Литература
|
Скачать 1.2 Mb.
|
|
4.3. Стабильность масел Во время работы двигателя масло, подвергаясь воздействию высоких температур и кислорода воздуха, претерпевает химические изменения и частично испаряется. На деталях двигателя, соприкасающегося с маслом, откладываются различные углеродистые вещества, а свойства самого масла изменяются. Стабильностью масла называют его способность сохранять свои свойства и состав при работе в двигателе. Чем стабильнее масло, тем меньше оно дает загрязнений (осадков, лаковых пленок, нагара). Изменение качества масла в работающем двигателе и образование углеродистых отложений, прежде всего, связано с окислением масла. Кислород воздуха, вступая в реакцию с молекулами масла, образует в конечном итоге смолы, асфальтены, карбены и т.д. В высокотемпературной зоне двигателя (камера сгорания поршневого двигателя) масла разогреваются до температур 350-400°С. При этом, часть масла теряет летучие вещества, обугливается и образует нагар. Исследование процессов нагарообразования, проведенное К.К. Папок, показало, что качество и расход масла не влияют на нагарообразование при длительной работе двигателя. При установившемся процессе наряду с нагарообразованием идет постепенное выгорание нагара. Скорость выгорания зависит от температурного режима работы двигателя. Чем выше температурный режим, тем тоньше слой нагара. В среднетемпературной зоне двигателя (подшипники газовой турбины ТВД, боковые и внутренние стенки поршня в поршневом двигателе и т.д.) масло разогревается до температур 200-300°С и находится в виде тонкой пленки на поверхности металла деталей. При этом происходит частичное испарение масла, а часть масла окисляется и разлагается, образуя твердый осадок – лак. Процесс лакообразования идет непрерывно, интенсивность его растет с ростом температуры. Пленка лака, являясь плохим проводником тепла, приводит к значительному перегреву двигателя и, как следствие этого, к их короблению, заеданию и другим опасным последствиям. Чтобы предохранить двигатель от интенсивного лакообразования, масла очищают от смолистых и других лакообразующих веществ и добавляют антиокислительные и моющедиспер-гирующие присадки. Механизм окисления углеводородов, входящих в состав масел таков: все углеводороды, присутствующие в нефтяных маслах под действием кислорода воздуха (особенно при высоких температурах и каталитическом действии конструкционных материалов элементов двигателя) подвергаются окислению с образованием различных продуктов. Для объяснения механизма окислительных процессов, совершающихся под влиянием молекулярного кислорода академиком Н.Н. Семеновым была предложена схема, основанная на цепных вырожденно-разветвленных реакциях. Согласно ей при окислении углеводородов под воздействием молекулярного кислорода образуются свободные радикалы и гидропероксиды: RH + O2 → R• + HOO• R• + O2 → ROO• ROO• + RH → ROOH + R• В дальнейшем свободные радикалы R• снова соединяются с кислородом с образованием пероксидных радикалов и т.д. Таким образом, происходит цепной процесс окисления. Образующиеся гидропероксиды распадаются на радикалы (что приводит к вырожденному разветвлению цепей) или превращаются в различные кислородсодержащие соединения по схеме: → спирты гидропероксиды —│ → кетоны → кислоты и др. Для замедления или предотвращения окисления углеводородов необходимо ввести в реакционную среду такие соединения (ингибиторы окисления), которые могли бы прерывать цепи окисления путем воздействия с образующимися радикалами R• или ROO• или с гидропероксидами (последние в результате разлагаются). Механизм действия ингибиторов окисления неразрывно связан с цепным механизмом окисления и заключается в том, что ингибиторы InH взаимодействуют с радикалами ROO• или R•, вследствие чего концентрация последних уменьшается, прерывая цепную реакцию; в результате процесс окисления тормозится: R• или ROO• + InH → In• + R• Окисление будет протекать в присутствии ингибитора, хотя и с меньшей скоростью. Чем больше скорость взаимодействия углеводородных радикалов с молекулами ингибиторов, тем эффективнее ингибитор. Что касается противокоррозийных присадок, можно считать, что их действие сводится к образованию на металле защитных пленок, препятствующих непо-средственному воздействию коррозионноактивных веществ на металл. Пленки эти, кроме того, дезактивируют металл как