. Variklio cilindre degimas vyksta palaipsniui, pirma sudega lengvosios frakcijos ir paskiausiai - sunkiosios ir aromatiniai junginiai. Todėl labai svarbu, kad sunkiosios frakcijos turėtų kaip galint geresnes antidetonacines savybes, kad degimo pabaigoje, kai labai pakyla temperatūra, degimas vyktų tolygiai ir nebūtų detonacijos. Ši savybė tuo svarbesnė, kuo labiau variklis apkrautas. Dėl šios priežasties benzino antidetonacines savybės nustatomos keliais būdais (tiriamuoju, varikliniu ir kelio), besiskiriančiais variklio darbo režimu. Kadangi antidetonacines savybes suteikia oksigenatai, tai labai svarbu, kad jie vienodai veiktų visas frakcijas per visą degimo procesą. Frakcinės benzino sudėties įtaką variklio darbui žr. 4.3 pav. Lakumas - tai kompleksinis rodiklis, rodantis benzino komponentų išgaravimo greitį; jis yra svarbiausias įvertinant benzino tinkamumą atitinkamoje klimato zonoje ir skirtingu metų laiku. Benzino lakumas labai priklauso nuo temperatūros ir todėl turi didelės įtakos geram variklio darbui. Tuo požiūriu benzinas turi atitikti kelis reikalavimus. Pirma, benzinas turi gerai garuoti net ir esant šaltam varikliui arba žiemą, kad variklis gerai užsivestų. Antra, lakumas turi būti ne per daug didelis, kad, esant aukštai oro temperatūrai, benzino tie­kimo vamzdeliuose nesusidarytų garų kamščiai ir nenutrūktų benzino tiekimas į karbiuratorių. Dėl šių dviejų prieštaringų reikalavimų kiekvienu konkrečiu aplinkos temperatūros atveju turi būti parenkamas atitinkamo la­kumo benzinas. Standartai rekomenduoja naudoti skirtingo lakumo (sezoniškumo) benzinus skirtingose klimato zonose ir skirtingais metų laikais (4.1 lentelė). Benzino lakumas reguliuojamas jo frakcine sudėtimi. Lakumui padidinti yra daugiau paliekama žemoje temperatūroje verdančių frakcijų, kartais pridedama ir iki 5% dujinio butano, tirpstančio benzine. Pagal GOST 2084-77 yra dvi skirtingos benzino rūšys: vasarinis ir žieminis. Pagal Europos standartą EN 228 benzino lakumas išreiškiamas lakumo klasėmis, kurių tiesioginis tikslas yra parinkti benziną konkrečiam klimatui ir sezonui. Pagal šį standartą yra 8 benzino klasės. Tai kompleksinis rodiklis, susijęs su kitomis benzino charakteristikomis ir nustatomas išmatuojant: 4.1 lentelė. Europos benzino lakumo klasių garų kamščio indeksai VLI Savybės Klasė 1 2 3 4 5 6 7 8 Garų slėgis, VP (kPa) 35-70 35-70 45-80 45-80 55-90 55-90 60-95 65-100 E70 (%) 15-15 15-45 15-15 15-45 15-5 15-17 15-47 20-50 E100 (%) 40^5 40-65 40-65 40-65 43-70 43-70 43-70 43-70 EI80 (%) >85 >85 >85 >85 >85 >85 >85 >85 VLI maks. 35°C; Europos standartų šis rodiklis nereglamentuojamas; • benzino distiliavimo (virimo) pabaigos temperatūrą, nustatytą pagal ISO 3405, visų lakumo klasių benzinų ji turi būti 85%; distiliacijos likutis, visų klasių 0,03 90 80-120 III 90 > 120 IV Polialfaolefinai V Poliinternalolefinai VI Esteriai ir kiti jungimai Mineralinės alyvos būna I ir II grupių, krekingo alyvos - III grupės, sintetiniai polimerai - IV ir V grupės ir sintetiniai organiniai esteriai - VI grupė. Bazinės alyvos dėl nepakankamų eksploatacinių savybių naudoti dar netinka. Prekinės alyvos, kurias galima naudoti, yra pagamintos primaišant į bazines alyvas funkcinių priedų. Priedų rūšis ir kiekis priklauso nuo alyvos paskirties ir būsimų darbo sąlygų. Priedų kompleksas turi būti taip parinktas, kad alyva per nustatytą laiką galėtų atlikti savo funkcijas. Nors ir tos pačios paskirties būtų įrenginys, tačiau jo darbo sąlygos gali skirtis. Todėl norint, kad alyva sunkesnėmis darbo sąlygomis išdirbtų tą patį laiką kaip ir lengvesnėmis sąlygomis, į ją turi būti įmaišomas kitoks priedų kiekis. Vadinasi, alyvos, nors ir būtų skirtos tos pačios paskirties mechanizmams tepti, skiriantis jų darbo sąlygoms, turi skirtis pagal kokybę. Todėl tos pačios paskirties alyvos (pvz., variklinės, transmisinės ar hidraulinės) pagal eksploatacines savybes būna klasifikuojamos į atskiras kokybės grupes. Skirtinga prekinė kokybė tai pačiai bazinei alyvai suteikiama parenkant priedus ir jų kiekį. Pavyzdžiui, automobilių varikliai pagal lyginamąją galią būna skirtingo forsavimo laipsnio. Primename, kad labiau forsuotas yra tas variklis, kuris, esant tam pačiam litražui, išvysto didesnę galią. Varikliai forsuojami didinant suslėgimo laipsnį, veleno sukimosi dažnį, cilindro pripildymą (pvz., turbokompresoriumi). Suprantama, kad jeigu tame pačiame variklio cilindre, labiau jį pripildžius, yra sudeginama daugiau degalų, tai jame būna aukštesnė temperatūra ir didesnis slėgis. Dėl aukštesnės temperatūros alyva sparčiau oksiduojasi, todėl oksidacijai stabdyti reikia daugiau antioksidacinių priedų. Alyvai intensyviau oksiduojantis susidaro dervų ir rūgščių, todėl detalėms plauti ir rūgštims neutralizuoti daugiau reikia šarminių plaunančiųjų ir disperguojančiųjų priedų. Dėl didesnio slėgio cilindre padidėja detalių apkrova, todėl išdilimui sumažinti reikia į alyvas įdėti dilimą mažinančių priedų. Alyva, turėdama didesnę priedų atsargą, nors ir dirbdama sunkesnėmis sąlygomis, gali per tą patį laiką atlikti savo funkcijas ne blogiau už tas alyvas, kurios dirba lengvesnėmis sąlygomis. Todėl į šiuolaikines alyvas būna įmaišoma priklausomai nuo efektyvumo, kaip jau buvo minėta, iki 10 - 20% įvairių funkcinių priedų. Dabar dažniausiai yra naudojami iš anksto, atsižvelgiant į alyvų paskirtį, dozuoti įvairių priedų mišiniai - priedų kompozicijos. 