第十五章 汽车运行材料 第一节 汽车用燃料 第二节 汽车用润滑材料 第三节 汽车制动液、液压油、减振器油、防冻液 第十五章 汽车运行材料 第一节 汽车用燃料 一、汽油 二、轻柴油 三、其它燃料简介 第二节 汽车用润滑材料 一、发动机润滑油 二、齿轮油 三、润滑脂 第三节 汽车制动液、液压油、减振器油、防冻液 一、汽车制动液 二、汽车液压油 三、汽车减振器油 四、汽车防冻液 第四节 塑料、橡胶及粘接剂、制冷剂 一、塑料 二、橡胶 三、粘结剂 四、制冷剂的选用
第十五章 汽车运行材料 第一节 汽车用燃料 燃料通常是指某些能够将自身贮存的化学能通过化学反应(燃烧)转变为热能的物质。汽车用燃料主要有汽油和轻柴油。此外,还有一些正在开发中的代用燃料,如天然气等。
一、汽油 (一)车用汽油的使用性能及性能指标。 汽油性能的好坏对发动机工作的可靠性、经济性以及发动机的使用寿命都有很大影响。因此,对车用汽油提出以下基本要求:有较好的挥发性,即汽油能在极短时间内由液态蒸发成气态,形成良好的可燃混合气;要有较好的抗爆性;要有良好的物理和化学稳定性,在贮存和使用过程中不发生显著的质量变化;不含机械杂质和水分,燃烧后无沉积物;对发动机零件无腐蚀作用,对环境的污染少等。 为了达到上述使用性能,应严格控制汽油的一系列性能指标。
1.汽油的挥发性 汽油由液体状态转化为气体状态的性能叫做汽油的挥发性。 汽油具有良好挥发性,是发动机得到良好可燃混合气的必要条件,也是发动机在各种条件和工况下易于起动、加速及时、转换灵敏柔和的先决条件。特别是在冷车或低温情况下,汽油良好的挥发性,能使发动机顺利起动,正常运转。但挥发性太高则可能会在油管中形成气泡产生“气阻”,且在汽油的保管过程中增大损耗。 评定汽油挥发性的指标有两个:馏程 、饱和蒸气压
1)馏程 所谓馏程是指油品在规定条件下蒸馏所得到的,以初馏点和终馏点表示其蒸发特征的温度范围。在规定的试验条件下,将100mL试油加热蒸馏,试油从冷凝器的末端馏出第一滴油时的温度称为初馏点。在蒸馏的最后阶段,当全部液体蒸发后的最高温度称为终馏点。试验时,当量筒中回收到蒸馏出的冷凝液为10mL 、50mL、90mL 的温度分别称为10%、50%、90%馏出温度。
10%馏出温度表示汽油中含轻质馏分的量,对汽油机冬季起动的难易程度和夏季是否发生“气阻”有很大关系。该温度低发动机易起动,起动时间短,耗油少,所以要求不高于75℃~79℃,可保证汽油发动机在-6℃左右的低温下冷车起动;但也不宜过低,过低时,在夏季易产生“气阻”,一般不宜低于60~65 ℃。 50%馏出温度表示汽油的平均挥发性。它对发动机的预热升温时间的长短和加速是否及时有一定的影响。该温度低可改善发动机的加速性、工作稳定性和起动后的暖车升温性能,所以要求不高于120~145℃。
90%馏出温度和终馏点表示汽油中含重质馏分的数量,它对汽油能否完全燃烧和发动机磨损大小有一定的影响。该温度过高,汽油挥发性差,即汽油在点火爆发前处于未蒸发状态的数量多,这样会造成燃烧不完全,排气冒黑烟,耗油量增大;未完全燃烧的汽油将冲刷气缸壁上的油膜,从而加剧气缸、活塞的磨损。所以90%馏出温度要求不高于180~195℃,终馏点不高于205℃。
2)饱和蒸气压 在一定温度下,汽油的液、气两相达到平衡时的汽油蒸气压强叫汽油的饱和蒸气压。汽油饱和蒸气压主要用来控制车用汽油挥发性上限(下限由馏程控制),从而控制汽油不致发生“气阻”现象。汽油的饱和蒸气压与大气温度及大气压力有关。因此,在夏季,特别是在高原地区,汽油的饱和蒸气压会过高,易发生“气阻”现象,汽油在贮存与使用中的蒸发损失会增大。
2.汽油的抗爆性 汽油的抗爆性是指汽油在发动机的气缸内燃烧时防止产生爆燃的能力。 爆燃是汽油机的一种不正常的燃烧。它是在特定的情况下,当混合气已燃烧了2/3~3/4时,由于气缸内温度压力的上升。在未燃部分的混合气中,产生大量不稳定的过氧化物,在正常火焰前锋未到达前,由于剧烈氧化自燃,产生许多火焰中心,火焰传播极快,形成压力脉冲,使气缸内产生清脆的金属敲击声,这种燃烧现象就是爆燃。爆燃危害很大,它使发动机温度过高,机件过快磨损,噪声增大,功率下降,油耗上升。
影响爆燃的因素很多,但其中最重要的是压缩比。高压缩比发动机动力性和经济性好,但易产生爆燃。若选用抗爆性好的汽油,高压缩比的发动机就不易发生爆燃,所以汽油抗爆性是汽油的一个重要的使用性能。 抗爆性指标由辛烷值表示。辛烷值是代表点燃式发动机燃料抗爆性的一个约定数值。在规定条件下的标准发动机试验中,通过和标准燃料进行比较来测定,用和被测定燃料具有相同抗爆性的标准燃料中异辛烷的体积百分数表示。
测定辛烷值的方法有两种:研究法和马达法。 两种方法的测定原理过程基本相同,先选定两种标准液,一种是异辛烷,其抗爆性最好,规定其辛烷值为100。另一种是正庚烷,其抗爆性很差,规定其辛烷值为0。把它们按不同的体积比混合,就可以得到辛烷值从0到100的标准燃料。再把待测的试油加到标准的试验用可变压缩比单缸发动机中,通过改变气缸高度逐渐加大压缩比使之发生爆燃,并达到标准的爆燃强度(可从仪表上读出)。若在相同试验条件下,某种标准燃料与上述试油的试验结果相同,则该标准燃料中异辛烷的体积百分数即为试油辛烷值。如90号汽油,异辛烷的体积百分比为90%,正庚烷为10%。
注意的是,测定辛烷值的两种方法其实验条件不相同,研究法是在以较低的混合气温度(一般不加热)和较低的发动机转速(一般在600r/min)的中等苛刻条件为其特征的实验室标准发动机上测辛烷值,而马达法的测辛烷值的发动机则是以较高的混合气温度(一般加热至149℃)和较高的发动机转速(一般达900 r/min)的苛刻条件为特征的。,因此用研究法测定辛烷值要高7~9个单位,这一差值叫汽油的灵敏度,可用来反映汽油抗爆性随运转工况激烈程度的增加而降低的情况,灵敏度越小好。 由于汽油的抗爆性对发动机工作影响很大。人们一直致力于提高汽油机辛烷值。目前提高汽油辛烷值的方法是:采用能生产出含有高辛烷值烃类成分的汽油的炼制工艺;采用无铅汽油,无铅汽油不仅辛烷值高,而且其排放对大气污染也小。
3.汽油的安定性 汽油在正常的贮存和使用条件下,保持其性质不发生永久变化的能力,称为汽油的安定性。 安定性差的汽油在贮存中,容易发生氧化反应,生成胶状粘稠沉淀和酸性物质,酸值增加,颜色变黄,辛烷值降低;使用过程中,易堵塞供油回路,易堵塞电喷式发动机的喷嘴,使汽门关闭不严,积炭增加;气缸散热不良;火花塞积炭导致点火不良;使发动机功率下降。 评定汽油安定性的指标主要有实际胶质和诱导期。
