Указания методические по проведению лабораторных работ для студентов автотранспортного техникума Министерство образования и наука Российской Федерации Федеральное агентство по образованию ФГОУ СПО «Красноярский автотранспортный техникум» Иркутский филиал АВТОМОБИЛЬНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ Методические указания по проведению лабораторных работ для студентов автотранспортного техникума Иркутск 2008 Автомобильные эксплуатационные материалы. Методические указания по проведению лабораторных для студентов автотранспортного техникума. Составил Варис В.С. - г.Иркутск, 2005 г., 44 с. В настоящем пособии изложена методика проведения лабораторных работ и указания по их выполнению. Составлены контрольные вопросы по каждому изучае- мому разделу. Библиография - 5 назв. Рецензент: кандидат техн. наук, доцент ИрГТУ Носова Е.В. Лабораторная работа № 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОРТА ТОПЛИВА ДЛЯ КАРБЮРАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И СООТВЕТСТВИЕ ЕГО СТАНДАРТУ 1.Цель работы Ознакомиться с образцами топлив для карбюраторных двигателей, произвести анализ их качества, установить сорт образца топлива, указать область и условия применения. Продолжительность работы – 1 час.. 2.Общие положения. Надежность и экономичность работы автомобильного двигателя во многом зависит от качества применяемого топлива. Знание показателей, которыми характеризуется качество, физические, химические и механические свойства того или иного материала, а также технико-экономических требований к данному материалу позволяет судить о возможной сфере их использования, о создании необходимых условий при хранении и применении с целью обеспечения минимальных эксплуатационных затрат. Основные технико-эксплуатационные требования к бензинам: обеспечивать безотказную работу ДВС на всех режимах и во всех условиях эксплуатации; ДВС должен развивать предусмотренную для него мощность, расходуя минимальное количество топлива; бензин должен обеспечивать минимальные износы деталей ДВС, а также минимальные трудовые и материальные затраты на ТО и ремонт ДВС; качество бензина не должно заметно ухудшаться при транспортировании, хранении и использовании; обращение с бензином не должно вызывать повышенной опасности для здоровья при ТО, ремонте и эксплуатации подвижного состава. Основные физико-химические требования к бензинами: образование топливовоздушной смеси требуемого состава; бесперебойная подача бензина в смесеобразующую систему ДВС; нормальное и полное сгорание топливовоздушной смеси в ДВС; отсутствие коррозии и коррозионных износов деталей ДВС; возможно меньшее образование отложений во впускном трубопроводе, камере сгорания и других деталях ДВС; хорошая испаряемость и др. В нашей стране выпускаются следующие марки топлив для карбюраторных двигателей: 1.ГОСТ – Р 53313 – 99 АИ-80 (этилированный), с содержанием тетраэтилсвинца (ТЭС) 0,17 г/дм3 и серы 0,1%, АИ-80, АИ-91, АИ-95, АИ-98 (неэтилированные) с содержанием ТЭС 0,013 г/дм3 (следы) и серы 0,05 %. 2.ГОСТ – Р 51105 – 97 Нормаль-80, Регуляр-91, Премиум-92, Супер-98 с содержанием ТЭС 0,012 г/дм3 и серы 0,05% (бесцветные, адаптированные с западными образцам). 3.ТУ 38001165 – 97 (экспортного варианта) А-80, А-92, А-96 (этилированные) с содержанием ТЭС 0,15 г/дм3 и серы 0,05%, А-80, А-92, А-96 (неэтилированные) с содержанием ТЭС 0,013 г/дм3 и серы 0,05%. 3.Методика выполнения работы Ознакомиться с имеющейся в лаборатории в лаборатории коллекцией стандартных автобензинов, сравнить с ними по внешними признакам испытуемый образец бензина и дать предварительное заключение о принадлежности испытуемого образца к той или иной марке бензина. Оценить испытуемый образец бензина по внешним признакам (прозрачность, цвет, запах, наличие воды и механических примесей, характер испарения). Выполнить анализ образца бензина на содержание водорастворимых кислот и щелочей, непредельных углеводородов. Определить плотность топлива (бензина). Замерить давление насыщенных паров бензина. Определить фракционный состав бензина. Установить марку испытуемого бензина, указать условия его применения. Оформить отчет в журнале лабораторных работ. 4.Приборы и материалы Набор топлив для карбюраторных ДВС, цилиндр химический из бесцветного стекла диаметром 35-50 мм, пробирки химические, нефтеденсиметры, пипетки, 10% спиртовой раствор йода, 0.02 % раствор марганцево-кислого калия, реактивы метилоранж и фенолфталеин, прибор для определения давления насыщенных паров. 5.Порядок выполнения работы 5.1.Оценка образца топлива по внешним признакам Цвет . Неэтилированные бензины бесцветны. Иногда неэтилированные бензины обладают желтоватым цветом, вызванным наличием в них смолистых веществ. Чем темнее бензин – тем хуже его качество. Своеобразную окраску имеют бензины, у которых содержание ТЭС превышает допустимые нормативы ГОСТ. Керосин имеет цвет от светло-желтого до темно-желтого, дизельное топливо – от желтого до светло-коричневого (в зависимости от содержания серы и сернистых соединений). Прозрачность . Прозрачность топлива определяется в стеклянном цилиндре. Топливо, залитое в цилиндр, должно быть абсолютно прозрачным и не должно содержать взвешенных и осевших на дно цилиндра посторонних примесей, в том числе и воды. Мутность топлива при комнатной температуре объясняется обычно наличием в нем воды в виде эмульсии или механических примесей. Такое топливо перед применением следует подвергнуть отстою и фильтрации. Запах . Бензины, имеющие в своем составе большое количество фракций прямой перегонки нефти не имеют резкого неприятного запаха, свойственного другим, содержащим в своем составе большое количество продуктов термического и каталитического крекинга. Острый характерный запах бензола отличим даже в смесях с другими топливами. Испаряемость . На белую фильтровальную бумагу нанести стеклянной палочкой одну каплю испытуемого топлива и дать возможность ему испариться (слегка помахав ее на воздухе). Произвести осмотр остатка после испарения. Автомобильные и авиационные бензины испаряются с фильтровальной бумаги без остатка в течении 2-х минут. Керосин и дизельное топливо длительное время остаются на бумаге в виде жирного пятна. Наличие воды . Наличие воды в бензинах особенно опасно в зимнее время, когда образующие кристаллы льда нарушают дозировку топлива и могут даже вызвать полное прекращение его подачи. Кроме того, увеличивается коррозионное действие топлива, усиливаются процессы окисления, особенно в крекинг-бензинах и керосинах. Топливо не должно содержать воды и должно быть совершенно прозрачным. Присутствие воды может быть определено отстаиванием испытуемого образца в стеклянном цилиндре. Механические примеси могут попасть в топливо при использовании грязной тары, грязного заправочного оборудования и т.д. Применение топлива с примесями вызывает засорение топливодозирующей системы. Присутствие механических примесей определяется путем осмотра образца топлива в стеклянном сосуде. Наличие в дизельном топливе механических примесей ведет к засорению фильтров, сопла форсунок, интенсивному износу топливной аппаратуры (прецизионных пар ТНВД и форсунки), воды – к намоканию фильтров, образованию в камере сгорания серной кислоты и т.д. 5.2.Определение наличия в топливе водорастворимых кислот и щелочей Метод определения нейтральности топлива (ГОСТ 6307-75) заключается в извлечении из топлива водорастворимых кислот и щелочей с помощью водяной вытяжки, которая затем исследуется на нейтральность. Образец топлива следует тщательно перемешать путем взбалтывания в сосуде, где оно хранится. Далее в делительную воронку залить 10 мл испытуемого образца, добавить такое же количество дистиллированной воды и взболтать смесь в течении 5 минут. Смеси дать отстояться до тех пор, пока не закончится расслаивание образовавшейся эмульсии. Водный слой, находящийся внизу делительной воронки, осторожно через кран спустить в две пробирки поровну. В одну из пробирок добавить 1-2 капли метилоранжа. Содержимое пробирки тщательно взболтать. При наличии в топливе минеральных кислот, водяная вытяжка в пробирке будет окрашена в розовый или оранжево-красный цвет, при отсутствии – в желто-оранжевый. В другую пробирку добавить 1-2 капли фенолфталеина. Содержимое пробирки тщательно взболтать. При наличии в топливе щелочей, водяная вытяжка окрасится в фиолетово-розовый цвет, при отсутствии – водяная вытяжка останется бесцветной или слегка побелеет. Бензин считается нормальным, если водяная вытяжка окажется нейтральной. Если нет – опыт следует повторить. 5.3.