Колесник П.А., Кланица В.С. Материаловедение на автомобильном транспорте

Подождите немного. Документ загружается.

при испарении воды, если их увеличивающаяся при этом кон

центрация превысит предельную растворимость в воде. Обычно

постоянную жесткость оценивают содержанием сульфатов CaS04

и MgS04, поэтому ее называют сульфатной жесткостью. Особо

нежелательной является накипь, вызванная CaS04, так как дан

ная соль (гипс) обладает высокой твердостью. Подобные некарбо

натные соли вызывают также коррозию деталей системы охлаж

дения. Коррозию способна вызывать и сама вода.

Таким образом, структура и твердость накипи зависят от источ

ника и условий ее образования. В зависимости от содержания солей

жесткости вода может быть мягкой (жесткость до 3 ммоль/л), сред

нежесткой (от 3 до 6 ммоль/л) и жесткой (более 6 ммоль/л).

Применение для систем охлаждения жесткой воды нежелательно

и недопустимо использование очень жесткой (более 12 ммоль/л)

воды.

Наиболее мягкой и чистой является дождевая и снеговая (атмо

сферная) вода, характеризующаяся жесткостью менее 0,04 ммоль/л.

Эта вода лучше всего подходит для системы охлаждения, хотя и

обладает несколько повышенными коррозионными свойствами из-

за содержания растворенных углекислого газа и кислорода.

Вода рек, озер, прудов, так называемая «поверхностная» вода,

чаще всего имеет небольшую жесткость от 0,5 до 5,0 ммоль/л, т.е.

относится к воде мягкой и средней жесткости. Применение этой

воды для системы охлаждения желательно, но должно быть обра

щено внимание на наличие в ней взвешенных механических и

органических примесей (шлам, или илистые отложения), кото

рые следует удалять отстоем и фильтрацией через несколько чере

дующихся слоев гравия и кварцевого песка или же через плотную

ткань.

Вода колодезная, ключевая (грунтовая) обычно содержит не

значительное количество механических примесей, но бывает жест

кой или же очень жесткой, поэтому ее не всегда можно приме

нять для системы охлаждения без предварительного умягчения.

Последнее в первую очередь относится к соленой и горько-соле

ной воде пустынных районов.

Морская вода как очень жесткая (содержит более 3,5 мае. %

растворенных веществ, главную массу которых составляет NaCl)

непригодна для системы охлаждения двигателей автомобилей.

Для системы охлаждения двигателей автомобилей нельзя при

менять также воду из сернистых и углекислых источников, так

как она насыщена соединениями, которые вызывают коррозию

деталей системы охлаждения. Такая вода может привести в негод

ность систему охлаждения через 25... 30 тыс. км пробега. Количе

ство примесей, содержащихся в пресных водах, обычно лежит в

пределах от 0,01 до 0,1 мае. %. Требования, предъявляемые к воде

в промышленности, весьма разнообразны. Для систем охлажде

200

ния интерес представляет высокая теплоемкость и прочие уни

кальные физико-химические свойства этого широко используе

мого в нашей жизни вещества.

Ранее отмечалось, что для умягчения воды используют кипячение

воды в течение длительного времени (около 30 мин). Таким спосо

бом можно удалить из нее значительную часть бикарбонатов каль

ция и магния и снизить временную жесткость до 1... 1,5 ммоль/л,

но этот способ оказывается дорогим и неэкономичным в сравне

нии с обработкой воды химическими реагентами.

Обработка воды содой (Na2C03) или тринатрийфосфатом

(Na3P04) с последующим фильтрованием позволяет удалить из

нее соли временной и постоянной жесткости и снизить общую

жесткость воды. На каждый 1 ммоль/л жесткости 1 м3 умягчаемой

воды необходимо добавить 53 мг безводной соды или 55 г тринат-

рийфосфата.

Пропускание воды через глауконитовый или пермути-

товый фильтры (рис. 12.2) очищает ее от солей кальция и магния

и понижает Се жесткость до нескольких десятых долей моль/л. При

этом глауконит или пермутит легко регенерируются промывкой

их 5... 10%-ным раствором поваренной соли, в результате кото

рой фильтрующий материал насыщается натрием ввиду удаления

кальция и магния. Вследствие простоты и доступности этот спо

соб умягчения можно применять как в стационарных, так и в

передвижных условиях.