1) 实际胶质 是指在规定的条件下测得的车用汽油蒸发残留物的正庚烷不溶部分,用它可以判断汽油在发动机中生成胶质的倾向,并能判断汽油能否使用和能否继续贮存。一般用100mL试样中所含毫克数(mg/100mL)表示。国家标准规定,出厂时不大于5mg/100mL,出厂后4个月检查封样时不大于10mg/100mL,油库交付给使用单位时,允许不大于25mg/100mL。 2)诱导期 是指在规定的加速氧化条件下,油品处于稳定状态所经历的时间周期。可判断汽油氧化变质的倾向。诱导期越长,汽油越不易被氧化,一般要求车用汽油的诱导期不小于480min。一般国产汽油出厂时诱导期在600~800min,这样的汽油在普通条件下贮存21个月后,诱导期仍在400-500min.。
4.汽油的防腐性 防腐性是指汽油阻止与其相接触的金属被腐蚀的能力。汽油中引起腐蚀的物质是硫、硫化物、有机酸、水溶性酸碱等。 1)硫分 是指汽油中含硫量的总和,用质量百分数表示。国家标准中规定汽油中含硫不允许超过0.15%。 2)酸度 是指中和100mL油品中的酸性物质所需要的氢氧化钾毫克数,以mgKOH/100mL表示。国家标准规定,车用汽油的酸度不大于3mgKOH/100mL。 3)水溶性酸或碱 水溶性酸是指无机酸和低分子有机酸。水溶性碱是指氢氧化钠和氢氧化钾等。它们都能溶于水,对金属有强烈的腐蚀作用,因此汽油中不允许含有水溶性酸或碱。
(二)国产汽油的牌号 我国车用汽油目前有含铅和无铅两种,均用研究法辛烷值的高低来划分牌号,如93号汽油,表示辛烷值不低于93。含铅车用汽油有90、93和97三个牌号(GB 484—93),无铅汽油有90、93和95三个牌号(SH0041—91)。无论是否含铅,只要辛烷值牌号相同,其抗爆性能就相同。但无铅汽油对环境污染小,所以现在无铅汽油已逐步代替含铅汽油。由于生产上尚有困难,所以目前97号含铅汽油和95无铅汽油均未供应,只有少量供出口。另外,原来马达辛烷值70号汽油也已停止供应,已不包括在车用汽油的标准中。
(三)车用汽油的选择与使用 1.车用汽油的选择 一般汽车使用说明书中都有推荐的汽油牌号,可按说明书的要求选用汽油。在没有使用说明书时,以在正常运行条件下不发生爆燃为原则,可根据发动机压缩比等因素来选择适当辛烷值牌号的车用汽油。一般说来,压缩比高的,应选用辛烷值较高的汽油。 2.汽油使用注意事项 (1)改用高牌号汽油时,可把点火提前角适当提前;反之,点火提前角应适当推迟。 (2)在夏季和高原地区,应加强发动机散热,使油管、汽油泵隔热,以免发生气阻。或者换用饱和蒸汽压较低的汽油。 (3)汽车在高原地区,可选用较低牌号的汽油,或适当调前点火提前角。 (4)不同牌号的汽油不能混放;汽油中不能掺入煤油或柴油。 (5)不要使用长期存放变质的汽油,以免影响发动机的工作。同时,尽可能加满油箱,以避免蒸发损失。
二、轻柴油 (一)轻柴油的使用性能及性能指标 轻柴油(可简称为柴油)是指原油经过常压蒸馏在270~365℃馏分温度范围内得到的石油馏分,它是汽车、拖拉机、柴油机的燃料。对其基本要求是: (1)具有良好的低温流动性,能保证在各种使用条件下燃料顺利的供给; (2)具有良好的燃烧性(抗工作粗暴性),即混合气能平稳地燃烧,保证柴油机工作柔和性; (3)适宜的蒸发性和适宜粘度,容易喷散; (4)对机件无腐蚀,不含有机械杂质和水分等。 这些要求也必须由一系列性能指标来保证。
1.柴油的发火性 柴油的发火性是指其自燃能力。如果柴油发火性差,会引起柴油机工作粗暴。当柴油喷入燃烧室后到燃烧明显开始的一段时间叫着火延迟期。在这一时期内,柴油进行喷散、蒸发与空气混合,并进行先期的氧化反应,直至局部着火等物理与化学准备,同时,柴油继续喷入气缸。如果柴油发火性差,着火延迟期就长,喷入燃烧室的柴油积聚量多,在着火前形成的混合气数量多,这样,一开始着火就有过量的柴油参加燃烧反应,使压力上升过急,气缸内便产生强烈的震击现象,通常把这种震击现象叫做柴油机工作粗爆。其后果与汽油机爆燃一样,使功率下降,油耗增大,磨损加剧。发火性好的柴油,可以在较低的温度下自燃着火,着火延迟期短,燃烧前在汽缸内积聚的柴油少,燃烧后,压力上升平稳,柴油机工作柔和。
柴油的发火性可用十六烷值评定,它与汽油的辛烷值相似,也是用两种发火性相差十分悬殊的烃作为基准物对比得出的数值,这里就不详述了。 柴油的十六烷值越高,其燃烧性越好,燃烧平稳,发动机工作柔和。但柴油的十六烷值并非越高越好。柴油十六烷值超过一定数值后,反而加大了油耗。所以,通常要求柴油的十六烷值在40~60之间为好。 柴油的十六烷值对柴油机在不同气温下的起动性能也有影响,柴油机的十六烷值越高,则柴油机越容易起动。
2.柴油的低温流动性 柴油的低温流动性直接影响到柴油能否可靠地供给气缸,发动机能否正常工作。柴油的低温流动性通常以浊点、凝点和冷滤点三个性能指标来表示。 1)浊点 从柴油中开始析出石蜡晶体,失去透明的最高温度。柴油达到浊点后虽未失去流动性,但在燃烧系中容易造成油路堵塞,使供油量减少以至逐步中断供油。 2)凝点 将柴油装在规定的试管内,冷却到预期的温度,将试管倾斜45°,经过1min液面不移动,此时的温度就是柴油凝点。一般浊点比凝点高5~10℃。我国轻柴油按凝点划分牌号。 3)冷滤点 指在规定条件下,1min内通过过滤器的柴油不足20mL的最高温度。冷滤点与柴油实际使用的最低温度有良好的对应关系,可作为根据气温选用轻柴油的依据。一般冷滤点要高于凝点4℃~6℃,比浊点略低。
3.挥发性 柴油的挥发性对柴油机工作有重要的影响。挥发性好,柴油机起动性能就好,燃烧完全,不易稀释润滑油,油耗较低,积炭少,排烟较少;如果挥发性过高,会影响贮运及使用安全性,发动机工作容易粗暴。 柴油的挥发性用馏程和闪点等指标来控制。
1)馏程 测定柴油馏程的方法和测定汽油馏程的方法大致相同。测定项目有50%、90%、95%馏出温度。50%馏出温度越低,说明柴油中轻质馏分越多,蒸发速度快,柴油机容易起动。90%和95%馏出温度越低,说明柴油中重质馏分越少,不仅可以提高柴油机的动力性,减少机械磨损,避免发动机过热现象,而且可以使燃烧完全,降低油耗。 2)闪点 是指石油产品在一定试验条件下加热后,油料蒸气与周围空气形成的混合气接近火焰时,开始发出闪火的温度。 闪点主要是用来控制柴油的挥发性的上限,下限则由馏程控制。闪点是表示柴油蒸发性和安全性的指标。闪点低的油,蒸发性好;反之蒸发性差。柴油按规定其闪点不能过低,以防轻质馏分过多,蒸发过快,会造成气缸压力突然上升,使柴油机工作粗暴。为此,国家标准规定了各号轻柴油闪点的最低数值。
4.粘度 粘度是表示油料稀稠度的一项指标。粘度随温度的变化而变化,温度高时油料变稀,粘度变小。反之温度低时油料变稠,粘度变大。柴油的粘度是指20℃时的粘度。它的单位有两种:即恩氏粘度,单位是恩氏度();运动粘度,单位是m2/s。 柴油的粘度对柴油机工作的影响主要有: 1)影响供油量: 粘度过小,则在喷油泵和喷油器偶件配合间隙中漏失量较多,使实际供油量减少;粘度过大,正好与之相反,但燃烧不完全,油耗上升。 2)影响喷雾质量: 粘度过小的柴油,油束易扩散,喷雾后油粒直径小,但喷雾射程较短,燃烧时,离喷油器较远的一部分空气不能被充分利用;粘度大时,正好相反。 3)影响供油系精密偶件润滑: 柱塞与柱塞套、针阀与针阀体等靠柴油润滑,粘度过小会使它们磨损加剧。 所以要求柴油粘度适当。一般认为在20℃时以5×10-6 m2/s左右为宜。