Определение наличия в топливе непредельных углеводородов Топлива, имеющие в своем составе продукты термического крекинга перегонки нефти, могут содержать значительное количество непредельных углеводородов (олефинов), способных превращаться вследствии окислительно-полимеризационных процессов в смолы, образуя липкие и вязкие осадки, которые вредно отражаются на работе ДВС и всей топливоподающей системы. Поэтому следует оценить способность топлива к самопроизвольному осмолению. Испытуемый образец бензина налить в пробирку на уровне 30-40 мм от дна, добавить такое же количество водного раствора марганцевокислого калия. Пробирку взболтать в течении 15-20 с. Затем дать смеси отстояться в течении 5-7 мин. Если отстоявшийся нижний водный слой будет окрашен в малиново-фиолетовый цвет, это говорит об отсутствии в топливе олефинов, если водный слой обесцветится или окрасится в желтый цвет – в топливе присутствуют непредельные углеводороды. 5.4.Определение плотности топлива Плотность называют количество вещества (массу вещества) в единице объема и выражают в граммах на кубический сантиметр. Определение плотности нефтепродукта проводится для получения уточненных данных того или иного сорта топлива, а также для анализа неизвестного образца топлива. В этом случае определение плотности представляет собой наиболее простой и доступный вид анализа. Плотность топлива стандартами не нормируется, но этот показатель необходим для учета, нормирования расхода топлива и пр. Это вызвано тем, что нефтепродукты приходуются на складах, АЗС в весовых единицах (кг, т), а расходуются в объемных единицах (л), и для пересчета нужно знать плотность топлива. Плотность нефтепродуктов замеряется по ГОСТ 3900-85 с помощью прибора – нефтеденсиметра (ареометра). Сущность определения заключается в погружении денсиметра в жидкость и отсчете плотности по его шкале. Чем больше плотность топлива, тем большая выталкивающая сила действует на нефтеденсиметр и тем на меньшую глубину он погружается в жидкость (и наоборот). Плотности различных нефтепродуктов при 20 град. (г/см3/: бензины авиационные – 0,74 – 0,75; бензины автомобильные – 0,69 – 0,76; дизельное топливо – 0,83 – 0.91; керосины – 0,75 – 0,83. В чистый стеклянный цилиндр емкостью 250 мл и диаметром 50 мм налить испытуемое топливо, дать ему отстояться, чтобы выделились пузырьки воздуха и топливо приняло температуру окружающего воздуха (допускается отклонение не более 5 град.). Выбрать нефтеденсиметр 1 с соответствующим делением шкалы и, держа его за верхнюю часть, осторожно и медленно погрузить в стеклянный цилиндр с топливом 2, чтобы он не касался стенок цилиндра. Нельзя преждевременно выпускать из рук нефтеденсиметр, т.к. при его быстром погружении в жидкость он может удариться о дно цилиндра и разбиться. Также нельзя погружать его сверх меры, т.к. топливо смочит стержень денсиметра выше отметки шкалы, которая соответствует плотности данной жидкости, и утяжелит его и исказит показания (рис. 1) Рис. 1. Схема нефтеденсиметра После того как нефтеденсиметр установится и колебания его прекратятся, следует произвести отсчет по верхнему краю мениска. При отсчете глаз наблюдателя должен находиться на уровне мениска (рис. 1). Отсчет, произведенный по шкале нефтеденсиметра, дает плотность топлива при температуре измерения (она указывается на шкале термометра нефтеденсиметра) Для пересчета полученного значения плотности на стандартную температуру t = 20­­ С используется формула: Р20 = Рt + Y ( t – 20), Где Рt – плотность испытуемого топлива при температуре испытания, г/см3; Y – температурная поправка на плотность, определяемая по таблице; t - температура, при которой определялась плотность. Таблица 1 Температурная поправка на 1 С Замеренная Температурная Замеренная Температурная плотность поправка на 1 С плотность поправка на 1 С 0,72-0,7299 0,000870 0,82-0,8299 0,000738 0,73-0,7399 0,000857 0,83-0.8399 0,000725 0,74-0,7499 0,000844 0,84-0,8499 0,000712 0,75-0,7599 0,000831 0,85-0,8599 0,000699 0,76-0,7699 0,000818 0,86-0.8699 0,000686 0,77-0,7799 0,000805 0,87-0,8799 0,000678 Продолжение таблицы 1 Замеренная Температурная Замеренная Температурная плотность поправка на 1 С плотность поправка на 1 С 0,78-0,7899 0,000792 0,88-0,8899 0,000660 0,79-0.7999 0,000778 0,89-0,8999 0,000647 0,80-0,8099 0,000765 0,90-0.9099 0,000633 0.81-0.8199 0.000752 0,91-0.9199 0,000620 5.5.Определение давления насыщенных паров бензина Давление насыщенных паров характеризует испаряемость головных фракций бензинов, и прежде всего их пусковые качества. Это давление в Па, развиваемое парами топлива в момент равновесия между жидкой и паровыми фазами, и определяется согласно ГОСТ 1756-52, который предусматривает замер давления при температуре +38 С и при соотношении объемов жидкой и паровой фаз бензина 1:4. Госстандартом нормируется давление насыщенных паров для летних бензинов – до 670 гПа, зимних – оно должно быть в пределах 670-930 гПа. Превышение указанных значений не допускается. Чем выше давление насыщенных паров, тем легче испаряется бензин и тем быстрее происходят пуск и прогрев ДВС. Однако, если оно велико, то бензин может испариться до смесительной камеры карбюратора, что приведет к ухудшению наполнения цилиндров, образованию «паровых пробок» в системе питания и снижению мощности ДВС, перебоям в работе и остановке двигателя. Перед испытанием пробу топлива и нижнюю камеру прибора следует предварительно охладить от 0 до -4 С. Определить начальную температуру верхней камеры прибора, вложив в камеру термометр и продержав его там не менее 5 мин. Как можно быстрее полностью заполнить нижнюю камеру охлажденным топливом (чтобы избежать потерь легких фракций топлива) и быстро соединить обе камеры, уплотнив соединение с помощью гаечного ключа, т.к. неплотное уплотнение камер влечет за собой довольно большие ошибки. Собранный прибор опрокинуть и сильно несколько раз встряхнуть (для переливания топлива из нижней камеры в верхнюю с целью ускорения испарения топлива). Прибор перевести в вертикальное положение и погрузить в водяную баню, следя за тем, чтобы не было утечки паров топлива через неплотности. При обнаружении утечки – испытание прекратить, а новое провести с другой порцией топлива. Спустя 5 мин. после погружения прибора в водяную баню отметить показания манометра. Затем вытащить прибор из водяной бани, опрокинуть его и несколько раз встряхнуть и снова погрузить в водяную баню. Данную операцию повторяют через каждые 3-5 мин., причем как можно быстрее, чтобы прибор не успел охладиться. Такие операции проводятся до тех пор, пока давление в приборе не стабилизируется, после чего показание манометра фиксируются в мм рт. ст., а затем переводятся в гПа. Далее прибор следует вытащить из водяной бани, разобрать, топливо слить в банку с отработанными образцами и резиновой грушей продуть верхнюю и нижнюю камеры для удаления паров бензина. При сборке прибора в верхней камере присутствовал воздух с парами воды, которые при нагреве принимали участие в повышении давления насыщенных паров. Поэтому необходимо внести поправку в показания манометра, величина которой зависит от начальной температуры верхней камеры и барометрического давления в момент сборки прибора. Поправка берется из таблицы 2 и вычитается из показаний манометра. Если барометрическое давление в момент испытания имеет промежуточное значение между указанными в табл.2, то оно округляется в ближайшую сторону. Таблица 2 Поправка для определения истинного давления насыщенных паров начальная темпера- Поправки для различных значений баромет- тура верхней Каме- рического давления, Па ры прибора, град. 1 2 3 4 5 6 10 116 115 114 113 112 11 112 111 110 109 108 12 109 108 107 106 105 13 105 104 103 102 101 14 101 100 99 99 98 15 98 97 96 95 94 16 94 93 92 91 90 17 89 88 88 88 87 18 86 85 84 84 83 19 83 82 81 80 80 20 78 78 77 77 76 21 74 74 73 73 72 22 70 70 69 69 68 23 67 66 66 65 65 24 63 62 62 61 61 Продолжение таблицы 2 1 2 3 4 5 6 25 59 58 58 57 57 26 55 54 54 53 54 27 51 50 50 49 49 6.Контрольные вопросы 1.Назовите основные показатели качества автомобильного бензина. 2.Как можно определить в топливе наличие водорастворимых кислот, щелочей и непредельных углеводородов ? Как их наличие в топливе влияет на работу двигателя и его систем ? 3.Как определяется плотность топлива, значение плотности ? 4.Какое влияние на показатели топлива влияет давление насыщенных паров топлива ? Что оно характеризует ? 5.При каких условиях определяется давление насыщенных паров топлива ? 6.Назовите основные марки автомобильных бензинов и возможные условия их применения. Лабораторная работа № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА ТОПЛИВА 1.Цель работы Определить фракционный состав топлива, то есть зависимость между количеством его (в процентах по объему) и температурой, при которой оно перегоняется; оценить качество топлива; установить область применения. 