Цель и задачи лабораторной работы

Формирование знаний по разделу курса «Консистентные смазки». В результате исследования образцов консистентных смазок студент должен изучить сорта и марки смазок, применяемых в технике, определить их эксплуатационные качества.

Приобретение навыков по оценке качества смазки по внешним признакам, температуре каплепадения, класса густоты и водостойкости.

Общие сведения

Пластичные смазки – сложные коллоидные системы, в состав которых входят основа и загуститель (стабилизатор для сохранения однородности). В качестве основы широкое распространение получили минеральные и синтетические масла, силиконовые жидкости, эфиры. Пластичность смазкам придают загустители: кальциевые, натриевые, литиевые, алюминиевые, бариевые, а также смешанные мыла, твердые углеводороды (парафин, церезин и их смеси).

Основные функции смазок те же, что и для жидких масел: уменьшение износа, снижение коэффициента трения, уплотнение зазоров, защита металлов от коррозии.

В соответствии с классификацией по ГОСТ 23258-78 пластичные смазки разделены на 4 группы:

                         1 – антифрикционные;

                         2 – защитные (З) или консервационные;

                         3 – канатные (К);

                         4 – уплотнительные:

                                      4.1 – арматурные (А);

                                      4.2 – резьбовые (Р);

                                      4.3 – вакуумные (В).           

Антифрикционные – для уменьшения износа и трения; консервационные – для защиты от коррозии при хранении, транспортировке, эксплуатации и т.д.; уплотнительные – уплотнение зазоров между деталями. Наиболее обширная группа смазок – антифрикционные, которые в свою очередь делятся на подгруппы, обозначаемые индексами:

       С – среднеплавкие (солидолы); температурный диапазон до 70⁰С;

       О – общего назначения до 110⁰С;

       М – многоцелевые от – 30 до 130⁰С;

       П – приборные;

       Х – химическистойкие;

       Ж – жаростойкие (термостойкие) более 150⁰С;

       Н – низкостойкие (морозостойкие) ниже – 40⁰С;

 Кроме назначения и области применения, в классификационном обозначении смазок указывают тип загустителя, рекомендуемый температурный диапазон применения и консистенцию.

Загуститель обозначают первыми двумя буквами металла, входящего в состав мыла: кальциевое – Ка, натриевое – На, литиевое – Ли, смешанное литиево-кальциевое – Ли-Ка. Рекомендуемый температурный диапазон применения указывают в виде дроби: в числителе – уменьшенная в 10 раз без знака минус минимальная, а в знаменателе – уменьшенная в 10 раз максимальная температура применения. Консистенцию смазки обозначает число пенетрации, определяемое глубиной погружения стандартного металлического конуса в смазку. Чем больше число пенетрации, тем мягче смазка. Например, М Ли 4/13 – 3 (Литол-24): М – многоцелевая антифрикционная, Ли – загущена литиевым мылом, работоспособна в условиях повышенной влажности; 4/13 – рабочий интервал температур от – 40 до 130^оС, 3 – класс густоты.

Все пластические смазки должны быть однородными по составу, без абразивных примесей и воды (если она не является стабилизирующим компонентом), не должны расслаиваться на составляющие, т.е. выделять основу. Однородность – коллоидная стабильность.

При практическом применении пластических смазок важно знать их температурную стойкость, т.к. при неправильном выборе смазки может произойти аварийный выход из строя смазываемого узла в результате ее плавления и вытекания из последнего. Пластичные смазки переходят из мазеобразного состояния в текучее в некотором интервале температур, поэтому для оценки их температурной стойкости принято определять температуру каплепадения в соответствие с ГОСТ 6793-74. Температурой каплепадения называют температуру, при которой происходит падение первой капли или касание дна пробирки столбиком смазки, помещенной в чашечку специального прибора, нагреваемого в строго определенных условиях. Практически установлено, что смазку можно применять в узлах трения, рабочая температура которых не менее, чем на 15-20^оС ниже температуры каплепадения этой смазки.

