Матеріалознавство для слюсарів з ремонту колісних транспортних засобів

Матеріалознавство, група СР-7-7/8

16.03.2020. Урок № 9. Класифікація діелектриків. Рідинні діелектрики. Класифікація, галузь застосування. Тверді діелектрики.

Діеле́ктрики (англ. dielectric, від дав.-гр. δια- — «через» + «електрика») — речовини, що не проводять електричний струм і питомий опір яких становить 10⁸…10¹⁷Ом·см. У таких речовинах заряди не можуть пересуватися з однієї частини в іншу (зв'язані заряди). Зв'язаними зарядами є заряди, що входять до складу атомів або молекул діелектрика, заряди іонів, в кристалах з іонною ґраткою.

На практиці абсолютних діелектриків немає. Розглядання певного тіла як діелектрика залежить від постановки експерименту — якщо заряд, що пройшов через певне тіло малий у порівнянні з зарядами, що пройшли через інше тіло в даному експерименті, то перше тіло можна вважати діелектриком.

Напруженість електричного поля в діелектрику є меншою ніж напруженість такого ж поля у вакуумі.

За агрегатним станом діелектрики поділяють на

· газоподібні (більшість газів);

· рідкі (гліцерин, олія, хімічно чиста вода);

· тверді (пластмаси, скло, полімерні смоли).

До твердих діелектричних матеріалів належать пластмаси, деревина, гума, скло, й ін. Частка неметалевих матеріалів у сучасних конструкціях невпинно зростає через зменшення в них частки металів. Найпоширенішими серед неметалевих матеріалів є пластмаси.

Пластичною масою (пластмасою) називають матеріал, основою якого є полімер, що перебуває під час формування виробу у в'язкорідкому чи високоеластичному стані, а під час експлуатації — у склоподібному чи кристалічному стані. Сировиною, з якої отримують синтетичні високомолекулярні матеріали, є нафта, природний газ, кам'яне вугілля, сланці. Основні позитивні властивості пластмас: простота виготовлення з них виробів, низька густина, значна стійкість проти агресивних середовищ, гарні діелектричні й теплоізоляційні властивості, а також задовільні міцність і жорсткість. Залежно від кількості компонентів пластмаси поділяють на однокомпонентні та композитні. Однокомпонентні пластмаси складаються з одного компонента — високомолекулярної сполуки (наприклад, поліетилену, поліпропілену, полівінілхлориду, полістиролу тощо).Композитні (складні) пластмаси, крім високомолекулярної сполуки, містять ще й інші компоненти (зміцнювальні, пластифікатори, мастильні речовини, каталізатори, барвники, стабілізатори, антипірени, антистатики, пороутворювачі) сумарною кількістю 20—80 % за обсягом. Високомолекулярні сполуки в полімерних композитних матеріалах виконують роль матриці, тобто зв'язувальної речовини, яку отримують внаслідок реакції полімеризації або поліконденсації. Полімеризація — утворення високомолекулярної сполуки (полімеру) із низькомолекулярних сполук (мономерів), під час якого не виділяються побічні продукти реакції. Поліконденсація — утворення високомолекулярної сполуки (полімеру) із низькомолекулярних сполук (мономерів), яке супроводжується здебільшого виділенням побічних речовин (Н₂О, НСl, NN₃ та ін.). Унаслідок поліконденсації, наприклад, утворюється смола з фенолу і формальдегіду. Зміцнювальні компоненти (наповнювачі) — органічні й неорганічні речовини у вигляді порошків, волокон або листів, що додаються для підвищення міцності, жорсткості, теплостійкості, зменшення усадки, а також зниження вартості пластмаси.Пластифікатори підвищують пластичність і полегшують переробку пластмас у вироби. Водночас пластифікатори зменшують міцність і жорсткість пластмаси. До них належать малолеткі органічні речовини типу гліцерину та касторової олії, які проникають у пластмасу, зменшуючи взаємодію між молекулами.

Мастильні речовини (стеарин, олеїнова кислота та ін.) усувають прилипання матеріалу до прес-форми та збільшують його плинність, зменшуючи тертя між частинками композиції.

Каталізатори (уротропін, оксиди металів) прискорюють твердіння пластмаси. Барвники (пігменти, природні лаки) надають пластмасовим виробам естетичного вигляду. Стабілізатори (нафталін, сажа, антрацен) — речовини, що сповільнюють атмосферне старіння пластмас під дією світла, теплоти, кисню й озону. Старіння супроводжується поступовою зміною структури й погіршенням властивостей матеріалу. Антипірени (ізоціаніти, сполуки стибію) зменшують горючість полімерів. Антистатики перешкоджають виникненню й нагромадженню статичного електричного заряду у виробах з полімерних матеріалів. Види компонентів та їх кількісне співвідношення впливають на властивості пластмас. Пороутворювачі — речовини, які розпадаються під час нагрівання, виділяючи гази, що спінюють смолу, внаслідок чого утворюється пориста структура в поро- та пінопластах. Залежно від поведінки під час нагрівання та твердіння пластмаси поділяють на термопластичні й термореактивні (рис. 1.).

Рис. 1. Класифікація пластмас відносно до нагріву

Гума. ЇЇ властивості і застосування.

Гума є продуктом хімічного перетворення (вулканізації) суміші каучуку та сірки з різними добавками (рис. 2). Одним із призначень гумових деталей у машинобудуванні є ущільнювання.

Рис. 2. Хімічний склад гуми

При виготовленні гуми та гумових виробів спочатку отримують сиру гуму (суміш усіх цих речовин), після чого виконують вулканізацію при 145...150 °С. При вулканізації змінюється молекулярна структура полімеру (утворюється просторова сітка), що приводить до зміни його фізико-механічних властивостей: різко зростає міцність на розтяг і еластичність каучуку, а пластичність майже повністю зникає (наприклад, натуральний каучук має σ_в = 1,0—1,5 МПа, після вулканізації σ_в = 35 МПа). Крім того, збільшується твердість та опір зношуванню.

Гума як технічний матеріал відрізняється від інших матеріалів високою еластичністю, яка властива каучуку — основному вихідному компонентові гуми. Вона здатна до дуже значних деформацій (відносне видовження перевищує 1000 %), які майже повністю зворотні. При кімнатній температурі гума перебуває у високо-еластичному стані, її еластичні властивості зберігаються в широкому діапазоні температур. Особливістю гуми як технічного матеріалу є релаксаційний характер деформації. При кімнатній температурі час релаксації може становити 4—10 с і більше.

Сукупність технічних властивостей гумових матеріалів дозволяє застосовувати їх для амортизації та демпфірування, ущільнення і герметизації в умовах повітряних і рідких середовищ, хімічного захисту деталей машин, трубопроводів, шлангів, для покришок і камер коліс літаків та автотранспорту тощо. Номенклатура гумових виробів налічує понад 40 000 найменувань.

Основою гуми є натуральний (НК) або синтетичний (СК) каучук, який визначає основні властивості гумового матеріалу. Для покращання фізико-механічних властивостей до каучуку додають різні добавки.

Гуми загального призначення. До таких гум належать вулканізати неполярного каучуку — натуральний каучук (НК), синтетичний каучук бутадієновий (СКБ), бутадієн-стирольний каучук (БСК), синтетичний каучук ізопреновий (СКІ).

Натуральний каучук (НК) є полімером ізопрену (С₅Н₈)_n. Розчиняється він у жирних і ароматичних розчинниках (бензині, бензолі, хлороформі, сірковуглеці тощо), утворюючи в'язкі розчини, що використовують як клеї. При нагріванні вище 80...100 °С каучук стає пластичним і при 200 °С починає розкладатися. При –70 °С НК стає крихким. Для отримання гуми НК вулканізують сіркою. Такі гуми характеризуються високою еластичністю, міцністю, водо- і газонепроникністю, високими електроізоляційними властивостями.

Синтетичний каучук бутадієновий (СКБ) отримують за методом Лебедєва. Формула полібутадієну — (С₄Н₆)_n. Це некристалічний каучук, що має низьку межу міцності при розтягуванні. У гуму на його основі необхідно вводити підсилювальні наповнювачі (сажу, оксид, цинк та інші). Морозостійкість СКБ невисока (–40...–45 °С). Розбухає він у тих же розчинниках, що і НК.

