Химмотология

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

на тему: Химмотология

 

 

Выполнил: ст-т 1 курса

Петров О.С.

Проверил:

 

 

 

 

 

 

 

 

Саратов

2013

 

 

 

 

 

Содержание

Задачи химмотологии

Цель химмотологии

Квалификационный метод оценки качества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наиболее трудная и многоплановая проблема рационального применения топлив и масел связана со сложностью физико-химических превращений, протекающих в процессах их хранения и эксплуатации автотранспорта. Поэтому объективно в науке и технике появилось новое направление, изучающее теорию и практику рационального применения топлив, масел, смазок и специальных жидкостей. В начале 60-х годов прошлого века по предложению советского ученого К.К. Папока и инженера В.В. Никитина это направление как прикладная наука было названо «химмотологией»

Химмотология — это наука об эксплуатационных свойствах, качестве и рациональном применении в технике топлив, масел, смазок и специальных жидкостей.

Химмотологоия возникла и развивается на стыке     органической, физической и коллоидной химии, нефтехимии, физики, экономики и экологии. Формирование химмотологии в самостоятельное  направление науки обусловлено увеличением объемов потребления ГСМ, возрастанием их значения в обеспечении надежности  и долговечности техники

Цель химмотологии

 

Цель химмотологии — улучшение эксплуатационных свойств горюче-смазочных материалов (ГСМ). Эти свойства проявляются в условиях эксплуатации техники и в значительной мере определяют ее работоспособность, экономичность и надежность.

Ни одна наука, кроме химмотологии, специально не занимается изучением и тем более улучшением эксплуатационных свойств ГСМ, хотя именно эти свойства зачастую решающим образом влияют на эффективность применения многочисленной и разнообразной техники и промышленного оборудования.

К эксплуатационным свойствам ГСМ относятся: энергетические свойства, воспламеняемость, горючесть, детонационная стойкость(антидетонационные свойства), склонность к нагаро-и лакообразованию, прокачиваемость, электризуемость топлив; моющедиспергирующие свойства моторных масел; физическая и химическая стабильность, испаряемость, гигроскопичность, низкотемпературные, коррозионные, защитные, антифрикционные, противоизносные и противозадирные свойства, пожаро- и взры-воопасность, токсичность топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей.

Новые теоретические вопросы возникают перед химмотологии в связи с применением в технике альтернативных топлив и новых синтетических смазочных материалов.

Задачи химмотологии

 

Перед химмотологией в последнее время остро встали две относительно новые проблемы:1) стабилизация добычи нефти и получение моторных топлив из альтернативного сырья; 2) изучение и улучшение экологических свойств ГСМ в связи с тем, что влияние многих видов транспорта на окружающую среду зависит от состава свойств применяемых топлив и масел (прекращение производства этилир. бензинов, разработка так называемого городского топлива, снижение расхода смазочных масел на угар и т.д.)

Задачи химмотологии можно условно разделить на 3 группы.

Первая из них связана с оптимизацией качества ГСМ, обеспечением наиб. полного соответствия эксплуатац. св-в ГМС требованиям двигателей. Решение задач этой группы базируется на исследовании комплекса физ.-хим. процессов, протекающих при использовании ГСМ (испарение, смесеобразование, сгорание, лако- и нагарообразование, коррозионный и мех. износ и т. д.). Эта же группа включает работы по оценке эффективности путей улучшения качества ГСМ (новые компоненты, методы очистки, присадки, добавки и др.) и расширения их ресурсов (напр., альтернативные топлива, синтетич. Смазочные  материалы).  
Цель задач второй группы - повышение эффективности применения ГСМ в условиях эксплуатации. К этой группе относятся разработка и научное обоснование норм расхода ГСМ, сроков их хранения, принципов классификации, унификации сортов и марок, взаимозаменяемости, методов восстановления качества некондиционных топлив и регенерации отработавших смазочных материалов. Третья группа задач посвящена разработке и совершенствованию методов оценки качества ГСМ. В эту группу входят также исследования по совершенствованию приборов и методов аналит. контроля качества топлив и масел, совершенствованию стандартов и техн. условий на них и методы их анализа.  
Осн. задачей химмотологии на перспективу остается создание научных основ и рекомендаций по экономии топливно-энергетич. ресурсов и обеспечению двигателей, машин и механизмов высококачеств. ГСМ с широкими сырьевыми ресурсами.

1. Методологические позиции химмотологии.

 

Химмотология как прикладная наука имеет свойственные ей методические основы, которые включают в себя специфические методы оценки эксплуатационных свойств ГСМ и специальных жидкостей. Эти методы делят на несколько групп:

• квалификационные (лабораторные);
• стендовые и эксплуатационные методы испытаний топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей;

классификационные испытания моторных масел.

 

1. Квалификационные методы испытаний  
   горюче-смазочных материалов.

Квалификационные методы оценки эксплуатационных свойств ГСМ и спецжидкостей являются, как правило, лабораторными метода-ми и базируются на использовании различных модельных установок и специальных лабораторных приборов, позволяющих в заданных усло-виях (включая экстремальные) сравнивать эксплуатационные свойства опытных (исследуемых) и эталонных (товарных) образцов ГСМ. Квалификационные методы испытаний позволяют быстро, надежно (с легкой воспроизводимостью результатов), с минимальными затратами, «в чистом виде» оценивать отдельные показатели, характеризующие эксплуатационные свойства ГСМ, выявлять ме-ханизмы и факторы, объясняющие эти свойства, целенаправленно находить способы улучшения этих свойств.

Одним из первых квалификационных методов испытаний ГСМ был метод оценки детонационной стойкости бензинов на одноцилиндровой моторной установке «Вокеша», предназначенной для определения октановых чисел (ОЧ) по исследовательскому  и моторному методам. Позднее были созданы отечественные установки ИТ9-1; ИТ9-2М; ИТ9-5; ИТ9-6, представляющие собой одноцилиндровые четырехтактные бензиновые двигатели со степенью сжатия от 4 до 10. На установке ИТ9-1 определяют сортность бензинов на богатой смеси, на ИТ9-2М – октановые числа на бедной смеси по моторному методу, на ИТ9-5 определяют ОЧ и сортность на бедной смеси по моторному методу и на ИТ9-6 определяют ОЧ по исследовательскому методу. В настоящее время широко распространена универсальная четырехтактная бензиновая установка УИТ-65, выполненная на базе установок ИТ9-2М и ИТ9-6, предназначенная для определения ОЧ по моторному и исследовательскому методам. Для определения цетановых чисел (ЦЧ) дизельного топлива, характеризующих их самовоспламеняемость в дизелях, широко применяют установку ИТ9-3М, представляющую собой одноцилиндровый четырехтактный двигатель с воспламенением от сжатия и вихревой камерой сгорания.

Широкое применение в нашей стране и за рубежом получил ква-лификационный метод оценки противоизносных и противозадирных свойств смазочных материалов на четырехшариковой машине трения, показанной на рисунке 1.

 

 

Рисунок 1 – Четырехшариковая машина трения

 

Она существует в виде различных модификаций (КТ-2, КТ-4, МАСТ-1, машины фирмы SHELL и другие) и предназначена для исследования трения при граничной смазке, определения критических температур граничного слоя смазки на поверхностях трения, при которых слой смазочного материала разрушается. Кроме того, на машине трения определяют критическую нагрузку, при которой происходит «схватывание» (задир, спекание) стальных поверхностей шариков, являющихся ее составными элементами. Рабочими поверхностями в машине трения являются поверхности четырех стальных шариков диаметром 7,94 мм, верхний из которых закреплен во вращающемся шпинделе, а три нижних – неподвижно зажаты в обойме, которая помещена в масляной чаше, оборудованной электронагревателем или термостатом. Противоизносные и противозадирные свойства смазочных материалов оценивают по величине диаметра «пятна износа» на контактирующих шариках и по значению критической нагрузки (или температуры), при которой происходит задир («спекание») шариков.

Для оценки моющих и лакообразующих свойств моторных масел в нашей стране широко применяют метод, названный методом ПЗВ (по первым буквам фамилий его разработчиков – К.К. Папок, А.П. Зарубин, А.Б. Виппер), схема установки для которого показана на рисунке 2.

 

 

Рисунок 5 – Установка ПЗВ: 1 – поршень; 2 – электроподогреватель;

3 – испытуемое масло

 

Установка ПЗВ представляет собой легкоразборную, действующую модель одноцилиндрового двигателя, в которой алюминиевый поршень приводится в движение в цилиндре электрическим двигателем. Цилиндр, моторное масло в картере и всасываемый воздух нагревают электрическим нагревателем, моделируя условия  работы моторного масла в двигателе без подачи и сгорания топлива в цилиндре. По цвету образовавшегося на боковой поверхности поршня установки лака после испытания оценивают моющие свойства испытуемого моторного масла, сравнивая его по цветной эталонной шкале, состоящей из семи фотографий поршня, в баллах от 0 до 6. Химическим анализом оставшегося после испытаний в картере моторного масла оценивают его окисляемость в объеме картера. Кроме того, на этой установке можно изучать механическую деструкцию полимерных присадок, вводимых для улучшения вязкостно-температурных характеристик  в моторные масла (загущенные). В нашей стране и за рубежом используются и другие квалификационные методы оценки моющих и диспергирующих свойств моторных масел, такие как ВНИИ НП ИМ-100ГД, ИДМ-60Ф, УИМ-6-НАТИ, НАМИ-1, Caterpillar 1-D (1-G, 1-Н), НD-4, MWM-А, Petter AV-1 и другие.

Для квалификационной оценки коррозионной активности смазоч-ных масел применяют безмоторные и моторные методы. К безмотор-ным относятся методы Пинкевича и ДК-НАМИ, а к моторным – мето-ды, основанные на использовании установки Petter W-1 и двигателя ЯАЗ-204. Необходимо отметить, что в настоящее время отечественные исследователи применяют свыше 200 квалификационных методов оценки различных показателей эксплуатационных свойств ГСМ и спецжидкостей. Поэтому для сокращения времени и экономии материальных средств испытания товарного образца (прототипа) во многих отраслях не проводят, если разработаны и утверждены нормы на показатели, оцениваемые квалификационным методом. Однако  отдельные квалификационные методы не дают полной и комплексной информации об эксплуатационных свойствах и показателях качества исследуемого образца ГСМ. Поэтому применяют совокупность квалификационных методов в сочетании с результатами стандартных анализов.

В нашей стране разработан ряд комплексов методов квалификационной оценки ГСМ, каждый из которых включает в себя от 6 до 26 методов. Эти комплексы методов квалификационных испытаний разрабатывает, совершенствует и руководствуется ими в работе комиссия научной экспертизы (КНЭ), созданная при Госстандарте России. Комплексы методов позволяют за 1–3 месяца провести испытания и принять соответствующие решения о допуске к практическому применению или дальнейшим  испытаниям исследуемых образцов ГСМ. Деятельность КНЭ направляет и контролирует Государственная межведомственная комиссия (ГМК) по испытаниям ГСМ и специальных жидкостей при Госстандарте России. Эта же комиссия разрабатывает, утверждает планы квалификационных, стендовых и эксплуатационных испытаний исследуемых образцов ГСМ. Предполагается, что по мере совершенствования методов и комплексов методов квалификационной оценки ГСМ квалификационные испытания будут основным видом испытаний в химмотологии  автомобильных топлив и масел.

 

 

2. Стендовые испытания топлив и масел.

 

Стендовые испытания образцов ГСМ проводят на натурных двигателях и механизмах по специальной программе с многочасовыми ресурсными исследованиями этих видов техники. Стенды оборудуют специальной измерительной аппаратурой для снятия (получения) необходимых характеристик и определения рабочих параметров механизмов и двигателей в процессе их работы. Кроме того, до и после, а также  в процессе испытаний отбирают, проводят химические анализы проб ГСМ, разбирают, осматривают, измеряют детали двигателей, уз-лов и механизмов, оценивают их состояние (наличие и характер нага-ров, лаковых отложений, коррозионных воздействий, задиров, износов, усталостных разрушений). При испытаниях моторных, гидравлических и трансмиссионных масел оценку противоизносных свойств дают по концентрации металлов в масле от износа цилиндропоршневой группы и подшипников двигателя с использованием спектральных методов химического анализа. На этапе стендовых испытаний одновременно оценивается совокупность (комплекс) эксплуатационных свойств исследуемых образцов ГСМ в экстремальных условиях в течение полного ресурса работы двигателя (узла, механизма, детали). По результатам этих испытаний устанавливают гарантийные сроки работы новых марок смазочных материалов и специальных жидкостей, период их смены в двигателях и механизмах, удельные нормы расхода горючего в двигателе и другие эксплуатационные характеристики.

 

3. Эксплуатационные испытания горюче-смазочных материалов.