2.Общие положения Фракционный состав, также как и давление насыщенных паров бензина определяют его способность образовывать однородную бензино-воздушную смесь нужного состава при различных условиях работы ДВС, в том числе при низких и высоких температурах, минимальной и максимальной частоте вращения коленчатого вала и т.д., то есть определяют карбюрационные качества бензина, от которых зависит безотказность работы двигателя. По фракционному составу судят об испаряемости топлива, т.е. его способности переходить из жидкого состояния в газообразное. От испаряемости бензина зависит качество бензино-воздушной смеси, ее однородность и состав. Бензин – это сложная смесь углеводородов, которые выкипают в пределах +35 +200 С. Для характеристики фракционного состава в стандартах указывается температура, при которой перегоняется 10%, 50% и 90% бензина, а также температура начала и конца перегонки, которые являются важнейшими показателями, характеризующими сгорание топлива. Температура выкипания 10% топлива характеризует его пусковые качества.Чем ниже эта температура, тем легче пуск холодного ДВС. Однако, если бензин имеет слишком низкие температуры начала перегонки и перегонки 10%, в системе питания могут образоваться газовые и паровые пробки, что вызовет обеднение горючей смеси, которая приведет к перебоям или остановке ДВС. После пуска двигателя, интенсивность его прогрева, устойчивость работы на малой частоте вращения коленчатого вала и приемистость зависят главным образом от температуры перегонки 50% бензина. Чем ниже эта температура, тем устойчивее работает ДВС, тем выше его приемистость, тем быстрее обеспечивается рабочая смесь нужного состава. Применение бензина с низкой t 50 может понизить коэффициент наполнения цилиндров и мощность ДВС. По температура перегонки 90% и конца кипения судят о наличии в бензинах тяжелых трудноиспаряемых фракций, об интенсивности и полноте сгорания рабочей смеси и т.д. Чем ниже эта температура, тем полнее испаряется бензин в цилиндрах ДВС, тем меньше нагар, тем выше качество бензина. 3.Методика выполнения работы Ознакомиться с порядком выполнения работы по определению фракционного состава топлива. Соблюдая правила техники безопасности, выполнить работу. Построить по данным опыта кривую перегонки бензина, дать заключение о его применении. По данным опыта заполнить журнал лабораторных работ. 4.Приборы и материалы Прибор для определения фракционного состава топлива, электрическая плитка, мерные цилиндры, испытуемое топливо. 5.Порядок выполнения работы Определение фракционного состава топлива осуществляется в соответствии с ГОСТ 2177-82 посредством стандартного аппарата (по ГОСТ 1392-63) для разгонки нефтепродуктов. Рис.2. Схема прибора для определения фракционного состава топлива. Основной частью прибора является является колба 1, имеющая сбоку пароотводную трубку. Колба закрывается пробкой, в которую герметически вставляется ртутный термометр 2 со шкалой от 0 до 200 градусов по Цельсию. Пароотводная трубка колбы соединяется герметично с трубкой холодильника 3, в котором циркулирует проточная вода для охлаждения. Топливо, залитое в колбу, нагревается с помощью электроплитки 4, при этом, пары топлива, образовавшиеся при нагреве, поступают в трубку холодильника, где происходит их конденсация и стекание в мерный цилиндр 5. а) с помощью сухого мерного цилиндра 5 отмерить 100 мл испытуемого топлива и без потерь перелить его в колбу 1, следя за тем, чтобы оно не попало в отводную трубку; б) колбу закрыть плотной пробкой с термометром 2 так, чтобы верхний край ртутного шарика термометра был на уровне нижнего края отводной трубки и не касался стенок горлышка колбы; в) колбу установить на электроплитку так, чтобы дно колбы легло на асбестовую прокладку; г) отводную трубку колбы вдвинуть в трубку холодильника и уплотнить пробкой; д) добиться полной соосности отводной трубки колбы с трубкой холодильника; е) мерный цилиндр 5, не высушивая, установить под нижний конец трубки холодильника, ж) отверстие мерного цилиндра прикрыть кружком из бумаги; з) включить электроплитку. Нагрев электроплитки регулируется с таким расчетом, чтобы первая капля упала на дно мерного цилиндра 5 из холодильника не ранее 5 и не позже 10 мин. от начала нагрева. Температура падения первой капли топлива является температурой начала разгонки. Далее степень нагрева регулируется по скорости падения капель топлива – 20 – 35 капель за 10 сек. ( 4 – 5 мл в мин.). Необходимо, чтобы перегоняемое топливо из трубки холодильника стекало по стенке мерного цилиндра, а для проверки скорости перегонки (по отсчету капель) – цилиндр на короткое время отставляют от конца трубки холодильника. Нарушение установленного режима подогрева и перегонки может дать существенное искажение результатов испытания. После перегонки каждых 10 мл топлива (по рискам мерного цилиндра) следует фиксировать температуру по шкале градусника. После того как уровень топлива в мерном цилиндре достигнет отметки 90 мл, следует обратить внимание на ртутный столбик термометра. Сначало он будет подниматься, на какой-то момент остановится, затем начнет опускаться. Наивысший уровень подъема ртутного столбика необходимо зафиксировать – данная температура характеризует конец разгонки топлива. Нагрев следует прекратить при снижении температуры с наивысшего уровня на 5-100 С и при появлении в колбе белого пара. Далее следует убрать электроплитку и дать стечь конденсату из холодильника в течении 5 мин. После окончании перегонки дать колбе остыть. Прибор для определения фракционного состава топлива разобрать. Остаток в колбе слить в малый мерный цилиндр и замерить. Разность между 100 мл топлива и суммой объемов отгонов и остатка, выраженная в процентах, дает потери при перегонке топлива. По величине потерь при перегонке бензина судят о его склонности к испарению при транспортировании и хранении. Полученные результаты перегонки топлива нанести на график для сравнения с кривыми фракционного состава стандартных топлив. 6.Содержание отчета Полученные результаты опыта занести в «Журнал лабораторных работ» и сравнить с нормами Государственного Стандарта на предполагаемую марку топлива и сделать вывод о соответствии испытуемого образца топлива требованиям Стандартов или технических условий. По данным фракционного состава бензина сделать заключение о работе ДВС на данном топливе, для этой цели использовать номограммы для эксплуатационной оценки топлива. 7.Контрольные вопросы Что называется автомобильным бензином? Что характеризует температура перегонки 10% топлива? Что характеризует температура перегонки 50% топлива? Что характеризует температура перегонки 90% топлива? Что характеризует температура начала и конца разгонки топлива? Лабораторная работа № 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОРТА ТОПЛИВА ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И СООТВЕТСТВИЕ ЕГО СТАНДАРТУ 1.Цель работы Закрепление знаний по оценке качества дизельных топлив, оценка качества дизельного топлива, знакомство с методами контрольного анализа топлива, приобретение навыков по проведению анализа. 2.Общие положения Дизельным топливом называется смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 2000 до 3500 С. Получают его из керосиновых, газойлевых и соляровых фракций прямой перегонки нефти, к которым иногда добавляют продукты каталитического крекинга. По групповому составу дизельное топливо преимущественно содержит парафиновые и нафтеновые углеводороды и незначительное количество ароматических. Топливо обладает по сравнению с бензином лучшей химической и физической стабильностью. Технико-экономические требования к дизельному топливу: --бесперебойно поступать в цилиндры ДВС при любых температу- рах и обеспечивать легкий пуск ДВС; --обеспечивать хорошее распыливание и смесеобразование в ци- линдрах двигателя; --легко воспламеняться и плавно сгорать, обеспечивая мягкую и без- дымную работу двигателя; --образовывать минимальное количество нагара, отложений и не вызывать коррозии и коррозионных износов деталей, соприкасаю- щихся с дизельным топливом и продуктами его сгорания. В соответствии с ГОСТ 305-82 выпускаются следующие марки: Л – 0,2 – 40, летнего вида с содержанием серы 0,2 %, применяется при температуре окружающего воздуха от 00 С и выше; З – 0,2 – 35, зимнего вида с содержанием серы 0,2%, применяется при температуре окружающего воздуха до -350 С; З – 0,2 – 45, зимнего вида с содержанием серы 0,2%, применяется при температуре окружающего воздуха до -450 С; А – 0,2, арктическое с содержанием серы 0,2%, применяется при температуре окружающего воздуха до -550 С. В соответствии с ТУ 0251-001-33686428-98 Евродизель: ДИТО-ЭЛ, ДИТО-ЭЛп, ДИТО-ЭЗ-минус 15, ДИТО-ЭЗ-минус 25, ДИТО-ЭЗп-минус 15, ДИТО-ЭЗп-минус20, ДИТО-ЭЗп-минус25, ДИТО-ЭЗп-минус 30 (топлива экологически чистые, улучшенные, с цетановым числом не ниже 45, с пониженным содержанием канцерогенных полиароматических углеводородов). Технические условия предусматривают полное отсутствие в топливах механических примесей, воды, сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей. 3.