12.10.2021

ПРЕДМЕТ: " МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ"

Преподаватель: Пархоменко Лариса Ивановна

ГРУППЫ № 406, № 411

Группа № 406 Темы уроков: " Автомобильные   топлива. Классификация .                                                                                             Состав.Применение." ,"Смазочные материалы.                                                                            Классификация. Применение."

Изучить данный материал и составить краткий конспект.

По определению Д.И.Менделеева, «топливом называется горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты». В настоящее время термин «топливо» распространяется на все материалы, служащие источником энергии (например, ядерное топливо).

Практически всё жидкое топливо получают путём переработки нефти. Нефть - природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. Она имеет своеобразный смоляной запах. В результате переработки нефти получают ряд продуктов, имеющих важное техническое значение: бензин, керосин, смазочные масла.

Бензин - горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/смі. Теплотворная способность примерно 10500 ккал/кг. Температура замерзания ниже 60 °C.Наиболее важными для бензинов является требования к детонационной стойкости. Детонационная стойкость - важнейший показатель качества бензина, оказывающий в первую очередь влияние на работу двигателя. 

Основные потребители дизельного топлива -- железнодорожный транспорт, грузовой автотранспорт, водный транспорт, военная техника, сельскохозяйственная техника, а также в последнее время и легковой дизельный автотранспорт. Условия смесеобразования и воспламенения топлива в дизелях отличаются от таковых в карбюраторных двигателях. Преимуществом первых является возможность осуществления высокой степени сжатия, вследствие чего удельный расход топлива в них на 25-30 % ниже, чем в карбюраторных двигателях. В то же время дизели отличаются большей сложностью в изготовлении и большими габаритами. Теплота сгорания дизельного топлива в среднем составляет 42624 кДж/кг (10180 ккал/кг).Важным эксплуатационным свойством дизельного топлива является его склонность к образованию нагара и лакоотложений в двигателе. На образование отложений влияют фракционный состав, содержания сернистых соединений, непредельных и ароматических углеводородов, смолистых соединений, а также неорганических примесей. Более тяжелые топлива, с большим содержанием серы и её соединений дают большее количество нагара. Кроме того топливо должно: своевременно и полностью сгорать в цилиндрах двигателя и образовывать минимальное количество токсичных веществ в отработавших газах; сгорать с наименьшим количеством нагара в камере сгорания и не вызывать отложения во впускной системе двигателя; обладать противоизносными и антикоррозийными свойствами; обеспечивать быстрый и надежный пуск при различных температурах. Эффективность использования топлив в двигателях внутреннего сгорания в значительной мере определяется их эксплуатационными показателями, и в первую очередь такими, как испаряемость, воспламеняемость и горючесть.

Испаряемость характеризуется в основном фракционным составом топлива (температурными пределами выкипания отдельных фракций топлива) и давлением насыщенных паров.

Воспламеняемость и горючесть определяются температурными и концентрационными пределами воспламенения, пределами устойчивого горения, температурой самовоспламенения, устойчивость против детонации.

Цетановое число - определяет высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя; фракционный состав, определяет полноту сгорания, дымность и токсичность отработавших газов двигателя;

                                           СМАЗОЧНЫЕ  МАТЕРИАЛЫ.

Сма́зочные материа́лы — твёрдые, пластичные, жидкие и газообразные вещества, используемые в узлах трения автомобильной техники, промышленных машин и механизмов, а также в быту для снижения износа, вызванного трением. Смазочные материалы широко применяются в современной технике, с целью уменьшения трения в движущихся механизмах (двигатели, подшипники, редукторы, и.т д), и с целью уменьшения трения при механической обработке конструкционных и других материалов на станках (точение, фрезерование, шлифование и т. д.). В зависимости от назначения и условий работы смазочных материалов (смазок), они бывают твёрдыми (графит, дисульфид молибдена, иодид кадмия, диселенид вольфрама, нитрид бора гексагональный и т. д.), полутвёрдыми, полужидкими (расплавленные металлы, солидолы, консталины и др), жидкими (автомобильные и другие машинные масла), газообразными (углекислый газ, азот, инертные газы).

В зависимости от характеристик материалов кинематической пары, для смазки могут быть использованы жидкие (например, минеральные, синтетические и полусинтетические масла) и твёрдые (фторопласт, графит, дисульфид молибдена) вещества.

По материалу основы смазки делятся на:

• минеральные — в их основе лежат углеводороды, продукты переработки нефти
• синтетические — получаются путём синтеза из органического и неорганического (например, силиконовые смазки) сырья
• органические — имеют растительное происхождение (например: касторовое масло, пальмовое масло)

Смазки могут иметь комбинированную основу.

