Содержание

1. Условия работы и свойства трансмиссионных и гидравлических масел: вязкостные, смазочные, защитные. 3

2. Обивочные и уплотнительные материалы. 6

3. Основные компоненты резины 9

Список  литературы 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Условия работы и свойства трансмиссионных  и гидравлических масел: вязкостные, смазочные, защитные.

      Трансмиссионные масла предназначены для применения в узлах трения агрегатов трансмиссий легковых и грузовых автомобилей, автобусов, тракторов, тепловозов, дорожно-строительных и других машин, а также в различных зубчатых редукторах и червячных передачах промышленного оборудования. Трансмиссионные масла представляют собой базовые масла, легированные различными функциональными присадками.

     В качестве базовых компонентов используют минеральные, частично или полностью  синтетические масла.

     В агрегатах трансмиссий смазочное  масло является неотъемлемым элементом  конструкции. Способность масла  выполнять и длительно сохранять  функции конструкционного материала  определяется его эксплуатационными  свойствами. Общие требования к трансмиссионным  маслам определяются конструкционными особенностями, назначением и условиями  эксплуатации агрегата трансмиссии.

     Трансмиссионные масла работают в режимах высоких  скоростей скольжения, давлений и  широком диапазоне температур. Их пусковые свойства и длительная работоспособность  должны обеспечиваться в интервале  температур от -60 до +150 °С. Поэтому к  трансмиссионным маслам предъявляют  довольно жесткие требования.

       Основные функции трансмиссионных масел: предохранение поверхностей трения от износа, заедания, питгинга и других повреждений;  снижение до минимума потерь энергии на трение; отвод тепла от поверхностей трения; снижение шума и вибрации зубчатых колес, уменьшение ударных нагрузок.   Масла не должны быть токсичными.

       Для обеспечения надежной и  длительной работы агрегатов  трансмиссий смазочные масла  должны обладать определенными  характеристиками: иметь достаточные  противозадирные, противоизносные  и противопиттинговые свойства; обладать высокой антиокислительной стабильностью; иметь хорошие вязкостно-температурные свойства; не оказывать коррозионного воздействия на детали трансмиссии; иметь хорошие защитные свойства при контакте с водой; обладать достаточной совместимостью с резиновыми уплотнениями; иметь хорошие антипенные свойства; иметь высокую физическую стабильность в условиях длительного хранения.

     Все эти свойства трансмиссионного масла  могут быть обеспечены путем введения в состав базового масла соответствующих  функциональных присадок: депрессорной, противозадирной, противоизносной, антиокислительной, антикоррозионной, противоржавейной, антипенной и др.

     Важнейшие свойства трансмиссионных  масел

     Смазывающая способность. Главной функцией трансмиссионного масла является снижение износа и предотвращение задира. Это свойство называют смазывающей способностью масла.

     В режиме гидродинамического трения смазывающая  способность обеспечивается вязкостью  базового масла (т.е. толщиной масляной пленки). Однако гидродинамический  режим трения может возникнуть только на периферии контакта зубчатых передач. Непосредственно в зоне контакта наблюдаются режимы смешанного и  граничного трения.

     В режиме граничного трения, возникающего в трансмиссии под воздействием высоких температур и нагрузок, защита от износа и задира обеспечивается при помощи противозадирных и  противоизносных присадок, в качестве которых обычно используют серу-фосфор-борсодержашие  вещества.

     В режиме граничного трения пленка смазочного материала становится очень тонкой, при этом в точках микроконтактов зубчатых колес возникают очень  высокие температуры, которые в  десятитысячные доли секунды достигают  и превосходят температуру плавления  металла. При этом активные элементы противозадирных и противоизносных  присадок вступают в химическое взаимодействие с металлом, образуя модифицированные слои (так называемые "эвтектические смеси") с более низким напряжением сдвига, чем у металлов. Эти модифицированные слои представляют собой сульфиды, оксиды, фосфаты или фосфиды железа (в зависимости от присадки, входящей в состав масла). Модифицированная пленка образуется мгновенно и предотвращает задир зубчатых колес. Далее, под воздействием сил, возникающих в агрегате трансмиссии, эта пленка может быть подвергнута частичному сдвигу. При этом в точке контакта зубьев колес снова происходит быстрое повышение температуры, которое вызывает повторение реакции и повторное образование пленки. И так далее.