Водостойкость ПС определяет ее способность не смываться водой или не изменять свои свойства в присутствии влаги. Водостойкость ПС определяют по изменению внешнего вида (полный или частичный распад) комка смазки в холодной воде (24 часа при t = 20^оС) или кипящей (1 час).   

5.3.Аппаратуры, реактивы, материалы

Термостат, штатив, стекло размером 70х70 мм, бумажные фильтры, спиртовка, стеклянная палочка, пробирки, термометры до 150^оС с ценой деления 1^оС, шпатель, стеклянные стаканы, секундомер, специальный термометр в комплекте с капсюлем, пенетрометр, бензин, дистиллированная вода, образцы смазок.

5.4. Ознакомление с основными внешними признаками смазок

К числу внешних признаков относятся цвет и однородность. Цвет смазки зависит от ее состава, однако многие смазки разных марок обладают одинаковым цветом, изменяющимся от светло-желтого до темно-коричневого. Поэтому он не являются характерным внешним признаком. Отдельные смазки имеют присущую только им окраску. Например, графитная смазка обладает черным цветом, технический вазелин в тонком слое прозрачен.

Однородность смазки свидетельствует о равномерном перемешивании загустителя с основой. Качественная смазка должна быть однородной, без комков и выделившейся основы. Сделать внешний осмотр предложенных образцов. Нанести на стеклянную пластину испытуемый образец слоем 1-2 мм и рассмотреть его в проходящем свете. В слое не должны обнаруживаться капли жидкой основы, камки загустителя, посторонние включения.

Оценить исследуемые образцы по внешним признакам и дать заключение.

5.5. Определение основы смазок

Основу, на которой приготовлена смазка, можно определить растворением смазки в воде и бензине или ее расплавлением до образования жирового пятна.

Проба на жировое пятно позволяет более точно определить состав смазок. Основные сорта смазок дают характерные жировые пятна. Пробой на жировое пятно можно, например, отличить солидол от технического вазелина.

Образцы смазок в форме маленьких комочков или шариков диаметром около 5 мм помещают на фильтровальную бумагу и осторожно подогревают бумагу над плиткой или спиртовкой. При этом легкоплавящиеся части смазки (масла и углеводородные загустители) впитываются бумагой, а остальная часть смазок (например, мыла) остается в виде плотного остатка.

Технический вазелин, имеющий углеводородный загуститель, весь расплавляется и впитывается полностью бумагой, оставляя ровное светло-желтое или светлое пятно. Графитная смазка оставляет на бумаге темное и темно-коричневое жировое пятно с отчетливо видимыми кристалликами графита по всему пятно. Солидол (лат. «solidus»-плотный, oleum-масло) синтетический быстро образует жировое пятно с небольшим мягким остатком в центре. Цвет остатка обычно мало отличается от цвета остальной части пятна. Солидол жировой образует пятно с более плотным и темным остатком посредине. В ходе подогрева солидолов как синтетических, так и жировых наблюдается выделение пузырьков из-за наличия структурной воды.

Главными характеристиками пластичных смазок является класс густоты, температурный диапазон применения, коллоидная стабильность, испаряемость, водостойкость, смазывающие свойства. Характеристики основных видов смазок приведены в таблице 8.2 (оценка качества дана по 5-ти балльной шкале).

По результатам исследований дать заключения.

5.6.Определение температуры каплепадения

Схема прибора для определения температуры каплепадения показана на рис. 5.1 .Перед началом опыта вынимают капсюль 3 из гильзы термометра 1 и с помощью шпателя наполняют его испытуемой смазкой. Удаляют шпателем излишек смазки с верхней части капсюля, последний вкладывают в гильзу термометра до упора во внутренний буртик и снимают выдавленную ртутным шариком смазку заподлицо с нижним торцом чашечки капсюля. Термометр с капсюлем вставляют в пробирку 2, которую помещают в стакан с жидкостью 4. Жидкость в стакане подогревают на электроплитке. При определении температуры каплепадения низкоплавких и среднеплавких смазок в стакан заливают воду, тугоплавких глицерин или вазелиновое масло. Фиксируют температуру падения первой капли или касания дна пробирки столбиком выступавшей из капсюля смазки.