5.4 Alyvų kokybės rodikliai Mašinų darbo resursas labai priklauso nuo jų tepimui naudojamų alyvų kokybės. Alyvos kokybę lemia jos savybės, kurios įvertinamos tam tikrais rodikliais. Kai kurios savybės būna vertinamos net keliais rodikliais. Rodiklių visuma, kurių kartais būna net iki 20, lemia alyvos kokybę. Eksploatacijos metu naftos produktų kokybė keičiasi, kartu keičiasi ir kokybės rodiklių reikšmės. Čia paminėsime tik tuos rodiklius, kuriais įvertinamos alyvos fizikinės savybės. Jie yra nesunkiai nustatomi, todėl būna pateikiami alyvų techninėje charakteristikoje. Alyvų chemines savybes apibūdinantiems rodikliams nustatyti reikalinga sudėtinga aparatūra. Todėl vairuotojams pateikiamų alyvų kokybė dažniausiai būna apibūdinama vienu integruotu rodikliu, nurodančiu alyvos kokybės grupę. Pagal pastarąją pirkėjas gali pasirinkti tinkamą alyvą savo automobiliui, traktoriui arba kitai transporto priemonei. Alyvų techninėje charakteristikoje dažniausiai būna pateikiami tokie rodikliai. Tankis - rodiklis, nurodantis medžiagos tūrio vieneto masę. Jis nustatomas dalijant medžiagos masę iš jos tūrio. Tankio matavimo vienetas - kg/m3 arba g/cm3. Kadangi skysčių tūris priklauso nuo temperatūros, tai nurodant tankį būtina nurodyti ir temperatūrą, kurioje jis nustatytas. Alyvos tankis būna nustatomas dažniausiai 15 arba 20 °C temperatūroje. Iš tankio galima spręsti apie naftos produkto rūšį (pvz., benzino tankis - 710-780 kg/m3, žibalo - 790-820, dyzelino - 800-860, alyvos - 860-950 kg/m3. Tankiu naudojamasi, kai reikia nustatyti naftos produktų masę, žinant tūrį arba, priešingai, -tūrį žinant masę. Iš tankio nustatoma kai kurių techninių skysčių (antifrizo, elektrolito) koncentracija. Skysčio tankis dažniausiai išmatuojamas areometru. Neturint areómetro, tankį galima nustatyti pasveriant žinomo tūrio produktą ir gautą masę padalijant iš tūrio. Klampa - rodiklis skysčio vidaus trinčiai vertinti. Nuo alyvos klampos priklauso mechanizmų trinties nuostoliai ir išdilimo mastas. Pavyzdžiui, automobilis, tepamas skystesne alyva, sunaudoja mažiau degalų negu tepamas klampesne alyva, nes pirmuoju atveju mažesnė trintis. Tačiau esant skystesnei alyvai labiau dyla automobilio detalės, nes pastaroji blogiau tepa. Todėl reikia pasirinkti optimalios klampos alyvą, kad automobilis nenaudotų per daug degalų ir taip greit nediltų. Kadangi alyvų klampa priklauso nuo temperatūros (pastarajai didėjant, klampa mažėja), tai nurodant klampos dydį visuomet būtina nurodyti ir temperatūrą, kurioje jis nustatytas. Alyvų klampa paprastai nurodoma 40 ir 100 °C temperatūrose, nes tokiose temperatūrose jos dažniausiai dirba. Klampa būna dinaminė ir kinematinė. Kadangi dinaminę klampą sudėtingiau nustatyti, praktikoje naudojamasi kinematine klampa. Kinematinės klampos vienetas yra mm2/s arba m2/s. Dinaminė klampa būna nurodoma tik esant neigiamai temperatūrai, nes tada sunkiau nustatyti kinematinę klampą. Dinaminės klampos vienetas yra Paskalio sekundė (Pas). Dauginant kinematinę klampą (m2/s) iš tankio (kg/m3), toje pačioje temperatūroje yra apskaičiuojama dinaminė klampa (Pas). Skysčių kinematinė klampa yra nustatoma kapiliariniu viskozimetru. Klampos indeksas - rodiklis alyvos klampos priklausomybei nuo temperatūros vertinti. Jis nustatomas išmatuojant alyvos klampas 40 ir 100°C temperatūrose. Naudojamos dvi etaloninės alyvos, iš kurių vienos 1 (4.4 pav., a) klampa labai priklauso nuo temperatūros t (klampos indeksas KI prilygintas nuliui), o kitos 2 klampa mažai priklauso nuo temperatūros (klampos indeksas KI prilygintas 100 vienetų). Abiejų alyvų klampa 100°C temperatūroje yra tokia pat 0. Klampos indekso skalė sudaryta dalijant etaloninių alyvų klampų 40°C temperatūroje skirtumą 1-2 į 100 lygių dalių. Bet kurios alyvos 3 klampos indeksas, kai jos klampa 100°C temperatūroje yra lygi etaloninių alyvų klampai, apskaičiuojama taip: ; (4.5) Skaičiuojant reikia žinoti tiriamos alyvos klampas 40 ir 100°C temperatūrose atitinkamai u3 ir 0. Pagal jos klampą u0 (100°C temperatūroje) lentelėje surandamos skaičiavimui reikalingos etaloninių alyvų klampos 1 ir  = 1- 2. Kai klampos indeksas didesnis, alyvos klampa mažiau priklauso nuo temperatūros, t.y. atšaldama mažiau sutirštėja (4.4 pav., b), o įkaisdama mažiau suskystėja. Naudojant tokią alyvą, žiemą būna lengviau paleisti variklį ir pradėti važiuoti, kadangi alyva per daug nesutirštėja, o perkaitinus variklį , pavyzdžiui, ištekėjus aušinimo skysčiui, mažesnė tikimybė sugadinti guolius, kadangi alyva per daug nesuskystėja. Mažesnės klampos alyvų, kadangi jų klampa mažiau priklauso nuo temperatūros, klampos indeksas būna didesnis negu klampesnių alyvų. Sezoninių alyvų klampos indeksas būna 85-100, o visasezonių -120-180. Kai indeksas didesnis, alyva mažiau sutirštėja ir sutaupoma degalų. 4.4 pav. Alyvos klampos indekso KI nustatymas (a) ir alyvų klampų o, kurios esant 100°C yra vienodos (o0), priklausomybės nuo temperatūros t, kai skiriasi jų klampos indeksai (b): 1, 2- etaloninės alyvos, kurių klampos atitinkamai labai ir mažai priklauso nuo temperatūros t; 3 - alyva, kurios klampos indeksas apskaičiuojamas pagal lygtį 4.5. Todėl perkant alyvą, kai visi kiti jos rodikliai yra tinkami, geriau rinktis didesnio klampos indekso alyvą. Mažesne klampos priklausomybe nuo temperatūros paprastai pasižymi sintetinės alyvos. Jos dažniausiai ir būna visasezonės. Stingimo temperatūra - rodiklis alyvos ribinio tekumo žemiausiai temperatūrai įvertinti. Iš jos sprendžiama apie alyvos išpilstymo, transportavimo ir naudojimo galimybes žiemą. Tai tokia temperatūra, iki kurios atšaldyta alyva pasidaro nepaslanki. Ypač tai svarbu žinoti pasirenkant alyvą žiemai. Kadangi mažesnės klampos alyvos žemėjant temperatūrai mažiau tirštėja, tai jos ir būna naudojamos gaminant žieminių rūšių alyvas. Vadinasi, žieminės alyvos skiriasi nuo vasarinių visų pirma mažesne klampa ir žemesne stingimo temperatūra. Plyksnio temperatūra - rodiklis naftos produktų gaisrinėms savybėms vertinti. Tai pati žemiausia temperatūra, kurioje kaitinamo naftos produkto garai, priartinus prie jų atvirą ugnį, plyksteli ir vėl užgęsta. Saugesni tie produktai, kurių plyksnio temperatūros aukštesnės. Šis rodiklis labai svarbus naudojant alyvas aukštoje temperatūroje. Pavyzdžiui, iš plyksnio temperatūros galima spręsti apie variklinės alyvos išgaravimo nuostolius variklyje, alyvos sumaišymą su degalais, alyvos tinkamumą karštoms detalėms tepti, jų gaisrinį saugumą. Pati žemiausia temperatūra, kurioje naftos produktai nuo priartinto dagčio užsiliepsnoja ir dega neužgesdami, vadinama užsiliepsnojimo temperatūra. Užsiliepsnojimo temperatūra TL būna aukštesnė už plyksnio temperatūrą Tp ir, žinant pastarąją, ją galima apskaičiuoti pagal priklausomybę TL =1,27Tp-12,6. Ši empirinė priklausomybė galioja, kai alyvos plyksnio temperatūra būna 90-350°C. Žemiausia temperatūra, kurioje kaitinami naftos produktai