Эксплуатационные материалы для транспортных машин горных предприятий

««» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

2724 

.. ..  




-
, () «» 
(«») 
«-» 

2015 

656:622 
 
18 

:  
. . , . . «, 

» 
.. ; 
-. , ., 
«» .. 
.. 
18  
: . 
/ 
.. , 
.. . – . : . , 2015. – 187 . 
ISBN 978-5-87623-913-6 

, , 
, , : ; 
; , , , , , 
, . 
, 
, . 
«» , 130400 – «», – «», «» , 190109 – «-», – «». 

656:622 

ISBN 978-5-87623-913-6 
.. , 
.. , 2015 

О Г Л А В Л Е Н И Е

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................... 5ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НЕФТИ И ТЕХНОЛОГИИ ЕЕ ПЕРЕРАБОТКИ ...... 61.1. НЕФТЬ И ЕЕ СОСТАВ..................................................................................................... 61.2. ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ........................... 81.3. ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА ........................................................ 15ГЛАВА 2. АВТОМОБИЛЬНЫЕ БЕНЗИНЫ ..................................................................... 192.1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ................................................................... 192.2. ИСПАРЯЕМОСТЬ И ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ.................................. 222.3. ДЕТОНАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ. ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО. КАЛИЛЬНОЕ
ЗАЖИГАНИЕ......................................................................................................................... 322.4. ХИМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ, СКЛОННОСТЬ К ОБРАЗОВАНИЮ
ОТЛОЖЕНИЙ И НАГАРООБРАЗОВАНИЮ..................................................................... 402.5. КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНОВ. ВОДА И МЕХАНИЧЕСКИЕ
ПРИМЕСИ .............................................................................................................................. 462.6. АССОРТИМЕНТ БЕНЗИНОВ....................................................................................... 48ГЛАВА 3. ДИЗЕЛЬНЫЕ ТОПЛИВА .................................................................................. 563.1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ................................................................... 563.2. СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ ................................................................................................ 573.3. САМОВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ И ЦЕТАНОВОЕ ЧИСЛО. ТЕМПЕРАТУРА
ВСПЫШКИ............................................................................................................................. 583.4. ИСПАРЯЕМОСТЬ. СКЛОННОСТЬ К НАГАРООБРАЗОВАНИЮ.......................... 623.5. КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА.................................................................................... 653.6. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА.................................................................... 663.7. ВОДА И МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИМЕСИ..................................................................... 693.8. АССОРТИМЕНТ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ.................................................................. 713.9. ТОКСИЧНОСТЬ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ.................................. 76ГЛАВА 4. ГАЗООБРАЗНЫЕ ТОПЛИВА............................................................................ 794.1. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ГАЗООБРАЗНЫХ ТОПЛИВ..................................... 794.2. СЖИЖЕННЫЕ ГАЗЫ .................................................................................................... 794.3. АВТОМОБИЛИ, РАБОТАЮЩИЕ НА СНГ................................................................ 824.4. СЖАТЫЕ УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ГАЗЫ....................................................................... 844.5. АВТОМОБИЛИ, РАБОТАЮЩИЕ НА СЖАТОМ ПРИРОДНОМ ГАЗЕ................. 86ГЛАВА 5. ТОПЛИВА НЕ НЕФТЯНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ....................................... 895.1. СИНТЕТИЧЕСКИЕ СПИРТЫ....................................................................................... 895.2. МЕТИЛТРЕТИЧНОБУТИЛОВЫЙ ЭФИР................................................................... 905.3. ГАЗОВЫЕ КОНДЕНСАТЫ ........................................................................................... 915.4. ВОДОРОД........................................................................................................................ 92ГЛАВА 6. МОТОРНЫЕ МАСЛА........................................................................................ 956.1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА....................................................................... 956.2. ПРИСАДКИ К МАСЛАМ............................................................................................ 1046.3. КЛАССИФИКАЦИЯ МОТОРНЫХ МАСЕЛ............................................................. 1116.4. АССОРТИМЕНТ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ................................................................... 1146.5. СИНТЕТИЧЕСКИЕ МАСЛА....................................................................................... 1166.6. ЗАРУБЕЖНЫЕ КЛАССИФИКАЦИИ МОТОРНЫХ МАСЕЛ ................................ 1176.7. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МОТОРНЫЕ МАСЛА .............................................................. 1266.8. ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА МОТОРНЫХ МАСЕЛ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ДВИГАТЕЛЕЙ ..................................................................................................................... 128ГЛАВА  7. ТРАНСМИССИОННЫЕ МАСЛА ................................................................. 1337.1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ................................................................. 1337.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ ......................................... 133

