Контрольная работа по "Транспорту". 5

12. Автомобильные  специальные жидкости. Амортизаторные  жидкости. Эксплуатационные требования  к ним. Марки и их применение, основные их характеристики.

В легковых автомобилях нашли  широкое применение амортизаторы 
(виброизоляторы) телескопического типа, а в последнее время телескопические стойки, предназначенные для гашения колебаний кузова на упругих элементах подвески. Установка амортизаторов делает ход автомобиля плавным даже при движении по бездорожью.

Рабочим телом в гидравлических амортизаторах служат маловязкие жидкости, обычно на нефтяной основе.

Требования к амортизаторным жидкостям многообразны. Основным показателем  является вязкость. Большинство рабочих  жидкостей, применяемых в телескопических  амортизаторах, характеризуются следующими значениями вязкости: при 20 градусах – 30-60; при 50 градусах – 10-16; при 100 градусах – 3,5-6,0 мм/с.

Высокие требования предъявляются  к вязкости амортизаторных жидкостей  при отрицательных температурах. Так, при –20 градусах вязкость не должна превышать 88 мм/с. Желательно, чтобы во всём интервале встречающихся на практике отрицательных температур вязкость амортизаторной жидкости не превышала 2000 мм/с. При более высокой вязкости работа амортизаторов резко ухудшается и происходит блокировка подвески. С этим часто встречаются на практике, т.к. уже при –30 градусах вязкость товарных амортизаторных жидкостей превышает 200 мм/с и при –40 градусах достигает 5000-10000 мм/с. 
Обеспечить требуемую вязкость (при температурах ниже –30 градусах) могут амортизаторные жидкости на синтетической основе.

Рабочая амортизаторная жидкость должна обладать определённой теплоёмкостью  и теплопроводностью. 
Важным показателем являются смазывающие свойства жидкостей, которые определяются обычно при испытании на машинах трения или при испытании самих амортизаторов на стенде. Амортизаторные жидкости не должны быть склонны к пенообразованию, т.к. это снижает энергоёмкость амортизатора и нарушает условия смазки трущихся пар. Важным характеристиками амортизаторных жидкостей являются такие, как стабильность против окисления, механическая стабильность, испаряемость и совместимость с конструкционными материалами, особенно резиновыми уплотнениями. В их состав, как правило, вводят различные добавки, улучшающие свойства жидкостей. Это высокомолекулярные присадки для улучшения температурных характеристик вязкости, анти окислительные и противопенные присадки, а также для повышения смазывающих свойств, температуры застывания и т.д.

Амортизаторные  жидкости должны иметь высокие смазывающие  и антикоррозионные свойства, обладать низкой температурой застывания. Для  обеспечения надежной работы телескопических  амортизаторов необходима жидкость с высокой термоокислительной и механической стабильностью, которая может бессменно работать в амортизаторе длительное время (до 100 тыс. км пробега автомобиля), подвергаясь значительному механическому и термическому воздействию при многократном (десятки миллионов циклов) истечении под давлением через отверстия клапанов и дросселей.

Требования к  амортизаторным жидкостям многообразны. Основным из них является должная  вязкость. Высокие требования предъявляются  к вязкости амортизаторных жидкостей  при отрицательных температурах. Так, при -20° С вязкость не должна превышать 800 сСт. Желательно, чтобы при интервале возможных на практике отрицательных температур вязкость амортизаторной жидкости не превышала 2000 сСт. При более высокой вязкости работа амортизаторов резко ухудшается и происходит блокировка подвески. Это случается довольно часто, так как уже при -30° С вязкость товарных амортизаторных жидкостей превышает 2000 сСт, а при -40° С достигает 5000..10000 сСт. Обеспечить требуемую вязкость (при температурах ниже -30° С) могут лишь амортизаторные жидкости на синтетической основе.

Широкое распространение  в амортизаторах автомобилей  имеет жидкость АЖ-12Т, которая представляет собой смесь маловязкого минерального масла и полиэтилсилоксановой жидкости с добавлением противоизносной  и антиокислительной присадок. Она  устойчиво работает при повышенных температурах и давлениях, обладает хорошей термической и механической стабильностью. Используют жидкость АЖ-12Т в тех системах, где детали выполнены из маслостойкой резины (работа в диапазоне температур от –50 до +60° С.