Однако в настоящее время самым простым, экономичным и

эффективным способом снижения накипеобразования является

магнитная обработка воды. Суть последней заключается в про

пускании воды (не менее 6 раз) через магнитное силовое поле в

направлении, перпендикулярном силовым линиям, в результате

чего содержащиеся в воде соли не образуют накипи, а выпадают в

виде легко смываемого шлама. И более того, под действием обра

ботанной воды разрушается ранее образовавшаяся накипь.

Для электромагнитной обра

ботки воды используют аппара

ты, монтируемые в водопровод

ную сеть. Одна из схем такого

аппарата показана на рис. 12.3.

При вынужденном использо

вании жесткой неумягченной

воды образование накипи мож

но уменьшить добавлением к

ней таких присадок (

ингибиторов

накипеобразования), как хром

пик (3...5 мг на 1 л воды), гек

саметафосфат натрия (5...6 мг

на 1 л воды), тринатрийфосфат

(10... 15 мг на 1 л воды).

5 6

LrVfc

Рис. 12.2. Схема установки для умяг

чения воды глауконитом:

1 — резервуар с умягченной водой; 2 —

слой гравия; 3 — глауконит; 4 — насос;

5 — подвод жесткой воды; 6 — подвод

раствора поваренной соли

201

Рис. 12.3. Схема аппарата для электромагнитной обработки воды:

1 — водопроводная труба; 2 — корпус аппарата; 3 — корпус магнита; 4 — катуш

ка электромагнита; 5 — электропровод

Накипь может быть удалена из системы охлаждения промывкой

ее раствором соляной кислоты с ингибиторами (уротропин, ПБ-5

и др.), предотвращающими коррозию деталей системы охлажде

ния как из черных, так и цветных металлов.

Чтобы избежать вредных последствий накипи и увеличить пе

риодичность между промывками системы охлаждения, необходи

мо применять мягкую и чистую воду, в частности, не допускать ее

загрязнения из-за использования грязной посуды. Целесообразно

повторное использование воды, сливаемой из системы охлаж

дения, так как жесткость этой воды меньше жесткости свежей

порции воды.

Следует учитывать, что органические и минеральные примеси,

в том числе нефтепродукты, попадая с водой в систему охлажде

ния, образуют шламы, которые загрязняют каналы, ухудшают

циркуляцию воды и отвод теплоты.

Наряду с водой используются выпускаемые промышленностью

низкозамерзающие жидкости (антифризы) марок ОЖ-40 и ОЖ-65,

температура кристаллизации которых соответственно -40 и -65 °С,

т. е. при указанных температурах появляются и всплывают на по

верхность первые кристаллы льда. При дальнейшем понижении

температуры кристаллизация воды продолжается, а этиленгликоль

остается жидким, поэтому низкозамерзающая жидкость превра

щается в подвижную кашицеобразную массу, которая не способ

на разорвать детали системы охлаждения. Однако при температуре

ниже -70 °С жидкость превращается в плотную массу, которая

может вывести из строя двигатель.

Низкозамерзающие жидкости представляют собой водный ра

створ технического этиленгликоля (двухатомного спирта). Содер

жание технического этиленгликоля в охлаждающей жидкости

ОЖ-40 составляет 52 %, а в антифризе ОЖ-65 — 64 %. Для пред

отвращения коррозии металлических деталей в низкозамерзаю-

щую жидкость вводят антикоррозионные добавки, в частности,

202

Рис. 12.4. Зависимость температуры р

замерзания низкозамерзающей эти-

ленгликолевой жидкости от содер

жания в ней этиленгликоля

'Кристаллы льда +

, + кристаллы, этиленгликоля

80 60 40 20 0

Содержание этиленгликоля, об. %

молибденовокислый натрий (в этом случае марка антифриза —

ОЖ-40М или ОЖ-бОМ).