Бутадієн-стирольний каучук (БСК) отримують при спільній полімеризації бутадієну (С₄Н₆) і стиролу (СН₂ = СН – С₆Н₅). З такого каучуку отримують гуми з високим опором старінню, які добре працюють в умовах циклічних деформацій. За газонепроникністю та діелектричними властивостями вони рівноцінні гумам на основі НК. Каучук СКС-10 можна використовувати при температурах –74...–77 °С.

Синтетичний каучук ізопреновий (СКІ) — це продукт полімеризації ізопрену С₅Н₈. Отримання СКІ стало можливим у зв'язку з використанням нових видів каталізаторів (наприклад, літію). За будовою, хімічними та фізико-механічними властивостями СКІ близький до натурального каучуку.

Гуми загального призначення можуть працювати в середовищі води, повітря, неконцентрованих розчинів кислот і лугів. Інтервал робочих температур становить від –35...–50 до 80...130 °С. З таких гум виготовляють шини, паси, шланги, транспортерні стрічки, ізоляцію кабелів, різні гумотехнічні вироби.

Із азбесту, каучуку і наповнювачів виготовляють пароніт, що широко застосовується для ущільнення фланцевих з'єднань трубопроводів. Його види:

· пароніт загального призначення — ПОН, ПОН-Б, ПОН-В;

· армований сіткою (фероніт) — ПА;

· маслобензостійкий — ПМБ, ПМБ-1,

· кислотостійкий — ПК;

· електролізний — ПЗ.

Азбест — природний мінерал світло-сірого кольору, волокнистої структури, що легко розщеплюється на тонкі, гнучкі та міцні волокна товщиною, яка вимірюється частками мікрометра. Складається азбест з кремнезему і невеликої кількості окису заліза й окису кальцію. Для нього характерні висока вогнестійкість (витримує температуру до 500 °С), мала тепло- й електропровідність. На його основі виготовляють маслобензостійкі, термостійкі, діафрагмові, електроізоляційні матеріали у вигляді:

· паперу — БК, БД, БТ, БГ-К, БГ-М;

· картону — КАОН-1, КАОН-2, КАП;

· листа — ЛА-1, ЛА-1А, ЛА-2, ЛА-ЗА, ЛА-ЗБ;

· тканини — АТ-1, АТ-2, ... АТ-11, АСТ-1, АЛТ-1, АЛТ-2;

· набивки — АС, АП, АПР, АПС, АМБ, АПП, АГ, АФТ, АФВ, ПАФ, АПРПП;

· шнура — ШАОН, ШАИ-1, ШАИ-2, ШАМ, ШАП-1, ШАП-2, ШАГ, ШАТ, ШАВТ, ШАПТ.

Їх широко використовують для виготовлення прокладок у гарячих стиках типу головка — блок циліндрів, головка — випускний колектор двигунів внутрішнього згоряння, для ізоляції гарячих труб і печей, виготовлення манжетів і рукавів, а також пошиття спеціального захисного одягу, виробництва азботекстолітів та ін.

Технічну повсть виготовляють способом звалювання шерстяних, рідше мінеральних чи синтетичних волокон або мінеральної вати на бітумній зв'язці. Розрізняють три групи повсті: грубошерсту — Г; напівгрубошерсту — П і тонкошерсту — Т. Залежно від призначення повсть може бути для сальників — О, прокладок — ПрП і ПрБ, фільтрів — Ф, звуко- і теплоізоляції — Й.

Папір — листовий матеріал, що виготовляється з рослинних волокон і целюлози. Целюлоза — рослинні волокна, очищені від смол та інших компонентів.

Паперові матеріали товщиною до 0,25 мм і масою до 250 г/м² умовно належать до паперу, а спеціально оброблену продукцію товщиною 0,25—3,0 мм і більшою густиною — до картону.

Прокладний картон марки А — просочений і марки Б — непросочений постачають у листах і рулонах. Використовують його для прокладок у фланцевих та інших з'єднаннях. Для фільтрувальних елементів, призначених для очищення і зневоднення мастил у карбюраторних і дизельних двигунах, застосовують фільтрувальний картон ПВК, ПВК-П і КФР, а також папір БФМ. Як прокладний матеріал у парових турбінах, кисневому обладнанні, гідравлічних пресах, карбюраторах, бензо- і маслопроводах застосовують фібру ФПК, КГФ, ФКДТ, з якої виготовляють шайби, прокладки і втулки. Її одержують просочуванням спеціального паперу-основи хлористим цинком і наступним формуванням під тиском при підвищеній температурі до одержання напівфабрикатів або готових виробів. Характеризується високою міцністю і добре піддається механічній обробці, оливо- і бензостійка. Основним недоліком фібри є висока гігроскопічність, що різко знижує її властивості.

Інструкційно-технологічна карта

для проведення лабораторно-практичної роботи на тему:

«Вивчення металів і сплавів, з яких виготовляються деталі вузлів, агрегатів та додаткового обладнання автомобілів, їх фізико-хімічні властивостей»

Мета: - навчити учнів методам визначення марок металів і сплавів, з яких виготовляються деталі вузлів, агрегатів та додаткового обладнання автомобілів, їх фізико-хімічні властивостей;

- удосконалити практичні навички учнів з визначення фізико-хімічних та механічних властивостей металів і сплавів, з яких виготовляються деталі вузлів, агрегатів та додаткового обладнання автомобілів;

- сформувати вміння і навички самостійного пошуку інформації, роботи з інструкційно-технологічними картами;

- навчити ставити цілі, оволодіти евристичними методами розв’язання задач

Теоретична частина

Основні марки сталей і чавунів, що застосовуються при виробництві та ремонті автомобілів

Всі стали в залежності від хімічного складу поділяють на вуглецеві і леговані. До вуглецевих відносять ті, в яких основним елементом, що впливає на властивості, є вуглець. Леговані сталі містять добавки різних кольорових металів і неметалевих речовин (кремній, бор), які змінюють властивості сталі в потрібному напрямку, надаючи їй спеціальні властивості.

За призначенням сталі поділяються на конструкційні, інструментальні та спеціальні. При виробництві та ремонті автомобілів застосовують сталі вуглецеві і леговані всіх трьох груп, причому сортамент їх включає більше 250 марок: вуглецеві конструкційні звичайної якості, вуглецеві конструкційні якісні, ливарні вуглецеві, низьколеговані і леговані конструкційні, автоматні, ресорно-пружинні, високолеговані корозійностійкі, жаростійкі і жароміцні, інструментальні сталі та ін.

Для позначення різних марок сталі встановлена буквено-цифрова система маркування сталей. Вуглецеві конструкційні сталі звичайної якості застосовують для автомобільних деталей, виготовлених за допомогою зварювання і працюють при невеликих навантаженнях.

Залежно від гарантованих характеристик якості сталі діляться на групи А, Б і В. Стали групи А поставляються за механічними властивостями і маркуються СтО, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Ст6. Сталі групи Б поставляються за хімічним складом і маркуються БСтО — БСтб. Сталі групи В постачаються за механічними властивостями та хімічним складом та маркуються ВСт1— ВСт6. У всіх марках букви Ст позначають «сталь», а цифри — номер сталі. Чим вище номер, тим більше в сталі вуглецю і тим вище її твердість.

Область застосування сталей звичайної якості: СтО — Ст4 — малонавантажені деталі конструкції кузова автомобіля, кріплення, гнуті профілі; Ст5, Ст6 — середненавантажені вісі, маловідповідальні болти і гайки, клини, планки, профілі і т. д.

При виробництві сталей даного призначення отримують два роду сталей: напівспокійну і киплячу. Кипляча сталь при застиганні у виливниці рясно виділяє гази — кипить. Для відмінності цих сталей в марку сталі додають літери «кп» або «пс» наприклад, БСт1пс, Ст2кп.

Вуглецеві конструкційні сталі якісні йдуть на виготовлення деталей кузовів, двигунів і нормалей. Сталі цієї групи поділяються на підгрупи: маловуглецеві високої пластичності марок 08-10, маловуглецеві меншій пластичності марок 15-25, середньовуглецеві підвищеної міцності марок 30-55, високої міцності марок 60-80. Цифри в позначенні марок сталей вказують середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка.

Стали марок 08-10 (вміст вуглецю від 0,08 до 1%) добре деформуються в холодному стані, тому застосовуються для штампування кузовних облицювальних деталей, панелей даху і дверей. Стали марок 15-25 гірше деформуються, але добре зварюються і піддаються хіміко-термічній обробці. Вони застосовуються для деталей, виготовлених штампуванням, висадкою і протяжкою (поперечки, розпірки, підсилювачі, важелі, кронштейни, вал рульового механізму, тяги, шківи, кріплення тощо).