Для всесезонной  работы гидравлических амортизаторов  автомобилей предназначено масло  МГП-10, являющееся смесью трансформаторного  масла, полиэтилсилоксановой жидкости, животного жира, антиокислительной  и противопенной присадок. Однако применение жидкости МГП-10 на автомобилях  семейства ВАЗ-2108,09 вызвало повышенный износ телескопических стоек. Для  этих автомобилей и семейства  ВАЗ-2110 была разработана амортизаторная жидкость МГП-12 с улучшенными противоизносными свойствами.

Амортизаторной  жидкостью очень высокого качества является жидкость АЖ-170, представляющая собой композицию полиэтилсилоксанов с хорошо очищенным маловязким маслом. Высокие эксплуатационные свойства позволяют использовать её в амортизаторах, работающих при температурах от –60 до +130° С.

При отсутствии специальных  жидкостей амортизаторные наполнители  можно приготовить смешением  примерно равного количества трансформаторного  и легкого индустриального масла. Такая смесь будет обладать удовлетворительными  эксплуатационными свойствами, хотя и уступает специальной жидкости. Использовать одно трансформаторное масло  не рекомендуется, так как оно  не обладает необходимыми противоизносными свойствами.

1.Автомобильные топлива. Назначение. Классификация. Способы получения автомобильных топлив из нефти. Понятие о способах доведения автомобильных топлив до норм стандарта.

Автомобильные двигатели (за исключением  газовых и дизельных) работают на бензине. По ГОСТ 2084-77* выпускаются бензины следующих марок: А-72, А- 76, АИ-93, АИ-98. Буква А означает, что бензин автомобильный, цифра – наименьшее октановое число, определённое по моторному методу; буква И указывает на то, что октановое число определено по исследовательскому методу.

Автомобильные бензины, за исключением  бензина АИ-98, подразделяют на летние и зимние. Зимние бензины содержат увеличенное количество легкоиспаряющихся фракций, что улучшает условия пуска двигателя. В северных и северо-восточных районах России зимние бензины применяют в течение всего года. В остальных районах страны зимние бензины применяют с 1 октября до 1апреля.

В автомобильные бензины А-76, АИ-93, АИ-98 для повышения антидетонационной  стойкости добавляют антидетонатор - тетраэтилсвинец (ТЭС). Для отличия  обыкновенных бензинов от этилированных  последние окрашивают в жёлтый (А-76), оранжево-красный (АИ-93) и синий (АИ-98) цвета. Таким образом, выпускают бензины марки А-72 и марок А-76, АИ-93 и АИ-98 (этилированные и неэтилированные). Этилированные бензины очень ядовиты и, попав в жидком виде и в виде паров на кожу или в дыхательные пути человека, могут вызвать тяжёлые заболевания. Поэтому применять этилированные бензины для мытья деталей и рук категорически запрещено. При попадании этилированного бензина на кожу его необходимо немедленно стереть ветошью, смоченной в керосине.

В зависимости от состава горючей  смеси нормальная скорость распространения  фронта пламени по камере сгорания различна, но не превышает 35 м/с. При детонации (взрывное горение) скорость распространения сгорания смеси доходит до 2000 м/с. При детонационном сгорании возникает сильная волна давления, вызывающая вибрацию деталей. Работа двигателя с детонацией не допустима, т.к. сопровождается ударной нагрузкой на поршни, поршневые пальцы, шатунные и коренные подшипники, местным перегревом деталей, прогоранием поршней и клапанов, дымным выпуском, снижением мощности двигателя и увеличением расхода топлива. Возникновение детонационного сгорания происходит в основном при неправильном подборе сорта топлива для двигателя с данной степенью сжатия. На появление детонации влияют также конструкция камеры сгорания, размеры цилиндра, материал головки цилиндра, скоростной режим и нагрузка двигателя, нагарообразование на поршне и головке цилиндров, угол опережения зажигания и т.д.