(二)轻柴油的牌号 柴油的牌号是按其凝点的高低来区分的,如-35号轻柴油表示其凝点不高于-35℃;-10℃号柴油,表示其凝点不高于-10℃。轻柴油按质量分为优级品、一级品和合格品三个等级。目前,国产轻柴油每个等级的牌号有:10号、0号、-10号、-20号、-35号、-50号6种。
(三)柴油的选择与使用 1.轻柴油牌号的选择 使用柴油应根据不同地区和季节,选用不同牌号的柴油。气温低的地区,选用凝点较低的柴油。反之,气温较高的地区,选用凝点较高的柴油。因为凝点低的柴油生产工艺复杂,产量较凝点高的柴油少,价格也高,所以,在气温、季节允许的情况下,尽量延长高凝点柴油的使用时间。一般选用柴油的凝点应较最低气温低2~3℃,以保证在最低气温时不致凝固,影响使用。 柴油的选用可参照表15-1。
表 15-1 轻柴油的选用 返回
2.轻柴油使用注意事项 (1)不同牌号的柴油可掺兑使用,以降低高凝点柴油的凝点。但应注意凝点的调整无严格的加成关系。例如—10号和—20号柴油各50%掺兑后,其凝点不是—15℃,而是在—13℃~14℃之间;在冬季缺少低凝点轻柴油时,可以在高凝点轻柴油里掺入低凝点轻柴油;也可以在高凝点轻柴油里掺入10%~40%裂化煤油,掺兑后应注意搅拌均匀。 (2)不能在柴油中掺入汽油,柴油中有汽油时发火性能将显著变差,导致起动困难,甚至不能起动。
(3)低温起动时可以采取预热措施,对进气管、机油及蓄电池等预热有利于起动;也可采用馏分轻、蒸发性好,自燃点低、又有一定十六烷值的低温起动液,使用时可附加一套起动液使用装置,也可用注射器将10mL~25mL低温起动液直接注入进气管,一般工作1min,发动机可顺利起动。低温起动液的主要成份是乙醚,自燃点仅190℃~210℃,很容易在柴油机内自燃,低温起动液不能加入油箱与柴油混用,否则会造成气阻。 (4)防止机械杂质混入柴油,做好柴油的净化工作。使用前要经沉淀和过滤,沉淀时间不应少于48h。
三、其它燃料简介 随着能源危机日益严重,降低油耗和开发汽车能源已成为近代汽车技术发展的重要课题。开发代用燃料是解决能源危机的一条有效途径,近年来已取得一些成果。下面将介绍一些成熟、有实用价值的代用燃料。
(一)气体燃料 目前气体燃料主要有天然气、石油气、氢气和湿煤气。其中尤以天然气和石油汽开发研制最突出。这是因为它们的储量丰富,约和石油储量相等;其次它们在使用方面有许多优点。通常气体燃料以液态的形式贮存、运输、使用。 天然气的主要成份是甲烷,另外有少量的乙烷和丙烷;石油气的主要成分是丙烷和少量的丁烷以及气态形式存在的其它馏分。湿煤气是由氢气(H2,占49%),一氧化碳(CO,占44%)和氮气(N2,占7%)构成的混合物。 气体燃料具有辛烷值高、混合均匀、热值较高、燃烧积炭少,排放污染少、不冲刷缸壁油膜,对发动机零件的腐蚀和对机油的污染轻的特点。但其密度小,气化点低,不便于贮存和运输,使用不当会引起爆炸等缺点使气体燃料的推广使用受到一定限制。
(二)其它代用燃料 1.醇类燃料 醇类燃料主要有甲醇、乙醇及混合醇。这类燃料原料广泛、使用简便,可在基本不改变发动机结构的情况下,混合使用,也可单独使用。其特点是辛烷值高、抗爆性好、排气污染小,但它的热值较汽油、柴油低,易气化产生气阻。因此常和汽油混合使用。 2.电能 电能是二次能源,几乎可用任何一次能源(如核能源、太阳能、水力能等)生产。用电能作为代用燃料的汽车称为电动汽车,它虽然具有无污染、噪声小、操作方便等优点,但由于蓄电池的容量太小,使用寿命短,充电时间长及需要大量的充电站等缺点,使电动汽车的普及有一定的困难。 其它代用燃料还有太阳能、氢燃料、混合燃料等。
第二节 汽车用润滑材料 一、发动机润滑油 汽车、拖拉机等用的汽油机和柴油机都是内燃机,所用的润滑油叫内燃机润滑油,简称为内燃机油。这类油通常是从重油中提炼出来的。经精制、脱蜡以后得到的基础油,再加抗氧、抗腐、清净分散、降凝及抗泡沫等添加剂而成。 发动机油在发动机工作过程中,不仅有利于相对运动零件表面间的润滑,而且还具有冷却、洗涤、密封及防腐的作用。
发动机润滑油的工作条件是十分苛刻的。一般汽车发动机每小时机油循环可达100次,在飞溅和循环中,一方面润滑油在发动机工作中经常与高温机件接触(如气缸壁上部温度180~300℃,曲轴箱中平均温度为85~95℃),这会使润滑油在高温下剧烈的被氧化变质;另一方面,发动机工作时,燃烧的废气和没完全燃烧的燃料气体,窜入曲轴箱,这些废气将冷凝为水、燃油,特别是使用含硫和含铅燃料,它会使润滑油产生油泥和酸性产物,导致润滑油严重污染变质。尤其是现代高性能发动机,热负荷、机械负荷很高,使润滑油的工作环境变得更恶劣,这对润滑油的性能提出了很高的要求。一般对发动机润滑油要求如下: 有适宜的粘度和清净分散性能,有好的酸中和性,具有良好的氧化安定性、抗磨性能好,抗腐蚀,防锈性能好。
(一)发动机润滑油的使用性能及其性能指标 1.粘度 任何液体,当某一部分相对另外一部分发生相对运动时都要遇到阻力,这种阻力是由液体分子或微粒的内摩擦产生的,粘度就是液体流动时内摩擦力的量度。 在使用中要求润滑油要有适宜的粘度。粘度过大时,低温起动困难,油的泵送性能差,此时容易出现干摩擦或半液体摩擦,造成机件的磨损;阻力增加,功率损失和燃料消耗增加;油的循环速度慢,冷却和洗涤作用差。如果粘度过小油膜容易破坏,在高温摩擦面上,不易形成足够厚度的油膜,机体得不到正常润滑会增大磨损,同时易使气缸漏气,降低功率,还易使废气窜入曲轴箱,使机油受到稀释和污染;粘度小的机油密封性差,蒸发性大,易造成气缸壁上的机油窜入燃烧室,造成烧机油,不但增大了机油的耗量,还造成燃烧不完全,有积炭,功率下降。
2.粘温性能 润滑油的粘度是随温度变化而变化的,温度升高,粘度减小;温度下降,粘度增大,这个关系及其变化的程度称润滑油的粘温性。润滑油的粘度随温度的变化程度越小,其粘温性越好;反之,其粘温性越差。 3.清净分散性 主要是指发动机机油能够将其经老化后生成的胶状物、积炭等氧化产物悬浮在油中,使其不易沉积在机体上的能力。同时还表示机油能将已沉积在机体上的胶状物、积炭等氧化物洗涤下来的能力。洗涤下来的东西,可在机油的循环中通过机油滤清器时把它滤掉,以保持机体的清洁。
4.腐蚀性 润滑油在使用过程中不可避免被氧化而生成各种有机酸,在高温、高压和有水存在的条件下将对金属起腐蚀作用。加有抗氧化添加剂的机油,也只能仰制延缓机油氧化过程,减少其氧化物。 为了表示发动机机油的腐蚀性,通常用腐蚀度。它是发动机机油,特别是柴油机油的一项重要指标。 为了提高润滑油的抗腐蚀性,保护发动机的轴承等,使其不受或少受油料的腐蚀,国内外对发动机机油都加有各种类型的抗腐、抗氧添加剂。