  Вязкость масла в этих условиях не имеет такого принципиального значения, как при режиме контактно-гидродинамического смазывания. Однако в очень тонком слое масла малой вязкости может содержаться недостаточное количество противозадирной присадки, вследствие чего возникает опасность непосредственного контакта металлических поверхностей. Поэтому при создании маловязких трансмиссионных масел их противозадирный потенциал повышают увеличением концентрации серу-фосфорсодержащих присадок в 1,5 раза.

    Вязкость и потери энергии на трение. Вязкостно-температурные свойства трансмиссионного масла имеют большое значение для его эксплуатационной характеристики. От вязкости зависят потери мощности на трение, а также способность масла удерживаться в смазываемом узле.

    Между вязкостью и потерями  мощности в агрегатах трансмиссии  автомобиля существует прямая  связь. Чем меньше вязкость  масла, тем меньше потери энергии  на внутреннее трение, тем больше  КПД трансмиссии. 

    Общие потери энергии в трансмиссии  значительны. Если 25 % полезной мощности  автомобиля поступает от двигателя  к трансмиссии, то в общей  системе агрегатов трансмиссии  вследствие собственных потерь  эта мощность, передаваемая колесам,  снижается уже до 12 %.

     Защитные свойства. Во время эксплуатации автомобиля смазочное масло может обводняться. Это происходит вследствие поступления воды через зазоры в уплотнениях и вследствие конденсации паров воды из воздуха. Часто в воде содержатся неорганические соли и коррозионно-агрессивные компоненты. Все это создает условия для появления электрохимической коррозии, поскольку вода играет роль проводящего ток электролита.

  Электрохимическую коррозию частично устраняют введением в состав масла защитных присадок, называемых противоржавейными. Механизм действия защитных присадок сводится к вытеснению влаги и других электролитов с поверхности металла и образованию на нем прочной адсорбционной пленки, предотвращающей контакт металла с агрессивной средой. Таким образом, эта пленка, в отличие от пленки, образованной антикоррозионными присадками, устойчива к действию не только органических кислот, но и воды.

2. Обивочные и уплотнительные материалы.

     В качестве электроизоляционных материалов могут применяться только такие  материалы, которые не проводят электрический  ток или проводят его очень  слабо. Они должны также обладать необходимой механической прочностью, тепло- и влагостойкостью. Такими мате­риалами являются древесные материалы, пластмассы, а также резины, электроизоляционные  лаки, асбест, фибра, слоистые пластики.

     Кроме того, для этих целей используются изоляционная лента, прессшпан, слюда  и др.

     Бумага  — листовой материал.

     Картон  — специально обработанная толстая  бумага (толщиной 0,25—3 мм). В зависимости  от способа обработки картон приобретает  масло- и бензостойкость, электро- и  термоизоляционность. Бумагу и картон применяют как электроизоляционный, прокладочный и уп-лотнительный материал.

     Фибра — разновидность бумажного материала, изготовляют ее из бумаги, пропитанной  раствором хлористого цинка. Отличается высокой прочностью и хорошо поддается  механической обработке, масло- и бензостойка. Недостаток фибры — значительная гигроско­пичность (влагопоглощаемость), поэтому при увлажнении она деформируется. Фибры применяются для изготовления шайб, прокладок и втулок.

     Прессшпан — выпускается в виде листов твердого картона. Его получают из бумажной массы, пропитанной льняным маслом. Он применяется  для изоляции в электрических  машинах.

     Слюда — обладает высокими электроизоляционными свойствами и применяется как  диэлектрик в конденсаторах, коллекторах, электрогенераторах и стартерах, в  электронагревательных приборах.

     Листочки  слюды, склеенные глифталевой смолой под горячим прессованием, называют миканитом.