ore užsiliepsnoja savaime, vadinama savaiminio užsiliepsnojimo temperatūra. Šarminis skaičius - rodiklis alyvos plovimo ir neutralizavimo savybėms vertinti. Alyvai oksiduojantis joje susidaro rūgščių, o variklio detalės pasidengia dervomis ir lakais. Be to, alyvos rūgštumas, veikiant varikliui, labiau padidėja, kai degaluose būna daugiau sieros. Susidarančioms rūgštims neutralizuoti ir variklio detalėms plauti į alyvą primaišoma plovimo priedų, pasižyminčių šarminėmis savybėmis. Šarminis skaičius (mg KOH/g) - tai kalio hidroksido kiekis (mg), ekvivalentiškas visų šarminių komponentų kiekiui, esančiam 1 g alyvos. Alyvos šarminis skaičius (4.5 pav.) parenkamas pagal degalų sieringumą - kai pastarasis didesnis, alyvos šarmingumas taip pat turi būti didesnis. Sieros kiekis degaluose priklauso nuo jų frakcinės sudėties. Kai degalus sudaro sunkesni angliavandeniliai, juose būna daugiau sieros. Pagal sieros kiekį didėjimo kryptimi degalai išsidėsto taip: benzinas 40 MPa) sistemose temperatūros būna aukštesnės, todėl siekiant sumažinti pratekėjimo nuostolius, alyvos klampa darbo metu turi būti apie 25 mm2/s. Darbinės klampos leistinosios ribos susijusios su siurblio išdilimo ribojimu. Pavyzdžiui, krumpliaratiniam siurbliui naudojamos alyvos minimali klampa darbo metu yra 20 mm2/s. Įvairių klampos klasių alyvų temperatūros, kuriose jos pasiekia paleidimo ir darbines klampas, esant skirtingiems klampos indeksams, pateiktos 4.22 lentelėje. Kaip matome, daugeliu atvejų gali tikti 15, 32 ir 46 klampos klasių alyvos. Kai klampos indeksas didesnis, paleidimo sąlygos geresnės. Didesnio klampos indekso alyvos pageidaujamos ir esant aukštesnėms darbo temperatūroms. Kuo alyva skystesnė arba didesnis jos klampos indeksas, tuo žemesnėje temperatūroje ji gali būti naudojama. Senose hidraulinėse sistemose, kad būtų sumažinti pratekėjimo nuostoliai, reikia naudoti klampesnes alyvas. Kai alyvos klampa negali atitikti visų sąlygų, ji turi būti parenkama pagal darbo temperatūrą, o paleidžiant šildoma. 4.22 lentelė. Įvairių klampos klasių ir skirtingų klampos indeksų hidraulinių alyvų darbo temperatūros °C ISO klampos klasė Klampos indeksas Žemiausia paleidimo temperatūra (°C), esant didžiausiai ribinei alyvos klampai (mm2/s), kai siurblys Alyvos temperatūra (°C), esant darbinei klampai (mm2/s) Alyvos temperatūra (°C), esant mažiausiai leistinajai klampai 10 mm2/s 2000 krumplinis 1000 stūmoklinis 500 mentinis 25 kai p>40MPa 15 10 50 100 150 -39 -44 -50 -33 -38 -44 -27 -31 -37 16 14 12 28 27 26 40 40 40 15 50 100 150 -30 -34 -41 -26 -28 -34 -16 -21 -27 27 26 25 40 40 40 52 52 53 22 50 100 150 -23 -28 -35 -17 -20 -26 -10 -13 -15 37 36 35 52 53 54 62 64 66 32 50 100 150 -15 -19 -25 -9 -13 -18 -2 -7 -10 45 46 47 59 60 63 71 74 78 46 50 100 150 -9 -13 -20 -2 -6 -12 5 -1 -3 53 54 56 66 69 74 79 83 90 68 50 100 150 -2 -7 -14 4 0 -6 11 8 3 61 64 67 75 79 86 88 94 103 50 3 9 17 67 83 96 100 100 -2 6 14 70 89 105 150 -8 0 10 76 98 107 Galima nuokrypa °C ±1,5 ±1,5 ±2 ±2,5 ±3 ±3 7.3 Skysčių kokybės grupės Hidrauliniai skysčiai pagal ISO 6743-4 standartą yra skirstomi į degius, nedegius ir saugius aplinkai. Jie skirti hidrostatikos sričiai. Degių skysčių grupei priklauso mineralinės alyvos, nedegių - vandens emulsijos arba tirpalai ir atsparūs ugniai sintetiniai junginiai, o saugių aplinkai - skysčiai, pasižymintys aplinkosaugos savybėmis. Degūs skysčiai skirstomi į kokybės grupes pagal jų sudėtį ir savybes, o nedegūs ir saugūs aplinkai - tik pagal sudėtį. Hidrauliniai skysčiai žymimi raide H (4.23 lentelė), kai nedega - raidėmis HF, o kai saugūs aplinkai - HE. Kitos raidės rodo skysčių sudėtį. Standarte dar yra numatytos hidrokinematikos srities automatinių transmisijų (HA) ir jungtuvų bei konverterių (HN) hidraulinių skysčių grupės, tačiau jų savybės dar nėra apibrėžtos. Kad hidraulinės sistemos patikimai veiktų, labai svarbu kad naudojamos alyvos būtų švarios. Ypač alyvose nepageidaujamos kietosios dalelės. Įstrigę stambios (>15 - 20um) dalelės gali sugadinti sistemos slankiklius arba vožtuvus. Smulkios dalelės, patekusios tarp besitrinančių paviršių, veikia kaip abrazyvinės medžiagos. Priemaišos į alyvą gali patekti ne tik iš aplinkos, bet ir susidaryti alyvai oksiduojantis. Todėl hidraulinės sistemos privalo turėti valymo filtrus. Alyvos. Hidraulinės alyvos gaminamos iš gerai išvalytos alkaninės naftos, pasižyminčios maža klampos priklausomybe nuo temperatūros, arba iš cikloalkaninės naftos, kai alyva skiriama dirbti žemoje temperatūroje. Dabar beveik visose hidraulinėse alyvose būna antioksidacinių, antikorozinių ir dilimą mažinančių priedų. Alyvos, kuriose yra klampinių priedų, pastarieji turi būti atsparūs destrukcijai, kad klampos sumažėjimas nesutrikdytų sistemos darbo. Suslegiant mineralines alyvas, jų tūris sumažėja, o tankis ir klampa padidėja. Cikloalkaninės alyvos klampa suslegiant didėja sparčiau negu alkaninės (žr. 17 pav., b). Todėl ji gali kompensuoti klampos sumažėjimą dėl aukštesnės temperatūros bei būti sėkmingai naudojama paleidimo metu dėl žemos stingimo temperatūros. Alyvų susislėgimo laipsnis priklauso ne tik nuo slėgio, bet ir nuo temperatūros. Kai temperatūra aukštesnė, alyva labiau susislegia. Sumažėjus suslėgtos alyvos tūriui, jos tankis padidėja. 