7.3. АССОРТИМЕНТ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ................................................ 138ГЛАВА 8. ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ, КОМПРЕССОРНЫЕ И
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАСЛА............................................................................. 1438.1. ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ МАСЛА................................................................................... 1438.2. КОМПРЕССОРНЫЕ МАСЛА ..................................................................................... 1448.3. ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАСЛА...................................................................... 148ГЛАВА 9. ПЛАСТИЧНЫЕ СМАЗКИ................................................................................ 1509.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.................................................................................................... 1509.2. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА..................................................................... 1519.3. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СМАЗОК .................................................. 1599.4. АССОРТИМЕНТ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК............................................................ 161ГЛАВА 10. ТЕХНИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ ...................................................................... 16710.1. ОХЛАЖДАЮЩИЕ ЖИДКОСТИ............................................................................. 16710.2. ЖИДКОСТИ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ............................................... 17210.3. ТОРМОЗНЫЕ ЖИДКОСТИ ...................................................................................... 17210.4. АМОРТИЗАТОРНЫЕ ЖИДКОСТИ......................................................................... 17410.6. ПУСКОВЫЕ ЖИДКОСТИ......................................................................................... 175ГЛАВА 11. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ И ЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ................................. 17611.1. РЕМОНТНОЕ ОКРАШИВАНИЕ.............................................................................. 17611.2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ И ИХ
МАРКИРОВКА .................................................................................................................... 17811.3. ФОСФАТИРОВАНИЕ................................................................................................ 17911.4. ГРУНТОВАНИЕ.......................................................................................................... 17911.5. ШПАТЛЕВАНИЕ........................................................................................................ 18111.6. НАНЕСЕНИЕ И СУШКА ЭМАЛЕЙ ........................................................................ 18211.7. ШЛИФОВАНИЕ И ПОЛИРОВАНИЕ ПОКРЫТИЙ............................................... 18311.8. ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ДВИГАТЕЛЯ И СИСТЕМЫ ВЫПУСКА ГАЗОВ..... 18311.9. ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ДНИЩА, ШАССИ И СКРЫТЫХ ПОЛОСТЕЙ
АВТОМОБИЛЯ.................................................................................................................... 184СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................................... 186