От антидетонационных свойств  бензина (его способности противостоять  детонации) зависит возможность  применения этого бензина в двигателях, имеющих повышенную степень сжатия. Антидетонационные свойства бензина  оценивают октановым числом. Бензин сравнивают со смесью из двух топлив изооктана  и гептана. Изооктан слабо детонирует, и для него октановое число  условно принимают равным 100, а гептан сильно детонирует, и для него октановое число условно принимают равным нулю. Если смесь, состоящая, например, из 72% изооктана и 28% гептана (по объёму), по детонационным свойствам соответствует проверяемому бензину, то октановое число такого бензина равно 72 и т.д. Чем выше октановое число бензина, тем с большей степенью сжатия может работать двигатель без детонации на этом топливе.

Работая с бензином, необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, т.к. бензин является легковоспламеняющейся  жидкостью. Тара из-под бензина очень  опасна, т.к. содержит пары, которые  легко взрываются. Бензин, попавший на окрашенные детали и резину, портит их, растворяя краску, лак и резину. Гарантийный срок хранения автомобильного бензина всех марок (по ГОСТ 2084-77) устанавливается 5 лет со дня его изготовления. По истечении гарантийного срока  хранения автомобильный бензин перед  применением должен быть проверен на соответствие требованиям стандарта.

Емкость топливного бака включая резерв 4 - 6,5 составляет 39 литра.

Автомобильные бензины получают путем переработки нефти, газового конденсата, природного газа, угля, торфа и горючих сланцев, а также синтезом из окиси углерода и водорода.

Основным сырьем для производства автомобильных бензинов является нефть: около 25% нефти, добываемой в мире, перерабатывают в бензин.

В России все товарные бензины получают из нефти и газоконденсатов. На газоперерабатывающих заводах путем выделения из газов жидких углеводородов получают газовый бензин. Газовые бензины обладают хорошими пусковыми свойствами и при добавлении в небольших количествах в товарные бензины способны улучшать их эксплуатационные свойства.

Современные автобензины готовят смешением компонентов, получаемых путем прямой перегонки, каталитического риформинга и каталитического крекинга, изомеризации, алкилирования, полимеризации и других процессов переработки нефти и газа.

Качество компонентов, используемых для приготовления тех или  иных марок товарных автомобильных  бензинов, существенно различается  и зависит от технологических  возможностей предприятия. Товарные бензины  одной и той же марки, но выработанные на различных нефтеперерабатывающих  заводах (НПЗ), имеют неодинаковый компонентный и фракционный составы, что связано  с различием технологических  процессов и перерабатываемого  на них сырья на каждом конкретном нефтеперерабатывающем предприятии. Даже бензины одной марки, выработанные конкретным заводом в разное время, могут отличаться по компонентному  составу в связи с проведением  регламентных работ на отдельных  технологических установках, изменением состава сырья и программы  завода по выпуску продукции.

Однако во всех случаях  должна соблюдаться технология получения  товарных бензинов на данном предприятии, что является обязательным требованием  стандартов и технических условий  на автомобильные бензины.

схема переработки нефти  с целью получения автомобильных  бензинов.

Основными технологическими процессами производства бензинов является каталитический риформинг и каталитический крекинг. Несмотря на ограничения по содержанию ароматических углеводородов, процесс каталитического риформинга по-прежнему остается определяющим процессом производства бензинов, так как он является основным источником высокооктановых компонентов, а также водорода для установок гидроочистки.

Вследствие ужесточения  норм на содержание серы в моторных топливах необходимо увеличение мощностей  гидрообессеривания, что требует дополнительного водорода.

Снижение доли и роли бензина  риформинга в производстве экологически чистых реформулированных бензинов обусловлено не только ограничением содержания ароматических углеводородов, но и неудовлетворительным распределением октановых характеристик по фракциям катализата, в особенности до 100 °С.

В связи с этим процесс  бензинового риформинга целесообразно и необходимо сочетать с процессами удаления бензола и изомеризации бензина С5 — 100 °С. В последние годы технология и коммерческая активность по созданию на НПЗ мира новых установок каталитического крекинга в псевдоожиженном слое микросферического катализатора приобрела рекордно высокий уровень за все время применения этого процесса.

