Автомобільна техніка не може працювати без палива, мастильних та інших матеріалів. Вони мають низку особливих характеристик, які залежать від особливостей системи. Експлуатаційні матеріали відповідають моделі автотехніки, виконують безліч функцій в процесі застосування. Що вони собою представляють, чим відрізняються, буде розглянуто далі.
Загальне визначення
Експлуатаційні матеріали – це різні матеріали, які застосовуються в автомобілях, наприклад, бензин, дизпаливо і газ. Це дорогі і небезпечні для екології склади, для яких вчені зараз шукають альтернативи. Замість природних копалин в процес втягується електрика. До сучасних матеріалів, які застосовуються при роботі автомобіля, висувають високі вимоги. Це потрібно для підвищення рівня екологічної безпеки.
У всьому світі поки найбільш затребуваними залишаються класичні види експлуатаційних матеріалів. В якості енергії для руху транспортного засобу застосовується бензин, а також інші подібні речовини природного походження. Але все це погано впливає на екологію.
Експлуатаційні матеріали підтримують системи автомобіля в необхідному вигляді. Для цього кожна модель передбачає використовувати свою різновид палива і інших складів. Для цього застосовується система спеціальних маркувань. Різні транспортні засоби мають неоднакове будова. Тому універсальних матеріалів бути не може.
Різновиди
Виділяють три групи матеріалів, які експлуатуються в автомобілях:
- Горючі.
- Мастильні склади.
- Технічні рідини.
Паливо може бути рідким або газоподібним. У першому випадку це бензин і дизель. Вони перетворюють за допомогою двигуна внутрішнього згоряння хімічну енергію в механічну. Бензин використовується в поршневих двигунах з іскровим запалюванням, а дизельне паливо запалюється від стиснення.
Масла, що застосовуються в системах автомобілів, застосовуються з метою економії енергії, яка витрачається на тертя. При цьому мастильна продукція забезпечує безпечну експлуатацію транспортного засобу. У залежності від області застосування масла бувають:
- моторні;
- трансмісійні;
- турбінні;
- циліндрові;
- компресійні;
- редукторні;
- електроізоляційні;
- консерваційні;
- вакуумні;
- спеціалізовані;
- приладові.
В окрему категорію виділяють пластичні мастила, за допомогою яких виконуються герметизація, ущільнення, консервація і т. д.
Спеціальні технічні рідини можуть виконувати різні функції. Вони можуть застосовуватися в гідравліці в якості робочого тіла, як теплоносій і т. д.
Бензин
Розглядаючи експлуатаційні характеристики матеріалів, варто почати з самого поширеного виду палива – бензину. Це продукт нафтопереробки, який нарівні з дизпаливом являє собою суміш вуглеводнів, різних додаткових присадок, які покращують експлуатаційні властивості пального.
До складу бензину увійшли вуглеводні, які здатні википати при нагріванні до 35-200 ºС. У дизельних різновидах палива ці компоненти википають при 180-360 ºС. Сьогодні висувають жорсткі експлуатаційні вимоги до матеріалів, в тому числі і до бензинів:
- безперебійна подача в двигун;
- утворення суміші з повітрям в певній пропорції;
- згоряння нормальне, без детонації, повне всередині двигуна;
- при різних температурах сприяє швидкому, надійного пуску двигуна;
- не викликає корозії і передчасного зносу;
- мінімальна кількість відкладень в системі;
- при зберіганні і транспортуванні зберігаються первинні якості.
Властивості бензину
Щоб виконувати перелічені вимоги, бензини повинні володіти рядом властивостей. Найбільш важливі з них:
- Карбюрационные властивості. Бензин повинен утворювати з повітрям паливну суміш, яка повинна бути однорідною і повністю згоряти в моторі. Для цього бензин повинен володіти певними показниками щільності, випаровуваності, в’язкості, тиск насичених парів, низькотемпературними властивостями.
- Згоряння. Це швидкість реакції взаємодії вуглеводнів і кисню, який супроводжується великою кількістю тепла, що виділяється.
- Нормальне і детонаційне згорання. При нормальному процесі процес характеризується повним згорянням палива, його окисленням. Швидкість поширення полум’я в цьому випадку становить 10-40 м/с. При детонаційному згорянні швидкість збільшується до 1500-2000 м/с. В цьому випадку процес йде нерівномірно, виникає ударна хвиля.
- Антидетонация. До складу входить тетраетилсвинець, який змішують з речовинами, що перешкоджають відкладень оксидів свинцю. Їх називають выносителями.
Дизпаливо
Розглядаючи основні експлуатаційні матеріали, варто сказати про такий різновид, як дизельне паливо. В силу певних особливостей цей тип моторів економічніше на 25-30%, ніж бензинові різновиди. У більшості випадків дизпаливо застосовується для двигунів автобусів, вантажівок, а також на деяких автомобілях.