Сталі марок 30-55 йдуть на виготовлення методом гарячого штампування різних деталей широкого застосування: валів, зубчастих коліс, напівісей і т. д. Для них використовують всі види термічної обробки, значно підвищують експлуатаційні та міцнісні властивості деталей.

Сталі марок 60-80 володіють високою міцністю і пружними властивостями, що придбані після гарту і відпустки. Їх примениют для деталей, що працюють при великих статичних і динамічних навантаженнях: хрестовин карданних шарнірів, дисків зчеплення, гнучких валів, пружин і т. д.

Стали ливарні вуглецеві застосовують для виготовлення литих автомобільних деталей різними методами лиття, в тому числі для точного фасонних деталей з мінімальним об'ємом подальшої механічної обробки.

Марки сталей цієї групи позначають двозначним числом з додаванням літери Л, наприклад: 15Л, 20Л, 25Л. З ливарних сталей отримують виливки різних корпусних деталей, маточин коліс, дисків, зубчастих коліс, муфт, маховиків і т. д.

Низьколеговані і леговані стали дорожче якісних вуглецевих сталей, але за властивостями їх істотно перевершують. В порівнянні з вуглецевими ці сталі володіють більш високим межею міцності, кращої пластичністю і в'язкістю, зниженою хладоломкостью, кращої корозійною стійкістю. Леговані сталі дозволяють забезпечити оптимальні механічні властивості валів і інших відповідальних деталей.

Всі позитивні властивості легованих сталей додають легуючі добавки елементів: хрому (X), марганцю (Г), нікелю (І), кремнію (С), молібдену (М), вольфраму (В) і ін

Маркування легованої сталі складається з двох цифр і наступних літер: цифри вказують вміст вуглецю в сотих частках відсотка, букви — умовне позначення легуючого елементу

Якщо після букви йде цифра, то вона вказує на зміст легуючого елемента у відсотках. Відсутність цифри після букви позначає вміст легуючого елемента в межах менше 1%. Наприклад, 18ХН2М — хромонікельмолібденова сталь для важелів приводу клапанів, що містить 0,18% вуглецю (З), до 1 % хрому /X), 2% нікелю (Н2) і до 1% молібдену (М).

Леговані сталі застосовуються в основному на автомобілях для виготовлення найбільш відповідальних деталей: поршневих пальців, штовхачів, клапанів, шатунів, осей, валів перемикання передач, шестерень, сателітів, напівісей, високоточних деталей системи живлення дизелів і ін.

Низьколеговані сталі застосовують для металомістких несучих елементів конструкції автомобіля, таких, як вантажна платформа, рама, балка моста і ін

Автоматна сталь застосовується головним чином для виготовлення кріпильних автомобільних деталей (болтів, гайок, шпильок) на швидкохідних автоматних верстатах. Для досягнення підвищеної оброблюваності вона містить до 0,3% сірки і до 1,5% фосфору і поставляється в холоднотянутому стані у вигляді прутків. Марка стали перед цифровим позначенням змісту вуглецю в сотих частках відсотка має букву А — автоматна (А20, А40 — з легуючу добавку марганцю).

Сталь ресорно-пружина підрозділяється на якісну, високоякісну і корозійностійку і характеризується високими значеннями межі текучості і витривалості. Найбільше застосування для пружин загального призначення, підвіски, ресорних листів і тріснув знаходять вуглецеві якісні сталі марок 65, 70, 75, 85, а також сталі з таким же вмістом вуглецю і добавками марганцю (60Г, 65Г, 70Г), кремнію (60С2, 70СЗ) та ін.

Високолегована сталь корозійностійка, жаростійка і жароміцна, призначена для роботи в агресивних середовищах і при високих температурах. Залежно від основного призначення сталі цієї групи Поділяються на підгрупи : I — корозійностійку проти всіх видів корозії (20X13, 17Х18Н9 та ін); II — жаростійку до 500 °С (40Х9С2 та ін); III — жаростійку до 1000 °С (36Х18Н25С2 та ін).

Із сталей зазначених підгруп виготовляють деталі систем живлення двигунів, запірну голку карбюратора, пружини, деталі форсунок, клапани, глушники і т. п.

Сталі для виготовлення інструменту і технологічної оснастки відрізняються підвищеною твердістю і теплостійкістю. Вони містять вуглець і різні легуючі добавки. В позначенні марки сталі вміст вуглецю вказується в десятих частках відсотка, а легуючі елементи позначаються за аналогією з вуглецевими легованими сталями. Наприклад: 4ХС – 0,4% С, 1% хрому, 1% кремнію.

Особливу групу інструментальних сталей складають швидкоріжучі сталі, які призначені для виготовлення ріжучого інструменту швидкохідних верстатів. Вони мають у позначенні марки сталі букву «Р» (ріжуча) і число — відсоток вмісту вольфраму. Наприклад, Р9 — швидкорізальна, 9% — вміст вольфраму, а вміст вуглецю перевищує 0,7%.

Чавуни, що застосовуються для автомобілів, класифікуються за станом вуглецю в сплаві (мікроструктурі) на такі основні види: сірий чавун (СЧ), білий чавун, кування чавун (КЧ).

У сірому чавуні весь вуглець знаходиться у вільному стані у вигляді пластинчастого або кулястого графіту. Ковкий чавун являє собою те ж, що і сірий чавун, але форма включень графіту у вигляді пластівців.

У білому чавуні весь вуглець пов'язаний в хімічне з'єднання — цементит, внаслідок чого він володіє підвищеною твердістю.

Сірий чавун маркують буквено-цифровими позначеннями. Букви СЧ позначають сірий чавун, а цифри, написані через тире — межа міцності при розтягуванні (перша група) і при вигині (друга група). Наприклад, СЧ18-36 означає, що сірий чавун даної марки має межу міцності при розтягуванні 18 кгс/мм2, при вигині — 36 кгс/мм2.

Ковкий чавун маркують так само, як і сірий, але друга група цифр тут означає відносне подовження у відсотках. Наприклад, КЧ35-10 означає: ковкий чавун з межею міцності на розтягування 35 кгс/мм2 і відносним подовженням 10%.

Чавуни знаходять широке застосування при виготовленні автомобільних деталей. З сірого чавуну виготовляють блоки циліндрів двигунів ЗІЛ, ЯМЗ, ГАЗ, головки циліндрів, гільзи блоків циліндрів, картера зчеплень, коробок передач, маховики, гальмівні циліндри, барабани та ін

Ковкий чавун йде на виготовлення деталей підвищеної міцніше-; ти і в'язкості: картерів редукторів, коробок передач, кронштейнів ресор, коробок сателітів та ін.

Білий чавун застосовується для виготовлення деталей підвищеної втомної міцності: колінчастих і розподільних валів, сідел клапанів, шестерень масляного насоса, супортів дискового гальма ВАЗ та ін.

Практична частина

Контрольні питання:

1. Які матеріали застосовують для виготовлення деталей автомобілів?

2. Які сталі використовують для виготовлення деталей автомобілів?

3. Які чавуни використовують для виготовлення деталей автомобілів?

4. Які фізико-хімічні властивості матеріалів впливають на вибір їх для конкретних деталей автомобілів?

Завдання для самостійної роботи

1 варіант

Визначити марки матеріалів для виготовлення поперечок, розпірок, підсилювачів, важелів, кронштейнів, валу рульового механізму, тяг, шківів, кріплення, навести приклади, описати властивості даних матеріалів.

2 варіант

Визначити марки матеріалів для виготовлення деталей систем живлення двигунів, запірних голок карбюратора, пружин, деталей форсунок, клапанів, глушників, навести приклади, описати властивості даних матеріалів.

3 варіант

Визначити марки матеріалів для виготовлення колінчастих і розподільних валів, сідел клапанів, шестерень масляного насоса, супортів дискового гальма, навести приклади, описати властивості даних матеріалів.

Предмет «Матеріалознавство», професія «Слюсар-ремонтник, слюсар з ремонту колісних транспортних засобів» 3 розряду.

30.03.2020. Урок №10. Практична робота на тему: «Визначення типу діелектрика та призначення за його властивостями і зовнішнім виглядом»

Інструкція до виконання практичної роботи на тему: «Визначення типу діелектрика та призначення за його властивостями і зовнішнім виглядом.»