ВВЕДЕНИЕ

В курсе «Эксплуатационные материалы» предусмотрено изучение
свойств материалов, используемых при эксплуатации автотранспортных
средств. Требования по повышению надежности и эффективности работы
техники привели к значительному ужесточению эксплуатационных характеристик топлив и смазочных материалов. Законодательные акты по защите окружающей среды поставили задачу создания нефтепродуктов с улучшенными экологическими свойствами. В связи с этим в последние годы
значительно повышено качество автомобильных бензинов, дизельных топлив, моторных, трансмиссионных, гидравлических и других масел. Этому
способствовало широкое использование гидрокаталитических процессов и
современных присадок, повышающих эксплуатационные и экологические
свойства нефтепродуктов.
Следует подчеркнуть, что конкретным конструктивным особенностям
и условиям эксплуатации техники должны соответствовать определенные
по составу и свойствам топлива и смазочные материалы. Неправильный их
выбор может привести к сокращению срока службы и надежности работы
машин и оборудования. Таким образом, нефтепродукты, являясь эксплуатационными материалами, по влиянию на эффективность работы техники
равнозначны конструкционным материалам. Поэтому знание их состава,
свойств, областей применения, эксплуатационных характеристик, токсикологических и экологических особенностей необходимо специалистам, эксплуатирующим автотранспортные средства. В процессе хранения, перевозки к месту потребления свойства материалов могут изменяться и их показатели качества могут выходить за пределы, определяющие пригодность
применению. Поэтому специалисты, применяющие материалы, должны
знать характер изменения свойств и уметь определять эти свойства в лабораторных условиях, делать правильные выводы о возможности их применения при эксплуатации транспортных средств.
Наука об автомобильных эксплуатационных материалах, их свойствах, показателях качества и применении при эксплуатации автотранспортных средств развивалась параллельно с развитием двигателестроения и автомобилестроения, как в России, так и за рубежом.
Значительный вклад в развитие этой науки внесли коллективы ВНИИНП – Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтяной промышленности, Институт нефти и газа имени Губкина, НИИ топлив и масел
– 25, НАМИ, НИИАТ, МАДИ, НАТИ и др. Из отечественных ученых в
этой области успешно работали: А. А. Летний, В. Г. Шухов, В. А. Рогозин,
Ю. А. Пинкевич, В. В. Лосиков, А. А. Гуреев, Е. Г. Семенидо, К. К. Панок,
К. В. Рыбаков и другие.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НЕФТИ И ТЕХНОЛОГИИ
ЕЕ ПЕРЕРАБОТКИ

1.1. НЕФТЬ И ЕЕ СОСТАВ

Общие сведения. По определению Д. И. Менделеева, топливо — это

«горючее вещество, умышленно сжигаемое для получения теплоты». По
агрегатному состоянию топливо делят на твердое, жидкое и газообразное.
Топливо может быть органическим и ядерным, а по происхождению — 
природным и искусственным.

В таблице 1.1 приведена классификация топлива по его проис
хождению и агрегатному состоянию.

Таблица 1.1 

Общая классификация топлива

Основным источником для производства автотракторных топлив и

смазочных материалов является нефть. От метода переработки и состава
нефти зависят эксплуатационные свойства производимых нефтепродуктов.
Нефть представляет собой маслянистую жидкость с характерным запахом
коричневого, темно-коричневого, реже красного или желтого цвета.

Плотность нефти колеблется от 730 до 1000 кг/м3. Температура засты
вания нефти зависит от содержания в ней твердых углеводородов и смолистых веществ и находится в пределах от +20 до -80 °С. Вязкость зависит от
свойств углеводородов и количества смолистых веществ, входящих в состав нефти. Нефть может быть легкоподвижной или очень вязкой жидко
Происхождение
Агрегатное со
стояние

природное
искусственное

Газообразное
Природный и попутный
газы

Газы генераторный, доменный, светильный, коксовый, биогаз и др.

Жидкое
Нефть
Топочные мазуты, топливо
печное бытовое. Дизельное
топливо, бензины, керосины
и др.

Твердое
Антрацит, каменный
уголь, горючие сланцы,
торф, дрова, отходы сельскохозяйственного производства

Кокс, полукокс, торфяные и
каменноугольные брикеты,
древесный уголь

стью
либо
полутвердым
веществом.
Теплота
сгорания
составляет

43,2...45,7 МДж/кг, теплоемкость — 1,66...2,09 кДж/кг · К.

Элементный химический состав нефти различных месторождений не
одинаковый. Основные элементы нефти: углерод (85...87%) и водород
(12...14%). Кроме того, в нефти содержатся кислород (0,1...0,3%), сера (от
0,01% в малосернистых сортах нефти до 5...7% - в высокосернистых), азот
(0,02...1,7%), а также незначительное количество других элементов.

На мировом рынке продают нефть двух сортов — Brent и Urals. Нефть

первого сорта добывают в странах Аравийского полуострова, в Венесуэле
и Мексике, второго сорта — в России и странах Северной Европы. Brent 
дороже Urals, так как содержит меньшее количество серы, что облегчает
его переработку и имеет более высокую теплоту сгорания.