Методика выполнения работы Ознакомиться с имеющимися в лаборатории образцами дизельных топлив, сравнить с ними испытуемый образец и дать предварительное заключение о принадлежности образца к той или иной марке дизельного топлива. Оценить образец по внешним признакам (прозрачность, цвет, запах, наличие воды и механических примесей, характер испарения). Выполнить анализ на содержание в топливе водорастворимых кислот и щелочей. Определить присутствие непредельных углеводородов. Определить плотность и вязкость дизельного топлива. Установить марку топлива и область его применения. 4.Приборы и материалы Набор дизельных топлив, стеклянный цилиндр диаметром 40-50 мм, нефтеденсиметр, вискозиметр, химические пробирки, термометр, бумага фильтровальная, метилоранж, фенолфталеин, 0,02% раствор марганцевокислого калия, пипетка. 5.Порядок выполнения работы 5.1.Оценка образца дизельного топлива по внешним признакам (цвет, прозрачность, запах, испаряемость, наличие воды и механических примесей) производится аналогично оценки бензина в лабораторной работе №1. 5.2.Определение наличия в топливе водорастворимых кислот, щелочей и непредельных углеводородов производится также аналогично оценки бензина. 5.3.Определение плотности топлива проводится тем же методом, который рассматривался в лабораторной работе № 1. 5.4.Определение кинематической вязкости Кинематическая вязкость дизельного топлива проводится по ГОСТ 33-82 с помощью капиллярных вискозиметров типа ВПЖ-2. Вязкость характеризует подвижность топлива, величину внутреннего трения, силу сцепления молекул. От вязкости топлива зависят качество его распыла в цилиндрах ДВС, дальнобойность струи, четкость начала и конца подачи топлива форсункой. Рис.3. Схема вискозиметра для определения кинематической вязкости (типа ВПЖ-2). При обращении с вискозиметрами требуется особая осторожность из-за их хрупкости. а)мерным цилиндром отмерить 20 мл топлива и залить в широкое колено вискозиметра 1; б)нагреть жидкость в термостате до температуры не менее 20 С; в)погрузить вискозиметр в термостат так, чтобы расширительная емкость 3 оказалась полностью в термостатной жидкости; г)выдержать вискозиметр в баке термостата не менее 15 мин.; д)подсоединить трубку резиновой груши к узкому колену 2 прибора; е)не вынимая вискозиметр из термостата, посредством резиновой груши медленно набрать из расширительной емкости 6 топливо в расширительную емкость 3 несколько выше метки «А» прибора; ж)отсоединить трубку резиновой груши от прибора; з)внимательно наблюдать за перетеканием топлива через калиброванный капилляр 5; и)в момент достижения топливом верхней метки прибора «А» включить секундомер, и при достижении уровня топлива нижней метки прибора «В» - выключить секундомер. При заполнении расширительных емкостей прибора следует следить за тем, чтобы в них не образовывались разрывы и пузырьки воздуха. Произвести не менее трех замеров с той же порцией топлива. Далее следует произвести расчет кинематической вязкости топлива по формуле: V = С * Т , мм2/с ; где С – постоянная вискозиметра, мм2/с (приводится в паспорте вискозиметра); Т – среднее время истечения топлива по результатам трех замеров, с. Вязкость кинематическая дизельного топлива имеет следующие значения: --- для зимнего топлива – 2 – 3 Сст, --- для летнего топлива – 4 – 6 Сст. Вязкость, измеряемая в сантистоксах (Сст): 1 Сст = 1 мм2/с. 6.Содержание отчета Отчет по лабораторной работе оформляется в «Журнале лабораторных работ» по совокупности проведенного анализа дизельного топлива. По результатам проведенного анализа дать заключение по качеству дизельного топлива и указать возможную область его применения (по климатической зоне или по сезонной эксплуатации автомобиля). 7.Контрольные вопросы Какие требования предъявляются к дизельному топливу? Перечислите основные марки дизельных топлив, дайте им характеристику. Как определяется кинематическая вязкость топлива? Какое влияние да дизельное топливо оказывает наличие в нем водорастворимых кислот и щелочей? Какое влияние на дизельное топливо оказывает наличие в нем воды? Лабораторная работа № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОРТА И КАЧЕСТВА МОТОРНОГО МАСЛА И СООТВЕТСТВИЕ ЕГО СТАНДАРТУ 1.Цель работы Закрепление студентами теоретических знаний, знаний по оценке качества моторных масел, знакомство с методами анализа масла и приобретение навыков по проведению анализа. Продолжительность работы – 2 часа. 2.Общие положения Моторным маслом называется смесь углеводородов, имеющих температуру кипения свыше 350 град. С. Основной метод получения масла – разгонка мазута (остаточного продукта прямой перегонки нефти) под вакуумом с получением тяжелых фракций (трансмиссионные масла) и легких (моторные масла). Затем следует очистка масел от нежелательных примесей – очистка кислотная, щелочная, селективная и добавление в масла присадок (до 20 %). В своем составе все моторные масла содержат смолистые соединения, и чем масло светлее, тем лучше оно очищено от смол и тем лучше его качество. Синтетические моторные масла получают из кремнесодержащих соединений. Основные требования к моторным маслам: ---разделять трущиеся детали надежным масляным слоем; ---предохранять детали от коррозии; ---отводить тепло от трущихся деталей; ---обладать способностью смывать с трущихся поверхностей продукты износа; ---не изменять длительное время своих свойств. Для характеристики вязкостно-температурных качеств, у масел нормируется вязкость при определенной температуре, индекс вязкости и температура застывания масла. Лучшими вязкостно-температурными свойствами обладает то масло, у которого в меньшей степени изменяется вязкость при изменении температуры. Такое масло обеспечивает более стабильную смазку при различных температурных условиях. Вязкость масла для ДВС влияет на надежность прокачивания масла по системе смазки, на легкость и быстроту пуска ДВС, уплотнение поршневых колец, на степень очистки масла в фильтрах, расход топлива и масла, на охлаждение трущихся поверхностей. Она зависит от химического состава и структуры углеводородов. Самая низкая вязкость – у парафиновых углеводородов, самая высокая – у ароматических. Основные марки моторных масел: --- для карбюраторных ДВС по ГОСТ 10541-78 М -6з/12 Г1, М -5з/10 Г1, М – 4з/6В1, М – 8 В, М – 6з/10 В, М – 5з/10 Г1, --- для автотракторных дизельных ДВС по ГОСТ 8581- 78 М -10 В2, М - 8 Г2 к, М – 10 Г2 к, М – 8 Г2, М – 10 Г2, М – 8 ДМ, М -10 ДМ; ---автомобильные масла для ДВС по ГОСТ 17479.1 – 85 М – 10 В2С, М – 14 В2, М – 10 Г2 ЦС, М – 14 Г2ЦС и т.д. В настоящее время рынок автомобильных масел все более наполняется маслами зарубежного производства, по классификации SAE (Shell, Mobil, ВР и др.), например: Shell – SAE 10 W 30- SF/СЕ. 4.Приборы и материалы Один из образцов моторного масла, штатив с зажимом, посуда химическая, термометр, секундомер, вискозиметр, нагревательный прибор, стеклянная пластинка, бумага фильтровальная, фольга алюминиевая. 5.Порядок выполнения работы Цвет . Цвет и прозрачность масел зависят от способа и глубины их очистки при производстве, а также от наличия присадок и нежелательных примесей (в любом случае масло будет иметь черный цвет, если в масле будет находиться молибденовая присадка). Цвет масел также различен в проходящем и отраженном свете. Масла сернокислотной очистки при толщине слоя в пробирке 10 – 15 мм в проходящем свете имеют темно-коричневый цвет и мало прозрачны. В отраженном свете они имеют синеватый оттенок. Масла селективной очистки в отраженном свете имеют зеленоватой оттенок, в проходящем - имеют желтоватый, красноватый или светло-коричневый цвет. Мутный вид масел при комнатной температуре свидетельствует о содержании в них эмульсионной воды или механических примесей. Запах . Свежие масла обладают слабым запахом и практически их невозможно отличить друг от друга. Масла селективной очистки имеют запах миндаля, прелого хлеба или карболки. Масла отработавшие имеют запах бензина или другого топлива с оттенком гари. Наличие механических примесей . Испытуемое масло (20-30 мл) в пробирке подогреть над электроплитой до температуры 50-600 С и тщательно перемешать. В пипетку набрать некоторое количество моторного масла и нанести на фильтровальную бумагу 2-3 капли. На фоне расплывающегося