ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.06.2024
Просмотров: 94
Скачиваний: 0
вием низкой температуры и сильного ветра, легко проникает через щели и отверстия в кабину, кузов и в недостаточно защищенные механизмы.
ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ к о н с т р у к ц и о н н ы х
и э к с п л у а т а ц и о н н ы х м а т е ри а л о в
Низкие температуры воздуха, воздействуя на материалы дета лей, вызывают изменение их физических свойств. Например, при
температуре от |
м и н у с |
40—30° С и |
ниже ударная вязкость угле |
родистых сталей |
резко |
уменьшается |
(рис. 5). При температуре |
минус 40° С и ниже детали, изготовленные из стали с присадками кремния и марганца (листы рессорные, пружины и др.), чугуна (головка цилиндров, кожух сцепления, картеры коробки передач и раздаточной коробки), становятся очень хрупкими.
Оловяяо-свинцовые припои при температуре минус 45° С и ниже разрушаются и превращаются в порошкообразную массу, отстаю щую от мест спая.
У вкладышей подшипников дизельных двигателей, залитых свинцовистой бронзой марки СБ-30, при температуре от минус 20° С и ниже из-за разности коэффициентов объемного расширения стального основания, слоя свинцовистой бронзы и головки шатуна, искажается кольцевая форма зазора, в результате чего зазор меж ду шейкой вала и вкладышем подшипника уменьшается почти вдвое.
Уменьшение зазора нарушает при пуске двигателя нормальную подачу масла к подшипникам, что приводит к местному повышен ному нагреву слоя свинцовистой бронзы, доходящему в некоторых случаях до +200—250° С, к разрушению рабочих поверхностей вкладыша подшипника, образованию кольцевых рисок и повышен ному износу шейки коленчатого вала.
Под воздействием низких температур детали, изготовленные из некоторых сортов резины, особенно в нерабочем состоянии, теряют эластичность, упругость, и на их по верхности образовываются трещи ны, а при воздействии более низких температур (минус 40° С и ниже)
наблюдается стеклование (подобие кристаллизации) резины (табл. 2), что вызывает повышенную хруп кость и их разрушение при работе под нагрузкой без предварительно го разогрева.
На автомобильных шинах и де -200 -150 -100 -50. 0+27і°С\ талях, изготовленных из резины и находящихся под нагрузкой, при стоянке автомобилей при низких температурах появляются остаточ
ные деформации.
:ю
|
|
Т а б л и ц а 2 |
|
Температуры, °С, при которых изменяется |
|
|
качество резины |
|
Резина |
|
|
|
Растрескивание |
.Стеклование |
СКБМ (морозостойкая)............................... |
—68 |
От—70 до —75 |
С К В ..................................................................... |
—53 |
—58 |
С К Б ..................................................................... |
—42 |
—48 |
На рис. 6 приведены данные изменения механических свойств резины СКВ (для шин), изготовленной из натрий-бутадиенового каучука.
При потере шинами упругости ухудшается их сцепление с по верхностью дороги, в результате чего до разогрева шин возможно буксование ведущих колес даже на ровных участках укатанной снежной или обледенелой дороги. Для устранения остаточных де-
Относительное удлинение, %
Рис. 6. Изменение механических свойств резины СКВ, изготовленной из натрийбутадиенового каучука, под воздействием низких температур (по данным
И.В. Бородина и А. К. Никитина):
а— чистые смеси; б — смеси с улучшающими наполнителями
фармаций и возвращения резине первоначальных механических свойств необходим разогрев ее до температуры ие меньше чем + 10° С.
Отдельные детали, изготовленные из пластических масс, при низких температурах также разрушаются, образуя трещины, сколы и отставания от металлического каркаса.
При понижении температуры в значительной степени ухудша ются основные физические свойства бензина, дизельного топлива, различных сортов масел для двигателя, смазок, жидкостей для амортизаторов и т. д.
11
|
|
Топливо |
|
|||
|
С понижением темпе |
|||||
ратуры |
|
увеличиваются |
||||
вязкость |
и плотность бен |
|||||
зина, вследствие |
чего |
|||||
ухудшается |
протекание |
|||||
его |
через |
жиклеры |
кар |
|||
бюратора. |
При |
пониже |
||||
нии температуры от |
+40 |
|||||
до |
минус |
|
10° С |
вязкость |
||
■бензина |
|
увеличивается |
||||
на |
76%', |
|
а |
плотность — |
||
на 6% (рис. 7). Распыл |
||||||
бензина |
в |
смесительной |
||||
камере |
карбюратора с |
|||||
увеличением |
поверхност |
|||||
ного натяжения |
ухудша |
|||||
Рис. 7. Зависимость кинематической вязкости 1 ется. |
|
|
|
|
|
|
и плотности 2 бензина от температуры |
С понижением же тем |
|||||
пературы |
|
от |
4-30 до |
ми |
нус 20° С коэффициент избытка воздуха при смесеобразовании воз растает на 18%. Минимальные температуры окружающего возду ха, при которых возможно нормальное смесеобразование при ус ловии полного испарения топлива, должны находиться в пределах + 1 минус 10°С для коэффициента избытка /С = (1—0,6).