Мета: - навчити учнів методам визначення типу діелектрика;

- удосконалити практичні навички учнів з визначення фізико-хімічних та механічних властивостей діелектриків;

- сформувати вміння і навички самостійного пошуку інформації, роботи з інструкційно-технологічними картами;

- навчити ставити цілі, оволодіти евристичними методами розв’язання задач

Теоретична частина

Види діелектриків. Застосування твердих діелектриків в

Усі діелектричні матеріали можна розділити на групи, використовуючи різні принципи, наприклад, розділити на неорганічні й органічні матеріали.

Неорганічні діелектрики: скла, слюда, кераміка, неорганічні плівки (окисли, нітриди, фторидів), металлофосфати, електроізоляційний бетон. Особливості неорганічних діелектриків - негорючі, як правило, світло-, озоно- термостійкі, мають складну технологію виготовлення. Старіння на змінній напрузі практично відсутні, схильні до старіння на постійній напрузі.

Органічні діелектрики: полімери, воски, лаки, гуми, папери, лакотканини. Особливості органічних діелектриків - горючі (в основному), малостійкі до атмосферних і експлуатаційних впливів, мають (в основному) просту технологію виготовлення, як правило, більш дешеві в порівнянні з неорганічними діелектриками. Старіння на постійній напрузі практично відсутнє, на змінній напрузі старіють за рахунок часткових розрядів, дендритів і водних тріінгів.

Застосування:

- лінійна й підстанційна ізоляція - це порцеляна, стекло й кремнійорганічна гума в підвісних ізоляторах ПЛ, порцеляна в опорних і прохідних ізоляторах, склопластики як несучі елементи, поліетилен, папір у високовольтних уведеннях, папір, полімери в силових кабелях;

- ізоляція електричних приладів - папір, гетинакс, склотекстоліт, полімери, слюдяні матеріали;

- ізоляція машин, апаратів - папір, картон, лаки, компаунди, полімери;

- конденсатори різних видів - полімерні плівки, папір, оксиди, нітриди.

Із практичної точки зору в кожному випадку вибору матеріалу електричної ізоляції слід аналізувати умови роботи й вибирати матеріал ізоляції відповідно до комплексу вимог. Для орієнтування доцільно розділити основні діелектричні матеріали на групи за умовами застосування.

1. Нагрівостійка електрична ізоляція. Це в першу чергу виробу зі слюдяних матеріалів, деякі з яких здатні працювати до температури 700 ° С. Скла й матеріали на їхній основі (склотканини, склослюдініти). Органосілікатні й металофосфатні покриття. Керамічні матеріали, зокрема нітрид бору. Композиції із кремнійорганіки з термостійким сполучним. З полімерів високу нагрівостійкість мають поліімід, фторопласт.

2. Вологостійка електрична ізоляція. Ці матеріали повинні бути гідрофобні (незмочування водою) і негігроскопічні. Яскравим представником цього класу є фторопласт. У принципі можлива гідрофобізація шляхом створення захисних покриттів.

3. Радіаційно-стійка ізоляція. Це, у першу чергу, неорганічні плівки, кераміка, склотекстоліт, слюдинітові матеріали, деякі види полімерів (полііміди, поліетилен).

4. Тропікостійка ізоляція. Матеріал повинен бути гідрофобним, щоб працювати в умовах високої вологості й температури. Крім того, він повинен бути стійким проти цвілевих грибків. Кращі матеріали: фторопласт, деякі інші полімери, гірші - папір, картон.

5. Морозостійка ізоляція. Ця вимога характерна, в основному для гум, тому що при зниженні температури всі гуми втрачають еластичність. Найбільш морозостійка кремнійорганічна гума з фенільними групами ( до -90°С).

6. Ізоляція для роботи у вакуумі (космос, вакуумні прилади). Для цих умов необхідно використовувати вакуумно-щільні матеріали. Придатні деякі, спеціально приготовлені керамічні матеріали, малопридатні полімери.

https://studopedia.com.ua/1_113781_vidi-dielektrikiv-zastosuvannya-tverdih-dielektrikiv-v-energetitsi.html- джерело інформації

Силіконові каучуки - це кремнійорганічні полімерні сполуки, зроблені з сілоксанов. Виробництво засноване на реакції полімеризації і подальшій вулканізації за допомогою органічних перекисних сполук або γ-випромінювання. Прокладки з силікону стійкі до впливу атмосфери, перепадів температур, дії реагентів; демонструє стабільність. Це означає, що термостійка гума не руйнується при механічних, термічних, термоокислювальних навантаженнях. Завдяки стійкості силіконових ущільнювачів до дії антріфрізов, мастил, ультрафіолетових променів, відсутності зносу вони знайшли застосування в автомобілебудуванні.

Термостійким силоксановим каучуком ізолюють деталі. Він сприяє поліпшенню амортизаційних показників машин, збільшує комфортність салону, скорочує знос деталей і елементів оздоблення.

Термостійкі прокладки з силікону присутні в двигуні, фарах, системі запалювання, свічках, заслінках системи вентиляції, електропроводки.

https://protivpozhara.com/zaschita/materialy/termostojkie-silikonovye-prokladki

Склопластик являє собою композиційний матеріал, до складу якого входить скловолокно та зв'язуюча речовина. Скловолокно є армуючим елементом, що забезпечує необхідні міцнісні характеристики, а речовина – це наповнювач, рівномірно розподіляє зусилля між армуючими волокнами і забезпечує їх захист від впливів навколишнього середовища. Властивості матеріалу Від ряду інших матеріалів композиційного складу відрізняють склопластик властивості, серед яких найбільш важливими є наступні: невелика питома вага; високі показники механічної міцності; корозійна стійкість; температурна стійкість; низька теплопровідність; високі діелектричні показники; відносно низька вартість виробництва. Коли мова заходить про механічних властивостей склопластику, його прийнято порівнювати зі сталлю. Абсолютні значення межі міцності у склопластику нижче, ніж у сталі, але при цьому склопластик показує велику питому міцність. Питома вага склопластику в 3,5 рази менше, а вага двох рівноміцних конструкцій, виготовлених з склопластика і сталі, буде відрізнятися більш ніж в 2 рази. Негативними вважаються такі характеристики склопластику як: крихкість; схильність до абразивного зносу (потрібно нанесення на поверхню вироби захисного покриття); утворення канцерогенної пилюки при механічній обробці (при роботі з склопластиком необхідно передбачати відповідні захисні заходи).

В автомобільній промисловості поширене застосування склопластику для виготовлення деталей кузовів, бамперів, кабін і кузовного обважування. З композиційного матеріалу виготовляють конструкції кріплення багажу на даху і деталі інтер'єру салону. Корпусу гоночних автомобілів (боліди) повністю виготовляються з склопластику, а в спортивних автомобілях з композиту часто виготовляють дахи, двері, капоти і кришки багажників. Склопластик не схильний до корозії при пошкодженні поверхні. У разі деформації при ударі легко відновлюється. Добре піддається фарбуванню, при цьому композиційної матеріал у порівнянні з металом вимагає нанесення меншої кількості шарів фарбувального складу для досягнення потрібного відтінку . Поєднання цих властивостей дозволяє значно знизити вартість виробництва і ремонту транспортних засобів

Джерело: https://polimerinfo.com/kompozitnye-materialy/stekloplastik-svojstva.html

Застосування полімерів в машинобудуванні

Полімери займають одне з провідних місць серед конструкційних матеріалів для машинобудування. Так, споживання пластмас у цій галузі стає порівняним (в одиницях об'єму) зі споживанням стали. Безперервно зростає також застосування лакофарбових матеріалів, синтетичних волокон, клеїв, гуми та ін

Доцільність застосування полімерів в машинобудуванні визначається, насамперед, можливістю здешевлення продукції. При цьому поліпшуються також найважливіші техніко-економічні параметри машин: зменшується маса, підвищуються довговічність, надійність та ін В результаті впровадження полімерів вивільняються ресурси металу, а завдяки зменшенню відходів при переробці істотно підвищується коефіцієнт використання матеріалів (середні значення коефіцієнта використання пластмас приблизно в 2 рази вище, ніж для металів).