5.安定性 安定性是指在正常贮存和使用条件下,石油产品保持其性质不发生永久性的能力。安定性指标有数个,但主要的指标有两个:氧化安定和热氧化安定性。 氧化安定性是指油品抵抗大气(或氧气)的作用而保持其性质不发生永久变化的能力。润滑油氧化安定性的好坏,是用氧化后油料的酸值和沉淀物的数值来表示的。酸值大沉淀物多,表明油料的氧化安定性差。 在金属表面上形成的润滑油膜,在高温和空气中的氧的作用下,抵抗漆状物生成的特性称为润滑油的热氧化安定性。润滑油的热氧化安定性差,使用时很快生成漆状物。这些物质粘附在活塞环上,使其失去弹性,增加摩擦,降低功率输出。因此,对发动机机油,要求有良好的安定性,从而延长油料的使用寿命。
6.水溶性酸或碱 是指溶于水中的无机酸或碱,以及低分子有机酸和碱性化合物等。 油料中不允许有水溶性酸或碱存在,因为它会严重腐蚀机体。但对加有清净分散添加剂的发动机机油,其水溶性酸或碱的指标是“中性或碱性”。这是因为目前用的清净分散添加剂多呈碱性的缘故,而当与某些抗氧、抗腐添加剂共同使用时呈中性,所以指标为“中性或碱性”。 除去上述指标外,内燃机机油还有一些指标,如凝点、酸值等,这里不再详述。
(二)发动机润滑油的分类、牌号 1.国外内燃机机油的分类 目前,国际上广泛采用美国SAE粘度分类法和API性能分类法。 1)SAE粘度分类法 SAE(美国汽车工程师学会的缩写)粘度分类法是目前使用最广泛的分类方法。规定用在-18℃所测定的粘度来对冬用的机油分级,分为0W、5W、10W、15W、20W和25W六个级别,“W”表示“冬”用机油。用100℃所测定的粘度对春秋和夏季用机油进行分类,有20、30、40、50和60五个级别。对-18℃和100℃所测的粘度值只能满中其中之一的机油称为单级机油;能同时满足两方面的粘度要求的机油称为多级机油。SAE单级机油、多级机油的粘度分类分别见表15-2和表15-3。
表15-2 SAE 单级油粘度分类 返回
表 15-3 SAE多级油粘度分类及粘度指数 返回
2)API质量分类法 对机油的质量分类,现在最常用的是API(美国石油协会的缩写)质量分类法。这种分类法也称性能分类或使用分类法。 API分类将汽油发动机机油分为S系列,也称供应站分类。将柴油机油分为C系列,也称工商业分类。两种系列按使用条件或油品质量水平分成许多级别。 S系列中有SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG和SH等级别,这是按发动机热负荷、机械负荷的大小、操作条件的缓和程度来区别的。目前国外常用的汽油机油为SE和SF级。 C系列中有CA、CB、CC、CD、CD-Ⅱ、CE和CF-4等级别,它是按发动机工作负荷、工作条件的苛刻程度、燃料的含硫量及操作条件的缓和程度来区别的。 API汽油机油分类情况见表15-4,API柴油机油分类情况见表15-5。
表 15-4 API质量分类法 返回
表 15-5 API质量分类法 返回
2.国内内燃机机油的分类 我国参照采用API使用分类,制订了GB/T 7631.3—1995《内燃机油分类》,规定了汽车用及其它固定式内燃机润滑油(汽油机油和柴油机油)的详细分类,不包括铁路内燃机油和船用柴油机油,二冲程汽油机油分类作为该分类标准的附录。我国还参照SAE粘度分类制订了GB/T 14806—94《内燃机油粘度分类》。 内燃机油详细分类是根据产品特性、使用场合和使用对象确定的。每一个品种由两个大写英文字母组成的代号表示。该代号的第一个字母“S”代表汽油机油,“C”代表柴油机油,第一个字母与第二个字母或第二个字母及数字相结合代表质量等级。每个特定品种代号应附有按GB/T14906规定的粘度等级。产品按统一的方法命名,例如SE30(汽油机机油),CC10W/30(多级柴油机油)和SE/CC15W/40(多级汽油机/柴油机通用油)。
对于汽油机油,国产品种代号有SA(废除)、SB(废除)、SC、SD、SE、SF、SG、SH。对于柴油机油,国产品种代号有CA(废除)、CB(废除)、CC、CD、CD—Ⅱ、CE、CF—4。上述代号与国外代号有一定对应关系。如表15-6所示。 各种国产内燃机油粘度牌号如表15-7所示 对于二冲程汽油机油按特性和使用场合分为ERA、ERB、ERC和ERD四个品种。如表15-8所示。
表 15-6 我国已生产的各类内燃机油与API分类的对应关系 表 15-7 国产内燃机油的品种与牌号 返回
表 15-8 二冲程汽油机油详细分类 返回
(三)发动机油的选用 选择发动机油是根据发动机的特点及本地区的气温情况,选择适宜的使用等级和粘度等级。 ⑴ 根据机型不同,即工作条件的苛刻程度不同,选用适当的机油品种——使用等级。 ① 原则上,内燃机油对于汽油机和柴油机应区别使用,只有在标明二者通用油(如SE/CC等)时,才可在标明的级别范围内通用。 ② 汽油机油工作条件的苛刻程度与汽车生产年份有关。后生产(或经技术改造)的汽车,机油工件条件通常要比早年生产的汽车苛刻,应选用使用级较高的机油。
③ 柴油机油可按柴油机的强化程度选用。柴油机的强化程度一般用强化系数表示,强化系数越大,热、机械负荷越高,机油工作条件越苛刻,要求选用使用级高的柴油机油。 强化系数Kφ的计算公式: Kφ=PeCmZ 式中: Pe——平均有效压力, 0.1MPa; Cm——活塞平均线速度,m/s; Z——冲程系数(四冲程为0.5,二冲程为1.0)。 强化系数Kφ值的大小与柴油机油使用级有下述对应关系: Kφ<50时,应选用CC级柴油机油。 Kφ≥50时,应选取CD级以上柴油机油。 ④ 二冲程发动机有升功率大,热负荷高的特点,应按使用说明书的要求,或对照GB/T 7631.3-1995的附录B规定(表15-8)适当选用。
⑵ 根据地区季节气温,结合发动机的性能和技术状况,选用适当的机油牌号——粘度级 粘度级选择的原则是,能在最低温度条件下顺利起动,又要保证汽油机油能在高温运行时起到正常的润滑作用和密封作用,一般情况下可按表15-9所示选择,但此表仅供参考,必须经过试用才能最后确定。 应注意,虽然柴油机油粘度选择与汽油机油粘度选择的原则基本相同,但柴油机工作压力比汽油机大,而转速比汽油机小,所以选择粘度时应略比汽油机稍偏高一些。
表15-9 常用粘度级别与气温间的大致对应关系 返回
(四)内燃机油使用注意事项 (1)在机油粘度级的选择上,应优先选用粘度级别低的机油。在保证活塞环密封良好,机件磨损正常的条件下,适当选用低粘度的润滑油。只有在发动机严重磨损,或运行条件特别恶劣的情况下,允许使用比该地区气温所要求的粘度级提高一级的润滑油。 (2)在选择机油的使用级时,高档低用会造成浪费,低档时油级高就会造成发动机早期磨损和损坏。所以选用要适当。 (3)不同牌号、种类的润滑油不可混用,更不能混存;汽油机油和柴油机机油不能互相代替或掺兑使用。 (4)要保持曲轴箱良好的通风,保持正常油位,定期更换机油滤清器滤芯,保持发动机的正常工作温度,定期更换机油。
