Файл: Эксплуатационные свойства и применение горючего, смазочных материалов и специальных жидкостей учебное пособие..pdf

ВОЕННАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИЯ ТЫЛА И ТРАНСПОРТА

Е. И. ГУЛИН, А. Ф. ГОРЕНКОВ, А. П. ЛЕСНИКОВ, В. К. НОВИКОВ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ГОРЮЧЕГО, СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

И СПЕЦИАЛЬНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Л е н и н г р а д

1 974

В в е д е н и е

XXIV съезд КПСС наметил грандиозную программу дальней­ шего общественного и экономического развития нашей страны. Со­ вершенствование производственных отношений развитого социа­ листического общества открывает широкие возможности для уско­ рения темпов современной научно-технической революции и наи­ более полного использования ее плодов в интересах общества. Важнейшей особенностью научно-технической революции является непрерывный и все ускоряющийся рост производства и потребле­ ния энергии.

С середины XX столетия первое место в мировом производстве энергии принадлежит нефтяным и газовым ресурсам, являющимся важнейшим стратегическим и промышленным сырьем, обеспечива­ ющим успешное развитие многих отраслей промышленности, сель­ ского хозяйства и транспорта. Это обусловливает ведущее значе­ ние нефти и газа в экономике индустриально развитых стран. Так, в топливном балансе Советского Союза доля нефти и газа в 1975 го­ ду составит 67%, а добыча нефти достигнет 500 млн. тонн в год.

В настоящее время роль и значение горючего, смазочных мате­ риалов и специальных жидкостей в обеспечении потребностей че­ ловека коренным образом изменились. Особенно возросла роль го­ рючего как одного из основных видов материально-технических средств, поступающих на обеспечение Вооруженных Сил страны. В результате повседневной заботы партии и правительства Совет­ ская Армия и Военно-Морской Флот постоянно оснащаются новей­ шим оружием и современной военной техникой. При эксплуатации всей этой многообразной военной техники и вооружения расходует­ ся значительное количество горючего, смазочных материалов и спе­ циальных жидкостей *.

Одновременно с ростом количества потребляемых продуктов возрастают требования к их качеству, что является важнейшим

* Б дальнейшем для краткости в аналогичных случаях применяется термин «горючее и смазочные материалы».

3

условием обеспечения высокой надежности и эффективности бое­ вой и вспомогательной техники.

Винтересах быстрого освоения и полного использования бое­ вых и технических возможностей современных самолетов, танкоз, быстроходных кораблей и другой техники, поступающей на воору­ жение, требуются постоянное повышение качества горючего, масел, смазок и специальных жидкостей, правильное их применение и раз­ работка новых, более совершенных видов горючего и масел.

Впоследние годы значительно возросло производство всех ви­ дов нефтепродуктов, жизненно необходимых для народного хозяй­ ства, а также для обеспечения боеготовности Советской Армии и Военно-Морского Флота. Особенно значительно увеличилось про­ изводство автомобильных бензинов, дизельных топлив и смазоч­ ных масел. Больше стало производиться топлив для реактивных двигателей, авиационных бензинов и флотского мазута, существен­ но увеличилась выработка зимних и специальных сортов дизель­

ного топлива.

Горючее, смазочные материалы и специальные жидкости в на­ стоящее время стали одним из основных видов материальных средств, необходимых для обеспечения боевой учебы, проведения войсковых маневров и учений.

Все это способствует успешному развитию новой отрасли зна­ ний— науки о применении горючего и смазочных материалов, ко­ торая изучает горючее, масла, смазки и специальные жидкости, их свойства и рациональные способы использования. Эта научная дис­ циплина базируется и развивается на данных различных отраслей знаний: физики, химии, технологии нефти, теплотехники, термоди­ намики, машиноведения, экономики и т. д. Поэтому она в первую очередь использует понятия, сформулированные указанными нау­ ками. В то же время в применение горючего и смазочных материа­ лов вводится ряд новых понятий, например, «эксплуатационное свойство» (детонационная стойкость, противоизносные свойства). Понятие «эксплуатационное свойство» определяет совокупность специфических свойств горючего, масла, смазки, специальной жид­ кости, обусловливающих эффективность данного физического, хи­ мическою или физико-химического процесса, протекающего при транспортировке, хранении и применении.