масляного пятна будет отчетливо проявляться присутствие механических примесей. Незагрязненное масло имеет чистое и равномерно окрашенное масляное пятно. Затем 2 – 3 капли того же масла из пробирки нанести на прозрачное чистое стекло, наклонить его и наблюдать след растекающего масла. При загрязненном масле на стекле обнаруживаются отдельные точки механических примесей. Наличие воды . Присутствие воды можно обнаружить визуально по мутному или непрозрачному виду масла. Подогретое масло из пробирки нанести на алюминиевую фольгу и подержать 2-3 мин. над открытым огнем при температуре 1000 С. Если послышится потрескивание или масло будет разбрызгиваться – это будет говорить о присутствии в масле воды. Вязкость моторного масла . Вязкость моторного масла определяется вискозиметром в такой же последывательности, как и определение вязкости дизельного топлива. Вязкость определяется при температуре 50, 70 и 900 С. Температура жидкости в термостате контролируется термометром. По полученным значениям кинематической вязкости при соответствующих температурах в «Журнале лабораторных работ» построить вязкостно-температурную характеристику (ВТХ). Оценка пусковых свойств . Оценка пусковых свойств заключается в установлении возможности для пусковых устройств ДВС обеспечивать коленчатому валу необходимое число оборотов при пуске холодного ДВС. Минимальное число оборотов, при котором обеспечивается нормальное смесеобразование и воспламенение смеси, для карбюраторных ДВС – 35-50 об/мин и для дизелей – 100- 150 об/мин. При таком числе оборотов обеспечивается достаточная прокачка масла по системе смазки и не возникает больших износов. О возможности надежного пуска ДВС судят по величине вязкости масла при температуре пуска, и для определения этой вязкости используют номограмму. 6.Содержание отчета Занести в «Журнал лабораторных работ» результаты анализа пробы моторного масла, результаты определения кинематической вязкости и индекса вязкости, построить вязкостно-температурную характеристику масла и по номограмме определить вязкость масла при различных температурах. 7.Контрольные вопросы Чем обусловлен цвет моторного масла? Как определить наличие в масле механических примесей и воды? Как определяется кинематическая вязкость моторного масла? Дайте определение понятию «индекс вязкости». Как оценить пусковые свойства моторного масла? Объясните смысл построения вязкостно-температурной характеристики моторного масла. Лабораторная работа № 5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОРТА И КАЧЕСТВА ПЛАСТИЧНОЙ СМАЗКИ 1.Цель работы Закрепление теоретического материала, ознакомление с методами определения основных свойств пластичных смазок, изучение основных марок пластичных смазок для автомобилей. Продолжительность работы – 2 часа. 2.Общие положения Пластичные смазки занимают особое место в организации ТО автомобилей, являясь основным материалом при проведении первого технического обслуживания. Их качество влияет на срок службы многих деталей и узлов автомобиля, надежность их работы. Применяются в таких узлах автомобилей, где трудно создать герметичность для жидкого масла и защитить поверхности деталей от проникновения влаги, пыли и грязи. В автомобилях насчитывается от 20 (семейство ГАЗ) до 75 (семейство КрАЗ) узлов трения, смазываемых через пресс-масленки: подшипники и шлицевые соединения карданного вала, подшипники ступиц колес, листы рессор и т.д. Условия применения смазок неодинаковы : смазка может нагреваться до довольно высокой температуры (подшипники ступиц колес), узлы трения находятся под воздействие окружающей среды (низкая температура, повышенная влажность, грязь, агрессивность среды эксплуатации, пыль и т.д.). По внешнему виду пластичная смазка должна представлять собой однородную массу без наличия комков, посторонних включений, примесей или выделившегося масла. Смазка, не отвечающая этим условиям, должна быть забракована. Требования, предъявляемые к пластичным смазкам: ---разделять трущиеся детали прочной смазочной пленкой для уменьшения износов и потерь на трение; ---удерживаться в узлах трения, не вытекая из них; ---защищать трущиеся детали от попадания пыли, грязи, влаги, не вызывать коррозионного износа деталей; ---легко прокачиваться по смазочным каналам; ---не плавиться при нагревании до рабочих температур; ---сохранять свою пластичность в широком интервале температур; ---не воздействовать на резину; ---не смываться водой, не изменять свои свойства при попадании воды. 3.Методика выполнения работы Ознакомиться с методическим руководством по проведению лабораторной работы. Оценить образцы смазок по внешним признакам (цвет, запах, структура). Определить растворимость смазок в воде и бензине. Установить наличие в смазке механических примесей. Установить пробу на жировое пятно. Определить температуру каплепадения пластичной смазки. Дать заключение о сорте смазки, указав область применения. Заполнить журнал лабораторных работ. 4.Приборы и материалы Прибор для определения температуры каплепадения, баня водяная, фильтровальная бумага, образцы пластичных смазок, стеклянные пластинки, бензин-растворитель, шпатель. 5.Порядок выполнения работы Оценка образца пластичной смазки по внешним признакам. Цвет . Для большинства смазок цвет не является характерным внешним признаком, так как смазки различных марок обладают одинаковым цветом, от белого до темно-коричневого и черного (графитная смазка). Для определения цвета смазку нанести с помощью шпателя тонким слоем на стеклянную пластинку и просмотреть в проходящем свете. Запах . Смазки с углеводородными загустителями имеют слабый запах нефтепродуктов. Жировые смазки универсальные могут иметь запах хозяйственного мыла. Синтетические смазки (солидол С,, солидол УС и др.) обладают своеобразным ароматным запахом. Структура (однородность ). Однородность смазки свидетельствует о равномерном перемешивании основы (жидкое минеральное масло – индустриальное, приборное, авиационное) с загустителем (мыла, твердые углеводороды, органические и неорганические). Для определения однородности нанести шпателем смазку на стеклянную пластинку и просмотреть ее в проходящем свете. Качественная смазка должна быть однородной, без комков и выделяющегося масла. Растворимость . Испытание смазок на растворимость в воде и бензине представляет собой простейший анализ, позволяющий обнаружить вид загустителя (мыльный или твердые углеводороды). Испытуемый образец в количестве по 1 см3 внести стеклянной палочкой в самый низ двух пробирок, стараясь не задеть стенок. Затем в одну пробирку залить 4 см3 воды, в другую – 4 см3 бензина. Пробирку с водой нагреть над электроплиткой (осторожно вращая, чтобы не было выброшено ее содержимое) до кипения. Полное растворение загустителя и образование мутного (мыльного раствора) с плавающим на его поверхности слоем жидкого масла свидетельствует о принадлежности образца к смазкам на мыльном загустителе. Если после охлаждения вода останется прозрачной или слегка мутной, а ее поверхность окажется покрытой слоем смазки – данная смазка принадлежит к смазкам на углеводородном загустителе. Вторую пробирку с образцом смазки, залитым бензином, указанным выше способом нагреть до температуры 600 С. Если в результате опыта будет образован совершенно прозрачный раствор, имеющий окраску в проходящем свете такую же, как и испытуемый образец – это говорит о принадлежности смазки к углеводородным загустителям. Кальциевые и литиевые смазки нерастворимы в воде и бензине, в бензине образуя текучие мутные растворы. Отличить их можно по температуре каплепадения. Механические примеси . Наличие механических примесей возможно при присутствии в смазках посторонних веществ. Примеси абразивного характера (песок, ржавчина и др.) в смазках не допускается. Между двумя стеклянными пластинками поместить пробу испытуемого образца, слегка прижать и затем просмотреть в проходящем свете. Абразивные примеси легко обнаруживаются при таком растирании смазки на стекле другим стеклом (будет слышен характерный скрип). Проба на жировое пятно . Жировое пятно позволяет еще более точно определить состав смазок. Основные сорта смазок дают характерные жировые пятна. Испытуемый образец в форме небольшого комочка диаметром около 5 мм поместить на фильтровальную бумагу и осторожно подогреть ее над электроплитой (или другим источником тепла). При этом легкоплавящиеся части смазки будут впитываться фильтровальной бумагой, а остальная часть останется в виде плотного остатка. Технический вазелин плавится и впитывается полностью, оставляя ровное и светлое пятно. Солидол синтетический - образует пятно с небольшим остатком посредине, цвет которого не изменяется от основного цвета смазки. Солидол жировой образует пятно с плотным и темным осадком посредине. Консталины остаются на фильтровальной бумаге в первоначальном виде, с небольшим масляным ореолом по краям. Графитная смазка оставляет темное жировое пятно с ясно различимыми частицами графита. Униолы – смазки коричнево-желтые, ореол – светло-желтый. У литолов – ореол светлого цвета. Температура каплепадения смазки . Температура каплепадения позволяет установить, при какой температуре смазка расплавляется и превращается в жидкость, теряя свои смазывающие свойства. Являясь сложными веществами, смазки не имеют строго определенной температуры плавления и плавятся в некотором интервале температур. Для надежной смазки рабочая температура механизма должна быть на 10-20 градусов меньше температуры каплепадения смазки, т.