Основні переваги полімерних конструкційних матеріалів:

• висока питома міцність (відношення міцності до щільності);

• зносостійкість;

• стійкість до хімічних впливів;

• хороші діелектричні характеристики;

• властивості полімерних матеріалів можна варіювати в широких межах модифікацією полімерів або сполученням їх з різними інгредієнтами. Зокрема, при введенні в полімери відповідних наповнювачів можна отримувати фрикційні і антифрикційні матеріали, а також матеріали з струмопровідними, магнітними та іншими спеціальними властивостями.

До недоліків полімерних матеріалів відносяться:

• схильність до старіння;

• схильність до деформації під навантаженням (повзучість);

• залежність міцності від режимів навантаження (температура, час);

• порівняно невисока теплостійкість;

• відносно великий температурний коефіцієнт лінійного розширення;

• зміна розмірів при впливі на матеріал вологи або агресивних середовищ.

З пластичних мас виготовляють великий асортимент деталей і вузлів машин, а також технологічну оснастку різного призначення

Основні області застосування пластмас у машинобудуванні:

Види деталей, вузлів машин і технологічного оснащення та придатні для їх виготовлення полімерні матеріали:

• Зубчасті і черв'ячні колеса: поліаміди, поліпропілен, пентапласты, полікарбонати, полиформальдегид, фенопластові, волокниты, текстоліт, деревні пластики;

• Шківи, маховички, рукоятки, кнопки: поліаміди, амінопласти, фенопластові, волокниты, текстоліт, деревні пластики;

• Ролики, катки, бігуни: поліаміди, полівінілхлорид, поліпропілен, полікарбонати, деревні пластики;

• Підшипники ковзання: поліаміди, поліетилен, поліпропілен, поліакрилати, эпоксипласты, пентапласты, полікарбонати, полиформальдегид, фенопластові, волокниты, текстоліт, деревні пластики;

• Напрямні верстатів: поліаміди, эпоксипласты, текстоліт;

• Деталі підшипників кочення: поліаміди, полікарбонати, полиформальдегид;

• Гальмівні колодки, накладки: фенопластові, волокниты, деревні пластики;

• Труби, деталі арматури, фільтри масляних і водних систем: поліетилен, полівінілхлорид, поліпропілен, полікарбонати, склопластики;

• Робочі органи вентиляторів, насосів та гідромашин: поліаміди, поліетилен, полівінілхлорид, поліпропілен, пентапласты, полікарбонати, склопластики.

• Ущільнення: поліаміди, поліетилен, фторопласты, полівінілхлорид, поліпропілен;

• Кожухи, корпуси, кришки, резервуари: поліетилен, амінопласти, полівінілхлорид, поліпропілен, полістирол, поліакрилати, полікарбонати, фенопластові, склопластики;

• Деталі приладів і автоматів точної механіки: поліаміди, поліетилен, полівінілхлорид, поліпропілен, пентапласты, полікарбонати, полиформальдегид, фенопластові, волокниты;

• Болти, гайки, шайби: поліаміди, поліетилен, амінопласти, полівінілхлорид, поліпропілен, пентапласты, полікарбонати, полиформальдегид, фенопластові, волокниты;

• Пружини, ресори, кулачкові механізми, клапани: поліаміди, полівінілхлорид, поліпропілен, полікарбонати, полиформальдегид, текстролит, склопластики;

• Великогабаритні елементи конструкцій, ємкості, лотки і ін.: поліетилен, полівінілхлорид, полістирол, склопластики;

• Електроізоляційні деталі, панелі, щитки, корпуси приладів: поліаміди, поліетилен, фторопласты, амінопласти, полівінілхлорид, поліпропілен, полістирол, поліакрилати, эпоксипласты, пентапласты, полікарбонати, полиформальдегид, фенопластові, волокниты, текстоліт, деревні пластики, склопластики;

• Світлопропускні оптичні деталі (лінзи, оглядові скла та ін): поліетилен, амінопласти, поліпропілен, полістирол, поліакрилати, полікарбонати;

• Копіри, контрольні шаблони: поліетилен, полівінілхлорид, поліпропілен, эпоксипласты;

• Холоднолистовые штампи: эпоксипласты, пентапласты, фенопластові, склопластики;

• Ливарні моделі: полістирол, поліакрилати, эпоксипласты, фенопластові, склопластики;

• Для виготовлення підшипників ковзання використовують різноманітні матеріали, що володіють великою міцністю і низьким коефіцієнтом тертя, а також теплостійкістю, стабільністю розмірів в умовах експлуатації і тривалим терміном служби при великих значеннях несучої здатності (твори допустимих навантаження і швидкості ковзання). Зносостійкість, несуча здатність та інші властивості підшипникових матеріалів різко підвищуються при введенні в них наповнювачів .Підшипники з графітонаповненого фторопласту-4 можуть працювати без мастила, а також в агресивних середовищах .

• Основні вимоги до пластмас для зубчастих коліс — високі контактна міцність і опір вигину, зносостійкість, демпфуюча здатність, динамічна витривалість, стабільність розмірів. При використанні пластмас, що задовольняють цим вимогам, підвищується довговічність коліс, в середньому в 1,5 рази знижується рівень шуму, зменшується чутливість передачі до наявності мастила, знижуються вимоги до точності виготовлення колеса. Однак одиничний зуб з поліаміду зі стандартним контуром по статичної міцності поступається зубах з алюмінію, або покращеної загартованої сталі відповідно в 1,4, 3-5 і 7 разів. Деформація зубів з пластмаси сягає десятих часток мм, а розміри контактної площадки стають порівняними з розміром зуба. Все ж завдяки новим технологічним і коструктивным рішенням вдалося розширити області застосування зубчастих коліс з пластмас, збільшити їх несучу спроможність, підвищити кінематичну точність, зносостійкість і ін Армування коліс з пластмас металом (з нього виготовляють маточини, диск, вінець та ін. елементи) дозволяє найбільш ефективно використовувати переваги обох матеріалів.

• Пластмаси все більш широко використовують замість нержавіючих сталей та інших матеріалів хвильових передачах, відрізняються компактністю і великими передаточними відношеннями (наприклад, від 64 : 1 до 320 : 1), а також для виготовлення зірочок в ланцюгових передачах.

• Плоскі, клинові та зубчасті ремені з пластмас (поліамідів, полівінілхлориду), а також з гуми можуть бути використані для передачі навіть значних потужностей. На відміну від ременів з традиційних матеріалів, ремені з полімерних матеріалів можна експлуатувати в агресивних середовищах без застосування натяжних роликів. Багатошарові ремені шириною 10-1200 мм, армовані синтетичними волокнами, можуть бути використані для передачі потужностей до 3600 кет при швидкостях 50 -80 м/сек. Застосування у пасових передачах міцних і зносостійких шківів з пластмас, характеризуються малою щільністю, високим коефіцієнтом зчеплення з ременем, стабільністю розмірів, дозволяє зменшити інерційні сили, збільшити термін служби ременів, скоротити потужність, споживану верстатом, а в деяких випадках підвищити тягову здатність передачі.

• Використання полімерних матеріалів для футеровок блоків і барабанів підйомних пристроїв підвищує корозійну стійкість цих деталей і збільшує довговічність канатів.

• Використання труб з полімерних матеріалів замість металевих призводить до спрощення їх монтажу внаслідок зниження маси, зменшення гідравлічних втрат і витрати потужності на транспортування матеріалів, збільшення пропускної здатності труб, підвищення терміну служби (особливо в агресивних середовищах, в землі і воді) і стійкості до гідравлічного удару.

• Застосування прозорих полімерних труб дозволяє, крім того, візуально спостерігати за рухом продукту.

• Основним матеріалом для ущільнювальних прокладок, які, крім високою зносо - і теплостійкості, повинні мати еластичність, а також стійкість до різних агресивних середовищах, служать гуми на основі хлоропренового, бутадієн - нітрильного, кремнійорганічних, фторовмісних та інших каучуків спеціального призначення . Для ущільнення рухомих сполук або сполук, які піддаються дії високих тисків, використовують зазвичай ущільнювачі з пластмас.

• Полімерні матеріали застосовують для фіксації різьбових з'єднань, що здійснюється різними способами: використанням гайок з пластмас, нарізку на яких створюють при вгвинчування в них металевих болтів, застосуванням шайб і вкладишів з пластмас, а також з допомогою быстроотверждающихся компаундів . Ці способи фіксації забезпечують підвищення терміну служби різьбових з'єднань, що виконують одночасно функції ущільнювальних елементів.