二、齿轮油 齿轮油指用于汽车、拖拉机和工程机械等车辆的驱动桥、手动变速器、转向器、分动器及轮边减速器、齿轮传动机构用的润滑油。它和其它润滑油的作用一样,但其工作条件与内燃机油不同,因此,对齿轮油性能的要求也有所不同。
(一)齿轮油的工作条件及对齿轮油的要求 车辆各传动系统中的齿轮,齿轮形式不同,齿轮的空间和布置也不同,但它们有一些共同特点:齿与齿的接触都是线接触,接触压力高,这就使得油膜难以建立和保持。一般汽车齿轮单位压力可达2000MPa~3000MPa,而双曲面齿轮可达3000MPa~4000MPa,特别是双曲面齿轮,具有很高的相对滑动速度,一般可达8m/s左右,在高速大负荷下,油层变薄和局部破裂,啮合面间就会发生边界摩擦或干摩擦。但齿轮油的工作温度一般较内燃机油低,且在很大程度上随环境温度变化而变化;齿轮油不与燃烧气体接触,热负荷和氧化条件不像发动机机油那么苛刻。 由上述齿轮油的工作环境可知,对其性能的要求与发动机机油不完全相同。对齿轮油的要求有:良好的油性和极压抗磨性,适宜的粘度和良好的粘温性能,低温流动性好,良好的热氧化安定性,对机件无腐蚀,抗泡沫性好,分散热量、冷却作用好。
(二)齿轮油的分类、规格 1.国外车辆齿轮油的分类 1)使用性能(API)分类 API分类法按齿轮油负荷承载能力和使用场合不同,将手动变速器和驱动桥齿轮油分为6个级别,见表15-10。 2)粘度分类(SAE) 美国汽车齿轮油的粘度按100℃的运动粘度㎜2/s和低温表观粘度为150Pa·S的温度分成7个牌号。如表15-11所示,临界粘度规定为150Pa·S,超过这一粘度,汽车起步后主减速器驱动齿轮前轴承可能会被损坏或起步困难。手动变速器齿轮油,布氏粘度不超过200Pa·S。 近年来生产的同时具有良好高温及低温粘度特性的齿轮油,称为多级齿轮油。如SAE 80W/90表示齿轮油符合SAE 80W和SAE 90的粘度要求。
表 15-10 汽车齿轮油API质量分类 返回
表 15-11 SAE齿轮油粘度分类 返回
2.国产汽车齿轮油的分类规格 我国参照采用API 分类法,GB/T 7631.7—1995的附录B,把车辆齿轮油分为普通车辆齿轮油(SH 0350—92)、中负荷车辆齿轮油(GL—4)和重负荷车辆齿轮油(GL—5)(GB 13895 —92)三个品种,它们与API使用性能分类的对应关系如表15-12所示。 参照SAE粘度分类,我国车辆齿轮油按粘度为150Pa ·s时的最高温度和100℃时的运动粘度分为70W、75W、80W、85W、90、140和250七个粘度牌号,如表15-13所示。 对于特定的车辆齿轮油应写成如GL—4 90,GL—5 80W/90等。90号是一种单级油,80W/90号则是一定地区范围的冬夏通用油。 普通车辆齿轮油(SH 0350—92),适用于中等速度和负荷比较苛刻的手动变速器和螺旋锥齿轮驱动桥,有80W/90、85W/90和90三个粘度牌号,其规格如表15-14所示。
表15-12 我国车辆齿轮油名称与API使用分类中的各品种对应关系 表15-13 驱动桥和手动变速器齿轮润滑油粘度分类 返回
表15-14 普通车辆齿轮油规格 返回
目前我国还没有制定中负荷车辆齿轮油(GL—4)规格的国家标准,但有许多按企业标准生产有双曲面齿轮油,经汽车制造厂认定,可以加在该厂生产的要求使用GL—4级油的驱动桥中使用。如表15-15所示为中国石油化工总公司中负荷车辆齿轮油(GL—4)暂定技术条件,有75W、80W/90、90和85W/140等五个牌号。 重负荷车辆齿轮油(GL-5)(GB 13895—92)经过严格试验,适用于高速冲击负荷、高速低转短和低速高转矩下操作的各种齿轮,特别是轿车和其它各种车辆的双曲面齿轮。与GL-4油比,添加剂品种一样,但剂量增倍。GL—5级油有75W、80W/90、85W/140、90和140等粘度牌号,其规格见表15-16。
表15-15 中负荷车辆齿轮油(GL-4)暂定技术条件 返回
表15-16 重负荷车辆齿轮油(GL-5)规格 返回
(三)车辆齿轮油的选用及使用注意事项 1.齿轮油的选用 应按车辆使用说明书的规定选择与该车型相适应的齿轮油品种和牌号。在没有车辆使用说明书的情况下,应根据汽车齿轮传动的种类及传动工作负荷、使用条件和环境温度来选择齿轮油的品质及粘度等级。 汽车如在山区和经常满载拖挂行驶,并经常处于高负荷状态,操作条件苛刻,油温较高,应选用高一级的齿轮油。 气候条件不同,选择齿轮油时也应注意,气温高时,选择粘度大一点的齿轮油,反之,则选择粘度小的齿轮油,如长江以南,全年可选用90号,北方寒区,全年可选用80W/90,其它地区可选用85W/90号油。
2.使用齿轮油应注意事项 (1)不能将使用级(品种)较低的齿轮油用在要求较高的车辆上。使用级较高的齿轮油可用在要求较低的车辆上,但过多降级使用,经济上不合算。 (2)不可将齿轮油当作内燃机油使用,否则将造成发动机烧瓦 、粘缸等事故。 (3)不要误认为高粘度齿轮油的润滑性能好,使用粘度牌号太高的齿轮油,将使燃料消耗显著增加,且影响冬季起步,应尽可能使用合适的多级齿轮油。 (4)加油量要适当,不可过多或过少。过多,搅油损失太大;过少,润滑不良,温度过高,加速齿轮磨损。
(5)齿轮油的使用寿命较长,消耗量也较小,只要及时补充,会使用好长时间。如使用单级油,在换季维护时换用不同的粘度牌号,放出的旧油如不到换油指标,可在再次换油时加车使用,旧油应妥善保管,严防水分、机械杂质和混油污染。 (6)应按规定的换油指标换用新油。无油质分析手段时,可按期换油。国外一般汽车厂推荐的换油周期为5~12万Km,我国多在4~5万Km,结合车辆定期维护换油,SH/T 0475—92推荐的换油里程为4、5万Km。 (7)换油时,应趁热放出旧油,并清洗齿轮箱。 (8)不同产地的齿轮油不能混用,即使是同类、同牌号的齿轮油,某些指标也不完全相同。
⑴ 在金属表面有良好的粘附性,不易流失,在不易密封的部位使用,可简化润滑系统的结构。 三、润滑脂 润滑脂是将稠化剂分散于液体润滑剂中所组成的一种稳定的固体或半固体产品。其中根据需要加入各种添加剂。 (一)润滑脂的特点 与润滑油比较,润滑脂有如下特点: ⑴ 在金属表面有良好的粘附性,不易流失,在不易密封的部位使用,可简化润滑系统的结构。 ⑵ 抗碾压,在高负荷和冲击负荷下,仍有良好的润滑能力。 ⑶ 润滑周期长,不需要经常补充,可以降低维护费用。 ⑷ 具有更好的密封和防护作用。 ⑸ 使用温度范围较宽。 ⑹ 粘滞性大,运转时阻力大,功率损失也大。 ⑺ 流动性差,冷却和清洗作用差,固体杂质混入后不易清除。 ⑻ 加脂、换脂比较困难。
(二)对润滑脂的要求 要有良好的耐热性、耐水性、抗磨性,在摩擦面最高工作温度下不软化流失,防锈性和防腐性良好,有良好的氧化安定性、胶体安定性、机械安定性,有适宜的软硬度。
