Влияние надежности машин на производительность

4) отличается высокой  стабильностью, и при         длительном    хранении его  состав и свойства меняются  незначительно;

5) не вызывает коррозии  резервуаров, баков, трубопроводов, а продукты его сгорания – деталей двигателя;

6) теплота сгорания  горючей смеси достаточно высока.

 

 

Сгорание топлива 

    При нормальном  горении скорость распространения  пламени в карбюраторном двигателе  составляет 25–30 м/с. 

    В процессе горения выделяются различные пары и газы (их температура достигает 1500–2400˚С), образующие при сгорании с кислородом пламя. Углекислый газ, пары воды, окислы серы, если она содержится в топливе, являются конечными продуктами горения.

    На процесс сгорания бензина в значительной мере влияет количество подаваемого воздуха.

Коэффициент избытка  воздуха α.

         Количество воздуха L0  в горючей  смеси теоретически необходимое  для полного сгорания 1кг топлива,  называют стехиометрическим. Для  различных топлив это значение в кг воздуха также имеет различные значения:

Авиационный бензин  – 14,9 кг

Автомобильный бензин – 14,8 кг.

Дизельное топливо  – 14,4 кг.

Метиловый спирт  – 6,5 кг.

         Отношение действительного количества  воздуха L к стехиометрическому, называют коэффициентом избытка воздух α.

                               α=L / L0

         По величине этого коэффициента  различают горючую смесь на  богатую или бедную.

      Богатая  смесь если α<1, бедная если  α>1.  
Более интенсивно процесс горения протекает при небольшом обогащении горючей смеси (α=0,95).  
     Но на скорость горения оказывают влияние также химический состав топлива, количество остаточных газов в цилиндре двигателя, температура и давление смеси, число оборотов двигателя и ряд других факторов. 
     При нормальном сгорании процесс происходит плавно с почти полным протеканием реакции окисления топлива.

Детонационное сгорание

       При  нормальном сгорании процесс  происходит плавно с почти  полным протеканием реакции окисления  топлива.            

       Если  скорость распространения пламени  резко возрастает (почти в 100 раз)  и достигает 1500–2000 м/с то возникает  детонационное сгорание.

      Это  вызывает характерный металлический  стук (звон). Начинается вибрация  деталей двигателя, что приводит к резкому увеличению износа, падению мощности за счёт неполного сгорания топлива, перегреву двигателя и может вызвать разрушение его деталей.

Октановое число 

        Способность бензина противостоять  детонации или его детонационную  стойкость, оценивают октановым числом.

        Октановое число определяют в  основном двумя методами: моторным  и исследовательским.

        Октановое число – условная  единица, она указывается в  марках всех бензинов.

    Эффективным  способом повышения экономичности работы двигателя является увеличение степени его сжатия. Однако чем она выше, тем высокооктановый бензин необходим для работы двигателя.    

 

 

4.3. Топлива для дизельных  двигателей 

Основное преимущество дизельных ДВС– высокая экономичность, они расходуют топлива на 25–30% меньше, чем карбюраторные.

В СДМ применяются  быстроходные двигатели (число оборотов более 1000 об/мин и скорость поршня равна 6,5 м/с и более).

Дизельное топливо –  это нефтяная фракция, основу которой  составляют углеводороды с температурой кипения от 200 до 350°С.

Дизельное топливо –  прозрачная, более вязкая, чем бензин, жидкость.

Рабочий процесс дизельных  двигателей, по сравнению с карбюраторными, происходит при более интенсивных  режимах. 

К дизельным топливам предъявляются следующие эксплуатационные требования

1) хорошая прокачиваемость  как условие надёжной работы  насоса высокого давления (не  содержать механических примесей, воды и иметь необходимые вязкость  и низкотемпературные свойства);

2) обеспечивать тонкий  распыл и хорошее смесеобразование (зависит от вязкости и фракционного состава);

3) полное сгорание  без образования дыма, лёгкость  пуска и мягкость работы двигателя  (зависит от цетанового числа,  вязкости, фракционного состава);

 

4) не вызывать повышенного  нагарообразования на клапанах, кольцах и поршнях, закоксовывания форсунок и зависания иглы распылителя (зависит от химического и фракционного состава, способов и глубины очистки);

5) не вызывать коррозии  резервуаров, топливопроводов, топливоподающей  системы и деталей двигателя (зависит от содержания серы и её соединений, органических и минеральных кислот, воды);

6) быть стабильным (не  менять свойства при длительном  хранении) и при сгорании выделять, возможно, большее количество тепла. 