До дизпаливу висувають певні вимоги в процесі експлуатації:
- Безперебійне надходження в систему.
- Сприяння хорошій освіті суміші.
- Не повинно викликати корозійний знос.
- У випускному, впускному тракті, камері згоряння, на голці розпилювача не повинно залишатися відкладень.
- Вихідні характеристики повинні зберігатися при транспортуванні, зберіганні.
Найважливішими якостями палива дизельного типу є його випаровування, займистість, а також робота при зниженні температури.
У процесі застосування експлуатаційних матеріалів потрібно забезпечити хороший старт двигуна при будь-яких умовах. Тому фракція не може бути легкою. Важкі різновиди володіють кращою самовоспламеняемостью. Така здатність дизпалива оцінюється цетановим числом (ЦЧ). Це умовна характеристика, яка дорівнює відсотковому показнику цетана в еталонній суміші. Вона повинна бути рівноцінна з випробуваним паливом за показником займистості.
Показник самовоспламеняемости впливає на схильність дизпалива до утворення відкладень, роботу двигуна і легкий запуск. В сучасних транспортних засобах застосовується складу, який характеризується ЦЧ від 45 до 50 одиниць. Якщо пальне володіє цим показником на рівні 40 одиниць, мотор буде працювати жорстко. Підвищення ЦЧ вище 50 одиниць недоцільно. Паливо буде згоряти швидше, ніж зможе поширитися по камері. З-за цього порушується процес роботи мотора. Таке дизпаливо не зможе згоряти повністю. Буде спостерігатися димлення, а економічність мотора помітно знижується.
Газоподібне паливо
Автомобільні експлуатаційні матеріали включають в себе також і газоподібне паливо. За фізичним станом вони діляться на дві категорії:
- стислі;
- зріджені.
Якщо вуглеводні характеризуються критичними температурами, нижче звичайного рівня, то газ застосовують у стисненому вигляді. Якщо показник вище, то застосовуються склади в зрідженому стані. Основними вимогами, що висуваються до газоподібному пальному, є:
- гарне сумішоутворення;
- високий показник калорійності;
- не повинно призводити до корозійного зносу;
- мінімальна кількість відкладень в системі;
- збереження властивостей при зберіганні і транспортуванні;
- низька вартість виготовлення і перевезення.
Для виробництва скрапленого газу застосовується пропан або бутан. Їх легко перевести в рідкий стан. Для їх позначення застосовується маркування СНД. Такі матеріали зберігають під тиском 1,6 МПа. Для автомобілів виробляються суміші пропану і бутану, які можна застосовувати в літній або зимовий період.
До складу СНД додають одоранти, які наділяють суміш сильним запахом. Це дозволяє виявити їх витоку.
Автомобільні експлуатаційні матеріали включають в себе також і стиснуті гази. Їх основними компонентами є метан, окис вуглецю, водень. Їх отримують з газів різного походження. У маркуванні такі склади мають літери СПГ. Метану в такій суміші міститься від 40 до 82%. Без охолодження перевести в рідкий стан цей газ не можна.
При використанні палива СПГ виходить помітно знизити вантажопідйомність транспортного засобу. Пробіг автомобіля на повній заправці в цьому випадку буде в 2 рази менше, ніж на бензині. Так як метан має високу детонаційної стійкістю, двигуни форсують за ступенем стиснення. СПГ безпечніше бензину за показником займистості. Але при цьому пуск двигуна при низьких температурах утруднений.
Моторні масла
В окрему категорію виділяються експлуатаційно-мастильні матеріали. Одним з їхніх різновидів є моторні масла. Вони забезпечують:
- зниження зносу рухомих елементів із-за тертя завдяки створенню на поверхні міцною і тонкої масляної плівки;
- ущільнення зазорів у місцях з’єднань;
- відведення тепла від рухомих деталей;
- видалення продуктів зносу, забруднень із зон тертя;
- захист металевих елементів від корозії;
- запобігання утворенню відкладень будь-якого виду.
До моторних олив сьогодні висувають підвищені вимоги:
- оптимальна в’язкість на всіх режимах роботи;
- хороші змащувальні якості;
- низький показник випаровування, розшарування і спінювання;
- захист від корозії, низька окислюваність мастила;
- малий витрата масла при роботі двигуна;
- тривалий термін експлуатації без шкоди для системи;
- збереження якостей при зберіганні і транспортуванні.
Основними якостями олії є в’язкість і стійкість до низьких температур. Сьогодні застосовується три групи моторних масел:
- синтетика (повністю із штучних компонентів);
- мінеральний склад (виробляється в ході переробки нафти);
- полусинтетика (у складі присутні мінеральні і синтетичні сполуки).