Испаряемость бензина зависит в основном от давления насы щенных паров: чем ниже давление, тем слабее интенсивность испа рения. При понижении температуры окружающего воздуха проис ходит дальнейшее ухудшение испаряемости бензина, и при возрас тании коэффициента избытка воздуха К до 1,4 воспламенение рабочей смеси становится практически невозможным.
Пусковые качества бензина характеризуются температурой ис парения 10% его при перегонке, которая для автомобильных бен зинов А-66 и А-72 равна 79 и 70° С, что обеспечивает удовлетвори тельный пуск холодного двигателя при температурах не ниже минус 10—15° С, что недостаточно.
Учитывая действительные условия, надо использовать северный автомобильный бензин.
Чтобы избежать повышенных износов деталей двигателей, не допустимо зимой применять топливо с повышенным (свыше 0,2%) содержанием серы.
В сортах топлива, полученных из нефти с повышенным содер жанием серы, при сгорании образуется конденсат влаги, содержа щейся в продуктах сгорания, который соединяется с окислами серы и образует агрессивную кислоту, воздействующую на рабочие по верхности деталей и вызывающую повышенный их износ. Установ лено, что низкокипящие углеводороды при низких температурах
12
влияют на пусковые |
качества |
|
||||||
бензинов |
и образование |
паро |
|
|||||
вых |
пробок при |
положитель |
|
|||||
ных температурах окружающе |
|
|||||||
го воздуха. |
|
|
|
|
|
|
||
У северных сортов бензина, |
|
|||||||
обеспечивающих |
|
надежную |
|
|||||
эксплуатацию |
автомобилей в |
|
||||||
условиях |
низких |
температур, |
|
|||||
температура |
начала |
кипения |
|
|||||
должна находиться в пределах |
|
|||||||
30—35° С, температура испаре |
|
|||||||
ния |
10%— в |
пределах |
45— |
|
||||
55° С и давление |
насыщенных |
|
||||||
паров — в пределах |
от |
600 до |
|
|||||
700 м м рт. ст. Содержание се |
|
|||||||
ры не должно превышать 0,1 %. |
|
|||||||
Как |
показали |
|
исследова |
|
||||
ния, |
применение |
указанного |
|
|||||
северного сорта |
бензина при |
Температ ура т оплива, °С ^ |
||||||
температуре наружного возду |
|
|||||||
ха минус 30° С снижает |
число |
Рис. 8. Зависимость вязкости дизель |
||||||
пусковых |
оборотов коленчато |
ного топлива 1 и керосина 2 от тем |
||||||
го |
вала |
двигателя |
до |
22— |
пературы |
25 об/мин, сокращает почти в
2 раза время пуска и обеспечивает устойчивую работу двигателя уже через 3—5 мин после пуска.
В результате исследований и опытной эксплуатации созданы оптимальные показатели качества бензина для северных районов, включенные в новый стандарт на автомобильные бензины ГОСТ 2084—67.
При применении северного сорта бензина летом при темпера туре наружного воздуха порядка +35° С образования паровых пробок-не происходит. Поэтому бензинв северных районах страны может использоваться как единый всесоюзный *.
Вязкость дизельного топлива, особенно летних сортов, под воз действием низких температур от минус 18 до минус 20° С увеличи вается, в результате ухудшается прокачиваемость его через приборы питания, что приводит к нарушению процессов смесеобра зования и сгорания в цилиндрах двигателя. При дальнейшем по нижении температуры топливо из-за выпадения парафинистых отложений полностью утрачивает подвижность и текучесть. Харак тер изменения вязкости дизельного топлива и керосина приведен на рис. 8.
При значительном понижении температуры поступающего в ци линдры двигателя дизельного топлива запаздывает момент его са-
1 Гу р ее в А. и др. Бензин для северных районов. — «Автомобильный транспорт», 1968, № 3.
13
мовоопламенения. При попадании в цилиндры дизельного топлива и воздуха, охлажденных до минус 30° С и ниже, момент воспла менения настолько опаздывает, что топливо в цилиндрах не успе вает воспламениться и выбрасывается через выпускные клапаны в атмосферу. Поэтому топливо необходимо предварительно нагре вать до температуры 30—40° С.