4.23 lentelė. Hidraulinių skysčių kokybės grupės ISO 6743-4:1999 (E) ISO kokybės grupė Skysčio sudėtis ir savybės Panaudojimo sritis HH HL HM HR HV HG HS Mineralinės alyvos Bazinė alyva be priedų Antioksidaciniai ir antikoroziniai priedai Antioksidaciniai, antikoroziniai ir dilimo priedai Antioksidaciniai, antikoroziniai ir klampiniai priedai Antioksidaciniai, antikoroziniai, dilimo ir klampiniai priedai Antioksidaciniai, antikoroziniai, dilimo ir strigimo priedai Mažo atsparumo ugniai sintetinės alyvos Kai lengvos darbo sąlygos Esant aukštai temperatūrai Kai didelė apkrova Esant temperatūros pokyčiams Jūriniai įrengimai Slankiosios sistemos - HFAE HFAS HFB HFC HFDR HFDU Nedegantys vandeniniai ir sintetiniai skysčiai Alyvos emulsija vandenyje (H20 ne mažiau kaip 80%) Cheminių junginių vandeniniai tirpalai (H20 ne mažiau kaip 80%) Vandens emulsija alyvoje Polimerų vandeniniai tirpalai (H20 ne mažiau kaip 35%) Fosforo rūgšties esteriai Kitų sintetinių junginių skysčiai Kur yra galimybė skysčiui užsidegti HETG HEPG HEES HEPR Skysčiai, pasižymintys aplinkosaugos savybėmis Trigliceridai Poliglikoliai Sintetiniai esteriai Polialfaolefinai ir panašūs angliavandenilai Mobilios hidraulinės sistemos HA HN Dar nenustatyti Automatinės transmisijos Jungtuvai ir konverteriai Paprastose hidraulinėse sistemose, kur dėl lengvų darbo sąlygų nėra svarbus siurblio išdilimas bei alyvos antioksidacinės ir antikorozinės savybės, galima naudoti HH grupės alyvas be priedų. HL grupių alyvos naudojamos tada, kai galimas terminis poveikis arba kai jos būna ilgai nekeičiamos. Jose būna antioksidacinių ir antikorozinių priedų. Kai svarbu ir atsparumas išdilimui, naudojamos HM grupės alyvos, turinčios dar ir dilimą mažinančių priedų. Esant žemai temperatūrai arba dideliems jos pokyčiams (aviacija, laivynas), naudojamos HV arba HR grupių alyvos, pasižyminčios dideliu klampos indeksu. Tokios alyvos taip pat reikalingos atvirame ore dirbančiose arba jautriai į klampos pasikeitimus reaguojančiose valdymo sistemose. Jos gaminamos iš tam atrinktų mineralinių arba sintetinių alyvų. Kai reikalingas didesnis kaip 150 klampos indeksas, į alyvas įdedama klampinių priedų. Labai svarbu kad pastarieji būtų stabilūs. Nedegūs skysčiai. Tokie skysčiai reikalingi saugumui padidinti, kai hidraulinės sistemos esti arti karštų įrenginių. Pagrindiniai pavojai - skysčio pratekėjimas pro nesandarumus, jo perkaitimas sistemoje ir galimas užsiliepsnojimas. Vandeniniai skysčiai HFA, HFB ir HFC būna emulsijų arba tirpalų pavidalo ir turi daug (iki 80%) vandens, kuris sumažina jų užsidegamumą. Tokie skysčiai dažniausiai naudojami ten, kur galimi dideli jų nuostoliai, nes yra pigūs, arba kur dėl aplinkos sąlygų negalima naudoti alyvų. Didelis vandens kiekis nulemia skysčių savybes. Dėl aukštos užšalimo ir žemos virimo temperatūrų juos galima naudoti tik esant 2-60°C temperatūroms, o dėl mažos klampos (0,5mm /s, esant 80°C), kad būtų išvengta nuostolių - tik sandariose sistemose. Skysčių suslėgimas priklauso nuo vandens kiekio ir yra mažesnis negu mineralinių alyvų. Skysčiai neveikia sandarinimo riebokšlių, jų tepimo savybės yra žymiai blogesnės negu alyvų, antikorozinės savybės tik patenkinamos, laidumas šilumai geras. Didžiausia problema yra antikorozinės savybės (emulsijų pH=7-9) ir apsauga nuo mikroorganizmų. Bakteriniam atsparumui padidinti ir darbo laikui pailginti būna įmaišoma baktericidų arba fungicidų. HFB skysčiai naudojami rečiau, nes mažiau turi emulsiklių, apsauginių priedų ir baktericidų. Polimerų vandeniniai tirpalai (HFC) yra glikolių, glikolinių eterių ir polieterių bei antioksidacinių ir antikorozinių priedų mišiniai. Kad skystis nedegtų, jame būna ne mažiau kaip 35% vandens. HFC skysčių geros tepimo ir antikorozinės (pH = 7,5-11) savybės, jie neveikia sandarinimo riebokšlių, yra laidūs šilumai ir tinka naudoti esant temperatūrai nuo -30 iki +60 °C. Saugant emulsijas nuo bakterinio užteršimo, eksploatacijos metu reikia nuolat tikrinti ir filtruoti bei apdoroti antibakteriniais preparatais. Bevandeniai hidrauliniai skysčiai - tai silikonai, polichlordifenilai ir fosforo rūgšties esteriai. Silikonai dėl brangumo naudojami tik mažos talpos sistemose, be to, jų blogos tepimo savybės. Polichlordifenilai (30-50% Cl) yra labai atsparūs ugniai, tačiau ir nuodingi. Todėl retai tenaudojami. Praktinę reikšmę dabar turi trialkil(aril)fosfatai. Fosforo rūgšties triesteriai, lyginant su mineraline alyva, pasižymi geresnėmis klampos temperatūrinėmis savybėmis, mažesniu sočiųjų garų slėgiu, mažiau susislegia, atsparesni šlyties poveikiui, tačiau gadina sandarinimo riebokšlius. Netinka akrilonitrilbutadieninė guma, butilo ir etilenpropileno elastines medžiagas naudoti galima tik esant neaukštai temperatūrai. Atspariausi yra fluoro angliavandeniliniai riebokšliai. Vadinasi, parenkant skystį būtina patikrinti jo suderinamumą su sandarinimo detalėmis. Fosforo rūgšties triesterių atsparumas oksidacijai panašus į mineralinių alyvų, tačiau hidrolitinis stabilumas yra blogas ir priklauso nuo esterių struktūros. Arilinių ir trumpagrandžių alkilinių alkoholių esteriai lengviau hidrolizuojasi negu ilgagrandžiai esteriai. Saugūs aplinkai skysčiai mažiau garuoja, nebūna nuodingi, kai kurie greičiau suirsta biologiškai. Juose bazinių skysčių būna ne mažiau kaip 70%. Taigi hidraulinių alyvų ar skysčių savybės priklauso nuo jų cheminės sudėties ir funkcinių priedų. Jos turi būti pritaikytos prie hidraulinės sistemos konstrukcijos ir eksploatacijos sąlygų. Kokią alyvą ar skystį mašinai naudoti, reikia pasikliauti mašinos gamintojo, kuris jas būna išbandęs, rekomendacijomis. Jos būna nurodytos mašinos eksploatacijos instrukcijoje. 8. Stabdžių skysčiai Stabdžių skysčiai yra naudojami automobilių hidraulinėje stabdžių pavaroje perduoti stabdymo jėgai. Tai labai svarbios funkcijos, nuo jų priklauso automobilių darbo saugumas. Šiam tikslui dažniausiai yra naudojami poliglikolių ir jų eterių mišiniai su antioksidaciniais ir antikoroziniais priedais. Specialiais atvejais būna naudojamos labai mažos klampos siloksaninės alyvos, pasižyminčios maža klampos priklausomybe nuo temperatūros arba atitinkamos frakcijos mineralinės alyvos, į kurias, be kitų, dar būna įdedama destrukcijai atsparių klampintų priedų. Kartais naudojami ricinos su diacetonu ar kitokiu alkoholiu mišiniai. Stabdžių skysčiai turi būti nedidelės klampos ir tekūs žemoje temperatūroje; kylant temperatūrai juose neturi susidaryti dujų burbuliukų; turi būti atsparūs oksidacijai ir stabilūs termiškai; nekoroduoti metalinių ir netirpinti elastinių detalių; gerai maišytis su vandeniu nekeičiant eksploatacinių savybių. Poliglikolinių skysčių savybes reglamentuoja keletas norminių aktų: SAE J 1704, Amerikos Federalinis automobilių saugos standartas (FMVSS) Nr. 116, normuojantis automobilių stabdžių hidraulinių pavarų skysčių (DOT 3, DOT 4, DOT 5.1) savybes, bei juos apibendrinantis (4.24 lentelė) ISO 4925 standartas. Juose dažniausiai skiriasi tik skysčių klampa ir virimo temperatūra. Paprastai būna nurodomos didžiausios