Існують певні норми витрати експлуатаційних матеріалів, які залежать від багатьох факторів. Варто зазначити, що у синтетичних різновидів мастильної продукції цей показник вищий. Норма на угар буде на 30-40% вище, ніж у мінеральних сполук. Тому синтетичні масла змінюють набагато рідше. Це більш досконалі сполуки, здатні забезпечити якісний захист вузлів і механізмів навіть в напружених умовах.
У синтетичних масел в’язкісно-температурні характеристики кращі, за рахунок чого витрата палива машини знижується на 4-5%. Але при цьому варто відзначити, що далеко не для всіх моторів підходить синтетика. Для двигунів нового зразка це найкращий варіант. Але для моторів з пробігом, які встановлювалися на автомобілях в минулому, підходить тільки мінеральна змазка. Неправильний вибір типу складу призводить до швидкого руйнування механізмів.
Трансмісійні масла
Сьогодні існує величезна безліч експлуатаційних матеріалів, застосовуваних у системах автомобілів та інших агрегатів. Однієї з різновидів мастильної продукції є трансмісійне масло. Воно застосовується для підвищення якості роботи зубчастих передач. Такі механізми застосовуються в трансмісії різного типу. Найчастіше в сучасних автомобілях застосовуються гіпоїдні (гвинтові) передачі. У них більш міцні зуби, порівняно з прямими. Це забезпечує плавну, тиху роботу механізму.
Щоб система працювала злагоджено, до масел для таких передач висувають підвищені вимоги. Це пояснюється високими швидкостями ковзання. Трансмісійні масла виконують низку функцій у системі:
- знижують механічний знос рухомих елементів;
- зменшують втрати енергії на тертя;
- сприяють відведенню тепла від тертьових пар;
- зменшують шум, вібрацію шестерень;
- забезпечують захист від ударних навантажень;
- запобігають розвиток корозії;
- у гідромеханічних трансмісіях виконують функцію робочого тіла.
До експлуатаційним властивостям матеріалів також висувають підвищені вимоги. В залежності від умов, в яких працює мастило, визначаються і якості матеріалу. Основними параметрами, що впливають на роботу масла в трансмісії, є:
- температурний режим;
- частота обертання шестерень;
- питомий тиск в контактній зоні.
Масло в трансмісії зазнає значного нагрівання. Спочатку воно має температуру навколишнього повітря. Потім у процесі роботи рівень нагріву досягає 120-130 ºС. У деяких випадках показник може підвищуватися до 150 ºС. Тому мастило повинна володіти стійкістю до високотемпературного нагріву. У мороз мастило не застигає, а при нагріванні не повинна ставати надмірно текучою.
Пластичні мастила
До якості експлуатаційних матеріалів є деякі вимоги. Розробляється безліч складів, здатних забезпечити правильні умови роботи техніки. Однією з часто вживаних субстанцій в системі автомобіля є пластична змазка. Вона володіє густою консистенцією, схожою на мазь. Такий продукт складається з олійної основи і твердого згущувача.
Мастило повинна володіти високими показниками консерваційних, протизносних властивостей, хімічною стабільністю, термостійкістю. Для цього в складі присутні спеціальні присадки. Пластичні мастила можуть бути:
- антифрикційними;
- консервационными;
- канатними;
- ущільнювальними.
Розглядаючи експлуатаційні властивості матеріалів, варто відзначити, що кожна з перелічених різновидів має свою область застосування. Так, антифрикційні склади застосовують з метою зниження зношування, тертя рухомих механізмів. Консерваційні різновиди запобігають розвиток корозії при зберіганні, експлуатації. У відповідних вузлах застосовуються канатні та ущільнювальні склади.
Амортизаційні рідини
До технічних рідин відносяться різні експлуатаційні матеріали. Однієї з різновидів є склад, призначений для систем гасіння коливань кузова. Це амортизаційні рідини, які застосовуються в амортизаторах телескопічного типу. Це дозволяє зробити хід автомобіля більш плавним при їзді по поганій дорозі.
Маловязкие рідини служать в системі робочим тілом. Їх виготовляють переважно на нафтовій основі. Основним показником, який застосовується для визначення властивостей амортизаційної рідини, є її в’язкість. Особливо високі вимоги висуваються до цієї характеристики при мінусових температурах. У противному випадку робота амортизаторів помітно погіршується. Підвіска може бути з-за цього заблокована. Тому сьогодні застосовуються суміші на синтетичній основі.
Амортизаційна рідина повинна володіти відповідними показниками теплопровідності, теплоємності, високі змащувальні властивості. Вона не повинна бути схильною до піноутворення, окислення. Важливими якостями є механічна стабільність, показник випаровуваності, сумісності з елементами конструкції, особливо з ущільнювачами з гуми.