     Изоляционные  лаки (№ 458, 460, 447, 13, 1154 и др.) представляют собой смесь асфальта или битума, растительного масла, органического  растворителя и сиккатива. Они применяются  для изоляции обмоток полюсных катушек  генераторов и стартеров, а также  для защиты электродеталей от влаги  и нефтепродуктов.

     Изоляционная  прорезиненная лента представляет собой суровую тонкую хлопчатобумажную ткань (миткаль), пропитанную с одной  или двух сторон липкой сырой резиновой  смесью.

     Липкая  изоляционная лента — это пленочный  пластик, покрытий слоем перхлорвинилового  клея. Изоляционные ленты выпускают  различных размеров и цветов. Для  придания плотности и герметичности  соединениям деталей машин (трубы, различные соедине­ния и др.) и  устранения возможного просачивания жидкости и прорыва газов используют прокладочные и уплотнительные материалы.

     Паронит — листовой материал из асбеста, каучука  и наполнителей. Применяют для  уплотнения водяных и паровых  магистралей, а также для уплотнения трубопроводов и арматуры для нефтепродуктов: бензина, керосина, масла.

     Войлок  — листовой пористый материал, изготовленный  из волокон шерсти. Он обладает высокими тепло- и звукоизолирующими, а также  амортизирующими свойствами. Войлок используют для набивки сальниковых  уплотнений и изготовления прокладок.

     Важной  задачей современного автомобилестроения является надежная герметизация и уплотнение соединений деталей и сборочных  единиц, работающих в жестких условиях. Материал обычно используемых уплотни-тельных  прокладок (паронит, картон и др.) не все­гда обеспечивает надежную и  длительную герметичность соединений. Под действием температуры и  вибрации прокладки со временем претерпевают ряд изменений, теряют свои уплотняющие  свойства, в них возникают разрывы  и трещины. В процессе эксплуатации это приводит к утечке масла, топлива  и др. Для устранения таких неисправностей применяют различные герметики.

     Уплотняющая жидкая прокладка ГИПК-244 предназначена  для герметизации неподвижных соединений деталей и сборочных единиц, работающих в водяной, пароводяной, кислотно-щелочной и мас-лобензиновых средах.

     Уплотняющая замазка У-20А предназначена для  герметизации соединений в воздушной  и водяной средах,

     Герметик  Эластосил 137—83 герметизирует неподвижные  соединения в водяной, пароводяной, кислотно-щелочной и масляной средах.

     Анаэробный  клей ДН-1 обеспечивает герметизацию соединений с зазорами до 0,15 мм.

     Минеральная вата — служит для изоляции поверхностей с низкими и высокими температурами  нагрева. Возможно также применение минераловатных плит, проклеенных фенольной  смолой или битумной эмульсией.

     Тип материалов, применяемых для обивки подушек и спинок сидений, а также  внутренней обивки кабин и кузовов, влияет на вид автомобиля, его стоимость, затраты по уходу за обивкой во время эксплуатации.

     Обивочные материалы, используемые для изготовления и ремонта кабин, могут подвергаться воздействию нефтепродуктов и их паров. Поэтому важной характеристикой  их качества является степень стойкости  обивочных материалов к воздействию  нефтепродуктов. Важно, чтобы обивочные  материалы допускали возможность  их ремонта, в том числе методом  склеивания. Для обивки подушек сидений грузовых автомобилей используется дерматин на башмачной ткани или автобим на башмачной ткани. Спинки сидений обиваются дерматином или автобимом на молескине.

3. Основные  компоненты резины

     Резина  представляет собой дорогой и  к тому же дефицитный материал, широко применяющийся в автомобилях. Это  пневматические и массивные шины, гибкие шланги, амортизаторы, приводные  ремни, угоютнительные прокладки, сальниковые  устройства, муфты, транспортерные ленты  и др. Широко используется резина и  в качестве электрической изоляции при изготовлении кабелей, проводов, электрических машин и приборов.

     При ремонте автомобилей применяют  специальные сорта сырой резины, из которых важнейшими являются прослоечная, протекторная и камерная. Все они  предназначены для ремонта пневматических шин методом горячей вулканизации.