Применение антифриза особо эффективно для автомобилей,

имеющих продолжительные стоянки во время работы. Антифриз

практически негорюч, и его использование не повышает пожар

ную опасность. Этиленгликолевая жидкость оказывает на метал

лические детали системы охлаждения примерно такое же корро

зионное действие, как и вода. Разрушающее действие

Жидкости на резиновые шланги системы охлаждения

незначительно.

Характерная особенность этиленгликолевой жидко

сти состоит в сложной зависимости температуры за

мерзания от содержания этиленгликоля (рис. 12.4). Как

видно из рисунка, самую низкую температуру замер

зания -75 “С имеет жидкость, содержащая 67 % эти

ленгликоля. При меньшем и большем его содержании

температура замерзания более высокая, а при 100%-ном

содержании этиленгликоля она всего лишь -12 °С.

Следить за составом этиленгликолевой жидкости, а

следовательно, и за температурой ее замерзания можно

По плотности жидкости, имея в виду, что плотность

этиленгликоля 1109... 1118 кг/м3.

Пользуясь гидрометром (рис. 12.5), можно опреде

лить состав и температуру замерзания этиленгликоле

вой жидкости. Для этого в стеклянный цилиндр с низ

козамерзающей жидкостью, имеющей температуру

Рис. 12.5. Гидрометр для определения состава и температуры

замерзания этиленгликолевой жидкости:

1 — шкала процентного содержания этиленгликоля; 2 — шкала

температур замерзания жидкости; 3 — шкала термометра

20 8

■J5 J5

7ff

203

20 °С, опускают гидрометр и по верхнему мениску жидкости по

шкале 1 определяют содержание этиленгликоля, а по шкале 2 —

температуру замерзания жидкости.

Так как температура кипения технического этиленгликоля

(195... 198 °С) значительно выше температуры кипения воды, при

работе двигателя вода интенсивно испаряется из низкозамерзаю-

щей жидкости, т. е. ее необходимо доливать в систему охлаждения.

Если количество жидкости в системе охлаждения уменьшилось

вследствие утечки, то добавляется этиленгликолевая жидкость.

Этиленгликолевая жидкость имеет коэффициент объемного рас

ширения больший, чем вода, поэтому, чтобы при прогретом дви

гателе избежать переполнения системы охлаждения и потери части

жидкости, ее заливают на 92...95 % объема системы охлаждения.

Нельзя допускать попадания в этиленгликолевую жидкость неф

тепродуктов, которые вызывают ее вспенивание.

Антикоррозионная присадка (двузамещенный фосфорнокислый

натрий) реагирует с накипью. Чтобы избежать снижения концен

трации присадки и повышения коррозионности низкозамерзаю-

щей жидкости, накипь перед заливкой жидкости из системы охлаж

дения должна быть удалена.

В настоящее время распространение имеют низкозамерзаю-

щая охлаждающая жидкость Тосол трех марок: AM, А40, А65

и охлаждающая жидкость «Лена» марок ОЖ-К, ОЖ-40, ОЖ-65

(табл. 12.1).

Тосол А служит для получения жидкостей марок А40 и А65 с

температурой кристаллизации соответственно 40 и 65 °С путем

разбавления его дистиллированной водой. Основа представляет

собой концентрированный технический этиленгликоль (соот

ношение с водой 1:1) с декстрином, антипенной присадкой и

композицией антикоррозионных присадок. Смешивать Тосол и ан

тифриз нельзя.

Этиленгликоль ядовит, поэтому ядовиты и низкозамерзающие

этиленгликолевые жидкости. Даже малая доза жидкости, случайно

попавшая внутрь организма, может вызвать тяжелое отравление.

Антифриз быстро всасывается в желудке, вводя человека в

состояние, по внешним признакам напоминающее опьянение.

Прямую угрозу для жизни представляет доза уже в 100 г антифри

за, но даже при благоприятном исходе возникают тяжелые пора

жения почек и нервной системы. Для кожи этиленгликолевая жид

кость безвредна.