е. по ней судят о верхней температурной границе применения данной смазки. Рис.4. Прибор для определения температуры каплепадения Основной частью прибора для определения температуры каплепадения смазки является специальный термометр 1, установленный в верхней части прибора 2. Вывернуть капсюль 3 от верхней части прибора. С помощью шпателя заполнить капсюль испытуемой смазкой. Соединить капсюль со смазкой с верхней частью прибора до упора, срезав шпателем излишки смазки. Прибор вставить в пробирку так, чтобы зазор между прибором и дном пробирки оставался 30 – 40 мм. Пробирку поместить в термостат с жидкостью, имеющей температуру кипения 250-300 градусов. Установить термостат на электроплитку с асбестовой прокладкой. Температура, при которой из нижнего отверстия капсюля упадет первая капля расплавленной смазки, принимается за температуру каплепадения (для низко- и среднеплавких смазок), для тугоплавких – пока расплавленная (вытягиваясь) смазка не достигнет дна пробирки. 6.Оценка результатов испытания. На основании проведенных опытов установить марку смазки, область применения, группу загустителя. Заполнить «Журнал лабораторных работ» по результатам испытаний образца пластичной смазки. 7.Контрольные вопросы Что называется однородностью пластичной смазки и как она определяется? Что можно получить, изучая жировое пятно смазки? Что характеризует температура каплепадения пластичной смазки? Лабораторная работа № 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРКИ И КАЧЕСТВА ТОРМОЗНОЙ ЖИДКОСТИ 1.Цель работы Ознакомиться с методами определения марки и качества тормозных жидкостей, определить область их применения. Продолжительность работы – 1 час. 2.Общие положения Гидротормозные жидкости подразделяются по характеру своей основы на нефтяные (типа ГТН), на касторовой основе - смесь касторового масла и концентрированного спирта (этилового, бутилового и изоамилового) – соответственно марок ЭСК, БСК и АСК, этиленгликолевые – (ГТЖ-22) из смесей сложных гликолей, воды и присадок. Спиртокасторовые жидкости обладают хорошими смазочными качествами, но не высокими вязкостно-температурными свойствами, низкая химическая и физическая стабильность. При отрицательных температурах возможно выпадение кристаллов касторового масла, уже при минус 17-200 С. При повышенных температурах происходит испарение спирта. Они не оказывают разрушительного воздействия на резину, не корродируют металлы. Рекомендуется использовать всесезонно в средней полосе России. Цвет – яркий от красного до оранжево-красного. Этиленгликолевые тормозные жидкости обладают хорошими низкотемпературными, вязкостными свойствами и высокой температурой кипения, поэтому их можно применять в суровых зимних и жарких летних условиях. Жидкости ядовиты и огнеопасны. ГТЖ-22 и ГТЖ-22М имеют цвет прозрачный синий или зеленый, «Нева» - желтого цвета. Нефтяные тормозные жидкости окрашиваются в красный цвет. Наиболее полно удовлетворяют всем эксплуатационно-техническим требованиям для гидротормозных систем автомобилей. Отличительная ее особенность – применять только на тех автомобилях, у которых резиновые детали тормозного привода изготовлены из маслобензостойкой резины. 3.Методика выполнения работы Закрепление теоретического курса, определение марки тормозной жидкости по цвету и запаху, проверить на растворяемость в воде и бензине и на смешиваемость между собой, установить марки испытуемых образцов и соответствие их стандарту, определить область применения. 4.Приборы и материалы Образцы тормозных жидкостей, пробирки химические, вода, бензин 5.Порядок выполнения работы Цвет . Образцы тормозных жидкостей каждую по 10-15 мл перелить в пробирки и просмотреть в проходящем свете, зафиксировав цвет и прозрачность. Жидкости должны быть прозрачными и однородными по своей структуре. Запах . Установить запах тормозных жидкостей, имея в виду, что жидкости на гликолевой основе специфическим запахом не обладают, на спиртокасторовой основе – имеют сложный запах из спирта и касторового масла, на нефтяной основе – специфический запах, похожий на нефть. Растворимость в воде и бензине . Образцы жидкости налить в пробирку по 3-5 мл, добавить такое же количество воды, хорошо встряхнуть и дать отстояться в течении 5-7 мин. При добавлении воды к жидкостям на спиртокасторовой основе, они расслаиваются, жидкости на гликолевой и нефтяной основах перемешиваются с водой в любой пропорции. При добавлении к спиртокасторовым жидкостям бензина происходит их полное перемешивание и образуется однородная смесь, гликолевые и нефтяные жидкости с бензином не перемешиваются, образуя два четких граничных слоя. Проверка на смешивание между собой . Важно помнить о том, что нельзя смешивать между собой тормозные жидкости различного состава, так как они полностью теряют свои качества и свойства и становятся непригодными, при перемешивании образуя два слоя; жидкости одного состава смешиваются между собой. Чтобы проверить, являются ли различные по составу тормозные жидкости однородными, следует их смешать в пробирке (по 5-10 мл). После отстоя, по состоянию смесей сделать вывод о их взаиморастворении 6.Содержание отчета . На основании проделанных опытов сделать заключение о марках, качестве тормозных жидкостей, соответствие их стандартам. Результаты занести в «Журнал лабораторных работ». 7.Контрольные вопросы Какими показателями оценивается качество тормозных жидкостей? Как определяется основа тормозных жидкостей? Какие существуют марки тормозных жидкостей? Лабораторная работа № 7 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РАБОТАВШИХ МОТОРНЫХ МАСЕЛ 1.Цель работы Ознакомиться с основными методами определения показателей качества работавших моторных масел. Провести анализ работавшего моторного масла и сделать заключение о возможности его дальнейшего использования. 2.Общие положения Одним из путей повышения эксплуатационной надежности ДВС автомобилей и экономного использования моторных масел является установление рациональных сроков их замены. В настоящее время периодичность замены моторных масел устанавливается заводом-изготовителем масла и измеряется в километрах пробега автомобиля. Масло оказывает влияние на техническое состояние ДВС, и изменения, происходящие в работе систем и механизмов ДВС, также влияют на изменение качества масла. В связи с этим, работающее масло является носителем комплексной информации, позволяющей оценить как состояние масла, так и состояние двигателя. Поэтому организация периодического контроля за состоянием масла в процессе эксплуатации ДВС позволит своевременно обнаружить неисправность в двигателе и производить замену масла по его фактическому состоянию. Таким образом определение показателей качества масла должно осуществляться путем их сравнения с установленными браковочными значениями. В процессе работы масла происходит изменение его вязкости. Причиной этого может быть: испарение легких фракций масла, его загрязнение органическими и неорганическими примесями, деструкция присадок, окисление, попадание топливных фракций и т.д. Недопустимое изменение вязкости масла может привести: к повышенному износу ДВС, снижению его мощности, снижению топливной экономичности, превышению расхода масла на угар и т.д. Присутствие воды в работавших маслах объясняется рядом причин: поступлением из камеры сгорания вместе с прорывающимися газами, возможным проникновением в картер из системы охлаждения, конденсацией влаги. Наличие воды в масле способствует: образованию осадка, который принято называть низкотемпературным шламом; образованию агрессивных кислот. Топливо оказывает преимущественное влияние на процесс образования в масле различных органических отложений, ухудшающих тепловой режим, подвод масла к трущимся деталям и повышающих износ деталей ДВС. Поступление топлива в масло объясняется следующими причинами: конденсацией продуктов неполного сгорания топлива, поступающих в картерное пространство с прорывающимися газами; повышенный износ ЦПГ и т.