Вязкость дизельного топлива 

 Вязкость бывает абсолютной и условной. Абсолютная вязкость может быть динамической и кинематической.

Динамическая вязкость – коэффициент внутреннего трения (η). Обычно используется при расчетах насосов, трубопроводов и так  далее.

При оценке свойств различных  нефтепродуктов используют кинематическую вязкость – удельный коэффициент внутреннего трения (ν).

Эти коэффициенты связаны  между собой плотностью ρ.

 

 

 

Зависимость дизельных  
топлив от температуры

1 – летнее; 2 – смешанное; 3 – зимнее;

4 – арктическое 

Низкотемпературные свойства дизельных топлив

  Они оцениваются  температурами помутнения и застывания.

Температурой помутнения называется такая температура, при  которой теряется фазовая однородность топлива.

При дальнейшем охлаждении количество твердой фазы увеличивается, и топливо теряет подвижность.

Температуру потери подвижности  называют температурой застывания.

Для летних сортов дизельных  топлив температура помутнения не должна превышать –5°С, а зимних –25…–30°С. 

Процессы смесеобразования и сгорания топлива в дизеле

Период задержки самовоспламенения  характеризуется временем от момента  впрыска топлива в цилиндр  дизеля до его воспламенения.

Чем меньше задержка самовоспламенения, тем скорее воспламеняется топливо  и плавней возрастает давление в  цилиндре, а, следовательно, мягче работает двигатель и наоборот.

Таким образом, жесткость  работы дизеля характеризуется скоростью  повышения давления в зависимости  от поворота коленчатого вала и связана  с задержкой самовоспламенения.

 

 

Ассортимент дизельных  топлив

    Согласно ГОСТ 305 – 82 установлены следующие марки дизельного топлива из сернистых нефтей:

    Л (летнее), З (зимнее), ЗС и А (арктическое);

и пяти марок из малосернистых  нефтей:

ДЛ, ДЗ, ДА, ДС, а также  ДС высшего качества.

    Иногда встречаются  и смешанные топлива.

    По общему  содержанию серы каждая марка  топлива делится на две подгруппы: 

в 1-ой подгруппе её должно быть не более 0,2%;

во 2-ой 0,4% для марки  «А» и 0,5% для марок «Л» и  «З».

Согласно, принятого условного  обозначения топлив, в их маркировке указывается содержание серы и температура вспышки в °С.

Например: Л – 0,2 – 40.

 

Лекция 6.

Моторные и трансмиссионные  масла и их влияние на долговечность  силовых установок и основных агрегатов СДМ и О

6.1. Виды и назначение смазочных материалов

Смазочные материалы  подразделяют на три вида:

1. Смазочные масла  (смазочные материалы, находящиеся  при положительных и отрицательных  температурах в жидком состоянии).

2. Консистентные смазки (пластические мази представляют  собой густые полутвердые вещества).

3. Твердые смазочные  материалы, используемые в смеси  с минеральными смазочными материалами  (например, графитсодержащие смазки).

 

 

Смазка выполняет также  следующие функции:

1) удаляет с поверхности  трения продукты нагара, частицы пыли и другие абразивы;

2) уплотняет зазоры  и защищает от попадания в  них из вне абразивных частиц  и влаги;

3) отводит тепло, образующееся  у поверхностей трения;

4) предохраняет детали  от коррозии;

5) служит буфером, амортизирующим ударные нагрузки, возникающие в сочленениях и узлах машины;

6) служит для уплотнения и  улучшения компрессии в таких  сочленениях, как плунжеры в  насосах, цилиндры и поршни  в двигателях и компрессорах.

Организация смазочных работ включает:

1) правильный выбор смазочных материалов;

2) соблюдение периодичности смазки  отдельных узлов в соответствии  с картой смазки;

3) содержание в исправности смазочных  устройств, предназначенных для  смазки узлов машин;

4) применение соответствующего  заправочного инвентаря;

5) правильная организация смазки и хранение смазочных материалов.

Присадки к смазочным маслам

 

В различных машинах, механизмах и  агрегатах и узлах трения к  смазочным материалам предъявляются  разнообразные жесткие требования (работа при высоких и низких температурах, высоких динамических и статических нагрузках).