(三)润滑脂的分类、品种、牌号 1.润滑脂分类 根据GB 7631.8—90的规定,我国润滑脂的分类参照采用国际标准(ISO)的分类方法。润滑脂属于L类(润滑剂和有关产品)的X组(润滑脂)。在X组中根据操作条件对润滑脂进行分类,每一种润滑脂用一组(5个)大写字母组成的代号来表示。 每个字母在该构成中的书写顺序都有特定的意义: 字母1:X系指润滑脂的组别代号。 字母2:系指最低操作温度。 字母3:系指最高操作温度。 字母4:系指在水污染的操作条件下,其抗水性能和防锈水平。 字母5:系指在高负荷或低负荷场合下的润滑性能。
同时按GB 7631.1—87的规定把润滑脂的稠度分为9个等级:000、00、0、1、2、3、4、5、6。 润滑脂标记的字母顺序及含义分别见表15-17、表15-18、表15-19。 例如,一种润滑脂使用在下列操作条件: 最低操作温度:-30℃;最高操作温度:+120℃;环境条件:水洗;防锈性:淡水存在下防锈;负荷条件:低负荷;稠度等级:2。 这种润滑脂的标记应为:L—XCCHA2
表 15-17 润滑脂标记的字母顺序 表15-19 水污染的确定 返回
表 15-18 X 组的分类 返回
2.汽车常用润滑脂的牌号和规格 目前生产和销售的润滑脂,其品种名称还没有按1990年12月发布的GB 7631.8—90分类体系施行。旧标准的分类体系是按润滑脂稠化剂组成成分,分为皂基脂、烃基脂、无机脂和有机脂四大类。皂基脂按所含皂类的不同又分为单一皂基脂——钙、钠、锂、铝、钡、铅和其它皂基脂等;混合皂基脂——钙、钠、钙–铝、铅–钡、铝–钡基脂等;复合皂基脂——复合钙和复合铝基脂等若干小组。同组各种润滑脂再按用途或使用条件分级,并按稠度划分牌号。 按旧分类法命名,汽车常用润滑脂品种有:钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、复合钙基润滑脂、通用锂基润滑脂、汽车通用锂基润滑脂、极压锂基润滑脂和石墨钙基润滑脂等品种。
1)钙基润滑脂 可用在汽车、拖拉机等机械上,使用温度范围为-10℃~60℃。其耐热性差,钙皂的水化物在100℃左右便水解,使脂超过100℃时丧失稠度,因此它的最高使用温度低,且使用寿命短。它的优点是:抗水性好,遇水不易粘附在金属表面,胶体安定性好。常常被用于汽车轮毂轴承、转向拉杆球节、底盘拉杆球节、水泵轴承、分电器凸轮等。其规格如表15-20所示。
表 15-20 钙基润滑剂规格 返回
2)钠基润滑脂 耐热性好,可在120℃下较长时间内工作,并有较好的承压抗磨性能,可适应较大的负荷;但钠皂遇水易乳化变质,即抗水性差,不能用在潮湿环境或与水接触的部件。 3)通用锂基润滑脂 具有良好的抗水性、机械安定性、防锈性、氧化安定性。适用于-20℃~120℃温度范围内各种机械设备的滚动轴承及其它摩擦部位的润滑。它可以代替钙基、钠基及钙钠基润滑脂,是一种长寿命通用润滑脂。
4)汽车通用锂基润滑脂 具有良好的机械安定性、胶体安定性、防锈性、氧化安定性和抗水性,适用于-30℃~120℃下,汽车轮毂轴承、底盘、水泵、发电机等各摩擦部位润滑。进口汽车和国产新车普遍推荐使用这种润滑脂。 5)极压复合锂基润滑脂 它与汽车通用锂基润滑脂的区别是有更高的极压抗磨性,可适用于-20℃~160℃,高负荷机械设备的齿轮和轴承的润滑。部分高性能的进口车推荐使用极压润滑脂。 6)石墨钙基润滑脂 具有良好的抗水性和抗碾压性能,适用于重负荷、低转速和粗糙的机械润滑。汽车钢板弹簧、起重机齿轮转盘及半拖挂货车的转盘等承压部位使用石墨钙基润滑脂。
第三节 汽车制动液、液压油、减振器油、防冻液 第三节 汽车制动液、液压油、减振器油、防冻液 一、汽车制动液 (一)对制动液性能的要求 汽车制动液,俗称刹车油,是用于汽车液压制动系统和汽车离合器的液压操纵系统中,用来传递压力以便使汽车产生制动或使离合器分离的液体,是液压油的一个特殊品种。好多汽车都采用液压制动系统,与机械制动相比,液压制动具有压力传递迅速、均匀且安全,结构简单,使用安装方便,摩擦损失小,工作效率高等优点。其性能对汽车行驶安全性影响很大。对制动液的性能要求有:优良的高温抗气阻性,即应有高的沸点,以防止在制动时因摩擦而产生的热使制动液产生蒸气而形成气阻;要有良好的低温流动性和粘温性,以保证制动油缸中的活塞能随制动踏板的动作迅速灵活地滑动;要有良好的与橡胶的配伍性,皮碗的膨胀率要小,以防制动失灵;对金属的腐蚀性要小;有一定的溶水性和化学安定性。
(二)汽车制动液的分类及牌号 1.分类 根据制动液的组成和特性,一般把它们分成五种类型: 1)醇型 这种制动液已基本被淘汰。它由大约50%的低碳脂肪醇与50%的精制蓖麻油混合组成,它的最低使用温度为-20℃~25℃。 2)醇醚型 是目前广泛应用的主要品种。它由基础液、润滑剂和添加剂三种构成。 3)脂型 脂型制动液是为了克服醇醚型制动液吸水后沸点降低的缺点发展起来的。它也是目前广泛应用的主要品种之一。 4)矿油型 它以精制的柴油馏分为原料,经深度精制后加入粘度指数改进剂,抗氧剂,防锈剂及染色等调合制成。 5)硅油型 它是性能很好的汽车制动液,但价格太贵,难以推广。
2.牌号 为了保证汽车运行安全,促进制动液质量的提高,国家于2003年3月发布了国家标准GB 12981-2003《机动车辆制动液》,并于2004年1月1日实施。该标准是以ISO 4925-1978《道路车辆非石油基制动液》(英文版)为基础重新起草修改而成,以更适合我国国情。国家标准GB 12981-2003规定了机动车辆液压制动系统使用的非石油基型制动液的要求和试验方法;该标准规定的产品适用于以丁苯橡胶或乙丙橡胶作为密封件、皮碗或双唇型密封材料的机动车辆液压制动系统;该标准规定的产品不推荐用于极地环境条件。 醇醚型和脂型统称为合成型。合成型是目前广泛应用的主要汽车制动液,国家标准GB 12981-2003按机动车辆安全使用要求分为HZY3、HZY4、HZY5三种产品牌号,它们分别对应国际通用产品DOT3、DOT4、DOT5或DOT5.1。它们的参照标准及与GB 12981-2003的对应关系见表15-21。
表 15-21 HZY合成制动液的参照标准与GB 12981-2003的对应关系 返回
(三)机动车辆制动液的技术要求 国家标准GB 12981-2003《机动车辆制动液》的技术要求见如表15-22。 表中HZY3、 HZY4、 HZY5制动液都具有优异的低温流动性,但HZY3抗高温气阻性差,可供寒区冬季使用;HZY4、 HZY5可在所有地区使用;HZY3、 HZY4低温粘度稍高;HZY5高低温性能均很优异,严寒和醋热的地区均可使用,目前只有硅油型制动液能满足这一要求。
表 15-22 机动车辆制动液的技术要求 返回
