Автомобильная техника не может работать без топлива, смазочных и иных материалов. Они обладают рядом особых характеристик, которые зависят от особенностей системы. Эксплуатационные материалы соответствуют модели автотехники, выполняют множество функций в процессе применения. Что они собой представляют, чем отличаются, будет рассмотрено далее.
Общее определение
Эксплуатационные материалы – это различные материалы, которые применяются в автомобилях, например, бензин, дизтопливо или газ. Это дорогие и небезопасные для экологии составы, для которых ученые сейчас ищут альтернативы. Вместо природных ископаемых в процесс вовлекается электричество. К современным материалам, которые применяются при работе автомобиля, выдвигают высокие требования. Это требуется для повышения уровня экологической безопасности.
Во всем мире пока наиболее востребованными остаются классические виды эксплуатационных материалов. В качестве энергии для движения транспортного средства применяется бензин, а также прочие подобные вещества природного происхождения. Но все это плохо влияет на экологию.
Эксплуатационные материалы поддерживают системы автомобиля в требуемом виде. Для этого каждая модель предполагает использовать свою разновидность топлива и иных составов. Для этого применяется система специальных маркировок. Разные транспортные средства имеют неодинаковое строение. Поэтому универсальных материалов быть не может.
Разновидности
Выделяют три группы материалов, которые эксплуатируются в автомобилях:
- Горючие.
- Смазочные составы.
- Технические жидкости.
Топливо может быть жидким или газообразным. В первом случае это бензин и дизель. Они превращают посредством двигателя внутреннего сгорания химическую энергию в механическую. Бензин используется в поршневых моторах с искровым зажиганием, а дизельное топливо воспламеняется от сжатия.
Масла, применяемые в системах автомобилей, применяются с целью экономии энергии, которая тратится на трение. При этом смазочная продукция обеспечивает безопасную эксплуатацию транспортного средства. В зависимости от области применения масла бывают:
- моторные;
- трансмиссионные;
- турбинные;
- цилиндровые;
- компрессионные;
- редукторные;
- электроизоляционные;
- консервационные;
- вакуумные;
- специализированные;
- приборные.
В отдельную категорию выделяют пластичные смазки, с помощью которых выполняются герметизация, уплотнение, консервация и т. д.
Специальные технические жидкости могут выполнять разные функции. Они могут применяться в гидравлике в качестве рабочего тела, как теплоноситель и т. д.
Бензин
Рассматривая эксплуатационные характеристики материалов, стоит начать с самого распространенного вида топлива – бензина. Это продукт нефтепереработки, который наравне с дизтопливом представляет собой смесь из углеводородов, разных дополнительных присадок, которые улучшают эксплуатационные свойства горючего.
В состав бензина вошли углеводороды, которые способны выкипать при нагреве до 35-200 ºС. В дизельных разновидностях топлива эти компоненты выкипают при 180-360 ºС. Сегодня выдвигают жесткие эксплуатационные требования к материалам, в том числе и к бензинам:
- бесперебойная подача в двигатель;
- образование смеси с воздухом в нужной пропорции;
- сгорание нормальное, без детонации, полное внутри двигателя;
- при разных температурах способствует быстрому, надежному пуску мотора;
- не вызывает коррозии и преждевременного износа;
- минимальное количество отложений в системе;
- при хранении и транспортировке сохраняются первоначальные качества.
Свойства бензина
Чтобы выполнять перечисленные требования, бензины должны обладать рядом свойств. Наиболее важные из них:
- Карбюрационные свойства. Бензин должен образовывать с воздухом топливную смесь, которая должна быть однородной и полностью сгорать в моторе. Для этого бензин должен обладать определенными показателями плотности, испаряемости, вязкости, давления насыщенных паров, низкотемпературными свойствами.
- Сгорание. Это быстрота реакции взаимодействия углеводородов и кислорода, которое сопровождается большим количеством выделяемого тепла.
- Нормальное и детонационное сгорание. При нормальном процессе процесс характеризуется полным сгоранием топлива, его окислением. Скорость распространения пламени в этом случае составляет 10-40 м/с. При детонационном сгорании скорость увеличивается до 1500-2000 м/с. В этом случае процесс идет неравномерно, возникает ударная волна.
- Антидетонация. В состав входит тетраэтилсвинец, который смешивают с веществами, препятствующими отложениям окислов свинца. Их называют выносителями.
Дизтопливо
Рассматривая основные эксплуатационные материалы, стоит сказать о такой разновидности, как дизельное топливо. В силу определенных особенностей этот тип моторов экономичнее на 25-30%, чем бензиновые разновидности. В большинстве случаев дизтопливо применяется для двигателей автобусов, грузовиков, а также на некоторых автомобилях.