катализатор окисления. Образование пленок является сложным и длительным процессом с большим количеством различных превращений. Характер, скорость и глубина этого процесса зависит от химического состава присадок и металла и от условий их взаимодействия. Например, для присадок, содержащих серу, предполагают три типичных направления реакций с металлами: 1) образование соединений типа меркаптидов, тиокислот или их солей; 2) образование сульфидов металлов; 3) образование комплексных соединений металла с присадкой или иные механизмы химического взаимодействия. В качестве антиокислительных и противокоррозионных присадок к моторным маслам широкое применение получили сложные эфиры фосфорной и серных кислот. Среди различных соединений пятивалентного фосфора в качестве антиокислительных присадок наибольшее распространение получили диалкилдитиофосфаты металлов. Для удаления углеродистых отложений в масла вводят моюще-диспергирующие присадки. Механизм действия моющих и диспергирующих присадок сводится в основном к тому, что они переводят нерастворимые в масле вещества в состояние суспензии и удерживают их во взвешенном состоянии, не давая им укрупняться и оседать, а также разрыхляют и смазывают отложения с поверхности деталей. Кроме того, моющие и диспергирующие присадки могут влиять на процессы окисления масел, направляя их в сторону образования соединений, растворимых в масле. На современном этапе производство моюще-диспергирующих присадок для смазывающих составов получило широкое развитие. Одним из основных показателей сульфонатных присадок, характеризующих их детергентно-диспергирующие свойства, являются содержание в них сульфонатов металлов. Согласно современным требованиям сульфонатные присадки должны содержать не менее 28-30% (масс.) активного вещества. Маслорастворимые сульфонаты делятся на средние, основные и сверхосновные. Средние сульфонаты имеют формулу: (R – Ar – SO3)nMe в основном получают путем нейтрализации сульфированных минеральных масел кислотного характера или соответствующих сульфокислот гидроксидами металлов. Наиболее распространены основные сульфонаты, отвечающие формуле: О // R – Ar - S - OMeOH \\ O В качестве моющих присадок к моторным маслам применяются соли нафтеновых и жирных кислот, ароматических оксикислот (например, салициловой) и др. К таким присадкам относятся нафтенаты металлов бария, кальция, магния, алюминия, цинка, меди и др. металлов. Благодаря моющим и диспергирующим свойствам, а также высокой стабильности нафтенов, при их добавлении значительно улучшаются эксплуатационные свойства смазочных масел. Особенно эффективными в этом отношении являются нафтенаты кобальта и бария. Моющими присадками, действующими одновременно как противо-коррозионные, являются кальциевые соли октилового эфира салициловой кислоты: средний октилсалицилат кальция основной октилсалицилат кальция За последние годы широкое распространение получили беззольные полимерные присадки, являющиеся имидпроизводными янтарной кислоты – алкенилсукцинимиды. Отличительной особенностью сукцинимидных присадок является их эффективное моющее и диспергирующее действие, значительно более высокое, чем у моющих присадок других типов.
Принципиальной особенностью системы смазки ГТД является то, что масло не соприкасается с зоной горения горючей смеси. В связи с этим расход масла в ГТД значительно меньше, чем в поршневых и обусловлен только потерями масла через систему суфлирования. В основных узлах трения ТРД – подшипники качения шариковые и роликовые. Таким образом, основным видом трения в ТРД является трение качения. Коэффициент трения подшипников качения составляет в среднем 0,02 – 0,0004 в то время как в подшипниках скольжения он может достигать величины 0,01. Следовательно, затраты мощности на преодоление сил трения в ТРД сравнительно невелики. Незначительный пусковой крутящий момент подшипников качения облегчает запуск двигателя при низких температурах. Подшипники качения требуют небольшого количества смазки и могут надежно работать на маловязких маслах. Подшипники компрессора при работе нагреваются до 100-150°С, а турбины до 150-200°С. После остановки двигателя из-за прекращения циркуляции масла и внешнего обдува температура подшипника может возрасти до 250-270°С, что способствует испарению масла, а также провоцирует лакообразование. Кроме смазки основных подшипников