Впервые в 1763 г. М. В. Ломоносов высказал гипотезу о проис
хождении нефти из растительных остатков, подвергшихся обугливанию и
давлению
в
глубине
земных
недр.
В.
И.
Вернадский
доказал
ис
ключительную способность живых организмов концентрировать в недрах
Земли запасы углерода и большое значение последнего в геологических
процессах. Н. Д. Зелинский установил, что некоторые соединения углерода, входящие в состав растений и животных, при определенных условиях
могут образовывать продукты, сходные с нефтью по физико-химическим
свойствам. И. М. Губкин пришел к выводу, что процесс образования нефти
непрерывен и неотделим от процессов формирования в недрах Земли.
Наиболее благоприятные зоны Земли для образования нефти — участки
земной коры на границах областей опускания и поднятия.

По химическому составу нефть представляет собой смесь различных

углеводородов, сернистых, кислородных и азотистых соединений. В состав
нефти входят углеводороды трех классов: парафиновые, нафтеновые и
ароматические. В нефтепродуктах могут содержаться, иногда в значительных количествах, непредельные углеводороды, образующиеся в процессе
переработки нефти и нефтепродуктов.

Парафиновые углеводороды являются гомологами простейшего уг
леводорода метана (СН4). При последовательном замещении атомов водорода метана на радикал (СН3), называемый метильной группой, получается
гомологический ряд парафиновых углеводородов. Общая формула парафиновых углеводородов
СnН2n + 2. Начиная с метана (СН4) эти углеводо
роды газообразные, начиная с пентана (С5Н12) — жидкие, а с гексадекана
(С16Р34) — твердые.

Твердые и газообразные углеводороды растворены в жидких. При по
вышении температуры испаряются газообразные углеводороды, а при понижении температуры выпадают твердые парафины.

Нафтеновые углеводороды имеют циклическое строение. Общая эм
пирическая формула их СnН2n. В молекулы нафтеновых углеводородов
входят замкнутые кольца атомов углерода. Циклическое строение этих углеводородов обусловливает их высокую химическую прочность.

Ароматические углеводороды имеют общую формулу СnН2n-6. Наи
более важным ароматическим углеводородом является бензол (С6Н6).
Ароматические углеводороды легко вступают в реакции замещения, образуя фенол, нитробензол и др.

Непредельные углеводороды образуются в результате переработки

нефти. Между атомами углерода существуют двойные или тройные непрочные связи, легко разрушаемые под действием температуры. В связи с
малой стабильностью непредельных углеводородов из них образуются оксиды, кислоты, смолисто-асфальтовые вещества.

Кислородные соединения в нефти, как правило, состоят из органиче
ских кислот и смолисто-асфальтовых веществ. Органические кислоты чаще всего представлены нафтеновыми кислотами, которые хорошо растворяются в нефти и сильно коррозируют цветные металлы (например, свинец, цинк).

Смолисто-асфальтовые вещества обычно делят на нейтральные смо
лы, асфальтены, карбены, карбоиды и асфальтогеновые кислоты. Нейтральные смолы представляют собой высокомолекулярные компоненты
нефти с нейтральными свойствами. В различных нефтях может содержаться от 1,5 до 40% смол.

Асфальтены — это твердые хрупкие вещества обычно черного цвета,

не плавящиеся при нагревании и не растворимые в бензине.

Карбены представляют собой продукты уплотнения асфальтенов. Это

твердые вещества с плотностью больше единицы. Они не растворимы в
бензоле.

Карбоиды образуются в результате уплотнения и полимеризации уг
леводородов при термическом разложении нефти. Они состоят в основном
из углерода и небольшого количества водорода, практически нерастворимы в органических и минеральных растворителях.

Асфальтогеновые (полинафтеновые) кислоты — это полутвердые или

твердые вещества, мало растворимые в бензине.