д. 3.Порядок выполнения работы Ознакомиться с методическим руководством по выполнению работы, определить вязкость масла, содержание воды и топлива, загрязненность масла, степень срабатывания присадок. Дать заключение о состоянии масла. 4.Приборы и материалы Образцы работавших масел, вискозиметр, бумага фильтровальная, металлический стержень, паяльник, прибор для определения температуры вспышки (в открытом тигле), толуол, пипетки, шприц медицинский, стеклянные колбы. 5.Методика выполнения работы 5.1.Определение вязкости Определение вязкости заключается в сравнении скоростей истечения свежего и работавшего масел в параллельных канавках прибора вискозиметра типа «Флостик». Рис.6. Схема вискозиметра Вискозиметр имеет два резервуара 2 с калиброванными отверстиями 3 для свежего и работавшего масла и два резервуара 1 для стока избытка масла. С одной стороны вискозиметр имеет наклонную поверхность под углом 20 градусов. Пробы свежего и отработавшего масел комнатной температуры залить в соответствующие резервуары вискозиметра, находящегося в горизонтальном положении. Уровнять уровни свежего и работавшего масел, для чего вискозиметр оставить на 5 минут в горизонтальном положении. Шприцем удалить избыток масла из резервуаров 1. Вискозиметр пальцем руки наклонить и удерживать в таком положении, пока свежее масло не достигнет отметки «0». Затем прибор быстро перевести в горизонтальное положение. Мелом отметить точку в том месте, где остановилось работавшее масло. Если эта точка находится между отметками «А» и «Б» прибора, масло считается работоспособным. Если преодолело отметку «Б» - то его вязкость слишком мала, если не достигло отметки «А» - то высока. В обоих случаях масло неработоспособно и его необходимо заменить в двигателе на свежее. 5.2.Определение содержания воды Тщательно перемешать пробу работавщего масла и определить наличие в нем воды тремя способами: А) с помощью пипетки нанести на фильтровальную бумагу 5-10 мл масла, и тщательно пропитать бумагу маслом в течении 3-5 мин. Поднести пинцетом фильтровальную бумагу к пламени горелки и поджечь. По таблице определить степень обводнения масла. Б) паяльник мощностью 40…60 Вт нагреть до температуры 1500 С и его жало на 3-5 мм опустить в пробу работавшего масла. Вместо паяльника можно использовать разогретый на открытом огне стержень. По таблице определить степень обводнения масла. В) с помощью пипетки нанести на фольгу от шоколада 5-10 капель масла. Поднести пинцетом фольгу к пламени горелки на 3-5 мин. По таблице определить степень обводнения масла. Таблица 3 Оценка работоспособности работавшего масла Характер горения факела, Обводненность Решение характер потрескивания, масла, % состояние поверхности Слабое шипение, одиночное 0,5 работоспособно потрескивание Незначительное потрескивание, 0,8 работоспособно отдельные фейерверки Треск, сильное потрескивание, 1,2 не работоспособно сильный фейерверк, кипение требуется обезво- масла живание Браковочный показатель содержания воды в масле – не более 0,3 %. 5.3.Определение содержания топлива Метод позволяет косвенно судить о наличии топлива в работавшем моторном масле по снижению температуры вспышки. Сущность метода состоит в определении температуры, при которой над поверхностью нагреваемого масла появляются синие всплески при поднесении к ней открытого пламени. По температуре вспышки в открытом тигле судят об огнеопасности масла и наличие в нем легкоиспаряющихся углеводородов, минимальная температура свежего, не работавшего масла – 195 С. Рис.7. Прибор для определения температуры вспышки в открытом тигле. Пробу работавшего масла залить во внутренний тигель 4, не доливая до верхнего края 10-12 мм. Над пламенем горелки нагреть наружный тигель 2 так, чтобы температура масла повышалась сначала на 100 С в минуту, а за 400 С до ожидаемой температуры вспышки – на 4-50 С в мин. За 100 С до ожидаемой температуры вспышки провести медленно по краю тигля, на расстоянии 10 – 15 мм от поверхности масла пламенем зажигательного устройства. Длина пламени должна быть около 4 мм, время продвижения пламени от одной стороны тигля до другого – 2-3 с. Испытания повторять через каждые 20 С подъема температуры по термометру 5, пока над частью или над всей поверхностью масла не появится синее исчезающее пламя. Зафиксированная в этот момент температура и будет являться температурой вспышки. Браковочный показатель – снижение температуры вспышки – на 200 С и более. 5.4.Определение диспергирующих свойств масла Диспергирующие свойства моторных масел – способность масла удерживать нерастворимые в масле продукты в виде мелкодисперсной фазы. Сохранение маслом диспергирующих свойств в процессе эксплуатации является важным критерием оценки его пригодности к дальнейшему использованию. В процессе использования масла в ДВС содержание механических примесей резко возрастает за счет образования твердых нерастворимых в масле продуктов окисления углеводородов масла и топлива и попадания пыли вследствии недостаточной герметичности масляных и топливных систем и абразивных продуктов в воздухе, который подается в камеру сгорания ДВС; образования продуктов износа и коррозии металлов. Наличие в работающем масле значительного количества механических примесей является одним из основных критериев для оценки его пригодности к дальнейшему использованию, т.к. они усиливают износ, загрязняют систему смазки, приводят к образованию лаков на горячих поверхностях работающих деталей. а) в пробирку на 3/4 ее объема заполнить моторным маслом; б) пробу моторного масла подогреть в сосуде с горячей водой до температуры 500 С; в) тщательно перемешать подогретое масло в течении 5 мин.; г) чистой сухой пипеткой набрать масло, сбросить две капли масла обратно в пробирку; д) третью каплю масла нанести на фильтровальную бумагу; с одной пробы нанести на фильтровальную бумагу по три капли, расположив их треугольником; е) просушить капли на воздухе. Высушенная на воздухе капля образует масляное пятно, которое следует сравнить с эталоном, определяя таким образом загрязненность масла. От капли свежего, не работавшего в ДВС масла, на фильтровальной бумаге остается круглое светлое пятно, имеющее примерно одинаковый цвет по всей площади пятна. В зависимости от сорта масла цвет пятна может быть от белого до светло-желтого. Масло, работавшее в ДВС, образует пятно с темным ядром в центре, вокруг которого располагается более светлый масляный поясок. В ядре пятна собираются углеродистые и другие нерастворимые в масле частицы, а затем уже расплывается масло, очищенное от них. В масляном пятне различают три характерные зоны: центральное ядро 1, ореол центрального ядра 2, зона диффузии диспергированных загрязнений 3. . Рис.8.Схема масляного пятна Цвет центрального ядра и его окантовка (ореола) характеризует степень загрязненности масла механическими примесями. Чем темнее ядро пятна и его окантовка, тем сильнее загрязнено масло, тем больше в нем содержится механических примесей. Рис.9.Хроматограмма работавшего масла: d – диаметр ядра; Д – диаметр диффузии масла; R – масляный поясок Соотношение площадей зон центрального ядра и диффузии определяет диспергирующую способность масла. При низких моющих свойствах масла ядро, в котором собираются все загрязнения. Имеет резко очерченные границы. При высоких моющих свойствах масла ядро имеет расплывчатые контуры, а за ним следует зона диффузии, имеющая как бы кружевные края. Чем больше площадь зоны диффузии. тем более высокими диспергирующими свойствами обладает испытуемое масло. Количественная оценка диспергирующей способности масла определяется по формуле: ДС = 1 -- d2 / D2 ; Где d – средний диаметр центрального ядра, мм; D – средний диаметр зоны диффузии, мм. Чем выше значение ДС, тем более высокими диспергирующими свойствами обладает испытуемое масло. 6.Содержание отчета В «Журнал лабораторных работ» занести результаты анализов работавшего моторного масла и дать заключение о дальнейшем его использовании. 7.Контрольные вопросы Что называется диспергирующей способностью моторного масла? Как изменяются свойства масел в процессе эксплуатации автомобилей? Какие существуют виды загрязнений моторного масла? Что характеризует температура вспышки моторного масла? Чем объясняется присутствие воды и топлива в моторном масле? На какие показатели моторного масла влияет наличие в нем воды и топлива? Лабораторная работа № 8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА НИЗКОЗАМЕРЗАЮЩЕЙ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ 1.Цель работы Закрепление теоретических знаний; ознакомление с методами основных стандартных параметров, характеризующих качество антифризов; приобретение необходимых навыков по оценке и исправлению качества антифризов. Продолжительность работы – 1 час. 2.