Таким образом, если уже в  настоящее время объем вырабатываемого  в мире бензина каталитического  крекинга практически сравнялся  с суммарным объемом выработки  бензинов риформинга и изомеризации, то в ближайшем будущем бензин каталитического крекинга плюс компоненты сопряженных с ним процессов (алки-лирование, получение оксигенатов, полимербензинов и др.) будут лидировать в производстве автобензинов на НПЗ в сравнении с процессами риформинга, требующими дополнительных ресурсов прямогонных бензинов и, соответственно, нефти.

В последние 10—15 лет процесс  каталитического крекинга был значительно  усовершенствован, главным образом  с целью увеличения селективности  при конверсии исходного вторичного сырья в бензин (каталитические реакции  основные, термические — минимальны).

На отечественных НПЗ  эксплуатируются установки каталитического  крекинга с лифт-реактором с предварительной  гидроочистки исходного сырья —  вакуумного газойля мощностью 2 млн т/год по сырью. Эти установки обеспечивают выход бензина более 50% на сырье, который имеет октановое число по моторному методу 80—82 ед. и по исследовательскому методу 90—93 ед.

Улучшение октановых характеристик  достигают выбором катализатора и ужесточением режима работы установок. Это сопровождается так же приростом  выхода низкокипящих олефинов С3 — С4, что благоприятно для увеличения ресурсов сырья алкилирования и получения высокооктановых оксигенатов: метилтретбутилового эфира (МТБЭ), метилтретамилового эфира (МТАЭ), ди-изопропилового эфира (ДИПЭ) и др. Однако, когда при жестких режимах крекируют тяжелое сырье, это приводит к образованию диеновых углеводородов во фракциях С4 — С5. Диены отрицательно влияют на процесс алкилирования: увеличивается расход кислоты, снижается выход и качество алкилата. Меры по ужесточению режима крекирования, подбору сырья и катализатора по зволяют улучшить (на 2—4 ед.) октановую характеристику по исследовательскому методу. Однако при этом, в связи с ростом содержания олефинов в бензине, увеличивается его чувствительность, то есть разность между октановыми числами по исследовательскому и моторному методам.

Широкое применение находят  системы комплекса каталитического  крекинга предварительно гидроочищенного вакуумного газойля в блоке с производством МТБЭ и алкилированием. Это решает проблему углубления переработки сырья по бензиновому варианту, частично — проблему снижения содержания сернистых соединений в бензине, увеличения производства высокооктановых компонентов бензина и собственного производства кислородсодержащей высокооктановой добавки. Однако состав непосредственно бензина каталитического крекинга С5 — 180 °С остается неудовлетворительным по содержанию олефиновых углеводородов, содержанию 
остаточной серы, разнице между ИОЧ и МОЧ, также по химической стабильности компонента.

Поэтому целесообразно использовать в этих комплексах каталитического  крекинга следующие технологические  решения: изоамилены, третичные гексены и гептены бензина каталитического крекинга превращать в высокооктановые эфиры метанола, что повышает октановое число топлива.

Если этерифицировать низкокипящий бензин каталитического крекинга, а не только фракцию С5, выработка эфиров возрастает на 40—50%.

На установках каталитического  крекинга разделением бензина в  процессе каталитической дистилляции  можно получить бензин фракции С5 — 100 °С, пригодный для этерификации. Сырье этерификации нуждается в очистке от диенов и сернистых соединений. Содержание диолефинов снижают до 0,1 — 0,05% путем селективного гидрирования в реактореколонне.

В результате этерификации фракции С5 — 100 °С каталитического крекинга ее октановый индекс повышается на 2—3 ед. и значительно, на 25%, уменьшается содержание в ней олефинов.

Поскольку МТАЭ и сумму  МТГЭ (метил-третгекси-ловый и метил-трет-гептиловый эфир) получают для нужд данного завода, их выделение в чистом виде не требуется. Технологически целесообразно оставить эфиры в бензине каталитического крекинга, как компоненты товарного бензина.