Все жидкие смазочные материалы делятся на классы по вязкости (классификация SAE для моторных и трансмиссионных масел, классификация ISO VG (viscosity grade) для промышленных масел), и на группы по уровню эксплуатационных свойств (классификации API, ACEA для моторных и трансмиссионных масел, классификация ISO для промышленных масел).

По агрегатному состоянию делятся на:

• твёрдые,
• полутвёрдые,
• полужидкие,
• жидкие,
• газообразные.

По назначению:

• Моторные масла — применяемые в двигателях внутреннего сгорания.
• Трансмиссионные и редукторные масла — применяемые в различных зубчатых передачах и коробках передач.
• Гидравлические масла — применяемые в качестве рабочей жидкости в гидравлических системах.
• Пищевые масла и жидкости — применяемые в оборудовании для производства пищи и упаковки, где есть риск загрязнения продуктов смазывающим веществом.
• Промышленные масла (текстильные, для прокатных станов, закалочные, электроизоляционные, теплоносители и многие другие) — применяемые в самых разнообразных машинах и механизмах с целью смазывания, консервации, уплотнения, охлаждения, выноса отходов обработки и др.
• Электропроводящие смазки (пасты) — применяемые для защиты электрических контактов от коррозии и снижения переходного сопротивления контактов. Электропроводящие смазки изготавливаются консистентными.
• Консистентные (пластичные) смазки — применяемые в тех узлах, в которых конструктивно невозможно применение жидких смазочных материалов.

Группа № 410   Темы уроков: "Виды трения, смазки и изнашивания деталей." 

                                                    "Виды повреждения и разрушения деталей." 

   

                                            Виды трения, смазки и изнашивания деталей. 

Одной из наиболее распространенных причин постепенных отказов является износ (последствие изнашивания) деталей машин.

Изнашивание — процесс отделения материала с поверхности твердого тела и (или) увеличения его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела.

Изнашивание является сложным физико-химическим процессом, зависящим от многих факторов: материала и качества трущихся поверхностей, скорости их взаимного перемещения, нагрузки, вида трения, смазывания, смазочных материалов и т.д.

Различают следующие виды трения: покоя, движения, скольжения, качения, без смазочного материала и со смазочным материалом. 

Смазочный материал — материал, вводимый на поверхности трения для уменьшения силы трения и (или) интенсивности изнашивания.

Трение без смазочного материала происходит между двумя телами при отсутствии на поверхностях трения введенного смазочного материала любого вида. Твердые тела при этом взаимодействуют непосредственно. Такое трение сопровождается пластическими деформациями и даже временным прочным сцеплением отдельных точек контактирующих поверхностей. ЧТО вызывает их интенсивное разрушение. Трение без смазочного материала наблюдается при работе звеньев гусениц в паре с направляющими и опорными катками гусеничных тракторов и т.д.

Трение со смазочным материалом происходит между двумя телами, поверхности трения которых покрыты введенным смазочным материалом любого вида.

Смазка — это действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшаются износ, повреждения поверхности и (или) сила трения.

Различают следующие виды смазки: в зависимости от физического состояния смазочного материала — газовую, жидкостную и твердую; в зависимости от разделения поверхностей трения смазочным материалом — гидродинамическую (газодинамическую), гидростатическую (газостатическую), эласто-гидродинамическую, граничную и полужидкостную (смешанную).

Газовая, жидкостная и твердая смазки — это такие смазки, при которых полное разделение поверхностей трения осуществляется соответственно газовым, жидким или твердым смазочным материалом.

Гидродинамическая (газодинамическая) смазка — это жидкостная (газовая) смазка, при которой полное разделение поверхностей трения осуществляется в результате давления, самовозникаюшего в слое жидкости (газа) при относительном движении поверхностей.

Гидростатическая (газостатическая) смазка — жидкостная (газовая) смазка, при которой полное разделение поверхностей трения деталей, находящихся в относительном движении или покое, осуществляется в результате поступления жидкости (газа) в зазор между поверхностями трения под внешним давлением.

Эласта-гидродинамическая смазка — смазка, при которой характеристики трения и толщина пленки жидкого смазочного материала между двумя поверхностями, находящимися в относительном движении, определяются упругими свойствами материалов тел, а также реологическими свойствами смазочного материала.