Общие положения Низкозамерзающие охлаждающие жидкости (антифризы) применяют в системе охлаждения автомобиля при его эксплуатации в зимнее время года. Наибольшее распространение получили этиленгликолевые антифризы, которые представляют собой смесь этиленгликоля и воды. Теплоемкость охлаждающей жидкости 3,2 – 3,8 кДж/кг, (этиленгликоля – 2,9 кДж/кг), то есть несколько меньшая по сравнению с водой – 4,2 кДж/кг. Характерная особенность этиленгликолевой жидкости состоит в сложной зависимости температуры замерзания от содержания этиленгликоля. Температура кипения этиленгликоля и воды соответственно равны 197,5 и 1000 С, застывания – соответственно -11,5 и 00 С. Выпускаемые промышленностью антифризы марок 40 и 65 имеют температуру кристаллизации -40 и -65 градусов, т.е. при этих температурах появляются и всплывают на поверхность первые кристаллы льда, а этиленгликоль остается жидким, поэтому низкозамерзающая жидкость превращается в подвижную кашеобразную массу, не способную разорвать детали системы охлаждения. Этиленгликолевая жидкость оказывает на металлические детали системы охлаждения автомобиля примерно такое же коррозионное воздействие, как и вода. При попадании в жидкость нефтепродуктов приводит к ее вспениванию. Кроме того, при взаимодействии гликолей с водой, из состава антифриза выделяются кислоты – муравьиная и щавелевая. Поэтому, при производстве этиленгликолевых антифризов в их состав вводят присадки (противокоррозионные, антинакипные и др.) Нельзя забывать о том, что этиленгликоль ядовит, поэтому ядовиты и низкозамерзающие жидкости на его основе. Прямую угрозу для жизни человека представляет доза в 100 мл антифриза, и даже при благоприятном исходе возникают тяжелые поражения почек и нервной системы. При контакте с кожей человека – этиленгликолевая жидкость безвредна. При эксплуатации автомобилей из системы охлаждения будет испаряться в первую очередь вода, так как температура кипения воды и этиленгликоля соответственно равны 100 и 197,50 С, поэтому исправление качества охлаждающей жидкости сводится к добавлению недостающего количества воды в систему охлаждения ДВС. Следить за составом этиленгликолевой жидкости и за температурой ее замерзания можно по плотности жидкости, пользуясь прибором – гидрометром, шкалы которого показывают концентрацию этиленгликоля в жидкости и соответственно этой концентрации температуру застывания жидкости. Наиболее распространенные марки антифризов: ---ГОСТ 159-52 – Тосол А (концентрат), Тосол-40, Тосол-65. ---ТУ 6-02-751-73 – Тосол А, Тосол-А40, Тосол-А65, Тосол-А40М, Тосол-А65М, Лена-А40М, Лена-А65М, ---ТУ 6-02-751-86 Тосол-А40М, Тосол-А65М (Техно-21), ---ТУ 2422-014-2799453-97 Тосол-А40М, Тосол-А65М (Агат-Авто), ---Antifreeze and Coolant (Quaker State) - соотв. Тосол-А40М, ---Havoline (S.A. Texaco Belgiun N.Y.) - соотв. Тосол-А40М, ---Prestone (Prestone Products Corporation) - соотв. Тосол-А40М. 3.Методика выполнения работы -- оценить испытуемый образец по внешним признакам (прозрачность, цвет, запах, наличие механических примесей, нефтепродуктов); -- определить состав антифриза по плотности; -- определить при помощи диаграммы содержание этиленгликоля и температуру застывания антифриза по приведенной плотности; -- установить наличие в антифризе кислот; -- установить марку испытуемого образца и соответствие его стандарту; -- произвести расчет по доведению состава антифриза требованиям стандарта; -- дать заключение о соответствии качества исправленного анти- фриза требованиям Госстандарта. 4.Приборы и материалы Ареометр-гидрометр, образец антифриза, стеклянный цилиндр на 250 мл, пробирки, полоска индикаторная. 5.Порядок выполнения работы Оценка образца по внешним признакам. Свежеприготовленный этиленгликолевый антифриз представляет собой слегка мутноватую жидкость, окрашенную в светло-оранжевый (марка 65) или светло-желтый (марка40) цвет. В антифризе не должно быть крупных взвешенных частиц, осадков, расслаивания, следов другой жидкости на поверхности. Такой жидкостью, в частности, могут быть нефтепродукты (бензин, дизельное топливо и т.д.). Не смешиваясь с антифризом, они вызывают бурное вспенивание и при эксплуатации могут быть выброшены из системы охлаждения двигателей. Бывшие в употреблении антифризы значительно загрязнены. Особенно мутными они делаются в тех случаях, когда перед заливкой их в систему охлаждения ДВС не удалялась накипь. Такие антифризы становятся пригодными для дальнейшей эксплуатации только после их фильтрации. В пробирку осторожно налить 20-30 мл испытуемого образца антифриза и оценить его состояние в проходящем и отраженном свете. Определение состава антифриза . В стеклянный цилиндр осторожно наливают 200-220 мл низкозамерзающей жидкости, имеющей температуру 200 С, дают ей отстояться, чтобы выделились пузырьки воздуха. Гидрометр со шкалой деления в пределах от 1,000 до 1,080 г/мм3 берут за верхнюю часть и медленно погружают в цилиндр с жидкостью. Гидрометр нельзя преждевременно выпускать из рук, так как при быстром погружении он может разбиться о дно цилиндра. При прекращении колебаний следует произвести отсчет показаний по шкале гидрометра, имея ввиду, что шкала прибора проградуирована при температуре испытания 200 С, и только при такой температуре антифриза прибор покажет истинное значение этиленгликоля. Следует иметь ввиду, что плотность этиленгликоля – 1,109 – 1,118 г/мм3 . Далее следует сделать пересчет по формуле: Систин. = С * (1 + 0,008*(Т – 20)); Систин. – истинное значение этиленгликоля; С – концентрация этиленгликоля в антифризе; Т - температура жидкости. Данная формула справедлива только для антифризов с содержанием этиленгликоля от 30 до 70%. Вычисленное значение Систин. следует округлить до ближайшего целого числа. Далее по шкале гидрометра или по диаграмме находят температуру замерзания испытуемого образца. Для этого проводят горизонтальную линию от оси ординат, где нанесены значения плотности, до пересечения ее с кривой плотности опускают перпендикуляр на ось абсцисс и получают значение состава антифриза. Продолжая перпендикуляр вниз до пересечения с кривой температур замерзания и проведя горизонтальную линию влево до оси ординат, получают значение температуры замерзания. Расчет необходимой добавки воды или этиленгликоля . На основании проделанных испытаний и расчетов делается заключение о соответствии качества антифриза требованиям стандарта. Если показатели качества отличаются от норм стандарта, следует произвести расчет по доведению качества состава антифриза Расчет количества необходимой добавки воды или этиленгликоля для исправления антифриза производится по формулам: при добавке этиленгликоля X1 = (a – b) * V/b ; при добавке воды X2 = (c – d) * V/d ; где X – количество добавляемого компонента; V – исходный образец; a – объемный процент воды в исходном образце; b – объемный процент воды в заданной смеси (находится по диаграмме); с – объемный процент этиленгликоля в исходном образце; d – объемный процент этиленгликоля в заданной смеси (находится по диаграмме). Определение наличия в антифризе кислот . Низкозамерзающие жидкости на основе этиленгликоля, могут содержать в своем составе муравьиную и щавелевую кислоты. Для нейтрализации кислот в состав присадок вводятся щелочные компоненты. Таким образом, после того как в антифризе закончится запас щелочи, его необходимо из системы охлаждения двигателя автомобиля слить, т.к. образующиеся кислоты не только разрушают присадки антифриза, но и корродируют и разрушают детали и узлы системы охлаждения. Образец антифриза тщательно перемешать взбалтыванием в бутылке, затем в пробирку осторожно налить 10-15 мл испытуемого образца. В пробирку с помощью пинцета опустить лакмусовую бумажку на одну-две минуты. При наличии в антифризе муравьиной и щавелевой кислот лакмусовая бумажка изменяет свой цвет с голубого на бордовый. 6.Содержание и оформление отчета Результаты проведенных исследований и расчетов занести в «Журнал лабораторных работ». 7.Контрольные вопросы Как происходит исправление качества антифриза? Как определяется плотность антифриза? Как можно по диаграмме определить состав и температуру замерзания антифриза? Список литературы 1.Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы. Учебник для ВУЗов. М., Транспорт, 1986. 2.Колесник П.А. Материаловедение на автомобильном транспорте Учебник для ВУЗов. М., Транспорт, 1987. 3.Колобов М.П. Эксплуатационные материалы для автомобилей и специальных машин. М., ДОСААФ СССР, 1987. 4.Синицын А.К. Масла, смазки, технические жидкости и материа- лы для вашего автомобиля. М, «Литограф», 2000. 5.Школьников В.Н. Топлива, смазочные материалы, технические