Жидкости для гидравлических систем.

Все большее распространение в современных автомобилях для приведения в действие различных механизмов управления находят применение различного рода гидравлические системы (гидроусилители рулевого управления, гидроподъемники кузовов, гидравлический привод тормозов, амортизаторы и др.). Использующиеся в них в качестве рабочих тел жидкости обладают большими преимуществами по сравнению с газами и твердыми телами: они практически не сжимаемы и достаточно подвижны. Это позволяет плавно, без толчков и ударов передавать усилие на значительные расстояния. Однако жидкостям приходится работать, как правило, продолжительное время при весьма неблагоприятных условиях (широкий диапазон изменения температур, передача больших усилий, запыленность окружающего воздуха, влажность, контактирование с различными материалами и т. д. ). Поэтому, чтобы обеспечить надежную и долговечную работу всех гидромеханизмов, жидкости не должны заметно Изменять своих первоначальных свойств независимо от продолжительности работы и должны отвечать следующим основным требованиям:

1) иметь строго определенную. вязкость и индекс вязкости, которые обеспечивали бы ее хорошую прокачиваемость и надлежащую смазку деталей узлов и механизмов гидравлических систем при резко изменяющихся нагрузках и температурах;

2) иметь низкую температуру замерзания (на 5...10°С ниже температуры окружающего воздуха), которая обеспечивала бы нормальную работу жидкости при низких отрицательных температурах;

3) обладать высокими противокоррозионными свойствами и не вызывать разбухания или разрушения резинотехнических уплотнительных устройств;

4) обладать высокой химической и физической стабильностью: не окисляться в процессе работы и не изменять своих первоначальных характеристик;

б) быть свободной от механических примесей, воды и коррозионно-активных веществ, обеспечивая таким образом надежную и долговечную работу узлов и механизмов гидравлических систем.

Тормозные жидкости.

Назначение тормозных жидкостей - передавать усилие от главного тормозного цилиндра к колесным. Задача хоть и узкая, но чрезвычайно ответственная; у тормозной системы нет права на отказ ни при каких обстоятельствах. Когда в гидравлическом приводе тормозов жидкость не подтекает, внимания на нее, казалось бы, обращать не нужно. Однако от ее состояния зависит эффективность торможения и стабильность работы системы. Если, например, плохой антифриз или моторное масло лишь сокращают срок службы двигателя, то низкое качество тормозной жидкости может привести к аварии.

Тормозная жидкость (ТЖ) состоит из основы (ее доля 93-98%) и различных присадок (остальные 7-2%). Устаревшие жидкости, например “БСК”, изготовлены на смеси касторового масла и бутилового спирта в пропорции 1:1. Основа современных, наиболее распространенных, в том числе (“Нева”, “Томь” и РосДОТ, она же “Роса”), - полигликоли и их эфиры. Гораздо реже применяют силиконы. В комплексе присадок одни из них препятствуют окислению ТЖ кислородом воздуха и при сильном нагреве, а другие - защищают металлические детали гидросистем от коррозии. Основные свойства любой тормозной жидкости зависят от сочетания ее компонентов.

Основные свойства тормозных жидкостей.

Температура кипения. Чем она выше, тем меньше вероятность образования паровой пробки в системе.

Вязкость характеризует способность жидкости прокачиваться по системе.

Стабильность - устойчивость к воздействию высоких температур и окислению кислородом воздуха, которое в нагретой жидкости происходит быстрее. Продукты окисления ТЖ разъедают металлы.

Гигроскопичность - склонность тормозных жидкостей на полигликолевой основе поглощать воду из атмосферы.

Амортизаторные жидкости

Амортизаторы, установленные на автомобилях, предназначены для гашения колебаний кузова на упругих елементах подвески и они деляют ход автомобиля плавным даже при движении по бездорожью. Амортизаторные жидкости (АЖ)являются рабочей средой в гидравлических амртизаторах рычажно-кулачкового и телескопического типа, а также в телескопических стойках.

Основными показателями АЖ является кинематическая вязкость при положительных и отрицатаельных температурах. Так, при температуре -20оС вязкость АЖ не должна превышать 800 мм2/с. При более высокой вязкости работа амортизаторов резко ухудшается и происходит блокировка подвески.

АЖ должны обладать хорошими смазывающими свойствами, обеспечивая достаточную износостойкость сопряженных деталей амортизаторов, не должны быть склонны к пенообразованию, так как это снижает енергоемкость амортизатора и нарушает условия смазывания пар трения.

Также важными характеристиками амортизаторных жидкостей являются стабильность против окисления, механическая стабильность, испаряемость и совместимость с резиновыми уплотнениями.

АЖ представляют собой маловязкую нефтяную основу, содержащую, как правило, вязкостную, депресорную, антиокислительную, противоизносную, диспергирующую и антипенную присадки.

Пусковые жидкости.

Предназначены для пуска автомобильных двигателей. Они должны: а), обеспечивать высокую эффективность пуска двигателей при отрицательных температурах; б) обеспечивать мягкую работу двигателя в процессе его пуска; в) обладать высокой стабильностью; г) не вызывать повышенного изнашивания деталей.

В соответствии с этими требованиями в нашей стране выпускаются пусковые жидкости двух марок: "Арктика" для карбюраторных и "Холод Д-40" для дизельных двигателей. Основным компонентом обеих пусковых жидкостей является этиловый спирт, имеющий низкую температуру самовоспламенения, высокое давление насыщенных паров и широкие пределы воспламеняемости. Это способствует ее воспламенению и самовоспламенению в цилиндрах двигателя при более низких значениях температуры и давления в конце сжатия.

Однако содержание этилового спирта в пусковых жидкостях не должно превышать максимальных пределов (60%), несмотря на то, что при дальнейшем его увеличении эффективность пуска двигателя возрастает. Это объясняется тем, что при более высоком содержании этилового спирта работа двигателя при пуске будет жесткой (с резким нарастанием давления в цилиндрах).

Чтобы уменьшить изнашивание деталей во время пуска холодного дизельного двигателя, в пусковую жидкость добавляют до 10% моторных масел с низкой температурой застывания, содержащих противоизносные и противозащитные присадки. При этом следует заметить, что в жидкость для пуска карбюраторных двигателей таких масел добавляют не более 2%. Это объясняется тем, что при большом количестве масла возможно образование масляной пленки и нагара на поверхности электродов свечей зажигания.

Применение пусковых жидкостей обеспечивает пуск двигателей при температуре наружного воздуха до -40°С. При этом сокращается время прогрева двигателя перед его переходом под нагрузку и уменьшается расход топлива.

Резиновые материалы

Натуральный каучук

Высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цис-полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (многолетнего травянистого растения рода Одуванчик) и других каучуконосных растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натурального каучука (резиновый клей). Каучук открыт де ла Кондамином в Кито (Эквадор) в 1751 году. Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. В промышленных масштабах натуральный каучук производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме и Таиланде.

Синтетические каучуки

Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу С. В. Лебедева (получение из этилового спирта бутадиена с последующей анионной полимеризацией жидкого бутадиена в присутствии натрия). В 1932 году в Ярославле запущен завод СК-1, работающий на основе этого метода, который стал первым в мире заводом по производству синтетического каучука в промышленных масштабах[1].

В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна».

Синтез каучуков стал значительно дешевле с изобретением катализаторов Циглера — Натта.

Изопреновые каучуки — синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов — металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стирол-акрилонитрильными сополимерами.

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовым в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) — полимеры 2-хлорбутадиена.

В ограниченном масштабе производятся и используются тиоколы — полисульфидные каучуки, получаемые поликонденсацией дигалогеналканов (1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана) и полисульфидов щелочных металлов.

Основные типы синтетических каучуков:

· Изопреновый

· Бутадиеновый

· Бутадиен-метилстирольный

· Бутилкаучук (изобутилен-изопреновый сополимер)

· Этилен-пропиленовый (этилен-пропиленовый сополимер)

· Бутадиен-нитрильный (бутадиен-акрилонитрильный сополимер)

· Хлоропреновый (поли-2-хлорбутадиен)

· Силоксановый

· Фторкаучуки

· Тиоколы

Вулканизирующие вещества

По свойствам каучуки напоминают термопластичные полимеры. Наличие в молекулах каучука непредельных связей позволяет при определенных условиях переводить его в термостабильное состояние. Для этого по месту двойной связи присоединяется двухвалентная сера (или другое вещество), которая образует в поперечном направлении как бы «мостики» между нитевидными молекулами каучука, в результате чего получается пространственно-сетчатая структура, присущая резине (вулканизату). Процесс химического взаимодействия каучуков с серой в технике называется вулканизацией.

Многие каучуки растворимы в растворителях, резины только набухают в них и более стойки к химикатам.

езины имеют более высокую теплостойкость (НК размягчается при температуре 90 °С, резина работает при температуре свыше 100°С).

На изменение свойств резины влияет взаимодействие каучука с кислородом, поэтому при вулканизации одновременно происходят два процесса: структурирование под действием вулканизующего агента и деструкция под влиянием окисления и температуры.

Преобладание того или иного процесса сказывается на свойствах вулканизата. Это особенно характерно для резин из НК.

Для синтетических каучуков (СК) процесс вулканизации дополняется полимеризацией: под действием кислорода и температуры образуются межмолекулярные углеродистые связи, упрочняющие термостабильную структуру, что дает повышение прочности.

Термическая устойчивость вулканизата зависит от характера образующихся в процессе вулканизации связей. Наиболее прочные, а следовательно, термоустойчивые связи —С—С—, наименьшая прочность у полисульфидной связи —С—C—С.

Современная физическая теория упрочнения каучука объясняет повышение его прочности наличием сил связи (адсорбции и адгезии), возникающих между каучуком и наполнителем, а также образованием непрерывной цепочно-сетчатой структуры наполнителя вследствие взаимодействия между частицами наполнителя.

Возможно и химическое взаимодействие каучука с наполнителем.