(四)制动液的选择与使用 1.制动液的选择 选择制动液要求其性能与工作条件相适应,以确保汽车运行安全。选择制动液时,可根据以下两点: (1)根据环境条件,主要指气温、湿度和道路条件:如在炎热的夏季,在山区多坡或高速公路上行驶,车辆制动强度大,制动液工作温度高,特别是在湿热条件下,一般要求选用HZY4、HZY5合成制动液,在车速不高的平原地区或非湿热条件则可选用HZY3制动液。 (2)根据车辆速度性能:高速车辆,特别是高级轿车与一般货车比,制动液的工作温度要高,应使用级别较高的制动液。国产车使用进口制动液或进口车使用国产制动液,应根据其对应关系正确使用。选用时应依据该车型使用说明书。
2.制动液使用注意事项 (1)不同种类的制动液不能混用,以防分层、失效。即使同属合成型制动液不同厂牌产品,也不一定具备相容性(有的产品已通过相容性试验的除外)。 (2)按期更换制动液(按车辆使用说明书要求),更换时应彻底清洗制动系(严禁用汽油、煤油等作清洗液),特别要防止水分、矿物油和机械杂质混入;当换用不同品种制动液时,应用新液清洗一次。 (3)矿物油型制动液对橡胶零件有腐蚀作用,使用这类油时,制动系内必须换用耐矿物油的橡胶制品。 (4)制动液应密封存放,特别是醇醚型制动液,以免吸收大气中的水分后使沸点降低;灌装制动液的工具、容器,必须专用,不得与其它油品混用。 (5)制动液易挥发、易燃,应注意防火;不可露天存放,以免制动液早期变质、失效。
二、汽车液压油 (一)液压系统对液压油的要求 在现代汽车上的许多系统,都采用液压、液力传动,如液力变矩器、液压制动系统、液力转向系、离合器液压操纵系统、减振器及自卸车的自动倾卸机构等。液压系统工作的可靠性和使用寿命,在很大程度上取决于液压油的性能和正确使用。 为了保证液压系统工作的可靠性和使用寿命,保证其正常工作,对液压油使用性能有两个基本要求:即工作中能保持其不可压缩性和良好的流体状态。为了保证实现上述两个基本要求,液压油必须具有:良好的抗乳化性、良好的抗泡沫性、好的清净性、适宜的粘度、良好的粘温性能和较好的抗氧化安定性。
(二)液压油的分类、品种和牌号 按国家标准规定,液压油属于L类(润滑油和有关产品)中的H组(液压系统),并采用统一的命名方法,其一般形式是:L—H(字母)(数字),其中L为类别,H后缀一字母表示液压系统的用油品种,数字表示牌号,即粘度等级。 汽车运输和维修企业中常用的液压油主要品种有:L-HL、L-HM、L-HV、L-HR、L-HS、L-HG。
(三)液压油的选择与使用 1.液压油的选择 液压油的选择一般首先根据液压设备的工作环境和运转工况(压力、温度)选择液压油的品种,然后根据液压系统中液压泵的类型、压力的工作温度选择液压油的牌号。 L-HL液压油为一种通用工业机床润滑油,适用于机床和其它设备有抗氧防锈要求的低压系统和传动装置,在0℃以上环境下使用。 L-HM液压油为抗磨型液压油,可用于低、中、高压液压系统,也可用于中等负荷机械设备的润滑部位,适应的环境温度为-5℃~60℃。 L-HV液压油为工程液压油或称为低温抗磨液压油,被广泛应用于野外和恶劣环境下工作的液压设备,如自卸车和装载机等。 L-HR液压油为在L-HL基础上改善其粘温性而得到的一种低温液压油,但其抗磨性不及L-HV油,可用L-HV油代替。 L-HS液压油在低温性能上优于L-HV油,适用于严寒地区(环境温度为-40℃以上)野外作业的工程机械。 L-HG液压油可用于液压系统和导轨润滑系统合用的机床,使导轨在低速下的振动和间断滑动(粘–滑)减至最小。它不适用于高压液压系统。一些维修机具推荐用L-HG液压油。
2.液压油使用注意事项 (1)注意保持液压油的清洁,严防沙尘等固体污染物侵入,否则将显著缩短液压系统的寿命。 (2)应按液压油的换油指标换油。为此,一般正常情况下应1~2个月定期对在用液压油进行取样化验。若不具备分析条件,应按使用说明书的规定定期换油。 (3)不同品种、不同牌号的液压油不得混合使用,新油在加入前和使用后,均应进行取样化验,以确保油液质量。 (4)换油时,应清洗干净液压系统的油箱及油管等。 各类装载机械和工程机械液压油的选择和使用,应按说明书中的规定进行。
三、汽车减振器油 减振器油是汽车减振器的工作介质,其性能的好坏不仅影响汽车的舒适性,而且也影响汽车的寿命。对其性能的要求是:有适当的粘度,较高的粘度指数,良好的氧化安定性、抗泡沫性、防腐性和抗磨性,凝点要低。 目前一般采用HV类专用汽车减振器油。在缺少减振器油时,可自行配制代用油:50%的22号透平油(即汽轮机油HU-22)和50%的变压器油25号(按重量计);也可用体积比为70%的10号汽油机润滑油和30%的35号柴油混合代替;也可用10号机械油代替。
四、汽车防冻液 汽车发动机绝大部分都是采用强制循环的水冷式发动机,它们都可用清洁水作冷却液,但由于水的冰点较高,在0℃就结冰。因此,在冬季冷却水结冰后,就失去了流动性,甚至会将发动机的缸体、散热器等冻裂。为此,车辆在冬季运行时,冷却系须加注防冻液。 (一)对防冻液性能的要求 防冻液是加在冷却水中而起作用于的,它不仅要保持水具有良好的传热效果,而且还应大幅度降低冷却水的冰点。同时,它还应对冷却系的机件无腐蚀、低温粘度不能太大、化学安定性好、泡沫少、能长期使用、蒸发损失小。
(二)防冻液的组成及性能 汽车上的防冻液大部分是由乙二醇(甘醇)为基本原料(90%~95%),再加入3%~10%的防腐剂及0~5%的水构成的。这种防冻液叫永久型防冻液(PT)。 乙二醇的沸点高,与水可以任何比例互溶,它可使水的冰点显著的降低,最低可达-68℃,它与水的比例不同便可得到不同冰点的冷却液。用乙二醇配制的冷却液的优点是沸点高,蒸发损失小;冰点低,且乙二醇的用量小;热容量大,冷却效率高;粘度小,流动性好。缺点是有毒性,对金属有腐蚀作用,并对橡胶有轻度的浸蚀。但由于其优点突出,所以,目前汽车中加的防冻液大都是这一种,其中还加有防腐剂和染色剂。
(三)乙二醇型防冻液的牌号 乙二醇型防冻液,根据其与水的配比不同,可以制成各种不同冰点牌号的成品,可直接加车使用;也可制成浓缩液,由用户加水稀释后使用。按石化行业标准SH 0521—92生产的乙二醇型冷却液按冰点不同,有-25、-30、-35、-40、-45和-50等6个牌号。其浓缩液加入50%(体积)的蒸馏水后,冰点不高于-37℃。
(四)防冻液使用注意事项 (1)乙二醇型冷却液可四季使用,但对人体有毒性,使用时严防入口。 (2)加注防冻液不要过满,以免热车时溢出,造成浪费。 (3)乙二醇的沸点很高,在无渗漏的情况下,使用后冷却液液面的下降,主要是由于水的蒸发引起的。因此,只须补少量水即可。 (4)乙二醇价格较高,应注意节约。有的地区在夏季不用时,可换下密封保存,在避免污染的情况下,可在冬季再次加车使用。 (5)加注防冻液时,应放干净原来的冷却水,以免影响防冻液的性能。