масло обеспечивает смазку шес-теренчатых передач приводов агрегатов, где условия работы масла сравнительно легкие из-за небольших удельных нагрузок и скоростей скольжения. Масло в ТРД работает в интервале температур от -50-60 до плюс 200-270°С. Оно соприкасается с различными металлами и сплавами, из которых изготовлены детали маслосистемы и двигателя. При рабочей температуре 120°С испаряемость маловязкого минерального масла в 8-35 раз выше, чем у высоковязких минеральных масел. С ростом скорости полета и мощности двигателя, растут температуры в узлах трения, следовательно, повышаются требования к термической стабильности и испаряемости масел. При рабочих температурах выше 300°С нефтяные минеральные масла должны заменяться синтетическими. Важным эксплуатационным фактором масел для ТРД является температура воспламенения. Попадая в подшипник турбины, расположенный вблизи горячих узлов двигателя, масло нагревается до высоких температур, что грозит его воспламенением. Отдельный узел ГТД (передний подшипник, расположенный во входном канале диффузора) напротив, находится в зоне воздействия низких температур (минус 50-60°С). Это делает необходимым учитывать при выборе масла его низкотемпературные свойства (вязкость, прокачиваемость, температуру застывания). Стендовые испытания продемонстрировали существенные недостатки использования минеральных масел в этих узлах трения. Так, через 10 минут работы двигателя при минус 54°С, давление на выходе из масляного насоса приближалось к нулю. Иными словами масло не прокачивалось через маслосистему. Уровень вязкости, при котором начинает нарушаться нормальная прокачиваемость, по опытным данным составляет около 5000 мм2/с, а при 20 000 мм2/с подача масла в узлы трения практически прекращается. Для товарных минеральных масел минимальной рабочей температурой является минус 35-40°. Синтетические масла работоспособны до температур минус 50-55°С. При выборе вязкости масла следует помнить, что снижение вязкости масла уменьшает ресурс работы подшипника, поэтому тяжело нагруженные под-шипники ГТД работали на маслах с вязкостями, обеспечивающими их надежную смазку. Для современных ГТД, работающих в форсированных режимах, использование минеральных масел весьма нежелательно. Практически все они предусматривают применение синтетических масел, обеспечивающих бесперебойную длительную надежную работу двигателя в условиях высоких нагрузок и температур. Как правило, в нормативных документах на масла нормируется их кинематическая вязкость при 50°С. Существенной функцией масла является теплоотвод от горячих узлов двигателя. Так как в современных ТРД расход масла незначительный, в маслосистему заливается небольшое количество масла (5-15 л). Для обеспечения теплосъема с узлов трения масло циркулирует в системе и проходит через двигатель около 100 раз в час. В связи с тем, что масло в системе интенсивно перемешивается с воздухом и пенится, необходимо предъявлять повышенные требования к его термостабильности, вводя необходимые антиокислительные присадки, описанные в предыдущем разделе и антипенные присадки (полисилоксаны), резко снижающие склонность масел к пенообразованию.
В турбовинтовом двигателе мощность с вала турбины на воздушный винт передается понижающим редуктором. Шестерни редуктора работают при высоких нагрузках, т.к. передаваемая мощность в современных ТРД может составлять тысячи киловатт. Для работы масла в редукторах ТРД характерны чрезвычайно высокие поверхностные напряжения, возникающие по линии зацепления зубьев, вращающихся шестерен. Вследствие этого наблюдаются повышенные износы шестерен редуктора. Редукторы ТРД в принципе требуют совершенно иных масел, чем подшипники качения; для них нужны вязкие масла с высокой смазывающей способностью. Максимальная нагрузка на зубья шестерни, при которой происходит заедание, зависит от вязкости масла и его смазывающей способности. В связи с особенностями работы ТВД в качестве смазки часто используют смеси низковязких дистиллятных масел типа МС-8 или трансформаторными с высоковязкими маслами типа МС-20, обладающими хорошей смазывающей способностью в соотношениях от 25 – 75 % дистиллятных и остаточных компонентов до 75 – 25% в зависимости от конкретных условий эксплуатации. Маслосмесь большей вязкости применяется на ТВД большей мощности. Двигатели, заправленные смесью масел МС-8 и МС-20, разрешается дозаправлять смесью трансформаторного масла и МС-20. При смешении компоненты смеси берутся по объему. Смешение проводится при комнатной температуре с тщательным перемешиванием в течение 20-25 мин. После окончания перемешивания проверяется правильность изготовления смеси по величине кинематической вязкости при 100°С, которая должна быть в пределах 4-6 мм2/с для маловязкой смеси и не менее 10 мм2/с для высоковязкой. При отличие кинематической вязкости маслосмеси от заданной необходимо провести корректировку вязкости. 