К дизтопливу выдвигают определенные требования в процессе эксплуатации:
- Бесперебойное поступление в систему.
- Способствование хорошему образованию смеси.
- Не должно вызывать коррозионный износ.
- В выпускном, впускном тракте, камере сгорания, на игле распылителя не должно оставаться отложений.
- Исходные характеристики должны сохраняться при транспортировке, хранении.
Самыми важными качествами топлива дизельного типа являются его испаряемость, воспламеняемость, а также работа при снижении температуры.
В процессе применения эксплуатационных материалов требуется обеспечить хороший старт мотора при любых условиях. Поэтому фракция не может быть легкой. Тяжелые разновидности обладают лучшей самовоспламеняемостью. Такая способность дизтоплива оценивается по цетановому числу (ЦЧ). Это условная характеристика, которая равна процентному показателю цетана в эталонной смеси. Она должна быть равноценна с испытуемым топливом по показателю воспламеняемости.
Показатель самовоспламеняемости влияет на склонность дизтоплива к образованию отложений, работу двигателя и легкий запуск. В современных транспортных средствах применяется состав, который характеризуется ЦЧ от 45 до 50 единиц. Если горючее обладает этим показателем на уровне 40 единиц, мотор будет работать жестко. Повышение ЦЧ выше 50 единиц нецелесообразно. Топливо будет сгорать быстрее, чем сможет распространиться по камере. Из-за этого нарушается процесс работы мотора. Такое дизтопливо не сможет сгорать полностью. Будет наблюдаться дымление, а экономичность мотора заметно снижается.
Газообразное топливо
Автомобильные эксплуатационные материалы включают в себя также и газообразное топливо. По физическому состоянию они делятся на две категории:
- сжатые;
- сжиженные.
Если углеводороды характеризуются критическими температурами, ниже обычного уровня, то газ применяют в сжатом виде. Если показатель выше, то применяются составы в сжиженном состоянии. Основными требованиями, выдвигаемыми к газообразному топливу, являются:
- хорошее смесеобразование;
- высокий показатель калорийности;
- не должно приводить к коррозионному износу;
- минимальное количество отложений в системе;
- сохранение свойств при хранении и транспортировке;
- низкая стоимость изготовления и перевозки.
Для производства сжиженного газа применяется пропан или бутан. Их легко перевести в жидкое состояние. Для их обозначения применяется маркировка СНГ. Такие материалы хранят под давлением 1,6 МПа. Для автомобилей производятся смеси из пропана и бутана, которые можно применять в летний или зимний период.
В состав СНГ добавляют одоранты, которые наделяют смесь сильным запахом. Это позволяет обнаружить их утечку.
Автомобильные эксплуатационные материалы включают в себя также и сжатые газы. Их основными компонентами являются метан, окись углерода, водород. Их получают из газов разного происхождения. В маркировке такие составы имеют буквы СПГ. Метана в такой смеси содержится от 40 до 82%. Без охлаждения перевести в жидкое состояние этот газ нельзя.
При использовании топлива СПГ получается заметно снизить грузоподъемность транспортного средства. Пробег автомобиля на полной заправке в этом случае будет в 2 раза меньше, чем на бензине. Так как метан обладает высокой детонационной стойкостью, двигатели форсируют по степени сжатия. СПГ безопаснее бензина по показателю воспламеняемости. Но при этом пуск двигателя при низких температурах затруднен.
Моторные масла
В отдельную категорию выделяются эксплуатационно-смазочные материалы. Одной из их разновидностей являются моторные масла. Они обеспечивают:
- снижение износа подвижных элементов из-за трения благодаря созданию на поверхности прочной и тонкой масляной пленки;
- уплотнение зазоров в местах соединений;
- отведение тепла от подвижных деталей;
- удаление продуктов износа, загрязнений из зон трения;
- защиту металлических элементов от коррозии;
- предотвращение образования отложений любого вида.
К моторным маслам сегодня выдвигают повышенные требования:
- оптимальная вязкость на всех режимах работы;
- хорошие смазывающие качества;
- низкий показатель испарения, расслоения и вспенивания;
- защита от коррозии, низкая окисляемость смазки;
- малый расход масла при работе мотора;
- длительный срок эксплуатации без ущерба для системы;
- сохранение качеств при хранении и транспортировке.
Основными качествами масла являются вязкость и устойчивость к низким температурам. Сегодня применяется три группы моторных масел:
- синтетика (полностью из искусственных компонентов);
- минеральный состав (производится в ходе переработки нефти);
- полусинтетика (в составе присутствуют минеральные и синтетические соединения).
Существуют определенные нормы расхода эксплуатационных материалов, которые зависят от многих факторов. Стоит отметить, что у синтетических разновидностей смазочной продукции этот показатель выше. Норма на угар будет на 30-40% выше, чем у минеральных составов. Поэтому синтетические масла меняют гораздо реже. Это более совершенные составы, способные обеспечить качественную защиту узлов и механизмов даже в нагруженных условиях.
У синтетических масел вязкостно-температурные характеристики лучше, за счет чего расход топлива машины снижается на 4-5%. Но при этом стоит отметить, что далеко не для всех моторов подходит синтетика. Для двигателей нового образца это лучший вариант. Но для моторов с пробегом, которые устанавливались на автомобилях в прошлом, подходит только минеральная смазка. Неправильный выбор типа состава приводит к быстрому разрушению механизмов.
Трансмиссионные масла
Сегодня существует огромное множество эксплуатационных материалов, применяемых в системах автомобилей и прочих агрегатов. Одной из разновидностей смазочной продукции является трансмиссионное масло. Оно применяется для повышения качества работы зубчатых передач. Такие механизмы применяются в трансмиссии разного типа. Чаще всего в современных автомобилях применяются гипоидные (винтовые) передачи. У них более прочные зубья, по сравнению с прямыми. Это обеспечивает плавную, бесшумную работу механизма.
Чтобы система работала слаженно, к маслам для таких передач выдвигают повышенные требования. Это объясняется высокими скоростями скольжения. Трансмиссионные масла выполняют ряд функций в системе:
- снижают механический износ подвижных элементов;
- уменьшают потери энергии на трение;
- способствуют отведению тепла от трущихся пар;
- уменьшают шум, вибрацию шестерен;
- обеспечивают защиту от ударных нагрузок;
- предотвращают развитие коррозии;
- в гидромеханических трансмиссиях выполняют функцию рабочего тела.
К эксплуатационным свойствам материалов также выдвигают повышенные требования. В зависимости от условий, в которых работает смазка, определяются и качества материала. Основными параметрами, влияющими на работу масла в трансмиссии, являются:
- температурный режим;
- частота вращения шестерен;
- удельное давление в контактной зоне.
Масло в трансмиссии подвергается значительному нагреву. Изначально оно имеет температуру окружающего воздуха. Затем в процессе работы уровень нагрева достигает 120-130 ºС. В некоторых случаях показатель может повышаться до 150 ºС. Поэтому смазка должна обладать устойчивостью к высокотемпературному нагреву. В мороз смазка не застывает, а при нагреве не должна становиться излишне текучей.
Пластичные смазки
К качеству эксплуатационных материалов есть некоторые требования. Разрабатывается множество составов, способных обеспечить правильные условия работы техники. Одной из часто применяемых субстанций в системе автомобиля является пластичная смазка. Она обладает густой консистенцией, похожей на мазь. Такой продукт состоит из масляной основы и твердого загустителя.
Смазка должна обладать высокими показателями консервационных, противоизносных свойств, химической стабильностью, термостойкостью. Для этого в составе присутствуют специальные присадки. Пластичные смазки могут быть:
- антифрикционными;
- консервационными;
- канатными;
- уплотнительными.
Рассматривая эксплуатационные свойства материалов, стоит отметить, что каждая из перечисленных разновидностей имеет свою область применения. Так, антифрикционные составы применяют с целью снижения износа, трения подвижных механизмов. Консервационные разновидности предотвращают развитие коррозии при хранении, эксплуатации. В соответствующих узлах применяются канатные и уплотнительные составы.
Амортизационные жидкости
К техническим жидкостям относятся различные эксплуатационные материалы. Одной из разновидностей является состав, предназначенный для систем гашения колебаний кузова. Это амортизационные жидкости, которые применяются в амортизаторах телескопического типа. Это позволяет сделать ход автомобиля более плавным при езде по плохой дороге.
Маловязкие жидкости служат в системе рабочим телом. Их изготавливают преимущественно на нефтяной основе. Основным показателем, который применяется для определения свойств амортизационной жидкости, является ее вязкость. Особенно высокие требования выдвигаются к этой характеристике при минусовых температурах. В противном случае работа амортизаторов заметно ухудшается. Подвеска может быть из-за этого заблокирована. Поэтому сегодня применяются составы на синтетической основе.
Амортизационная жидкость должна обладать соответствующими показателями теплопроводности, теплоемкости, высокими смазывающими свойствами. Она не должна быть склонной к пенообразованию, окислению. Важными качествами является механическая стабильность, показатель испаряемости, совместимости с элементами конструкции, особенно с уплотнителями из резины.