     Современный грузовой автомобиль включает от 200 и  до 500 резиновых деталей, на изготовление которых расходуется 250…400 кг каучука, что составляет в переводе на резину порядка 500…800 кг. Стоимость резиновых  изделий составляет от 10 до 40% общей  стоимости автомобиля.

     Натуральный каучук. Резина представляет собой  сложный по составу материал, включающий несколько компонентов, основным из которых является каучук, от типа и особенностей которого зависят в основном свойства резины.

     Натуральный каучук (НК) получают из так называемых каучуконосов - растений, преимущественно  культивируемых в странах тропического пояса. Причем в основном его добывают из млечного сока (латекса) каучуконосного дерева - бразильской гевеи. Он не способен растворяться в воде, но растворим  в нефтепродуктах. На этом основано приготовление резиновых клеев.

     Большая степень ненасыщенности молекулы НК обусловливает довольно высокую  способность его к химическим превращениям. В частности, по месту  разрыва валентной связи между  третичным и четвертичным атомами  углерода может присоединяться сера (процесс вулканизации), кислород (старение резины) и т.д.

     Синтетические каучуки. В 1932 г. впервые в нашей  стране был синтезирован синтетический  каучук, который стал основным сырьем для отечественной резиновой  промышленности. Сейчас выпускаются  десятки разновидностей синтетических  каучуков (СК).

     При изготовлении автомобильных резиновых  деталей широко применяются продукты совместной полимеризации различных  мономеров. Важнейшему представителю  из них - сополимеру бутадиена со стиролом - присвоено обозначение СКС (стирольный). Он принадлежит к самым распространенным СК (доля его в мировом производстве всех СК и НК, взятых вместе, достигает 30 %). Наиболее массовый сорт СКС, содержащий 30% стирола, имеет марку СКС-30. Резины на его базе хотя и уступают по эластичности, тепло- и морозостойкости резинам  из НК, но зато превосходят их по износостойкости.

     Кроме того, применяют стирольные каучуки  СКМС (бутадиен-метилстирольный). Стирольные каучуки превосходят натуральные  по износостойкости, но уступают по эластичности, тепло- и морозостойкости. При изготовлении автомобильных шин используют изопреновый (СКИ-3), который по своим свойствам близок к натуральному каучуку, и бутадиеновый (СКВ), отличающийся высокой износостойкостью. Высокой маслобензостойкостью отличаются хлорпреновый (наприт) и нитрильный (СКН) каучуки. Из этих каучуков изготавливают детали, контактирующие с нефтепродуктами. Бутилкаучук (сополимер изобутилена с изопреном) используют для изготовления камер и герметизирующего слоя бескамерных шин.

     Вулканизирующие вещества. В чистом виде натуральный  и синтетический каучуки находят  ограниченное применение (изготовление клеев, изолировочной ленты, медицинского пластыря, уплотнительных прокладок). С целью увеличения прочности  каучуков применяют процесс вулканизации - химическое связывание молекул каучука  с атомами серы.

     В результате вулканизации, например, НК, которая идет наиболее эффективно при  температуре 140...150°С, получается вулканизированный  каучук (вулканизат) с прочностью на разрыв около 25 МПа.

     В состав резины вводят определенное количество серы, чтобы получить изделие с  возможно большей прочностью и требуемой  эластичностью. Например, в резинах, идущих для изготовления автомобильных  камер и покрышек, ее содержится 1…3 % от доли имеющихся в них каучуков. С увеличением содержания серы прочность  резины увеличивается, но одновременно уменьшается ее эластичность.

     Ускорители  и наполнители. Для ускорения  процесса вулканизации в состав любой  смеси каучука с вулканизующим  веществом добавляются ускорители (тиурам, каптакс и др.), а для  повышения прочности вулканизаторов активные наполнители (усилители). Самым  массовым усилителем является сажа - порошкообразный  углерод с размерами частиц от 0,003 до 0,25 мкм. Сажа, как и другие усилители, вводится в современные резиновые  материалы в значительных дозах - от 20 до 70 % по отношению к содержащемуся  в них каучуку, повышая прочность  резины более чем на порядок.