7. Масла для вертолетов В вертолетах маслами смазываются двигатели, редукторы трансмиссии и шарниры втулок винтов. В двигателях вертолетов Ми-6 и Ми-8 используются как минеральные, так и синтетические масла. Для смазывания редукторов трансмиссии вертолетов используется широкий ассортимент масел различного назначения, уровень качества которых невысок. Так как маловязкие моторные масла имеют недостаточную смазывающую способность, а высоковязкие нефтяные масла обладают неудовлетворительными низкотемпературными характеристиками, то для смазки редукторов трансмиссий широко применяют смеси масел. В вертолетах Ми-6 и Ми-8 для летней эксплуатации до температуры минус 10°С используют маслосмеси СМ-11,5 – 75% масс. МС-20 и 25% масс. МС-8п. Для зимней эксплуатации – смесь СМ-8 – 50% масс. МС-8п и 50% масс. МС-20. В редукторах хвостовой трансмиссии вертолетов летом широко применяется масло МС-20 и трансмиссионное масло ТСгип, а зимой из-за плохих низкотемпературных свойств масел – смесь МС-20 с МС-8п и смесь ТСгип с жидкостью АМГ-10 (маслосмесь СМ-9). Применение смесей масел усложняет эксплуатацию вертолетов и не может обеспечить безопасность полетов. Из синтетических масел в редукторах вертолетов Ми-2 и Ми-8, а также в главном редукторе тяжелонагруженного вертолета Ми-26 используется синтетическое масло Б-3В. Шарниры винтов отечественных вертолетов смазывают сезонными маслами. В осевых шарнирах втулок винтов вертолетов, эксплуатирующихся летом, используют масло МС-20, а зимой - синтетическое масло на основе полиальфаолефинов и сложных эфиров ВО-12. Это масло можно использовать в интервале температур от +60°С до -50°С. Горизонтальные и вертикальные шарниры втулок винтов вертолетов смазывают летом маслом ТСгип, а зимой смесью ТСгип и АМГ-10.
Во время работы реактивных двигателей качество масла, находящегося в системе смазки, изменяется. Эти изменения происходят в результате окисления масел при высоких температурах, испарения части масла, накопления в нем продуктов износа, механических примесей и воды. В процессе эксплуатации двигателя увеличивается вязкость масла в связи с тем, что часть легких углеводородов из масла испаряется. Характер изменения вязкости масел по мере исчерпания их ресурса во время работы в двигателе показан на рис.10. Рис.10. Увеличение вязкости минеральных незагущенных масел в процессе его работы в двигателе: МС-8; 2- маслосмесь Наиболее интенсивно вязкость масла увеличивается в первые 5 – 10 часов работы двигателя, затем процесс стабилизируется. Изменение вязкости следует учитывать при эксплуатации самолета в условиях низких температур. Если предположить, что двигатель легко запустить при кинематической вязкости не более 4000 мм2/с, то на свежем минеральном масле запуск возможен при температурах не ниже -35°С (рис.11). При наработке 50 ч запуск двигателя может быть осуществлен только при температурах выше -25°С. Чем резче меняется вязкость масла в процессе эксплуатации, тем быстрее ухудшается прокачиваемость его при низких температурах. Иногда вязкость загущенных масел падает в процессе эксплуатации из-за того, что присадки могут вырабатываться, разрушаясь в процессе его работы или высаживаясь из масляной композиции. Рис.11. Изменение вязкости масла при отрицательных температурах в процессе работы двигателя: 1,2 - свежие минеральные масла без присадок. Кинематическая вязкость при температуре -35°С; 11.21 – те же масла. Кинематическая вязкость при температуре -25°С В процессе работы двигателя может увеличиваться температура вспышки (рис.12). Рис.12. Изменение температуры вспышки масла в процессе работы двигателя Это тоже связано с потерей маслом легких фракций в первые часы работы двигателя. Накопление механических примесей в маслах при их работе в реактивном двигателе происходит, в основном, в первые 50-100 