Важное значение для увеличения ресурсов реформулированных товарных бензинов приобретает пропилен каталитического крекинга. Вырабатываемый в увеличенном объеме при жестких режимах на новых катализаторах пропилен каталитического крекинга на заводах, не производящих полипропилен, наиболее целесообразно использовать для организации производства диизо-пропилового эфира (ДИПЭ).

ДИПЭ обладает свойствами конкурентными с МТБЭ, МТАЭ: содержит 15,7% кислорода (МТБЭ — 18,2%, МТАЭ — 15,7%), обладает высоким октановым числом 98 ед. по моторному методу и 112 ед. по исследовательскому, октановый индекс — 105 ед. (МТБЭ — 108 ед., МТАЭ — 104 ед.), имеет теплоту  сгорания 9400 ккал/кг, температуру кипения 68 °С, давление насыщенных паров по Рейду — 30 кПа (МТБЭ — 60 кПа). Склонность ДИПЭ к образованию гидроперекисей является его недостатком.

В целом, технический прогресс в технологии каталитического крекинга позволяет существенно увеличить  выход легких олефинов C3 — С7 и вырабатывать меньше высококипящих фракций бензина, обогащенных ароматическими углеводородами.

При эффективном использовании  этих возможностей суммарный эффект облагораживания бензинов каталитического  крекинга (включая ДИПЭ + МТБЭ + алкилат + этерификат С5 — С7) — значительно возрастает.

В настоящее время алкилат становится важнейшим компонентом реформулированных экологически чистых бензинов.

Алкилат — идеальный компонент бензина, поскольку имеет высокие октановые числа по исследовательскому и моторному методам, низкое давление насыщенных паров, не содержит ароматических соединений олефинов и серы.

Алкилирование — это не только процесс повышения октановых характеристик бензина при снижении в нем ароматических углеводородов, но и процесс снижения его испаряемости.

Высокое давление насыщенных паров фракций С4 — С5 .исключает возможность увеличения их использования в товарном бензине, поэтому процесс аликилирования, позволяющий снижать давление насыщенных паров и одновременно увеличивать значение октанового числа продукта по моторному методу, имеет исключительно важное значение для производства современных автобензинов.

Получение товарного бензина  с высоким моторным октановым  числом путем замены бензола и  других ароматических углеводородов  в бензине на алкилат и эфиры (МТБЭ, МТАЭ) позволяет в более мягких условиях осуществлять процесс каталитического риформинга. При снижении жесткости процесса каталитического риформинга увеличивается срок службы катализатора и период работы установки между его регенерациями, повышается выход катализата с пониженным содержанием ароматических углеводородов, улучшается качество получаемого водорода для установок гидроочистки.

Лучшим сырьем (особенно сернокислотного алкилирования) являются бутилены нормального ряда, не содержащие в своем составе изобутилена. В связи с этим фракцию С4 каталитического крекинга для избирательного извлечения изобутилена предварительно этерифи-цируют метанолом, а рафинат направляют на алкилирование, обеспечивая двойной эффект: получение МТБЭ и алкилата в едином технологическом потоке.

Наряду с использованием диалкиловых эфиров С5 и выше в состав товарных автобензинов допускается в Европе вовлекать до 3% метанола, до 5% этанола (в США до 10%), до 7% третбутилового спирта и до 10% изопро-пилового или изобутилового спирта. При этом массовая доля кислорода не должна превышать 
2,7%.

При введении в бензины  метанола обязательно добавление стабилизирующих  агентов. В случае введения этанола стабилизирующие агенты могут также добавляться. В бензин следует вводить антикоррозионные присадки, если может возникнуть опасность выделения воды.

На смену широко применяемому МТБЭ, мировое потребление которого в 2001 году превысило 25,7 млн тонн, приходит денатурированный этанол, так как его получают из возобновляемого сырья (биомасса, древесина и т. д.), и он не оказывает вредного влияния на источники водоснабжения, что является причиной запрещения применения МТБЭ в США (штат Калифорния).

В то же время, по оценке сторонников  МТБЭ, эффект от его вклада в решение  экологической проблемы значительно  превосходит риск, связанный с  его применением.