     Кроме названных добавок, в состав резины в небольших количествах можно  вводить красители (для придания окраски), пластификаторы (для облегчения формования), антиокислители (для замедления процессов старения), порообразователи (при изготовлении пористых или губчатых резин) и т.д.

     Армирование резиновых изделий. Для увеличения прочности деталей из резины ее совмещают  с арматурой (проволочными каркасами, металлической оплеткой и т.д.). Прочность  резинотканевых изделий в основном определяется прочностью вводимой в  них арматуры. Эластичность таких  изделий при растяжении по сравнению  с чисто резиновыми значительно  уменьшается, но она сохраняется  при изгибе и сжатии вполне достаточной  для того, чтобы не происходило  разрушения деталей. К важнейшим  армированным резиновым изделиям, применяющимся  для автомобилей, относятся: резинотканевые шланги, приводные ремни и т.д.

     Особенно  ответственными и дорогими армированными  изделиями являются автомобильные u1087 покрышки, для изготовления которых  используются специальные ткани - корд, чефер и др.

     Одним из основных этапов технологического процесса при приготовлении резины является полное и равномерное смешение всех ингредиентов в каучуке, число  которых может доходить до 15. Этот процесс выполняется в резиносмесителях в две стадии.

     Первая  стадия - изготавливается вспомогательная  смесь без серы и ускорителей; вторая стадия - введение серы и ускорителей. Получаемые резиновые смеси используют для изготовления резиновых деталей  и для обрезинивания корда  шин, которые для усиления связи  между кордом и резиной пропитываются  латексами и смолами. Последней  операцией после смешения всех ингредиентов является вулканизация, после чего резинотехническое изделие пригодно для применения. Сырая резина (прослоечная, протекторная, камерная) применяется  при ремонте автомобильных шин и камер методом горячей вулканизации под определенным давлением, создаваемым различными приспособлениями.

     Широкое применение резины вызвано тем, что  она обладает:

     - способностью к исключительно  большим обратимым деформациям,  которые являются одним из  проявлений высокоэластических  свойств материала (относительное  удлинение при растяжении для  высококачественных резин может  достигать 100 %);

     - небольшой по сравнению с металлами  и деревом жесткостью, т.е. способностью  сильно деформироваться под действием  очень малых сил, которые в  тысячи и десятки тысяч раз  меньше сил, вызывающих такие  же деформации у металлов;

     - достаточно высокой прочностью (у  лучших сортов резины прочность  при разрыве достигает 40 МПа);

     - слабой газопроницаемостью и  полной водонепроницаемостью;

     - высокими диэлектрическими свойствами.

     Прочностные свойства резинового материала характеризуются  пределом прочности, представляющим собой  напряжение, возникающее в момент разрыва. Для оценки предела прочности  определяют на специальной машине нагрузку, при которой происходит разрыв образца  резинотехнического материала строго определенного размера. Предел прочности - это число, получаемое при делении  нагрузки, при которой произошел  разрыв образца, на первоначальную (до испытаний) площадь сечения, выражаемый в МПа.

     Механические  свойства вулканизованной резины характеризуются  рядом показателей, важнейшие из которых получают при испытании  на растяжение и на сжатие. Совокупность относительного и остаточного удлинений  характеризует эластичность резинового материала. Чем больше разность между  первым и вторым, тем лучше эластические свойства материала. Величина эластичности устанавливается соответственно назначению детали и оценивается величинами относительного и остаточного удлинения при разрыве и относительного сжатия при предельной нагрузке, выражаемых в процентах к начальной длине образца.

     Мягкая  резина характеризуется пределом прочности 15…20 МПа при относительном удлинении  при разрыве 500…1000 %. Так, например, резина, используемая для изготовления камер  автомобильных шин, имеет предел прочности 9…14 МПа, относительное удлинение 550…600 %.

     С повышением содержания серы в резинах  прочность резины на разрыв увеличивается, а эластичность снижается.

Список  литературы

1. Лиханов, В.А. Конструкционно-ремонтные материалы. / В.А. Лиханов. -  Киров, 2005.
2. Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы. / Л.С. Васильева. - 2003
3. Джерихов В.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: учебное пособие / В.Б. Джерихов. – Спб, 2010.