В свою очередь, совокупность эксплуатационных свойств обус­ ловливает качество горючего, смазочных материалов и специаль­ ных жидкостей в целом. Введение понятия «эксплуатационное свойство» позволило, наряду с дальнейшим углубленным исследо­ ванием отдельных физико-химических свойств конкретных сортов горючего и смазочных материалов, перейти к обобщенному иссле­ дованию качества всех видов горючего и всех видов смазочных ма­ териалов. При этом глубокий анализ общих эксплуатационных свойств создает условия более полной, всесторонней оценки каче­ ства конкретных сортов горючего, масел, смазок и специальных жидкостей.

4

Раздел I. ПРОИЗВОДСТВО ГОРЮЧЕГО И СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Г л а в а 1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕФТИ. КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРЮЧЕГО И СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ГОРЮЧЕГО И СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Виды горючего. С развитием двигателей внутреннего сгорания, увеличением видов машин, агрегатов и технических устройств воз­ растает количество отдельных сортов и марок, усложняется состав горючего и смазочных материалов. Совершенствование рабо­ чего процесса поршневых, газотурбинных и воздушно-реактивных двигателей сопровождается повышением требований к качеству применяемых на них топлив и смазочных материалов, что вызывает расширение их ассортимента. Одновременно сглаживаются разли­ чия е уровне некоторых эксплуатационных свойств, что создает осноцу для унификации отдельных видов горючего и смазочных материалов.

Современный ассортимент горючего и смазочных материалов в общих чертах сложился в начале текущего века, хотя потребность в отдельных видах горючего и масел за это время значительно из­ менялась. Например, если первым целевым продуктом переработки нефти был осветительный керосин, то после изобретения электри­ ческих ламп накаливания потребность в нем по сравнению с дру­ гими видами нефтепродуктов снизилась. Появление авиационных воздушно-реактивных двигателей привело к резкому возрастанию потребности в керосине. Если ранее среди смазочных масел наи­ больший удельный вес занимали индустриальные масла, то сейчас на первом месте по потреблению находятся моторные масла.

Качество отдельных сортов горючего должно удовлетворять как общим, так и специфическим требованиям, вытекающим из особен­ ностей рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания и то­ почных устройств, а именно:

6

— иметь высокие энергетические характеристики, определяе­ мые запасом химической энергии и термодинамическими свойства­ ми продуктов сгорания горючей смеси;

—обеспечивать оптимальное значение скорости горения и вы­ сокую эффективность процесса на всех режимах работы двигателя;

—обладать хорошей прокачиваемостью, оптимальной испаряе­ мостью, минимальной коррозионностью, высокой стабильностью и минимальной токсичностью.

Указанным требованиям в полной мере обычно не может удов­ летворить какое-либо индивидуальное вещество,, поэтому в качест­ ве горючего, как правило, используются сложные смеси различных углеводородов нефтяного происхождения. Индивидуальные веще­ ства, имеющие значительную стоимость, но обладающие стабиль­ ными физико-химическими свойствами, используются в основном, в качестве присадок, компонентов и эталонов при анализах.

Классификация различных видов горючего в зависимости от способов воспламенения и горения (окисления) при преобразова­ нии химической энергии топлива в другие виды энергии, а также в зависимости от условий их применения приведена на схеме; 1.