Вовлечение в состав автобензинов этанола до 10% позволяет уменьшить на то же количество содержание ароматических углеводородов без снижения детонационной стойкости товарного бензина.

Недостатками спиртовых  добавок являются низкая гидролитическая  устойчивость, низкие противоизносные  и антикоррозионные свойства. Спирты проникают в материал шдангов и уплотнений топливной системы автомобиля и АЗС, что выводит их из строя, нарушая герметичность. При использовании спиртов в 2—3 раза возрастает содержание альдегидов в составе отработавших газов.

Однако, как показывает зарубежный опыт, использование спиртовых компонентов  в автобензинах является перспективным не только в плане сохранения нефтяных ресурсов, но и улучшения экологических свойств моторных топлив. Количество вводимых спиртов позволяет снизить на ту же величину концентрацию нежелательных ароматических углеводородов и содержание оксида углерода в отработавших газах автомобилей.

Ароматические углеводороды (толуол, ксилолы) обладают высокой  детонационной стойкостью и применяются  как высокооктановые компоненты бензинов, а азотсодержащие производные  ароматических углеводородов можно  использовать как октаноповышающие добавки.

Антидетонационные свойства N-метиланилина были обнаружены практически одновременно с открытием антидетонационных свойств тетраэтилсвинца.

В качестве добавки к авиационным  бензинам N-метиланилин применялся в Германии и СССР, а в автомобильных бензинах более 10 лет используется в России в концентрации до 1,3 % масс. В настоящее время разработан ряд композиционных октаноповышающих добавок, содержащих N-метиланилин: АДА, АвтоВэм, БВД, Феррада и др.

Результаты оценки антидетонационной  эффективности добавок АДА, АвтоВэм, БВД и МТБЭ в различных бензиновых компонентах

Добавка АДА — это практически N-метиланилин.

Добавка АвтоВэм — смесь N-метиланилина с марганецсодержащим компонентом.

Добавка БВД — смесь N-метиланилин с МТБЭ.

При использовании сочетания N-метиланилина с соединениями марганца отмечается синергетический эффект, то есть прирост октанового числа бензина при совместном использовании этих антидетонаторов больше, чем суммарный прирост в случае раздельного их применения в тех же концентрациях.

Наряду с антидетонаторами на основе марганца в составе неэтилированных  бензинов могут быть использованы железосодержащие антидетонаторы: карбинол-ферроцены, диалкилферроцены и ферроцены.

На основании положительных  испытаний автобензинов, содержащих ферроценовые соединения до 37 мг железа на 1 дм3 бензина, Государственная Межведомственная комиссия по испытанию топлив, масел, смазок и специальных жидкостей при Госстандарте РФ допустила их к производству и применению.

14Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду. Понятие о предельно- допустимых выбросах и концентрациях.

 Природа – целостная система с множеством сбалансированных связей.

Нарушение этих связей приводит к изменению установившихся в  природе

круговоротов веществ  и энергии. Современным обществом  в производство и

потребление вовлекается  такое количество вещества и энергии, которое в сотни

раз превосходит биологические  потребности человека, что и является основной причиной современного экологического кризиса (высокий уровень и быстрое

нарастание антропогенной  нагрузки на окружающую природную среду).

Сегодня производственная деятельность человечества связана с использованием

разнообразных природных  ресурсов, охватывающих большинство  химических

элементов. Усиление техногенного воздействия на природную среду  породило ряд

экологических проблем. Самые  острые связаны с состоянием атмосферы,

гидросферы и литосферы.

Некоторые «изменения», такие  как загрязнение воздуха или  воды, могут

непосредственно влиять на здоровье и жизнедеятельность организма. Другие

чреваты косвенными эффектами, например, выбросы углекислого газа сказываются

на климате, что в свою очередь отражается на производстве продуктов питания;

сдвиги в концентрации биогенов приводят к гибели одних популяций и бурному

размножению других.

В результате накопления различных  загрязнений в атмосфере, в первую очередь

фреонов, происходит разрушение озонного слоя, который предохраняет земную

поверхность от солнечной  радиации. Загрязнения, поступающие  в атмосферу, с