klampos reikšmės, kurioms esant dar yra galimas beavarinis stabdžių veikimas neigiamoje temperatūroje. Stabdžiai patikimai ir lengvai veikia, kai skysčio klampa būna 800-1000 mm2/s. Pagal virimo temperatūrą sprendžiama apie garų kamščių susidarymo tikimybę stabdžių sistemoje esant didelėms apkrovoms. Stabdant automobilį stabdžių trinties energija virsta šiluma, kuri per trinkeles ir cilindrų stūmokliukus perduodama stabdžių skysčiui. Skysčiui įkaitus iki virimo temperatūros, sistemoje susidaro garų kamščiai, kurie stabdymo metu susispausdami neperduoda jėgos stabdžiams. Temperatūra stabdžių sistemoje priklauso nuo stabdžių tipo, eksploatacijos sąlygų, automobilio masės. Diskinių stabdžių skysčiai dėl mažesnių stabdymo trinkelių įkaista labiau (iki 140-150°C) negu būgninių stabdžių skysčiai. Esant kalnuotai vietovei, temperatūra gali siekti iki 170-180°C, o dar ir greitai važiuojant - ir aukštesnė. Poliglikoliniai skysčiai higroskopiški. Kaip nustatyta, drėgmės kiekis automobilių stabdžių skystyje kasmet padidėja beveik 2%. Dėl to sumažėja skysčio virimo ir garų kamščių susidarymo temperatūros bei padidėja klampa žemoje temperatūroje. Stabdžių jautrumas, padidėjus skysčio klampai, sumažėja. Be to, kaupiantis drėgmei didėja skysčio koroduojantis poveikis metalams, dėl kurio surūdija stabdžių cilindrai bei įstringa stūmokliukai, todėl poliglikolinius skysčius rekomenduojama kas dveji metai keisti. Neblogomis savybėmis (chemiškai neutralūs, atsparūs oksidacijai, neveikia elastinių detalių) pasižymi siloksaninės alyvos, tačiau patekus didesniam vandens kiekiui, stabdžių veikimas gali sutrikti. Vienas kilogramas siloksaninės alyvos gali absorbuoti iki 0,8 g vandens. Dėl to žiemą stabdžių sistemoje gali atsirasti ledo arba net užšalti. Aukštoje temperatūroje dėl didelio vandens kiekio gali susidaryti garų kamščiai. 4.24 lentelė. Stabdžių skysčiai ISO 4925:2005 (E) Rodikliai Mato vienetas Ribos Skysčių klasės ir rodiklių vertės 3 4 5 6 Klampa, esant: 100 °C mm2/s min 1,5 -40 °C max 1500 900 750 Virimo temperatūra, esant: 0,2% H20 °C min 205 230 260 250 2% H20 140 155 180 165 PH - min-max 7-11,5 Tankis, esant 20°C kg/m3 1030-1070 Negalima skirtingos sudėties skysčių maišyti tarp savęs arba juos naudoti tai pačiai stabdžių sistemai, nes tai gali pabloginti jų eksploatacines savybes arba nesiderinti su detalių metalais ar elastinėmis medžiagomis. Kiekvienai stabdžių sistemai būna pritaikytas tiktai kuris nors vienas skystis, nurodomas mašinos eksploatacijos instrukcijoje. Nesilaikant instrukcijos, stabdžių sistema gali veikti nepatenkinamai. Stabdžių skysčiai būna nuodingi, todėl reikia laikytis saugos reikalavimų. Kadangi glikoliniai skysčiai absorbuoja drėgmę, juos reikia laikyti sandarioje taroje. 9. Plastiniai tepalai 9.1 Funkcijos ir savybės Plastiniais tepalais tepami tie mašinų slydimo arba riedėjimo guoliai, kurių tepimas skysta alyva yra neįmanomas arba netikslingas. Jų panaudojimo sritį nulemia gebėjimas laikytis atviruose arba ne visiškai sandariuose sujungimuose. Jais tepami sunkiai prieinami, švytuojantys, vertikalūs, užterštoje aplinkoje dirbantys pusiau arba visiškai atviri sujungimai, esant temperatūrai nuo -70 iki +350 °C. Be sutepimo, jie sujungimus sandarina ir apsaugo nuo korozijos. Todėl plastiniai tepalai privalo: 1) turėti geras tepimo savybes, kad sumažintų paviršių trintį ir dilimą; 2) turėti aukštą skystėjimo temperatūrą, kad dirbant neištekėtų iš sujungimo arba nebūtų nusviedžiami nuo besisukančio paviršiaus; 3) netirpti vandenyje ir nepraleisti drėgmės ir vandens garų, kurie gali sukelti trinties paviršių koroziją; 4) sandarinti ir apsaugoti nuo korozijos atvirus sujungimus, uždengiant tepalo sluoksniu plyšį, kad tarp trinties paviršių nepatektų dulkių, purvo ir vandens; 5) neveikti guminių sandarinimo detalių, dažų ir lako; 6) dirbant nekeisti pradinių savybių ir išdirbti visą trinties mazgui nustatytą amortizacijos laiką. 9.2 Plastinių tepalų sudėtis ir klasifikacija Plastiniai tepalai gaminami iš alyvų jas sutirštinant specialiais tirštikliais bei įdedant funkcinių priedų savybėms pagerinti. Alyvos tepale būna apie 70 - 90%, o tirštiklio - apie 10 - 30%. Nors pastarojo kiekis ir nedidelis, tačiau tepalo savybėms tirštiklio reikšmė yra lemiama. Nuo tirštiklio priklauso tepalo išlašėjimo iš guolio temperatūra, atsparumas vandeniui, sandarinančios savybės. Tirštiklis sudaro poringą struktūrinį karkasą, kurio poras užpildo skysta alyva. Pastarosios ištekėjimą trikdo alyvos ir tirštiklio molekulių tarpusavio trauka, kapiliarinės jėgos, mechaninis uždarumas. Plastinio tepalo modeliu gali būti kempinė (struktūrinis karkasas), įmirkyta vandeniu (skysta alyva). Kai mechanizmas neveikia, plastinis tepalas esant struktūriniam karkasui pasižymi kieto kūno savybėmis ir gali laikytis atviruose sujungimuose neištekėdamas. Mechanizmui pradėjus veikti, karkasas sulaužomas ir trinties paviršiai sutepami jame esančia skysta alyva. Kuo trinties paviršiai greičiau juda, tuo plastinio tepalo vidaus trintis klampa labiau priartėja prie jame esančios skystos alyvos klampos. Mechanizmui nustojus veikti, tepalo struktūrinis karkasas vėl atsinaujina. Tepalų savybėms pagerinti naudojami antioksidaciniai, antikoroziniai, dilimo, klampintai ir kt. priedai. Kartais dar primaišoma molibdeno disulfido MoS2, rečiau - grafito. Plastiniai tepalai klasifikuojami pagal sudėtį (tirštiklio tipą, alyvos rūšį), konsistenciją (tirštumą) ir paskirtį (panaudojimo sritį). Pagal tirštiklio tipą tepalai būna muiliniai, angliavandeniliniai ir kitokie. Daugiausia gaminama muilinių tepalų. Muilai gaunami veikiant riebiąsias rūgštis kai kurių metalų (Ca, Li, Na, Ba, Al) hidroksidais. Muiliniai tepalai gali būti sutirštinami individualiais muilais, muilų mišiniais arba jų kompleksais. Individualiu muilu sutirštinti tepalai paprastai vadinami metalo pavadinimu, pavyzdžiui, kalcio tepalas, ličio tepalas ir t.t. Sutirštinant tepalus fiziniais muilų mišiniais, parenkant mišinio komponentus ir jų kiekį, galima keisti tepalo savybes. Pavyzdžiui, kalcio muilo priemaiša natrio tepale galima padidinti pastarojo atsparumą vandeniui. Toks tepalas vadinamas