• Епоксидні і акрилатні компаунди застосовують в якості універсальних компенсаторів похибок при складанні вузлів машин та приладів. Завдяки їх використанню процес складання (наприклад, редукторів) зводиться до встановлення деталей з необхідною точністю і заливці компаундом простору між сполучаються деталями. Заповнюючи зазори, компаунд компенсує всі похибки обробки і складання деталей. Застосування компенсаторів дозволяє на 2-3 класу розширити допуски на виготовлення поверхонь, знизити собівартість обробки деталей, зменшити трудомісткість їх складання. Задана точність замикаючого ланки складальних розмірних ланцюгів може бути забезпечена за одну перевірку.

• З допомогою клеїв вдалося створити збірні зубчасті колеса з металів і пластмас, спростити складання вузлів підшипників, здешевити ремонт машин, підвищити їх надійність. Наприклад, в результаті застосування напрямних з приклеєними накладками з антифрикційних матеріалів підвищилися експлуатаційні властивості верстатів і спростився їх ремонт. Використання синтетичних клеїв при виготовленні магнітних плит призвело до поліпшення їх електроізоляційних властивостей.

• Технологічна оснастка з пластмас (кондуктори для свердління деталей, шаблони для контролю деталей складної конфігурації, штампи, пристосування для розмітки і ін) легше, дешевше, простіше у виготовленні, ніж аналогічна металева. Експлуатаційні властивості такої оснастки підвищуються при армуванні металами, застосуванням в якості наповнювачів металевих волокон або металізацією робочих поверхонь . З пластмас виготовляють різну ливарну оснастку. Так, у промисловості широко використовують метод лиття деталей з выжигаемым моделям з пінополістиролу, з фенопластов виготовляють формувальні суміші, оболонкові форми та стрижні. Полімерні матеріали служать також сполучною в абразивному інструменті (наприклад, при виготовленні термо - та водостійких шліфувальних шкурок).

https://mplast.by/encyklopedia/primenenie-polimerov-v-mashinostroenii/

Практична частина

Контрольні питання:

1. Як класифікують матеріали в залежності від електропровідності?

2. Які види діелектриків ви знаєте?

3. Як впливає використання полімерних матеріалів для футеровок блоків і барабанів підйомних пристроїв ?

4. Як використовують епоксидні і акрилові компаунди при складанні вузлів машин та приладів автомобілів?

5. Назвіть основні переваги та недоліки полімерних конструкційних матеріалів:

Завдання для самостійної роботи

1. Наведіть приклади органічних та неорганічних діелектриків

2. Визначити марки діелектричних матеріалів для виготовлення тормозних колодок, описати властивості даних матеріалів.

3. Визначити марки матеріалів для виготовлення зубчастих і черв'ячних коліс.

4. Охарактеризуйте властивості та галузь застосування стеклопластику.

https://ppt-online.org/36565 перегляньте презентацію на тему «Діелектрики»

Матеріалознавство, група СР-7-7/8

6.04.2020. Урок № 11. Паливо, що застосовується для автомобілів. Мастильні матеріали, що застосовуються в механізмах автомобілів. Рідинні і консистентні мастила, їхні властивості. Гідрорідини, що застосовуються в гідросистемах, їх марки і властивості.

Паливом називають горючу речовину, яку спеціально спалюють для одержання тепла і подальшого його використання для інших потреб . Воно повинно мати певні властивості, тобто відповідати таким основним вимогам: порівняно легко займатися; при згорянні виділяти якомога більше теплоти; бути поширеним у природі, доступним при видобуванні та дешевим при виробництві; не змінювати свої властивості при транспортуванні та зберіганні; бути нетоксичним і при згорянні не виділяти шкідливих та отруйних речовин.

Цим вимогам найбільш повно відповідають речовини органічного походження: нафта, природний газ, тверді горючі копалини тощо.

Палива класифікують за такими основними ознаками: агрегатним станом, походженням і способом одержання, тепловою цінністю, цільовим призначенням або застосуванням.

За агрегатним станом всі види палива поділяють на тверді, рідкі і газоподібні.

За походженням палива ділять на нафтові і альтернативні. До альтернативних палив належать спирти, водень і майже всі види штучних вуглеводних палив.

За способом одержання палива бувають природні, які використовують у тому вигляді, в якому вони існують у природі, і штучні, якщо після видобутку їх переробляють.

За тепловою цінністю, тобто тепловою згоряння, палива класифікують на висококалорійні, середньо - і низькокалорійні.

За цільовим призначенням паливо розрізняють: паливо для двигунів з примусовим запалюванням, реактивні і дизельні палива. Для двигунів з примусовим запалюванням відносять бензин і газоподібне паливо. Дизельне паливо виготовляють для швидкохідних двигунів (автомобільних, тракторних тощо), для середньо - і тихохідних двигунів (судових і стаціонарних).

Будь-яке паливо складається з двох основних частин: горючої і негорючої (баласту). Горюча частина містить різні органічні сполуки, до яких входять такі хімічні елементи: вуглець (С), водень (Н), сірка (S), кисень (О), азот (N), а також ті неорганічні сполуки, які під час горіння палива, розкладаючись, утворюють легкі речовини.

Склад твердого і рідкого палива визначається у процентах за масою, газоподібного – у процентах за об’ємом.

Рис.1 Паливо для автомобілів

Відповідно до ГОСТ 2084–77 (з доповненням) автомобільні бензини випускають слідуючи марок: А–80; АИ–92; АИ–98.

У марці бензинів А вказує, що бензин автомобільний; И – дослідний метод визначення октанового числа; цифра – мінімально допустиме значення октанового числа. Якщо в маркуванні літера И відсутня, то октанове число такого бензину визначали моторним методом. Крім того, за технічними умовами, в невеликій кількості випускають бензин „Екстра”, який відповідає марці АИ–95. Бензини, крім АИ–95 і бензинів вищої якості, є етилованими і фарбуються.

Усі бензини, крім АИ–95 і АИ–98, поділяють на літні і зимові. Сезонність бензину визначається тільки двома показниками його якості: фракційним складом і тиском насиченої пари. Літні бензини використовують з першого квітня до першого жовтня (в південних районах їх можна використовувати протягом року), зимові – з першого жовтня до першого квітня. В період переходу з літнього виду бензину на зимовий і навпаки, допускається протягом 1го місяця використовувати бензини як літнього так і зимового видів, а також їх суміші.

Дизельне паливо – це складна суміш парафінових, ароматичних вуглеводнів і їх похідних з числом атомів вуглецю 10...20, середньої молекулярної маси 200...250, які википають у межах 170...380 0С. Прозора, більш в’язка ніж бензин, масляниста рідина від жовтуватого до світло-коричневого кольору густиною 0,78...0,86 кН/м3. Одержують дизельне паливо прямою перегонкою нафти з додаванням до 20% продуктів каталі-тичного крекінгу.

Паливо для швидкохідних дизелів повинно відповідати наступним експлуатаційним вимогам:

- мати хорошу прокачуваність при різних температурах навколишнього середовища;

- мати хороший розпил, сумішеутворення та займання;

- володіти відповідною в’язкістю;

- не мати сірчаних сполук, органічних та мінеральних кислот, води, механічних домішок;

- при згорянні виділяти більший обсяг тепла;

- бути стабільними і не змінювати властивості при довготривалому зберіганні.

Дизельне паливо – це продукт перегонки нафти, гідроочищення та депарафінізації. Для збільшення обсягів виготовлення палива в нього можуть добавлять компоненти каталітичного крекінга.