При применении этиленгликолевых жидкостей нужно соблю

дать определенные санитарные правила, с которыми необходимо

ознакомить лиц, использующих жидкость. В частности, при пере

ливании ее шлангом нельзя использовать прием засасывания ртом

жидкости для начала ее движения по трубке. Хранение и выдача

антифриза подлежат строгому контролю.

204

Таблица 12.1

Основные показатели некоторых охлаждающих жидкостей

Показатель

Тосол (ТУ 6-02-751—86) марки

«Лена» (ТУ 113-07-021—88) марки

AM А-40М А-65М

ОЖ-К ОЖ-40 ОЖ-65

Цвет Голубой Красный

Желто-зеленый

Плотность при 20 °С, кг/м3 1120... 1140 1075 ...1085 1120 ...1095

1120 ...1150

1075 ...1085 1085 ...1100

Температура начала крис

-40 -65

—

-40 -65

—

таллизации, °С, не выше

Щелочное число,

10 10

мг КОН/г, не выше

Коррозионные потери ме

таллов при испытаниях на

пластине, мг/см2, не более:

меди 10

10 10

припоя 12

12 12

алюминия

20 20 10

10 10

чугуна

10 10

10 7

Состав жидкости, %:

этиленгликоль 97

56 65

вода

36 3

44 35

12.2. Тормозные жидкости

Важной особенностью жидкостей для гидравлических тормоз

ных приводов является то, что от их эксплуатационных качеств

зависят не только долговечность и надежность работы деталей

привода, но и безотказность работы тормозного механизма, т. е.

безопасность движения автомобиля.

Жидкость для гидравлического тормозного привода служит в

качестве рабочей среды для передачи усилия от тормозной педали

до тормозных колодок. При этом должны быть минимальными

потери энергии на трение в приводе на преодоление трения как

при передвижении жидкости в системе привода, так и в подвиж

ных его соединениях.

Безотказная работа тормозного механизма возможна при усло

вии, что жидкость не будет терять текучесть при любых климати

ческих условиях эксплуатации автомобиля и не будет нарушаться

ее свойство несжимаемости, обеспечивающее плавную и полную

передачу усилия.

Долговечность тормозного привода, затраты на его эксплуата

цию зависят от химического воздействия на детали привода тор

мозной жидкости, а также от ее смазочных свойств.

Исходя из назначений и условий работы, жидкость для гид

равлических тормозных приводов должна отвечать следующим

эксплуатационно-техническим требованиям:

• не должна вызывать коррозии металлических деталей, а так

же набухания, разъедания, высыхания резиновых манжет, клапа

нов и шлангов гидравлического привода;

• обладать хорошими вязкостно-температурными свойствами,

обеспечивая высокую подвижность (прокачиваемость) в холод

ное зимнее время и отсутствие подтеканий в жаркое летнее время

при колебаниях температур от -50...-60 °С зимой в северных рай

онах до +100...+110 °С летом на южных горных дорогах;

• иметь температуру кипения выше максимальной температу

ры нагрева жидкости в тормозном приводе (примерно 120... 130 °С)

во избежание образования паровых пробок в гидравлической сис

теме и потерь жидкости вследствие испарения;

• обладать хорошими смазывающими свойствами для обеспе

чения минимальных износов трущихся деталей привода и мини

мальных потерь энергии на преодоление трения;

• быть стабильной, т. е. не расслаиваться, не образовывать ка

ких-либо осадков, не вспениваться и длительное время при рабо

те и хранении сохранять неизменными свои физико-химические

свойства.

Ассортимент выпускаемых тормозных жидкостей по характеру

основы можно подразделить на касторовые, гликолевые и нефтя

ные. Основные физико-химические показатели, характеризующие

206

Характеристика основных марок отечественных гидротормозных жидкостей

Таблица 12.2

Показатель

БСК

(ТУ 6-101533-75)

«Нева»

(ТУ 6-01-1163 — 82)

«Томь»

(ТУ 6-01-1276 —82)

«Роса»

(ТУ 6-05-221-569 —84)

Внешний вид Прозрачная одно

Прозрачная однородная жидкость

Прозрачная одно

родная жидкость до светло-желтого цвета без осадка. родная жидкость от

красного цвета без Обе жидкости полностью взаимо- светло-желтого до

осадка и механи

совместимы светло-коричневого

ческих примесей цвета без осадка

Вязкость кинематическая,

мм2/с (или сСт):

