В.А. Каня, В.С. Пономаренко
Курс лекций
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Кафедра «Тепловые двигатели и автотракторное оборудование»
Допущено Министерством образования и науки России в качестве учебного пособия для бакалавров высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» (профили подготовки: «Автомобили и автомобильное хозяйство», «Автомобильный сервис», «Сервис транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования (строительные, дорожные и коммунальные машины)», «Сервис транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования (нефтегазодобыча)», «Сервис транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования (нефтепродуктообеспечение и газоснабжение)»
Рецензенты: зав. кафедрой, чл.-корр. РАН В.А. Лихолобов; канд. техн. наук, доц. В.К Носенко (кафедра химической технологии ГОУ ВПО Омского государственного университета им. Ф.М Достоевского); канд. техн. наук, проф. Н.И. Прокопенко (кафедра двигателей Омского автобронетанкового инженерного института, филиал Военной академии материально-технического обеспечения)
Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве курса лекций. Каня, В.А.
ISBN 978-5-93204-801-6
Приведены основные эксплуатационные материалы, используемые при эксплуатации и изготовлении автомобиля: топлива; моторные и трансмиссионные масла; пластичные и твёрдые смазки; охлаждающие, тормозные, амортизаторные и пусковые жидкости; гидравлические масла; лакокрасочные материалы; клеи; резинотехнические, обивочные и уплотнительные материалы, авто химия и автокосметика. Рассмотрены назначение, ассортимент, состав, маркировка, основные эксплуатационные свойства перечисленных материалов. Имеет интерактивное оглавление.
Предназначен для студентов всех форм обучения вузов технического направления, а также аспирантов и инженерно-технических работников, работающих в автомобильной отрасли.
Омск, 2015
ВВЕДЕНИЕ
Эффективность и надёжность эксплуатации автомобилей, тракторов, дорожных машин зависит не только от их конструктивных особенностей, но и от оптимального подбора топливосмазочных материалов, технических жидкостей и других эксплуатационных материалов.
Основным сырьём при производстве эксплуатационных материалов является нефть. Большое значение развитию науки о нефти придавал великий русский учёный-химик Д.И. Менделеев. Академики Н.Д. Зелинский, С.С. Наметкин, Н.Н. Семёнов своими исследованиями позволили раскрыть особенности строения и возможности развития углеводородов нефти и нефтепродуктов.
Благодаря большому разнообразию углеводородов нефти, из неё получают несколько видов топлив, что связано с конструктивными особенностями двигателей. Для поршневых двигателей внутреннего сгорания из нефти получают бензин и дизельное топливо. В начале XX в. К.Э. Циолковский теоретически обосновал использование жидких нефтяных топлив в двигателях с реактивной тягой. В 1930-1932 гг. под руководством советского учёного Ф.А. Цандера были построены две ракеты с жидкостным реактивным двигателем, работающим на бензине. Хорошим топливом для котельных установок являются мазуты — жидкие остатки после перегонки нефти. Способ промышленного сжигания мазутов впервые предложил выдающийся русский учёный В.Г. Шухов. Уже более 100 лет этот способ успешно применяется.
Гидродинамическая теория смазки, созданная Н.П. Петровым, нашедшая продолжение в работах Н.Е. Жуковского, С.А. Чаплыгина, Л.С. Лейбензона, имела большое значение для развития и производства смазочных материалов. Первую промышленную смазку в начале XX в. — колёсную мазь — готовили из нефтяных остатков загущением кальциевыми мылами смоляных кислот. Современные представления о структуре смазок создали исследования Г.В. Виноградова, Д.С. Ве-ликовского, В.П. Варенцова, П.А. Ребиндера и других учёных.
Эффективное использование нефтепродуктов невозможно без представления о процессах изменения их углеводородов и окисления металлов. Изучению химической и электрохимической коррозии металлов при контакте с маслами и смазками, разработке путей предотвращения разрушения металлов и улучшения защитных свойств нефтепродуктов, создания методов и приборов для проведения комплекса исследований посвящены работы Б.В. Лосикова, К.С. Рамайя, Г.В. Виноградова, К.К. Папок и др.
Проблемы качества топливосмазочных материалов возникли на рубеже XIX и XX вв. в связи с появлением и развитием автомобилей и двигателей внутреннего сгорания. Оценка эксплуатационных свойств нефтепродуктов осуществляется квалификационными методами, разработка и создание которых относятся к началу XX в. В это время возникла проблема детонационного сгорания топлива в бензиновых двигателях внутреннего сгорания. В 1927 г. была создана одноцилиндровая установка «Вокеш» для определения октанового числа бензинов.
Для решения многих практических задач на стыке фундаментальных наук появились новые отрасли знаний. К ним, например, относится химмотология — это наука, изучающая эксплуатационные свойства и качество топливосмазочных материалов, их рациональное использование. Название этой науке дал видный советский учёный в области смазочных масел профессор К.К. Папок в 1964 г. Название химмотология происходит от слов химия, мотор и логос (наука). Одним из ведущих учёных, развивающих эту науку, является профессор А.А. Гуреев.
Дисциплина «Эксплуатационные материалы» для студентов направления 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» относится к дисциплинам профессионального цикла базовой части, то есть введённой в учебный план в соответствии с государственным образовательным стандартом.
Это связано с тем, что специалисты данного направления должны знать:
- принципы работы, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых транспортно-технологических систем;
- методы и правила использования оборудования, условия выполнения работы;
- основные требования, предъявляемые к технической документации, материалам, изделиям;
- номенклатуру потребляемых материалов, технические характеристики, конструктивные особенности и режимы работы оборудования предприятия, правила его эксплуатации, организацию обслуживании и ремонта;
- материально-техническое обеспечение, организацию складского хозяйства, транспорта, погрузочно-разгрузочных работ на предприятии и других вспомогательных службах;
- методы экономической эффективности внедрения новой техники и технологии;
- правила и нормы охраны труда, техники безопасности, производственной санитарии и противопожарной защиты;
- требования экологии по защите окружающей среды.