Виды смазочных материалов. В зависимости от назначения и области применения к смазочным материалам предъявляются раз­ нообразные требования. Наиболее общие из них:

—сокращение затрат энергии на трение в результате замены трения сухих деталей на трение в слое смазки;

—уменьшение изнашивания трущихся деталей разобщением трущихся поверхностей слоем смазки или образованием на них но­ вых материалов с более благоприятными противоизносными свой­

—защита конструкционных материалов от коррозионного воз­ действия внешней среды;

—удаление с трущихся поверхностей абразивных продуктов износа и других загрязнений;

—уплотнение сопряженных деталей от прорыва газов, паров или жидкостей;

—сохранение работоспособности в соответствующих условиях применения в течение заданного промежутка времени.

На основе указанных требований и производственных возмож­ ностей выпускается значительное количество различных видов сма­ зочных материалов, которые по основному назначению делятся на антифрикционные и противоизноеные, защитные, гидравлические, уплотнительные, электроизоляционные, технологические и меди­ цинские. Наибольшее распространение получили антифрикционные и противоизноеные масла, которые служат для снижения затрат энергии на трение, уменьшения изнашивания трущихся деталей и для отвода от них тепла.

Основными смазочными маслами являются: моторные, реактив­ ные, индустриальные, турбинные, компрессорные, трансмиссион­ ные и приборные.

7

Схема 1. Классификация жидкого топлива для двигателей внутреннего сгорания, топочных и специальных устройств

Многие узлы трения машин и механизмов по конструктивным или экономическим соображениям нельзя смазывать жидкими мас­ лами. Для этих узлов применяют мазеобразные, пластичные сма­ зочные материалы, получившие название «консистентные» или «пла­ стичные смазки».

Защитные смазочные материалы включают, кроме пластичных смазок, консервационные и рабоче-консервационные масла, а так­ же масла для гидравлических подъемников погрузочных и строи­ тельных машин. В качестве уплотнительных материалов исполь­ зуют пластичные смазки. В группу электроизоляционных входят трансформаторные и конденсаторные масла. Технологические мас­ ла используют при термической закалке металлов, а также при обработке металлов резанием и давлением с целью смазки и охлаж­ дения инструмента и обрабатываемого материала.

8

НЕФТЬ — ВАЖНЕЙШЕЕ СТРАТЕГИЧЕСКОЕ СЫРЬЕ И ИСТОЧНИК ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЮЧЕГО И СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Структура топливно-энергетического баланса. В различные исторические периоды развития человеческого общества одни ис­ точники энергии сменяли другие, и в настоящее время основная доля в мировом топливно-энергетическом балансе приходится на уголь, нефть и природный газ (табл. 1).

Т а б л.и ц а I Структура мирового топливно-энергетического баланса (в процентах)

Не<фть известна человеку с древнейших времен. Более 2 тысяч лет тому назад она стала применяться в строительстве, военном деле и в медицине. Промышленное значение она приобрела прежде всего в России, где в конце XVIII в. был построен первый нефтепе­ регонный завод, на котором от нефти отгоняли осветительный ке­ росин, а низкокипящие продукты и тяжелый остаток, не находив­ шие ппименения, сжигали.

После изобретения в 1876 г. В. Г. Шуховым форсунки основной балласт производства — мазут — стал применяться в качестве топ­ лива для паровых котлов. В том же году Д. И. Менделеев показал возможность получения из мазута минеральных смазочных масел путем перегонки его в вакууме или в токе водяного пара. Нефтяные масла быстро вытеснили животные жиры и растительные смазоч­ ные масла почти из всех отраслей техники. С появлением карбюра­ торного двигателя была решена проблема потребления и головного продукта перегонки нефти — бензина.

Из таблицы 1 видно, что уже в 30-х годах XX в. начался спад темпов развития добычи угля и уменьшилось его значение в миро­ вом производстве энергии. В это же время нефтяное топливо стало вытеснять уголь в ведущих отраслях промышленности и транспорта. Народнохозяйственное значение нефти продолжает возрастать так­ же благодаря постоянному расширению применения продуктов ее переработки в качестве ценного сырья для многих отраслей хими­ ческой промышленности.

9