Таблица 3
Основные показатели |
Северный |
ДА |
А |
сорт ДСА |
Цетановое число (не менее) . . . . |
50 |
|||
Фракционный состав: |
|
|
|
|
10% перегоняется при температу- |
213° |
|||
ре, ° С .......................................... |
|
|
||
50% перегоняется при температу- |
251° |
|||
ре, ° С .......................................... |
|
|
||
90% перегоняется при температу- |
309° |
|||
ре, ° С .......................................... |
|
|
||
96% перегоняется при температу- |
340° |
|||
ре, ° С .......................................... |
|
|
||
Вязкость при 20° С, с с |
т |
°С.......................... . . . |
3,80 |
|
Температура |
застывания, |
Ниже минус 60 |
||
Температура |
вспышки |
в |
закрытом |
Выше т50 |
тигле, °С |
(не н и ж е ) ....................... |
|
|
|
Содержание |
серы, % ....................... |
|
|
0,1 |
40
—
255° сосооо
—
2,5—4 —60
35
0,2
45
—
240°
—
330°
1,5—2,5
—55
30
0,4
Из последних образцов топлива для дизелей следует указать на дизельное топливо ДСА для эксплуатации быстроходных дизе лей в условиях низких температур, которое успешно опробовано в условиях Севера. По сравнению со стандартными топливами марки ДА (ГОСТ 4749—49) и марки А (ГОСТ 305—62) оно имеет улучшенные показатели, приведенные в табл. 3.
Следует заметить, что расход топлива при пуске холодного двигателя и последующем прогреве его при оборотах холостого хода
|
с понижением |
температуры уве |
|||||
|
личивается. Так, для пуска и ра |
||||||
|
зогрева |
до |
60°С |
двигателя |
|||
|
ЗИЛ-120 при температуре |
окру |
|||||
|
жающего |
воздуха |
минус |
20— |
|||
|
—25° С требуется 3 л |
бензина, а |
|||||
|
при |
температуре |
минус |
30-— |
|||
|
—35° С — до 5 л. |
|
для |
облег |
|||
|
Не рекомендуется |
||||||
|
чения |
пуска |
дизеля |
добавлять |
|||
Температурапасла,°С |
бензин в дизельное топливо. Это |
||||||
|
снижает |
вязкость, |
но |
повышает |
|||
Рис 9 Зависимость вязкости масел |
температуру |
самовоспламенения |
|||||
для двигателей от температуры: |
смеси. В результате пуск затруд |
||||||
I — МК-22; 2 - АК-Ю; 3 — АС-5; 4 — АКЗп-6 |
няется еще больше. |
|
|
|
Масла
С понижением температуры вязкость масел для двигателей (рис. 9) и трансмиссионных масел повышается, что ухудшает их текучесть и прокачиваемость. В результате количество прокачивае мого масла уменьшается, резко снижаются смазывающие качества, приводящие к появлению полусухого и сухого трения. При охлаж дении масел для двигателей до —30° С и ниже из-за резко воз растающей вязкости зачастую невозможно без подогрева пустить двигатель.
При понижении температуры масла МТ-І6п от +50 до 0°С вязкость его увеличивается в 49 раз, а от +50 до —20° С —почти
в775 раз.
Сповышением вязкости масла при пуске двигателя, особенно дизельного, за счет трения в подшипниках и между поршнем и ци линдром увеличивается сопротивление прокручивания коленчатого вала (рис. 10), вследствие чего снижается скорость его вращения (пусковые обороты), вызывая этим уменьшение наполнения ци линдров, давления и температуры воздуха в цилиндрах в конце такта сжатия. Потери воздуха из цилиндров двигателя ЯАЗ-204 при скорости вращения коленчатого вала 50—70 OÖJMUH составля ют 5—17% от общего количества, поступившего в цилиндры.
Зависимость момента сопротивления и скорости вращения ко ленчатого вала двигателя ГАЗ-51 от вязкости масла приведена на рис. II.
Увеличение вязкости снижает прокачиваемость масла в системе смазки (рис. 12). При динамической вязкости масла более 100 пз масляный насос при пуске двига теля не обеспечивает подачу не обходимого количества масла для смазки его деталей. Установлен ная закономерность между ско ростью вращения вала насоса и
Температура масла. °С
|
т |
|
Рис. 10. Зависимость скорости враще |
Рис. 11. Зависимость момента сопро |
|
ния коленчатого вала (при работе |
тивления 1 и скорости |
2 вращения |
стартера) от температуры масла в |
коленчатого вала двигателя от дина |
|
картере двигателя |
мической вязкости |
масла |
15