Відповідно до ГОСТ 305–82 для швидкохідних дизельних двигунів випускають три марки дизельних палив залежно від сезонності або географічних областей використання: Л – літнє, для експлуатації двигунів при температурі навколишнього повітря +10 0С і вище; З – зимове, для експлуатації двигунів при температурі навколишнього повітря: - 200С і вище (з темпера-турою застигання -350С); -300С і вище (з температурою засти-гання –450С; А – арктичне, для експлуатації при температурі навколишнього повітря –500С і вище

Призначення мастильних матеріалів та пред'явлені до них вимоги

Для забезпечення надійної і довговічної роботи вузла, механізму, двигуна, машини досить важливе значення має якість застосовуваного масла, що призначається для забезпечення наступних основних функцій:

– запобігання або зменшення зношування тертьових по-верхонь деталей, а також охорону них від заїдання на всіх ре-жимах роботи при експлуатації. Для цього масло повинне мати відповідну в'язкість і більш високу маслянистість, щоб за-

безпечувати при нормальних умовах роботи рідинне тертя, а на перехідних режимах при граничному терті можливі мінімальні зноси;

– зменшування тертя між сполученими поверхнями, з метою сприяння скороченню непродуктивних втрат енергії, а отже, і підвищенню ККД. У цьому відношенні масло повинне мати меншу в'язкість, але цілком достатню для забезпечення рідинного тертя. Одночасно з цим масло повинно володіти пологою кривою в'язкості, тобто в меншому ступені змінювати в'язкість із зміною температури, що особливо важливо при пуску двигуна і тим більше при мінусових температурах навколишнього повітря;

– відведення тепла від тертьових сполучень і деталей, що нагріваються, не допускаючи їх перегріву, що сприяє погіршенню умов роботи як деталей, так і мастила;

– захищення робочих поверхонь деталей від корозії, в ре-зультаті впливу різних факторів (води, кислотного середовища тощо);

– перешкоджання прориву робочої суміші і продуктів згоряння в картер двигуна, тобто погіршення компресії циліндро-поршневої групи;

– змивання з тертьових поверхонь деталей продуктів зно-су та інших забруднень, переводячи їх у зважений стан і потім фільтрування;

– захищення поверхонь деталей від утворення на них смолисто-лакових відкладень і нагарів, що погіршують тепло-віддачу від деталей і інші функції.

Значення коефіцієнта граничного тертя знаходиться в межах 0,01...0,1.

Вироблені і застосовувані мастильні матеріали класифікуються на цілий ряд груп, в залежності від ряду ознак, таких як: походження або вихідна сировина для одержання; зовнішній стан; призначення, вихідні умови застосування й ін.

За походженням або вихідною сировиною розрізняють такі мастильні матеріали:

– мінеральні або нафтові, які виробляються шляхом відповідної переробки нафти і є основною групою вироблених мастил (більш 90%). Вони у свою чергу в залежності від способу одержання класифікуються на дистилятні, залишкові і компаундіровані або змішані;

– рослинні і тварини, що мають органічне походження. Рослинні масла одержують шляхом переробки насінь певних рослин, у числі яких найбільш широке застосування в техніці одержали касторове, гірчичне і ріпакове. Тваринні масла одержують шляхом переробки тваринних жирів, серед яких знаходять застосування такі як: бараняче і яловиче сало, технічний риб'ячий жир, кісткові і спермацетові масла й ін. Слід зазначити, що органічні масла мають більш високі змащувальні властивості, але мають низьку термічну стійкість у порівнянні з нафтовими маслами. У зв'язку з цим їх застосування обмежене і частіше за все їх використовують у суміші з нафтовими;

- синтетичні, які одержують з різної вихідної сировини різними методами, серед яких: каталітична полімеризація рідких або газоподібних вуглеводнів як нафтової, так і ненафтової сировин; синтез кремнійорганічних з'єднань (полісиліконів), одержання фторвуглеродних - масел і т.д. Синтетичні масла мають задані властивості і застосовуються для цілого ряду високовідповідальних вузлів тертя, але в силу високої вартості їх виробництва, вони мають обмежене застосування.

Рис.2 Трансмісійна олива

За зовнішнім станом мастильні матеріали поділяються на:

- рідкі мастила, що у звичайних умовах є рідинами, які володіють плинністю (нафтові і рослинні масла);

Рис.3 Рідки мастильні матеріали

- пластичні або консистентні масла, що у звичайних умовах знаходяться в мазєподібному стані (технічний вазелін, солідмасла, консталіни, жири й ін.). У свою чергу пластичні мастила підрозділяються на антифрикційні, консерваційні, ущільнювальні й ін.;

- тверді мастильні матеріали, що не змінюють свого стану навіть під дією ряду факторів (температури, тиску тощо). До них відносяться графіт, слюду, тальк, які звичайно застосовують у суміші з рідкими або пластичними мастильними матеріалами.

За призначенням мастильні матеріали поділяються на:

- моторні масла, призначені для двигунів внутрішнього згоряння, що у свою чергу підрозділяються на масла для карбюраторних, дизельних, авіаційних і ін. двигунів;

- трансмісійні масла, призначені для мастило механізмів трансмісії тракторів, автомобілів, комбайнів, самохідних машин;

- індустріальні масла, призначені для гідравлічних систем різних машин;

- компресорні, приладові, циліндрові, електроізоляційні, вакуумні й ін.

В свою чергу розглянуті масла можуть бути підрозділені на:

- низькотемпературні, які застосовуються як мастило для вузлів при температурних умовах не вище 50...60°С (приладові, індустріальні масла й ін.);

- середньотемпературні, які застосовуються при темпера-турах 150...200°С (турбінні, компресорні, циліндрові й ін.);

- високотемпературні, які застосовуються для вузлів, що піддаються впливу температур до 300°С и більше (головним чином моторні масла).

При спалюванні палива в двигуні частина тепла йде на нагрів стінок камери згоряння та всього двигуна. При досягненні критичної температури двигун перегрівається, при цьому погіршується наповнення циліндрів та умови мащення, з’являється детонація, калильне запалювання, збільшується витрата палива та знижується потужність двигуна. Для підтримування нормальної температури двигуна його охолоджують, використовуючи для цього охолоджувальні рідини.

До охолоджувальних рідин висувають наступні вимоги:

- висока температура кипіння (щоб запобігти утворення

парових пробок та втрат рідини);

- висока теплоємність та теплопровідність;

- висока хімічна та фізична стабільність;

- корозійна пасивність;

- не вступати в реакцію з гумовими деталями;

- оптимальна в’язкість;

- відсутність утворення накипу;

- низька вартість та недефіцитність;

В зимовий період експлуатації в системах охолодження двигунів використовують низькозамерзаючі охолоджувальні рідини – антифризи, що є сумішшю етиленгликоля з водою.

Амортизаторні рідини являють собою малов’язкі масла, якими заповнюють гідравлічні амортизатори. Вони повинні володіти хорошими мастильними та антикорозійними властивостями, мати низьку температуру застигання та достатню в’язкість при температурі до 1000 С, стабільність, яка забезпечує надійну роботу до 100 тис.км пробігу автомобіля.

Пускові властивості двигунів значно залежать від якості

палив і масел, що застосовують. Пуск двигунів при низьких

температурах полегшується при використанні бензинів з

більшим вмістом легких фракцій, дизельних палив – з високим

цетановим числом і моторних масел – з невисокою в’язкістю

при низьких температурах. В зв’язку з цим все ширше застосовуються спеціальні рідини, які призначені для полегшення

пуску двигунів при низьких температурах навколишнього

повітря (нижче мінус 20…250

С). Вони повинні добре випаровуватися при низькій температурі і швидко займатися (від іскри)

або самозайматися (від тиску), мати високі протикорозійні і

протиспрацьовувальні властивості, бути стабільними при тривалому зберіганні.

Для того щоб мати такі властивості пускові рідини мають

компоненти: етиловий спирт, суміш низькотемпературних вуглеводнів, ізопропілнітрат і застосовувати масла з протиспрацьовувальними і протизадирними присадками.

http://library.kr.ua/elib/chabannyi/Chabannyi_Pal_mast_Mater_kn1.pdf - джерело інформації

13.04.2020. Урок №12. Практична робота на тему: «Визначення типу та призначення паливно-мастильного матеріалу за його властивостями і зовнішнім виглядом.»

Інструкція до виконання практичної роботи на тему: «Визначення типу та призначення паливно-мастильного матеріалу за його властивостями і зовнішнім виглядом.»

Мета: - навчити учнів методам визначення типу та призначення паливно-мастильного матеріалу за його властивостями і зовнішнім виглядом.

- удосконалити практичні навички учнів з визначення фізико-хімічних та механічних властивостей палива;

- сформувати вміння і навички самостійного пошуку інформації, роботи з інструкційно-технологічними картами;

- навчити ставити цілі, оволодіти евристичними методами розв’язання задач

Теоретична частина

До двигунів з примусовим запалюванням відносять поршневі і роторно-поршневі карбюраторні двигуни, двигуни з системою вприскування палива і двигуни, що працюють на газоподібному паливі. Основним паливом для цих двигунів є бензин.

Рисунок 1. Паливо для двигунів колісних транспортних засобів.

Бензин – це складна суміш летких ароматичних, нафтенових, парафінових вуглеводів та їх похідних з числом атомів вуглецю від 5 до 10, який має середню молекулярну масу біля 100. Легко-займиста, без кольору або жовтувата (коли без спеціальних добавок) рідина, що википає при 35...205 ºС.