1.2. ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Классификация и способы получения нефтяных топлив. В таблице

1.2 представлена классификация нефтяных топлив класса F по ГОСТ
28577.0—90 (ИСО 8216-0—86). В зависимости от типа топлива в класс
включены нефтепродукты пяти групп. Продукты обозначены символом,
состоящим из групп букв, например ИСО-F-DSТ 2. В обозначение входят:
аббревиатура ИСО (Международная ассоциация по стандартизации); буква, обозначающая класс (F — для топлив), которую отделяют дефисом от
аббревиатуры и последующих букв; буквы (от одной до четырех), обозначающие категорию топлива; цифра, указывающая на особое свойство топлива. Обозначение записывают полностью — ИСО-F-DSТ 2 или сокращенно — F-DSТ 2. 

Более 90% нефти используют для получения автотракторных эксплуа
тационных материалов (топлив и смазочных материалов). При этом применяют физические и химические способы переработки, зависящие от вида
сырья и получаемых продуктов. Физические способы переработки заключаются в разделении сырья на составные части по температурам кипения
без изменения первоначального химического состава. К ним относится
прямая (атмосферная и вакуумная) перегонка нефти. Химические способы
основаны
на
изменении
первоначального
химического
состава
пе
рерабатываемого сырья, в результате чего образуются продукты с заранее
заданными свойствами. На нефтеперерабатывающих и нефтехимических
заводах все способы переработки сырья взаимосвязаны. При этом комплексно используются электроэнергия, теплота, вода.

Таблица 1.2 

Классификация нефтяных топлив (класс F)

Группа
топлива

Характеристика

G
Газообразные топлива. Газообразные топлива нефтяного происхождения, состоящие в основном из метана и (или) этана

L
Сжиженные газообразные топлива. Газообразные топлива нефтяного происхождения, состоящие в основном из пропана и
пропена и (или) бутана и бутена

D
Дистиллятные топлива. Топлива нефтяного происхождения
(бензины, керосины, газойли и дизельные топлива), за исключением сжиженных нефтяных газов и топлив. Тяжелые дистилляты, которые могут содержать небольшое количество остатков

R
Остаточные топлива. Нефтяные топлива, содержащие остаточные фракции процесса перегонки

С
Нефтяные коксы. Твердые топлива нефтяного происхождения,
состоящие в основном из углерода и полученные в процессе
крекинга

Методы переработки нефти. Добытую из недр Земли нефть обезво
живают и обессоливают, а также стабилизируют, т. е. удаляют из нее растворенные газы.

Основным способом переработки нефти является ее прямая перегонка.
Перегонка — дистилляция (отекание каплями) — разделение нефти на

отличающиеся по составу фракции, основанное на различии в температурах кипения ее компонентов.

Фракция — химическая составная часть нефти с одинаковыми хими
ческими или физическими свойствами (температурой кипения, плотностью, размерами), выделяемая при перегонке.

Прямая перегонка — это физический способ переработки нефти с по
мощью атмосферно-вакуумной установки (рис. 1.1), принцип работы которой заключается в следующем.

В результате нагрева нефти в специальной трубчатой печи 1 до

330...350 °С образуется смесь паров нефти и неиспарившегося жидкого остатка, поступающая в ректификационную колонну 3 с теплообменниками
2.

В ректификационной колонне (рис. 1.2) происходит разделение неф
тяных паров на фракции, составляющие различные нефтепродукты. При
этом температура кипения смежных групп получаемых фракций может отличаться всего лишь на 5...8 °С.

Рис. 1.1. Принципиальная схема атмосферно-вакуумной установки для

прямой перегонки нефти:

1 - трубчатая печь; 2 - теплообменники; 3 - ректификационная колонна;
4 - конденсатор; 5 - сепаратор; 6 - сборник соляра; 7 - вакуумная колонна.

Тяжелые фракции нефти, поступая в колонну в жидкой фазе, уже в

нижней ее части отделяются от паров и отводятся из нее в виде мазута.

В зависимости от химического состава нефти используют две схемы

получения топлива (рис. 1.3). В первом случае в интервале температур кипения от 40 до 150 °С отбирают авиационные бензины и в интервале от
150 до 300 °С — керосин, из которого изготавливают реактивные топлива.
Во втором случае в интервале температур кипения от 40 до 200 °С отбирают автомобильные бензины и в интервале от 200 до 350 °С — дизельные
топлива.