mišriu (natrio - kalcio) tepalu. Šarminių metalų hidroksidais veikiant skirtingų rūgščių mišinius gaunami cheminiai junginiai, vadinami kompleksiniais muilais. Tokiu kompleksiniu muilu sutirštintas tepalas įgyja geresnes savybes negu sutirštintas individualiais muilais, gautais naudojant atskiras rūgštis. Dažniausiai yra naudojami kalcio ir ličio, rečiau aliuminio, natrio ir bario kompleksiniai tepalai. Taigi muiliniai tepalai pagal muilo metalą yra skirstomi į Ca, Li, Na, Ba, Al tepalus, o pagal muilų sudėtingumą - į individualių muilų - Ca, Li... tepalus, muilų mišinių -(Ca-Li), (Ca-Na) ... tepalus ir kompleksinių muilų - kLi, kCa... tepalus. Angliavandeniliniai tepalai yra gaunami sulydant skystą alyvą su kietais angliavandeniliais - parafinu arba cerezinu. Parafiną sudaro didelės molekulinės masės (C20-35) normalieji alkanai, o cereziną- cikloalkanai ir arenai su ilgomis (C30-55) šoninėmis grandinėmis. Angliavandeniliniai tepalai dėl žemų lašėjimo ir darbo temperatūrų mašinų tepimui praktiškai netinka. Tačiau jų didelis atsparumas vandeniui ir puikios apsauginės savybės labai reikalingos apsaugant laikomas mašinas nuo atmosferos korozijos. Be to, šie tepalai, kadangi juose nėra oksidacijos procesus katalizuojančių metalų (Li>Na>Ca>Ba>Al), yra pakankamai atsparūs oksidacijai. Todėl angliavandeniliniai tepalai (CnHm, ) priskiriami apsauginių tepalų grupei. Kitais tirštikliais (silikageliu, bentonitu, polikarbamidu ir kt.) būna sutirštinami specialios paskirties dažniausiai pritaikyti aukštoms temperatūroms tepalai. Jų apsauginės savybės silpnos. Pagal alyvos rūšį tepalai būna mineraliniai ir sintetiniai. Alyvų rūšis ir klampa taip pat turi įtakos plastinių tepalų savybėms. Kai klampa didesnė, sumažėja alyvos išgaravimas ir guolių darbo triukšmas, pagerėja tepalų lipumas, apsauginės savybės bei atsparumas vandeniui, tačiau pablogėja tepalo savybės žemoje temperatūroje. Alyvų klampa esant 20°C paprastai būna nuo 20 iki 3400 mm2/s. Gaminant tepalus greitaeigiams ir žemose temperatūrose (iki -60 °C) dirbantiems guoliams tepti, naudojamos mažos klampos (2-3 mm/s, esant 100°C) alyvos, o lėtaeigių, labai apkrautų ir aukštoje temperatūroje dirbančių mašinų tepalai gaminami iš klampių alyvų. Kuo alyvos klampa mažesnė, tuo tepalo darbinės temperatūros ribos labiau pasislenka į žemų temperatūrų sritį, nes skystesnė alyva turi žemesnę stingimo ir garavimo temperatūrą. Pastaroji dalinai riboja plastinio tepalo panaudojimą aukštoje temperatūroje. Nuo alyvos rūšies (cheminės sudėties) priklauso plastinių tepalų poveikis sandarinimo detalėms, atsparumas oksidacijai, koloidinis stabilumas, klampos priklausomybė nuo temperatūros, tirštiklio kiekis. Pastarasis būna tiesiog proporcingas alyvos klampos indeksui. Panaudojus sintetines alyvas (esterius, siloksanus), kurių klampa mažiau priklauso nuo temperatūros, gaunami žemų temperatūrų (iki -50...-60°C) tepalai. Dėl pakankamo atsparumo oksidacijai ir mažo garingumo sintetinės alyvos taip pat gali būti naudojamos ir aukštesnėms temperatūroms skirtiems tepalams gaminti. Pagal tirštumą kuris įvertinamas penetracijos rodikliu, plastinius tepalus Amerikos nacionalinis plastinių tepalų institutas (NLGI) skirsto į 9 klases (4.25 lentelė). Praktiškai pagal tirštumą juos galima skirstyti į 3 grupes: pusiau skystus, kuriuose tirštiklio būna 1 - 6% (nuo 000 iki 0 NLGI klasės), plastinius, kai tirštiklio įdėta 8 - 30% (1-3 NLGI klasės), ir kietus, kai tirštiklio daugiau kaip 50% (4-6 NLGI klasės). 4.25 lentelė. Plastinių tepalų klasifikacija pagal tirštumą NLGI NLGI Tepalo Vizualus vertinimas Paskirtis tirštumo penetracijos klasės rodiklis 000 445-475 L Labai minkštas, analogiškas klampiai alyvai Transmisinis 00 400-430 tepalas 0 355-385 1 Minkštas Įvairių guolių 1 310-340 J tepalas 2 265-295 Vazelino konsistencijos 3 220-250 "1 Beveik kietas -"- 4 175-205 J -". 5 130-160 Kietas Specialus 6 85-115 Labai kietas, muilo tipo -"- Pagal paskirtį plastiniai tepalai Rusijos standartu GOST 23258 yra skirstomi į 4 grupes: antifrikcinius - sumažinti detalių trinčiai ir dilimui; apsauginius-apsaugoti transportuojamų, laikomų ir naudojamų mašinų metalinėms detalėms nuo atmosferos korozijos; sandarinančiuosius - sandarinti įvairiems sujungimams; 1yninius - apsaugoti kėlimo mašinų plieninius lynus nuo korozijos bei sumažinti jų trintį. Antifrikciniai ir sandarinantieji tepalai pagal panaudojimo sritis dar skirstomi į pogrupius. Automobilių plastinius tepalus Amerikos NLGI institutas pagal paskirtį skirsto į tris kategorijas: ratų guolių, šasi sujungimų ir universalius tepalus, tinkančius abiem atvejams. Pagal pritaikymą darbo sąlygoms kiekviena iš jų dar yra skirstoma į kokybės grupes (4.26 lentelė). Automobiliams dažniausiai naudojami 2 NLGI tirštumo klasės tepalai. 4.26 lentelė. Automobilių plastinių tepalų NLGI klasifikacija ASTM D 4950 Tepalo paskirtis Kokybės grupė Darbo sąlygos Lašėjimo temperatūra >°C Ratų guoliai GA GB GC Lengvos darbo sąlygos Vidutinis (tipinis) darbo režimas Sunkios darbo sąlygos, aukšta temperatūra, dažni sustojimai 80 175 220 Automobilių šasi LA LB Lengvos darbo sąlygos, dažnas tepimas Sunkios darbo sąlygos, didelės apkrovos, drėgmė, retas tepimas 80 150 Universalūs GC-LB Tinka ratų guoliams ir šasi mechanizmams tepti 150-220 9.3 Plastinių tepalų kokybės rodikliai Iš specifinių rodiklių eksploatuojamiems plastiniams tepalams yra svarbūs šie: lašėjimo temperatūra, penetracija, atsparumas vandeniui, mechaninis ir koloidinis stabilumas, stiprumo riba, efektinė klampa. Lašėjimo temperatūra - rodiklis tepalui parinkti pagal detalių įkaitimo temperatūrą. Tai tokia temperatūra, iki kurios įkaitinus tepalą specialioje kapsulėje, išlaša jo pirmasis lašas. Plastiniai tepalai aukštoje temperatūroje suskystėja, todėl gali ištekėti iš guolio, nuslinkti nuo paviršių arba išsitaškyti veikiant išcentrinėms jėgoms. Kiekvienam tepalui būdinga skirtinga skystėjimo temperatūra, daugiausia priklausanti nuo tirštiklio, jo koncentracijos, alyvos klampos. Todėl norint parinkti trinties mazgui tepalą pagal jo įkaitimą darbo metu, reikia žinoti tepalo lašėjimo temperatūrą. Paprastai jeigu ji yra iki 