Граничная смазка  — смазка, при которой трение и износ между поверхностями, находящимися в относительном движении, определяются свойствами поверхностей и свойствами смазочного материала, отличными от объемной вязкости. При этом виде смазки тонкий слой (до 0,1 мкм) смазочного материала состоит из поверхностно-активных (полярных) молекул, которые адсорбируются металлическими поверхностями деталей и создают на них разделяющий детали слой смазочного материала. Поэтому коэффициент трения и износ поверхностей трения при граничной смазке зависят от адсорбирующих способностей металлических поверхностей и способности смазочного материала удерживаться на них.

                                               Виды повреждения и разрушения деталей. 

В процессе эксплуатации оборудования надежность, заложенная в нем при конструировании и изготовлении, снижается вследствии различных неисправностей. Образование и развитие неисправностей оборудования объясняется действием объективно существующих закономерностей. Неисправности машин появляются в результате постоянного или внезапного снижения физико-механических свойств материала деталей, их деформирования, истирания, коррозии, старения, перераспределения остаточных деформаций и других причин, вызывающих отказы деталей.

В большинстве случаев изменения происходят в сопряжениях — это нарушение заданных зазоров в подвижных соединениях или натягов в неподвижных соединениях. Любая неисправность является следствием либо дефекта изготовления детали и машины или их ремонта, либо произошедших в процессе эксплутации изменений размеров, формы, шероховатости по­верхности деталей, нарушения их целостности, состава, структуры, механических свойств ма­териала.

Появление неисправностей обусловлено конструктивными, технологическими и эксплуатационными факторами.

К конструктивным факторам относятся: конструктивное исполнение деталей и сборочных единиц, материал деталей, расчетные нагрузки, величина зазоров или натягов в сопряжениях, заданная твердость поверхности деталей, их шероховатость, условия смазки и др.

Технологическими факторами являются способы получения заготовок, виды механической, термической и прочих обработок при изготовлении деталей, точность обработки, выдерживание режимов обработки, правильность сборки узлов и агрегатов, их испытание и др.

К эксплуатационным, относятся факторы, определяемые нагрузочными и скоростными режи­мами эксплуатации оборудования, интенсивностью эксплуатации, своевременностью и полнотой технического обслуживания и др. Эксплуатационный фактор оказывает решающее воздействие на сохранение свойств элементов оборудования, заложенных в их конструкции и обеспеченных тех­нологией изготовления. В свою очередь, эксплуатационный фактор в огромной степени зависит от человеческого фактора, т.е. квалификации, опыта, отношения к труду, ответственности обслуживающего персонала.

Разрушение деталей происходит при их взаимодействии с твердыми, жидкими и газообразными средами.

Виды разрушений: изломы, деформации, изнашивание.

1) Излом – полное разрушение материала детали в результате растяжения, сжатия, изгиба или сложного напряженного состояния. Бывает вязкий, хрупкий и усталостный.

а) Излом вязкий происходит при напряжениях превышающих предел текучести материала. Ему предшествует пластическая деформация металла под влиянием кручения или изгиба, реже – растяжения или сжатия. 

б) Излом хрупкий происходит в результате мгновенного приложения нагрузки, концентрации напряжений в опасном сечении, хладноломкости материала. Излом протекает без заметных следов пластической деформации и возникает неожиданно. Излом имеет кристаллическое строение. Для повышения сопротивляемости хрупкому излому применяют снижение нагрузок на деталь, установку предохранительных устройств, снижение жёсткости ударов за счет амортизирующих устройств, повышение прочности и пластичности материала детали.

в) Излом усталостный развивается в наиболее напряженных поверхностных слоях деталей в результате длительного действия переменных по величине и знаку нагрузок. Причиной поломок является усталостная трещина. Излом имеет 2 зоны: усталостного разрушения (мелкозернистая) и мгновенного разрушения (кристаллическая) хрупкого по своим признакам.

2) Деформация материала – результат приложения нагрузки циклического характера вызывающей контактные напряжения и остаточную деформацию. Она не разрушает деталь, но нарушает ее нормальную работу.

3) Контактная усталость проявляется в виде усталостного выкрашивания рабочей поверхности (питтинга). Часто возникает при трении качения и качения с проскальзыванием. Питтинги вызываются пульсационным контактным напряжением при переменном давлении на поверхности детали.

 Имеет волокнистое строение со следами сдвига. Вязкое разрушение можно предупредить, если заметить пластическую деформацию. Для предупреждения вязкого разрушения применяют предохранительные муфты, срезные шпильки, ограничивают перегрузки, изготавливают детали из более прочных материалов, применяют термическую обработку, увеличивают жёсткость, уменьшают рабочие напряжения за счет ориентированного наклепа и т.д.

4) Изнашивание – процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела при трении с постепенным изменением размеров и формы детали. Износ – результат изнашивания.