ч. работы, после чего содержание их практически не меняется. Это может быть связано с приработкой двигателя и накоплением в масле продуктов износа, которые по действующим требованиям эксплуатации необходимо периодически контролировать (по содержанию железа и меди) с использованием современных анализаторов (например, рентгено-флюоресцентный анализатор «Призма»), позволяющих точно отслеживать накопление продуктов износа и частиц металлов конструкционных материалов в маслах, не допуская сверхнормативного износа узлов и агрегатов двигательной установки. Еще одним показателем, характеризующим степень выработки ресурса масла, является его окисление, которое можно оценить по изменению его кислотности в процессе эксплуатации. График зависимости изменения кислотности от ресурса работы приведен на рис. 13. Рис. 13. Изменение кислотности масла в процессе работы двигателя В связи с тем, что масла в реактивных двигателях не соприкасаются с зоной горения, их свойства в процессе эксплуатации меняются сравнительно медленно, что дает возможность отрабатывать ресурс двигателя без замены масла, периодически пополняя потери рабочего объема масла по мере его выработки. |
Похожие:
 |
Литература, рекомендованная к курсу «Управление инновациями» Основная литература Акимов А. А., Гамидов Г. С., Колосов В. Г. Системологические основы инноватики. – Спб.: Политехника, 2002 |
 |
Литература: Основная литература Терапевтическая стоматология: Учебник.... Фгбоу во «волгоградский государственный медицинский университет» министерства здравоохранения российской федерации |
|
Литература по курсу этнология основная литература >а. Учебники и учебные пособия Садохин А. П. Этнология. Учебное пособие. М. (Есть уже четыре издания в разных издательствах Москвы, выпущенные в разные годы) |
|
Литература программы подготовки специалистов среднего звена по специальности... Программа учебной дисциплины од. 01. 09 «Литература» разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта... |
|
Рабочая программа предмета «Литература» Разработана на основе программы: Беленький Г. И. Литература. Рабочие программы 5-9 классы: пособие для учителей общеобразовательных... |
|
Литература Киевской Руси (серединаxi первая треть XII в в.) «Повесть временных лет» Литература периода феодальной раздробленности (вторая треть xii– первая половина XIII в в.) |
|
Литература, рекомендованной фгау «фиро» Комплект контрольно-оценочных средств по «Литературе» разработан на основе примерной программы дисциплины Литература, рекомендованной... |
|
Литература по курсу «Методы геоморфологических исследований» Литература... Геоморфология / С. В. Болтграмович, А. И. Жиров, А. Н. Ласточкин, и др.; Под ред. А. Н. Ласточкина и Д. В. Лопатина. – М.: Издательский... |
|
Литература: поэтика и нравственная философия краснодар 2010 удк 82.... Кубанского государственного университета. Адресуется профессиональным и стихийным гуманитариям, видящим в словесности силу, созидающую... |
|
Литература 1 Основная литература Основы генетической инженерии и биотехнологии Основы генетической инженерии и биотехнологии / под ред. Ю. А. Горбунова. – Ивц минфина, 2010. – 288 с |
|
Русская литература XX века олимп • act • москва • 1997 ббк 81. 2Ря72 в 84 В 84 Все шедевры мировой литературы в кратком изложении. Сюжеты и характеры. Русская литература XX века: Энциклопедическое издание.... |
|
Методические рекомендации по выполнению практических работ по учебной... Перечень практических занятий по дисциплине «Русский язык и литература. Русский язык» |
|
Контрольно-измерительные материалы для проведения итоговой аттестации... Мастер общестроительных работ составлены в соответствии с требованиями фгос спо по программе учебной дисциплины «Русский язык и литература»,... |
|
Методические указания по выполнению практических работ по одп. 11... Государственным образовательным Стандартом среднего профессионального образования по специальности, утвержденным Министерством образования... |
|
Инструктивно-методическое письмо «О преподавании учебного предмета... «О преподавании учебного предмета «Официальный (русский) язык и литература» в 2016/17 учебном году |
|
Рабочая программа учебной дисциплины оуд. 01 Русский язык и литература... Рабочая программа учебной дисциплины «Русский язык и литература» разработана на основе Примерной рабочей программы, рекомендованной... |