при -40 °С, не более 130 (при 0 °С)

1500 1500 1700

при +50 °С, не менее

при +100°С, не менее 5,5 (при 70 °С)

2 2 2

Температура кипения, °С, 115

190 205

260

не выше

Температура кипения

—

138

160 165

«увлажненной» жидкости,

°С, не ниже

Изменение объема после

старения в тормозной

жидкости, %:

резины марки 51-1524

—

2...10

—

резины марки 7-2462

5...10

2...10

—

Окончание табл. 12.2

Показатель

БСК

(ТУ 6-101533-75)

«Нева»

(ТУ 6-01-1163 —82)

«Томь»

(ТУ 6-01-1276 — 82)

«Роса»

(ТУ 6-05-221-569 — 84)

Изменение массы метал

лических пластинок,

мг/см2, не более:

белой жести

0,2 0,2

0,1 0,2

стали 10 0,2

0,2

0,1

0,2

алюминиевого сплава

0,1

чугуна

0,2 0,2

од

0,2

меди 0,4

0,5

0,4

латуни 0,4

0,5

0,4 0,4

Примечание. Допускается добавлять 20 % этилового спирта в жидкости «Нева» и «Томь» при температуре окружающей среды

ниже -40 °С.

эксплуатационно-технические свойства тормозных жидкостей,

приведены в табл. 12.2.

Касторовые жидкости представляют собой смесь, состоящую

из рафинированного касторового масла и бутилового (БСК) или

амилового (АСК) спирта. Кроме того, к жидкости добавляют кра

ситель, придающий ей красный цвет.

Гидротормозные жидкости на касторовой основе обладают весьма

хорошими смазочными качествами. В то же время у них невысокие

вязкостно-температурные свойства, физическая и химическая ста

бильность. При отрицательных температурах заметно возрастает

вязкость. Начиная с-15...-17 °С возможно выпадение кристаллов

касторового масла, нарушающих работу гидропривода, а при тем

пературе -30...-40 “С может наступить застывание жидкости.

При повышенных температурах происходит испарение спирта,

из-за чего увеличивается вязкость и повышается температура за

мерзания жидкости.

Касторовую гидротормозную жидкость рекомендуется исполь

зовать всесезонно для автомобилей, эксплуатируемых в средней

полосе России при температуре до -20 °С. Срок ее хранения не

более одного года.

Гликолевые тормозные жидкости «Нева», «Томь» и «Роса» со

стоят из смеси гликолей, воды, ингибиторов коррозии и анти

окислителя. Они светло-желтого цвета, обладают хорошими низ

котемпературными, вязкостно-температурными свойствами и

высокой температурой кипения — соответственно 190, 205 и 260 °С.

Гликолевые тормозные жидкости можно применять при темпера

туре окружающего воздуха от +50 до -50 °С. Вследствие обводне

ния эти жидкости рекомендуется заменять каждые 2—3 года.

Гликолевые жидкости могут применяться для всех автомобилей,

кроме тех, резина манжет которых могла бы быть подвергнута

ускоренному разрушению, поэтому для этих автомобилей исполь

зуются касторовые жидкости.

Гликолевые тормозные жидкости ядовиты и при обращении с

ними нужно соблюдать такие же меры предосторожности, как и

при работе с низкозамерзающей жидкостью. Очень важно помнить,

что нельзя смешивать между собой различные тормозные жидко

сти, так как они полностью теряют свои качества и становятся

непригодными.

Если необходимо проверить две имеющиеся тормозные жид

кости на совместимость, то смешивают небольшие их порции в

пробирке. После отстоя спиртокасторовая и этиленгликолевая жид

кости расслаиваются, образуя два слоя. Касторовые жидкости при

добавлении воды расслаиваются, а этиленгликолевые смешива

ются с водой в любой пропорции.

Нефтяная тормозная жидкость разрушающе действует на ре

зиновые уплотнения и имеет запах, свойственный нефтепродук

209