Свойства масел повышали путем  подбора сырья и улучшения  технологии их переработки и очистки.

Наиболее эффективным способом улучшения качества масел является использование присадок – веществ, которые добавляют в масла  для улучшения их качества.

Присадки применяют в трансмиссионных, трансформа-торных, гидравлических маслах, пластических смазках и других смазочных  материалах. Но особенно они получили применение в моторных маслах.

Моторные масла без присадок не выпускаются. 

 

 

 

 

Моторные и трансмиссионные  масла 

Основное назначение смазочного материала заключается  в снижении интенсивности изнашивания  элементов машин.

Слой смазочного материала  устраняет непосредственный контакт  рабочих поверхностей деталей, в  результате чего уменьшаются силы молекулярного и механического взаимодействия поверхностей.

Кроме этой основной функции, смазочные материалы служат для  отвода тепла из зоны трения, защиты рабочих поверхностей деталей от коррозии, формирования на поверхности  трения плёнок окислов, обладающих износостойкостью.

Общие требования предъявляемые  к моторным маслам:

1) при всех режимах  работы масло должно беспере-бойно  поступать к трущимся и охлаждаемым  поверхностям;

2) обеспечивать наименьший  износ деталей двига-теля и  затраты мощности на преодоления трения;

3) при длительной работе  быть достаточно устойчивым к  действию высоких температур  и образовывать, возможно, меньше  нагаров и лаков;

4) не должно вызывать  низкотемпературных отложений (шламов) на стенках маслопроводов, каналах;

5) должно обладать высокой стабильностью и при длительном хранении не менять своих свойств.  

Группы моторных масел

А – нефорсированные  карбюраторные и дизельные двигатели;

Б, Б1 – малофорсированные  карбюраторные двигатели;

Б2 – малофорсированные  дизельные двигатели;

В, В1 – среднефорсированные  карбюраторные двигатели;

В2 – среднефорсированные  дизельные двигатели;

Г, Г1 – высокофорсированные  карбюраторные двигатели;

Г2 – высокофорсированные  дизельные двигатели;

Д – высокофорсированные  дизельные двигатели, работающие в тяжелых условиях;

Е – дизельные малооборотные  двигатели, работающие на топливе содержанием  серы до 3,5%.

Маркировка моторных масел 

Включает сочетание  букв и цифр: М – 8Б1

М – моторное; 8 – вязкость при 100°С; Б1 – для малофорсированных  карбюраторных двигателей.

Маркировка масла устанавливается, также международным стандартом SAE

Масла по SAE в зависимости  от вязкости делятся на летние, зимние и всесезонные:

летние масла имеют  обозначение вязкости в виде числа (SAE 20, SAE 30 и т.д.);

зимние - аналогично, но с буквой W (SAE 5W, SAE 10W и т.д.);

всесезонные - двумя числами, разделенными чер-точкой или дробью (SAE 10W-40, SAE 5W-50 и т.д. ).

Приблизительные диапазоны  применения моторных масел 

* – масла на синтетической  основе 

Требования предъявляемые к трансмиссионным маслам:

1) масла должны иметь  высокие смазывающие свойства (образовывать  прочные плёнки на зубчатых  зацеплениях);

2) обладать хорошими  противоизносными и противозадирными  свойствами;

3) при рабочих температурах  вязкость должна быть оптимальной и возможно меньше меняться с понижением температуры (это обеспечивает более легкий пуск и быстрый выход машины на нормальный режим работы);

4) температура застывания  масла должна быть, возможно, более  низкой;

5) масло должно обладать  высокой стабильностью;

6) масла не должны  содержать абразивных механических  примесей, воды, коррозионно-активных  соединений.

Группы трансмиссионных  масел

Продолжение таблицы

        Замену трансмиссионных масел  произ-водят, как правило, два  раза в год при сезонных обслуживаниях. 
        Следует помнить, что замена одного смазочного масла на другое выполняется по вязкости, степени очистки, температуре замерзания. 
       Обозначение трансмиссионных масел включает буквы ТМ (трансмиссионное масло) и две цифры.  
       Первая цифра характеризует принадлеж-ность масла к группе по эксплуатационным свойствам, а вторая указывает на класс ки-нематической вязкости. 
                 Например: ТМ – 4 - 18

Пластические смазки