100°C, tai skirtumas tarp tepalo lašėjimo ir guolio darbo temperatūros turi sudaryti 15 -20°C, jeigu tepalo lašėjimo temperatūra yra apie 150°C, tai šis skirtumas turi būti 30 -40°C, o jeigu lašėjimo temperatūra apie 200°C, - skirtumas turi sudaryti 60 - 80°C. Taip rekomenduojama todėl, kad kai kurie tepalai, nors ir trumpai įkaitinti iki aukštesnės kaip 100°C temperatūros, atšalę sukietėja ir nepatenka į trinties vietą. Tepalo polinkis kietėti priklauso nuo tirštiklio (Al>Na>Ca>Li) ir alyvos. Be to, mineralinės alyvos tokioje (>100°C) temperatūroje sparčiau oksiduojasi. Oksidacijos procesus spartina tirštiklio metalai (Li>Na>Ca>Ba>Al), kurie veikia kaip katalizatoriai. Taigi tepalų panaudojimą riboja ne tik lašėjimo temperatūra, bet ir jų faziniai pasikeitimai esant aukštoms temperatūroms. Penetracija - rodiklis plastinių tepalų tirštumui (konsistencijai) apibūdinti. Mechanizmams tepti reikia įvairaus tirštumo tepalų. Tai priklauso nuo trinties mazgų konstrukcijos, aplinkos ir darbo sąlygų, galimybės tiekti tepalą į tepimo vietas ir kt. Tepalo tirštumas priklauso nuo jo sudėties - alyvos klampos, tirštiklio bei priedų rūšies ir kiekio. Penetracija nustatoma 25°C temperatūroje penetrometru. Išmatuojamas nustatyto sunkio standartinio kūgio, krintančio iš tam tikro aukščio, įsmigimo per 5 sekundes į prieš tai sumaigytą tepalą gylis mm. Šią reikšmę padauginus iš 10, gaunamas penetracijos skaičius, kuris ir apibūdina tepalo tirštumą. Kuo tepalas tirštesnis, tuo penetracijos skaičius mažesnis, ir atvirkščiai. Atsparumas vandeniui - rodiklis, apibendrinantis tepalo tirpimą vandenyje, higroskopiškumą ir laidumą vandens garams bei atsparumą vandens čiurkšlei. Vandenyje tirpstančiais tepalais negalima tepti guolių, dirbančių drėgnoje aplinkoje. Higroskopiški bei vandens garams laidūs tepalai neapsaugo detalių nuo korozijos. Vandens čiurkšle lengviau nuplaunami tepalai netinka lauke laikomų mašinų apsaugai nuo korozijos. Visos šios savybės daugiausia priklauso nuo tepalo tirštiklio ir iš esmės tepalų atsparumas vandeniui mažėja tokia seka: CnHm>Al>Ca>Li>Na. Labiausiai vandeniui atsparūs yra angliavandeniliniai (CnHm) ir aliuminio tepalai. Mechaninis stabilumas - rodiklis tepalo mechaninių savybių pasikeitimui dirbant vertinti. Mechaniškai nestabilūs tepalai, suskystėję darbo metu, gali išlašėti iš guolių arba sukietėję nepatekti į tepimo vietas. Geriausiai, kai tepalas mažai keičia savo pirmykštes savybes. Koloidinis stabilumas - rodiklis alyvos atsiskyrimo nuo tirštiklio laipsniui vertinti. Per mažas koloidinis stabilumas, kai alyva atsiskiria nuo tepalo jau jį laikant, yra nepageidaujamas, tačiau nežymus alyvos atsiskyrimas tepant guolius yra reikalingas. Stiprio riba - rodiklis įvertinti tepalų gebėjimą išsilaikyti ant besisukančių velenų ir vertikalių paviršių. Tai minimali apkrova, kuriai esant lūžta struktūrinis karkasas, ir tepalo sluoksniai pasislenka. Jei stiprio riba per maža, tepalas blogai laikosi guoliuose, o jei per didelė, - sunkiai patenka į trinties vietą, nors guolyje jo pakanka. Efektinė klampa - rodiklis plastinio tepalo klampai darbo metu vertinti, kadangi pastaroji priklauso nuo tepalo deformacijos greičio. Didėjant detalių judėjimo greičiui, ryšiai tarp sulaužyto tepalo tirštiklio struktūrinio karkaso dalių silpnėja, ir tepalo klampa artėja prie jame esančios alyvos klampos. Nuo tepalo efektinės klampos didumo priklauso trinties nuostoliai darbo metu. 9.4 Muiliniai tepalai Iš plastinių tepalų plačiausiai yra naudojami muiliniai tepalai. Pateikiame kai kurias jų savybes. Aliuminio tepalai yra mažai tirpūs, atsparūs vandeniui, gerai limpa prie metalo, tačiau žema (120°C) jų lašėjimo temperatūra ir maža stiprumo riba turi įtakos tepalo nusviedimui nuo besisukančios detalės arba nuslinkimui. Kompleksinio muilo tepalai pasižymi aukšta (>230°C) lašėjimo temperatūra, atsparumu vandeniui, patenkinamu koloidiniu stabilumu, geromis mechaninėmis bet silpnomis apsauginėmis savybėmis. Aliuminio tepalai mažai naudojami. Bario tepalai yra atsparūs vandeniui ir nuslinkimui, jų lašėjimo temperatūra siekia iki 150°C, tačiau žemoje temperatūroje jie greitai stingsta. Kompleksinio muilo tepalai taip pat atsparūs vandeniui, aukšta jų lašėjimo temperatūra ir geros antifrikcinės savybės. Tačiau bario tepalų žaliava ir gamyba yra brangūs, daug sunaudojama muilo, bario junginiai yra nuodingi, todėl bario tepalai retai naudojami. Kalcio tepalai turi geras savybes žemoje temperatūroje, labai atsparūs vandeniui ir su juo nesudaro emulsijos, gerai prikimba prie detalių, tačiau žema (80°C) jų darbo temperatūra ir nepakankamas stipris esant dideliems greičiams. Kalcio tepalų struktūrai stabilizuoti būtinas vanduo. Hidratinių kalcio tepalų sudėtyje būna iki 3% vandens. Vandenį pašalinus, tepalo struktūra suirsta - muilas atsiskiria nuo alyvos, todėl jų negalima per daug (>70°C) įkaitinti, kad vanduo neišgaruotų. Tepalai, pagaminti iš hidroksistearino rūgšties, gali būti naudojami esant didesniems guolių sukimosi dažniams ir aukštesnei (120°C) temperatūrai, nes jų lašėjimo temperatūra būna apie 150°C ir struktūra stabilizuojama 0,1-1% vandens. Kompleksinių tepalų lašėjimo temperatūra būna labai aukšta (250°C), didelis atsparumas vandeniui, geros antifrikcinės savybės ir koloidinis stabilumas. Jų naudojimą aukštoje (>160°C) temperatūroje riboja muilo suskilimas susidarant ketonams, be to, kai kurie jų linkę sukietėti. Kalcio tepalų gamybai geriausiai tinka cikloalkaninė ir areninė alyvos, nes tuomet sutirštinti mažiau reikia muilo. Kalcio tepalai yra patys pigiausi ir po ličio tepalų daugiausia naudojami. Praktikoje jie vadinami solidoliais. Ličio tepalai turi aukštą (>180°C) lašėjimo temperatūrą, didelį koloidinį stabilumą ir atsparumą vandeniui, yra pakankamai stiprūs, kad būtų nusviedžiami. Jų antioksidacinės, antikorozinės ir antifrikcinės savybės gali būti pagerinamos funkciniais priedais. Plastiniai tepalai, sutirštinti ličio 12-hidroksistearatu, būna atsparūs okidacijai ir gana stiprūs mechaniškai, todėl gali būti naudojami įvairiose srityse. Įvairių sričių 1, 2 ir 3 tirštumo klasių tepalams gaminti tinka alyvos, kurių klampa esant 40°C yra 60-120 mm2/s. Gaminant tepalus labai apkrautiems guoliams, naudojama klampesnė (100-350 mm2/s) alyva. Ličio muilo tirštinantis efektas priklauso ne vien tik nuo alyvos klampos, bet ir nuo jos cheminės sudėties: arenai > cikloalkanai > alkanai. Naudojant sintetinius esterius gaminami aviaciniai, o polialkilenglikolius - transmisiniai tepalai. Ličio tepalų trūkumas -nepakankamai aukšta (180°C) lašėjimo temperatūra ir spartus skystėjimas. Kompleksiniai ličio tepalai pasižymi geresnėmis tepimo savybėmis, jų aukštesnė lašėjimo temperatūra ir didesnis koloidinis stabilumas. Sutirštinus sintetinius esterius ličio kompleksu, labai išsiplečia tepalų panaudojimo temperatūros (nuo -50 iki +220°C) sritis. Ličio tepalų trūkumas - brangi žaliava, sudėtinga gamyba ir todėl aukšta kaina. Dabar šių tepalų gaminama daugiausia. Praktikoje jie vadinami litoliais. 9.5 Plastinių tepalų naudojimo ypatumai Tepalai eksploatacijos metu būna veikiami termiškai, mechaniškai, chemiškai, todėl jų savybės pamažu keičiasi. Kokį tepalą guoliuose reikia naudoti ir kada guolius tepti, nurodoma mašinos eksploatacijos instrukcijoje. Reikia žinoti, kad plastinių tepalų panaudojimo sritį daugiausia lemia dvi pagrindinės savybės - lašėjimo temperatūra ir atsparumas vandeniui, todėl renkantis tepalą svarbu, kad jo lašėjimo temperatūra būtų aukštesnė už guolio darbo temperatūrą, kad būtų reikiamo (dažniausiai 2 NLGI klasės) tirštumo ir atsparus vandeniui, jeigu bus naudojamas drėgnoje aplinkoje. Pakeičiant vienus tepalus kitais, reikia saugotis jų nesuderinamumo, kuris daugiausia priklauso nuo tirštiklio ir funkcinių priedų. Sumaišius nesuderinamus tepalus, darbo metu, kai pakyla temperatūra, gali pasireikšti struktūriniai pokyčiai, turintys įtakos lašėjimo temperatūrai, penetracijai, koloidiniam stabilumui. Tepalai, sutirštinti to paties tipo muilu, paprastai yra suderinami. Ličio tepalai yra nesuderinami su natrio tepalais, o kalcio - su natrio kompleksiniais tepalais. Muiliniai tepalai nesuderinami su bentonitiniais (nemuiliniais) tepalais. Keičiant tepalą kitu, svarbu, kad pastarasis derintųsi ir su guminėmis sandarinimo detalėmis. Priešingu atveju jos gali išburksti, sukietėti arba sutrūkinėti. Suderinamumas priklauso nuo polimero, iš kurio pagaminta guma, nuo alyvos ir priedų. Tirštiklis beveik neturi įtakos. Dažniausiai yra naudojami 1, 2 ir 3 NLGI tirštumo klasių tepalai. Pasirenkant tirštumo klasę, reikia atsižvelgti į guolių padėtį, darbo sąlygas, tekumą (esant centralizuotai tepimo sistemai). Kai svarbus tekumas, reikia naudoti 1 - osios tirštumo klasės tepalą. Visais kitais atvejais, kai lengvesnės darbo sąlygos, naudojami 2 - osios, o kai sunkesnės -3 - osios tirštumo klasių tepalai. Guoliai turi būti užpildomi ne daugiau kaip 30% jų tūrio. 10. Aušinimo skysčiai Vidaus degimo varikliuose tik apie trečdalis (25-35%) sudegusių degalų šilumos paverčiama naudingu darbu. Beveik dešimtadalis (8-10%) sunaudojama detalių trinčiai nugalėti, likusi dalis (30-35%) pašalinama kartu su degimais ir beveik tiek pat (25-30%) perduodama variklio detalėms, kurias dėl to reikia aušinti. Varikliai dažniausiai aušinami skysčiu, kartais oru. Aušinimo skysčiai turi būti mažai klampūs, laidūs šilumai, nenuodingi, neužšąlantys ir neužverdantys variklyje, neišskiriantys nuovirų, nekoroduojantys, neveikiantys sandarinimo riebokšlių, neputojantys, ir pigūs. Geriausiai šiuos reikalavimus tenkina vanduo, nors jis ir turi keletą trūkumų. Vandens aukšta užšalimo temperatūra ir užšalęs jis daug (apie 9%) išsiplečia, dėl to suskyla variklio blokas. Vandeniui įkaitus, iš jame esančių magnio Mg(HC03)2 ir kalcio Ca(HC03)2 vandenilio karbonatų išsiskiria netirpios karbonatų nuosėdos, dėl kurių aušinimo sistema užkalkėja ir pablogina aušinimą. Kai kurios sulfatų, chloridų ir bikarbonatų druskos sukelia metalinių detalių koroziją. Vandens virimo temperatūra labai artima variklio darbo temperatūrai, todėl dalis vandens išgaruoja ir jį tenka dažnai papildyti. Vandens užšalimo temperatūrai pažeminti į jį dažniausiai būna primaišoma etilenglikolio C2H4(OH)2. Toks vandens ir etilenglikolio neužšąlantis mišinys vadinamas antifrizu (4.27 lentelė). Etilenglikolis taip pat ne be trūkumų. Jis yra nuodingas, sukelia metalų koroziją, įkaitęs daugiau negu vanduo plečiasi, mažesnė jo talpa šilumai ir blogesnis jai laidumas. Be užšalimo temperatūros pažeminimo, etilenglikolis šiek tiek padidina ir mišinio virimo temperatūrą. Be to, ji padidinama ir aušinimo sistemos uždarumu, apsaugai įrengiant vožtuvus. Mišinio korozinis aktyvumas ir putojimas neutralizuojami antikoroziniais ir putojimą mažinančiais priedais. Kadangi priedai susinaudoja, antifrizą kas treji metai reikia keisti, nes etilenglikoliui oksiduojantis susidaro labai korozijai aktyvi skruzdžių rūgštis HCOOH. Nepatariama skysčius skiesti vandeniu. Sumažėjus lygiui reikia įpilti to paties skysčio. Negerai pakaitomis naudoti vandenį (vasarą) ir antifrizą (žiemą). Dėl to padidėja sistemos korozija ir užkalkėjimas. Kad aušinimo sistema neužkalkėtų, reikia naudoti tik minkštą (lietaus arba distiliuotą), o ne vandentiekio ar šulinio vandenį. 4.27 lentelė. Vandens, etilenglikolio C2H4(OH)2 ir antifrizo 40 savybės Rodikliai Mato vienetas Vanduo C2H4(OH)2 Antifrizas 40 Tankis, esant 20 "C kg/m3 998,2 1113 1072 Temperatūra: kristalizacijos virimo, esant 0,1 MPa °C 0 100 -12 197,7 -40 108 Šilumos: talpa, esant 20 °C laidumas kJ/(kgK) kJ/(hmK) 4,18 2,18 2,42 0,96 3,25 Klampa, esant 20 °C mm2/s 1 20 4,4 Išsiplėtimo koeficientas įkaitus m3/(m3K) 0,00046 0,00062 5-6* Toksiškumas ne taip taip Korozingumas nežymus didelis nežymus Antifrizo 40 sudėtis % 47 52 1** *) tūrio padidėjimas variklyje %; **) antikoroziniai ir antiputiniai priedai Praktikoje būna naudojami įvairių firmų ir pavadinimų skysčiai, pavyzdžiui, antifrizas 40, tosolas A40M, Glycoshell, Borygo EKO ir kiti. Pirmųjų trijų sudėtis ir savybės panašios, skiriasi tik priedai ir jų kiekis. Aušinimo skystyje Borygo ECO yra panaudotas propandiolis. Jis nėra nuodingas, biologiškai greitai sunyksta ir apsaugo visus metalus nuo korozijos.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!