Определение класса густоты

Класс густоты определяют с помощью прибора пенетрометра, состоящего из чаши с пластичной смазкой, конуса массой 150 грамм, тормоза и индикаторной укрупненной шкалы (1мм – 10дел.). Пенетрометр (с лат. проникновение) представлен на рисунке 5.2. 

Класс густоты смазки определяют при температуре 25⁰С. Груз подводят к поверхности смазки, при этом стрелку прибора устанавливают на «0», и опускают в чашу со смазкой в течение 5 с., затем оценивают показания пенетрометра и определяют класс густоты смазки в соответствии с числом пенетрации. (см. таблицу 5.1). Основные характеристики ПС и их взаимозаменяемость представлена в таблице 5.2.

Таблица 5.1

                                                                                                                            Таблица 5.2

Основные характеристики ПС

Солидол С, Литол – 24 применяются для смазки узлов трения всех типов; графитная – для рессор, резьбовых соединений; Фиол – 1 – для гибких тросов; ЛСЦ – 15 – для петлей дверей; ШРБ – 4, ШРУС – 4 – для шарниров и шаровых соединений; ВТВ – для клемм аккумуляторных батарей; № 158 – для игольчатых подшипников.

Выводы: 1. Исследовали графитную смазку. Температура каплепадения равнялась 70 ⁰С. Твердость определяли на приборе Пенитрометр. Исследовали пластичную смазку Литол -24. Число пенетрации равнялась 240, что соответствует классу густоты равной 3. Смазка соответствует требованиям Стандарта.

Лабораторная работа № 6

 Оценка качества охлаждающих жидкостей

6.1. Цель и задачи лабораторной работы

Формирование и закрепление знаний по разделу курса «Охлаждающие жидкости». В результате анализа по внешним признакам и плотности образца антифриза определить его марку и температуру застывания.

Приобретение навыков по определению температуры застывания антифриза по плотности, а также корректировке образцов до характеристик, соответствующих марке антифриза      А-40.

6.2. Общие сведения

        Для нормальной работы двигателя внутреннего сгорания примерно 30% тепловой энергии, выделяемой в процессе сгорания топлива, отводиться в систему охлаждения, которая отдает ее в окружающее пространство.

                               Требования к охлаждающим жидкостям:

1. Обладать высокой температурой кипения (не ниже 120°С).

2. Теплоемкость не менее 4 КДж / (кг*К).

3. Низкой температурой застывания (не выше -60°С).

4. Иметь малую вязкость.

5. Не вызывать коррозию, не вспениваться, не образовывать отложений, не разрушать резиновые изделия.

6. Не быть опасной для здоровья.

В качестве охлаждающих агентов в двигателях используются воздух или жидкости. Наибольшее распространение получили жидкостные системы охлаждения. Для эксплуатации двигателей при положительных температурах окружающего воздуха наиболее подходящей охлаждающей жидкостью является вода. При отрицательных температурах, во избежании замерзания воды, ее применяют в смеси с различными веществами (спиртами, неорганическими солями, глицерином и др.), снижающими температуру застывания. Такие смеси называют антифризами. Наиболее широкое распространение получили водо-этиленгликолевые смеси, кривая кристаллизации которых приведена на рис.10.1. Из рисунка видно, что смесь в различных соотношениях может иметь температуру замерзания от 0 до минус 70^оС, при этом изменяется плотность смеси.

Химическая промышленность, согласно ГОСТ 159 – 52, выпускает антифризы марок 40 и 65. Жидкость марки А-40 представляет собой смесь 53% этиленгликоля и 47% воды, имеет температуру замерзания не выше минус 40^оС (точка А на рис.10.1). Жидкость марки А-65 содержит 65% этиленгликоля и 35% воды, имеет температуру замерзания не выше минус 65^оС (точка Б на рис.6.1.). В качестве антикоррозионных присадок в антифризы добавляют динатрийфосфат и декстрин. Считается, что динатрийфосфат защищает от коррозии чугунные, стальные и частично медные детали, а декстрин – припой и детали из алюминия и меди. Декстрин не полностью растворяется в антифризе, некоторая часть его (10-15%) находится в коллоидном или мелкодисперсном состоянии, вследствие чего антифризы могут быть слегка мутноваты. Антифриз мутный и с осадком декстрина пригоден к использованию.

Этиленгликоль – это двухатомный спирт СН₂ОН-СН₂ОН, который при взаимодействии с водой Н₂О образует новое вещество (гидрат этиленгликоля)    С₂ Н₄(ОН) ₂∙2 Н₂О .

                                 от их плотности.

В антифризе не должно быть крупных взвешенных частиц, расслаивания и даже следов другой жидкости на поверхности. Такой жидкостью могут быть нефтепродукты, которые не смешиваются с антифризом, но вызывает бурное вспенивание и выбросы из системы охлаждения двигателей.

При испарении антифриза выделяющиеся пары содержат значительно больше воды, чем этиленгликоля. В условиях эксплуатации от испарения теряется практически только вода, которую периодически следует добавлять в радиатор. Если объем жидкости уменьшился из-за разлива или протекания, то убыль пополняется такой же смесью, при этом температура замерзания антифриза не изменится.

В последнее время химическая промышленность освоила выпуск низкозамерзающих жидкостей типа ТОСОЛ по ТУ 6-02-619-70. Эти жидкости можно применять круглый год, они приготовлены на основе этиленгликоля и содержат антикоррозийные присадки и антивспениватель. Выпускается три марки Тосола – Тосол – А, Тосол – А-40, Тосол – А-65. Тосол А представляет собой концентрированный этиленгликоль с присадками. Перед употреблением его следует развести равным количеством дистиллированной воды, при этом смесь будет иметь температуру замерзания минус 35^оС. Соответственно водный раствор Тосола – А с температурой замерзания не выше минус 40^оС маркируют как Тосол – А40, а с температурой замерзания минус 65^оС – как Тосол – А65.

Примечание: сотрудниками отдела «ТОС» (технология органического синтеза) для автомобилей «Жигули» был разработан отечественный антифриз на основе этиленгликоля. Соединив ТОС и ОЛ (из слова этиленгликоль) получили название антифриза ТОСОЛ.

Приборы и принадлежности

В производственных условиях состав и температуру замерзания этиленгликолевых жидкостей можно определить с помощью ареометра или гидрометра. Гидрометр представляет собой тот же ареометр, у которого вместо шкалы плотности имеется двойная шкала, показывающая содержание этиленгликоля в процентах и температуру замерзания антифриза в градусах. Кроме этого для проведения испытаний необходимо: термометр, стеклянный цилиндр и образцы антифриза.

Порядок выполнения работы

ВНИМАНИЕ!

Этиленгликоль и его смеси с водой – сильный пищевой яд. При попадании в организм человека наблюдаются тяжелые отравления, иногда со смертельным исходом. При работе с этиленгликолем и его смесями необходимо соблюдать правила техники безопасности: работать в резиновых перчатках, не засасывать шлангом смеси, осторожно переливать жидкости, хранить жидкости в специальной посуде.

В стеклянный цилиндр наливают испытуемый образец антифриза и осторожно опускают в него ареометр. Выждав 5 минут для того, чтобы ареометр принял температуру антифриза, по шкале определяют плотность образца антифриза. С помощью термометра определяют температуру антифриза.

Затем вместо ареометра в стеклянный цилиндр осторожно опускают гидрометр. Через 5 минут по одной шкале определяют состав, по другой температуру замерзания образца. С помощью термометра определяют температуру.