第四节 塑料、橡胶及粘接剂、制冷剂 一、塑料 我们通常所说的塑料,是以天然树脂或人造树脂(合成树脂)为基体,加入填充剂、增塑剂、润滑剂、着色剂等而制成的高分子化合物。但有些塑料本身不需加任何添加剂,例如有机玻璃。 (一)塑料的组成成分 1.合成树脂 天然树脂产量太低,不能满足人们的需要,于是人们就模仿自然树脂的成分,用化学方法制成了各种新型树脂,称为合成树脂。 合成树脂是具有可塑性的高分子化合物,在常温下呈粘稠液体或是固体。但当受热后,便软化或呈熔融状态。 合成树脂是三大合成材料(合成树脂、合成橡胶、合成纤维)中产量最大、应用最广的一种。且其品种也很多:酚醛树脂、环氧树脂、聚脂树脂、有机硅树脂、聚酰胺树脂等。
2.填料 塑料中加入填料的目的是起强化作用。有时也是为了改善或提高塑料的某些性能,以扩大其应用范围。填料的用量一般为20%~50%。填料的种类很多,根据化学成分不同,可分为无机填料(硅石、石棉、云母、玻璃纤维等)和有机填料(如木粉、纸张、棉织物等);根据其形状可分为粉状填料、纤维填料和层状填料。 3.增塑剂 增塑剂是为了进一步提高塑料的可塑性和柔软性。常用的增塑剂是液体的或低熔点的固体有机化合物。如:氧化石腊、邻苯二甲酸脂类等。一般要求增塑剂无毒、挥发性低、并能与树脂混溶,且不易从制品中跑出来,对光和热比较稳定。 4.其它添加剂 在塑料中,除上述添加剂外,还要加入一些其它辅助材料,如固化剂、稳定剂、润滑剂、着色剂等。是否加入以及加入多少,都以塑料制品的性能和用途的不同而定。
塑料具有许多其它材料所没有的优良性能,具体特点如下: (二)塑料的特性 塑料具有许多其它材料所没有的优良性能,具体特点如下: ⑴ 质量轻、吸水率小:塑料的密度约在0.9~2.3范围内,只有钢铁的1/8~1/4左右;塑料的吸水性很小,有些几乎完全不吸水。 ⑵ 化学稳定性好:一般塑料对酸、碱、盐和有机溶剂有良好的抗腐蚀性能。 ⑶ 良好的电绝缘性:几乎所有的塑料都有优良的电绝缘和耐电弧特性。 ⑷ 优良的耐磨、减摩性能和自润滑性:大多数塑料摩擦系数很小,耐磨性好,可作为减摩材料,制造各种自润滑滑动轴承、密封圈、齿轮等。 ⑸ 优良的吸振性和消声性。 塑料多采用挤压、压铸、压制成型方法,一般不使用机械加工方法。它也有一些缺点,如机械强度、硬度比金属材料低,耐热性也低于金属。
(三)塑料的分类 塑料的品种很多,有不同的分类方法。常用的分类方法有两种:一种是按其热性能分有热塑性塑料和热固性塑料;另一种按应用范围不同分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。 (四)汽车上常用的塑料 由于塑料具有许多独特的性能,因此,汽车上用塑料来制做的零件不计其数。例如各种电器设备、托架、壳体、衬垫、轴承衬套、透光配件、仪表盘、齿轮、摩擦片等等。常用的塑料有:酚醛塑料(俗称电木)、环氧树脂塑料、氨基塑料、有机硅塑料、聚甲醛和聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)等。 在电器设备中,分电器是汽油发动机点火系中一个重要部件,其中分电器盖及分火头要求必须有良好的绝缘性能,还应有足够的强度,还必须耐腐蚀、耐热等。所以是用具备以上要求的酚醛压塑粉(电木粉或称胶木粉)制成的。又如,有些发动机的正时齿轮,是采用以棉布为增强材料的布质酚醛塑料制造的。也有采用玻璃纤维增强的尼龙制造的。再如,汽车上的有些轴承衬套(钢板弹簧支架孔衬套、转向节孔衬套等)是采用聚甲醛来制造的。
二、橡胶 橡胶是一种有机高分子弹性化合物,它具有许多良好的综合物理机械性能,因此,在汽车上得到了广泛的应用。例如,轮胎,风扇皮带,各种密封、减震、防震零件等都是用橡胶制成的。 (一)橡胶的基本性能 1.橡胶的弹性极高 通过测试计算知道,橡胶在断裂时的延伸率为500%~600%,弹性极好。因此,它被广泛地用来作为减轻撞击、敲击和振动的材料。 2.橡胶具有良好的热可塑性 橡胶在一定的温度条件下,会暂时失去弹性,而转入塑性状态。但若继续在一定范围(130~150℃)内加入适当的配合剂,其弹性能重新恢复,并在更广的范围内保持其弹性。 3.橡胶具有粘着性 橡胶具有与其它材料粘成整体而不易分离的能力——粘着性。粘着性越好的橡胶,与其它材料粘结后越坚固。 另外,橡胶还具有良好的电绝缘性、抗酸和碱的作用,以及耐寒性和不透水或气体的性能。 橡胶的缺点是抗拉强度不高,抵抗磨损能力较差和硬度不高等。
(二)橡胶的分类 生胶是橡胶工业的最基本的原料。按生胶的来源不同,橡胶可分为两大类:天然橡胶和合成橡胶。 1.天然橡胶 天然橡胶是从天然植物(橡胶树)中采集出来的一种高弹性材料。由这些天然植物所制成的天然橡胶有各种类型。但是,由于天然橡胶的产量低,种类少,无法满足越来越多的各种需求。 2.合成橡胶 合成橡胶是用某些低分子化合物(如:丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、异丁烯、乙烯、丙烯、苯乙烯等)作原料,经过复杂的化学反应制成的。合成橡胶按其性能和用途,可分为通用橡胶和特种橡胶两大类。其性能与天然橡胶差不多。可以做轮胎和其它一般橡胶制品的,叫通用合成橡胶;而具有特殊性能,专供耐热、耐油、耐寒、耐化学腐蚀等橡胶制品使用,叫特种合成橡胶。 合成橡胶比天然橡胶的种类更多,汽车上常用的有丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶等。
(三)橡胶在汽车上的应用 1.天然橡胶 天然橡胶可制造成汽车上的轮胎、胶管、胶带等。 2.丁苯橡胶 丁苯橡胶属通用合成橡胶,可制造成汽车上的轮胎、胶管、胶带等。 3.氯丁橡胶 这类橡胶既属于通用合成橡胶,也可作特种橡胶。可用于制造汽车上的轮胎、胶管、胶带、内胎、门窗密封胶条等。 4.丁腈橡胶 这类橡胶属于特种合成橡胶。可用来制造汽车上的油封、油管、膜片、减振器元件、耐油条垫圈及制动皮碗等。
三、粘结剂 粘结剂是把相同或不同的材料牢固地粘合在一起的物质。起到连接和密封的作用。它既有较高的粘结强度,又具有耐水、耐油、耐热、耐化学物品腐蚀的性能,可以代替焊、及铆接及螺栓联接等。在汽车零件修理中常用各种粘结剂来粘合及修整。 粘结剂应用举例见表15-23。
四、制冷剂的选用 目前汽车空调制冷剂有R12和R134a两种。R12是属于氟利昂系的制冷剂。由于这种制冷剂会严重破坏大气臭氧层,目前已在禁止使用,取而代之的是R134a。 在使用时应注意: 1.避热 制冷剂易挥发在保管时应避开日光直射、火炉等热源。往车内添加时应在低温下进行。 2.避免接触皮肤 制冷剂会冻伤皮肤;还应注意不要进入眼睛。 3.注意通风 特别在使用R12时,在检查及填加时,要在通风良好处进行,因为当它排放到大气中时,会造成氧气浓度急剧下降。
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