Без изучения этой дисциплины получить такие знания невозможно, так как эксплуатационные свойства автомобиля, влияющие на безопасность конструкции, безопасность движения, экологию, комфортабельность, проходимость, экономичность, надёжность (безотказность), связаны с используемыми эксплуатационными материалами.
Кроме того, значительная часть расходов при изготовлении и, особенно, при эксплуатации автотранспортных средств идёт на эксплуатационные материалы, и от правильного их применения зависит рентабельность предприятия. Отсюда для эффективной и грамотной деятельности специалист должен знать физико-химические, эксплуатационные и экологические свойства автомобильных эксплуатационных материалов, требования к ним, ассортимент, классификацию, отечественную и зарубежную маркировку, нормы расхода, определять вид эксплуатационного материала.
При подготовке конспекта лекций были использованы источники, указанные в библиографическом списке в конце издания. Номера и названия нормативных документов, в соответствии с которыми изготавливают, маркируют и контролируют эксплуатационные материалы, указаны в тексте конспекта в соответствующем разделе.
При изучении дисциплины необходимо пользоваться и другими методическими разработками кафедры тепловых двигателей и автотракторного электрооборудования. Для более тщательного и подробного изучения конкретного эксплуатационного материала данного курса лекции недостаточно, так как это, во-первых, конспект, то есть краткое изложение материала, а во-вторых, с развитием транспортных средств изменяются и эксплуатационные материалы, возникают новые требования к качеству и свойствам эксплуатационных материалов, что приводит к разработке новых нормативных документов. В результате появляются новые топливосмазочные материалы, технические жидкости, клеи, полимеры, лакокрасочные покрытия, резинотехнические изделия, присадки, модификаторы и т.д.
Кроме того, в пособии добавлен раздел «Автохимия, автокосметика», незаслуженно пропущенный в предыдущих изданиях. В этом разделе рассмотрены ассортимент, назначение, состав, появившихся в настоящее время многочисленных автопрепаратов :
- очистителей металла, пластика, ковриков, шин, резинотехнических изделий с одновременным чернением; кожи, ткани, форсунок, инжекторов, камер сгорания, колёсных дисков и т.д.;
- размораживателей стёкол и замков, удаляющих наледь со стёкол, щёток, фар, зеркал, кузова, порогов;
- незамерзающих жидкостей для стёкол;
- нанопокрытий для стёкол;
- автошампуней с полирующими свойствами;
- средств для удаления битумных, жировых и масляных пятен;
- протирочных материалов: салфетки, микрофибры и т.д.
В связи с вышесказанным возникла необходимость переиздания ранее написанного конспекта лекций, а введение дополнительной дисциплины «Технические жидкости и полимеры» способствовало разделению конспекта лекций на два раздела.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ежегодное увеличение автомобильного парка, роет грузо- и пассажироперевозок заставляют увеличивать добычу и переработку нефти, открывать и вводить в действие новые месторождения, зачастую расположенные в малонаселённых, отдалённых, труднодоступных районах. Это ведёт к истощению невозобновляемых природных ресурсов.
Автомобильный транспорт является основным потребителем топливосмазочных материалов и технических жидкостей. В связи с этим проблема экономного потребления эксплуатационных материалов автомобильным транспортом стоит наиболее остро. Наряду с усовершенствованием конструкции автомобилей в целом и двигателей внутреннего сгорания в частности, эксплуатацией технически исправного и правильно отрегулированного парка машин, большое значение имеют замена нефтяных видов топливосмазочных материалов альтернативными, в том числе синтетическими, повышение качества выпускаемых эксплуатационных материалов, рациональное использование материалов в процессе эксплуатации.
Рост числа автомобилей приводит не только к сокращению запасов нефти и газа, но к негативному воздействию на окружающую среду. Уменьшить вредное воздействие на экологию могут позволить уже перечисленные мероприятия: создание современных, основанных на новых технологиях машин, использование альтернативных эксплуатационных материалов.
Эффективность, надёжность эксплуатации автомобилей, рациональное использование эксплуатационных материалов зависят и от их правильного подбора. По своим качествам эксплуатационные материалы должны соответствовать как модели, так и условиям эксплуатации автотранспортной техники. Использование материалов низкого качества ведёт к снижению долговечности и надёжности работы механизмов и узлов машин; применение материалов более высокого качества, чем требуется, вызывает необоснованное увеличение затрат.
Таким образом, знание ассортимента эксплуатационных материалов, их назначения, эксплуатационных свойств позволяет специалисту правильно и рационально их использовать.
Объём настоящего курса лекций и уровень его изложения должны обеспечить развитие у студентов ясных представлений обо всех эксплуатационных материалах, применяемых на автомобильном транспорте. Однако динамично изменяющаяся конструкция транспортных средств требует как новых конструкционных, так и новых эксплуатационных материалов. Кроме того, в курсе лекций не рассмотрены очистители камеры сгорания, промывочные жидкости систем смазки и охлаждения и прочие вспомогательные эксплуатационные материалы. В связи с этим настоящий специалист должен постоянно следить за ассортиментом, маркировкой, свойствами и пр. современных автотранспортных эксплуатационных материалов.
При подготовке курса лекций использовались последние данные из периодической печати и работы авторов А.А. Гуреева, J1.C. Васильевой, М.Э. Бутовского, Е.В. Москвина, А.А. Капустина, А.С. Сафонова, A.M. Данилова, Н.Б. Кириченко, A.M. Обельницкого, Г.В. Аржанухина и др.