Рисунок 2. Бензин – основний вид палива для колісних транспортних засобів.

Потужність і економічність двигуна, що розвивається, та його надійність в значній мірі залежить від якості бензину.

Бензини повинні відповідати певним експлуатаційним властивостям. Ці властивості регламентуються значеннями ряду фізико-хімічних показників, згідно ГОСТ. У самому загальному вигляді палива, що застосовуються, повинні відповідати наступним ос-новним експлуатаційним вимогам:

– мати найбільшу теплоту згоряння;

– володіти хорошими сумішоутворюючими властивостями;

– забезпечувати високу детонаційну стійкість;

– бути стійкими до нагароутворення;

– не містити в собі механічних домішок і води;

– не проявляти схильність до корозійного впливу;

– не втрачати свою якість у широкому інтервалі темпера-тур;

– бути стабільними при транспортуванні та зберіганні;

– не забруднювати навколишнє середовище відпрацьованими газами.

Щоб у достатній мірі відповідати усім цим вимогам, карбюраторні палива повинні володіти великою випаровувавістю та мати необхідний фракційний склад, від якого залежить якісне сумішоутворення і протидетонаційна стійкість, яка забезпечує нормальне згоряння палива.

Оцінці детонаційної стійкості бензину придають велике значення, тому що від її правильної визначеності залежать відповідність даного палива конкретному типу двигуна і основні техніко-економічні показники роботи двигуна. Властивість бензину протистояти детонації оцінюється октановим числом, мінімальне значення якого відображено у марці бензину. Октанове число (ОЧ) бензину дорівнює процентному (за об’ємом) вмісту ізооктану в такій суміші з нормальним гептаном, яка рівноцінна за антидетонаційними властивостями даному паливу при стандартних умовах випробування.

Розроблено і стандартизовано ряд методів визначення октанового числа бензину. Найчастіше використовують два методи: моторний (ГОСТ 511-85) і дослідний (ГОСТ 8226-85). Оцінка октанового числа одночасно двома методами дає можливість визначити чутливість бензину до зміни режиму роботи двигуна. Чутливість бензину оцінюють різницею октанових чисел, одержаних моторним і дослідним методами. Корозійні властивості бензинів характеризують їхній вплив на метали і представляють великий практичний інтерес не тільки при використанні палива в двигуні, але і при його зберіганні, перекачуванні, транспортуванні й ін. Корозію викликають водорозчинні кислоти і луги, що можуть залишитися в паливі після очищення, органічні кислоти (переважно нафтенові), сірка і сірчасті з'єднання та вода.

Автомобільні бензини випускають таких марок: А–80; А–92; А -95; А–98

Рисунок 3. Марки палива для колісних транспортних засобів

Усі бензини, крім АИ–95 і АИ–98, поділяють на літні і зимові. Сезонність бензину визначається тільки двома показни-ками його якості: фракційним складом і тиском насиченої пари. Літні бензини використовують з першого квітня до першого жовтня (в південних районах їх можна використовувати протягом року), зимові – з першого жовтня до першого квітня. В період переходу з літнього виду бензину на зимовий і навпаки допускається протягом 1го місяця використовувати бензини як літнього так і зимового видів, а також їх суміші.

Рисунок 4. Дизельне паливо для колісних транспортних засобів

Дизельне паливо – це складна суміш парафінових, ароматичних вуглеводнів і їх похідних з числом атомів вуглецю 10...20, середньої молекулярної маси 200...250, які википають у межах 170...380 0С. Прозора, більш в’язка ніж бензин, масля-ниста рідина від жовтуватого до світло-коричневого кольору густиною 0,78...0,86 кН/м3. Одержують дизельне паливо прямою перегонкою нафти з додаванням до 20% продуктів каталі-тичного крекінгу.

Паливо для швидкохідних дизелів повинно відповідати наступним експлуатаційним вимогам:

- мати хорошу прокачуваність при різних температурах навколишнього середовища;

- мати хороший розпил, сумішеутворення та займання;

- володіти відповідною в’язкістю;

- не мати сірчаних сполук, органічних та мінеральних кислот, води, механічних домішок;

- при згорянні виділяти більший обсяг тепла;

- бути стабільними і не змінювати властивості при довготривалому зберіганні.

Дизельне паливо – це продукт перегонки нафти, гідроочи-щення та депарафінізації. Для збільшення обсягів виготовлення палива в нього можуть добавлять компоненти каталітичного крекінга.

Відповідно до ГОСТ 305–82 для швидкохідних дизельних двигунів випускають три марки дизельних палив залежно від сезонності або географічних областей використання: Л – літнє, для експлуатації двигунів при температурі навколишнього повітря +10 0С і вище; З – зимове, для експлуатації двигунів при температурі навколишнього повітря: - 200С і вище (з темпера-турою застигання -350С); -300С і вище (з температурою застигання –450С; А – арктичне, для експлуатації при температурі навколишнього повітря –500С і вище

Сучасне дизельне паливо марок ЕВРО та ЕВРО-5 застосовується в Україні.

http://www.azs-market.com.ua/ru/set-azs-market/94-vidy-topliva-джерело

Після вивчення теоретичного матеріалу Вам необхідно відповісти на питання та виконати контрольну роботу.

Контрольні питання.

1. Які ви знаєте умови застосування і основні вимоги до бензинів?

2. Які ви знаєте корозійні властивості бензинів?

3. Які ви знаєте марки палива? Де воно використовується?

Перегляньте презентацію на тему "Паливно-мастильні матеріали".Для цього перейдіть за посиланням на Google -диск https://drive.google.com/drive/u/0/my-drive -Презентація на тему "Паливно-мастильні матеріали"

Для контролю набутих знань Вам необхідно виконати контрольну роботу.

Контрольна робота з предмета « Матеріалознавство»

для учнів з професії «Слюсар з ремонту колісних транспортних засобів»

1 рівень.

1.1. Властивості металів зумовлює:

а) атомна будова і кристалічна структура

б) вплив зовнішнього середовища

в) призначення та використання певного чинника

1.2. Чим відрізняється сталь від чавуну?

а) високим вмістом вуглецю та постійних домішок

б) відсутністю вуглецю

в) відсутністю S, P, Si, Mn

1.3. Що таке метали, як їх класифікують:

а) чорні та кольорові

б) тверді та м’які

в) за вмістом вуглецю

1.4. За якими ознаками класифікують вуглецеві сталі

а) за вмістом вуглецю та структурою

б) за вмістом марганцю та домішок

в) за відсутністю домішок

1.5. Що вказують сполучення літер і букв в маркуванні легованої сталі:

а) на її хімічний склад

б) на відсутність елементів

в) на відсутність залежності від структури

1.6. Основні сплави з алюмінію, які використовують в машинобудуванні:

а) альдрей, магналій, силумін, дюралюміній

б) манганін, константан

в) ніхром, нейзильбер

За кожну вірну відповідь – 0,5 б.

2 рівень.

2.1. Встановіть відповідність у вигляді цифр і букв

Назва методу	Позначення	Вид індентора
1. Метод Роквелла	А. НВ	а. алмазний конус
2. Метод Бринелля	В. HRC	в. кулька 5,0 мм
3. Метод Віккерса	С. HV	с. кулька 10 мм
	D. НШ	d. алмазна піраміда

2.2. Чавун отримують в печі

А. мартенівській;

В. кислородно-конвертерний;

С. доменній

2.3. Поршень двигуна автомобіля виготовляють із:

А. високоміцного чавуну;

В. ковкого чавуну;

С. силуміну

За кожну вірну відповідь – 1 б.

3 рівень.

3.1. Опишіть паливо ( рис.1), розшифруйте його марку, опишіть основні властивості

Рисунок 1.Види палива

За кожну вірну відповідь – 0,75 б.

4 рівень.

Які Ви знаєте види палива для колісних транспортних засобів? Опишіть паливо, яке можна отримати на даній заправці ( рис.2). Які вимоги безпеки життєдіяльності необхідно виконувати під час заправки колісних транспортних засобів?

Рисунок 2.Паливно-мастильні матеріали.

За вірну відповідь – 3 б.

Металлисты - это мы!

Страницы

Матеріалознавство для слюсарів з ремонту колісних транспортних засобів

Виконану контрольну роботу відправьте на електронну пошту

16 комментариев: