Трансмиссионные масла 227

НАЗНАЧЕНИЕ И ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ 227

НАЗНАЧЕНИЕ 227

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ТРАНСМИССИИ И ТРЕБОВАНИЯ

К КАЧЕСТВУ МАСЕЛ 229

ФРИКЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ 233

ОСОБЕННОСТИ ИНОСТРАННОЙ ТЕРМИНОЛОГИИ 239

СВОЙСТВА МАСЕЛ И МЕТОДЫ ИХ ОЦЕНКИ 243

УСЛОВИЯ РАБОТЫ 243

СМАЗЫВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ 246

ВЯЗКОСТЬ И ВЯЗКОСТНО-ТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВОЙСТВА 252

ТЕРМОСТАБИЛЬНОСТЬ И СТОЙКОСТЬ К ОКИСЛЕНИЮ 256

АНТИКОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА 259

СКЛОННОСТЬ К ПЕНООБРАЗОВАНИЮ 262

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ 266

МЕЖДУНАРОДНЫЕ КЛАССИФИКАЦИИ 273

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ВЯЗКОСТИ 273

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО НАЗНАЧЕНИЮ 279

КЛАССИФИКАЦИЯ МАСЕЛ ПО ГОСТ 289

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ГРУППЫ 293

ЗАРУБЕЖНЫЕ МАСЛА 293

МАСЛА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ 295

МАСЛА ДЛЯ РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ 299

МАСЛА ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛА 303

МАСЛА ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛА ПОВЫШЕННОГО ТРЕНИЯ 304

МАСЛА ДЛЯ ВЯЗКОСТНОЙ МУФТЫ 305

МАСЛА ДЛЯ РУЛЕВОГО МЕХАНИЗМА 306

МАСЛА ДЛЯ МАЛОНАГРУЖЕННЫХ ПЕРЕДАЧ 307

МАСЛА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ 308

МАСЛА РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА 315

МАСЛА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ 315

ПРИМЕНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ МАСЕЛ ПРИ НИЗКИХ

ТЕМПЕРАТУРАХ 319

ПЕРЕОДИЧНОСТЬ ЗАМЕНЫ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ 322

ПЛАСТИЧНЫЕ СМАЗКИ 324

ВВЕДЕНИЕ 324

СОСТАВ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА 326

БАЗОВЫЕ МАСЛА 327

ТИПЫ ЗАГУСТИТЕЛЕЙ И СМАЗКИ НА ИХ ОСНОВЕ 329

МЫЛА МЕТАЛЛОВ 330

УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ЗАГУСТИТЕЛИ 335

ПРИСАДКИ И НАПОЛНИТЕЛИ 338

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА СМАЗОК НА ИХ СВОЙСТВА 340

СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ИХ ОЦЕНКИ 342

ВНЕШНИЙ ВИД И ТЕКСТУРА 343

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 345

ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 351

СМАЗЫВАЮЩИЕ СВОЙСТВА 353

ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ 362

СОВМЕСТИМОСТЬ СМАЗОК 363

КЛАССИФИКАЦИЯ СМАЗОК 366

ОБОЗНАЧЕНИЯ 370

СИСТЕМА КЛАССИФИКАЦИИ ISO 373

СИСТЕМА КЛАССИФИКАЦИИ DIN 376

СИСТЕМА КЛАССИФИКАЦИИ ГОСТ 389

СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ (СПГ)

Несмотря на более широкое применение в качестве моторного топлива компримированного природного газа (КПГ), в настоящее время за рубежом наметилась тенденция к использованию на автотранспорте сжиженного природного газа (СПГ).

Особенность использования СПГ заключается в очень низкой температуре его кипения - минус 162 °С, что создает определенные сложности при его получении и хранении. Однако в настоящее время разработаны установки для получения СПГ с использованием технологий производства жидких водорода и кислорода для ракетной техники, которые могут быть размещены на АГНКС и газоредуцирующих станциях (ГРС). Производительность таких установок обеспечивает получение до 400-1000 кг СПГ в час[14].

Для хранения на борту автомобиля необходима установка специальных криогенных изотермических баллонов, имеющих двойную оболочку - внутреннюю из легированной стали, внешнюю - из углеродистой, пространство между которыми вакуумировано или заполнено теплоизоляционным материалом. Внутренняя оболочка покрыта несколькими слоями теплоотражающей металлизированной фольги. Такая конструкция баллона позволяет хранить сжиженный газ в течение 5 суток практически без потерь, но значительно удорожает стоимость такого баллона по сравнению с обычными баллонами для хранения КПГ[4].

СПГ при условии разработки высоконадежных криогенных баллонов и газодизельных двигателей с турбо-наддувом может стать весьма перспективным топливом для большегрузных автомобилей, что позволит ежегодно замещать к 2010 г. в РФ 3,0-3,2 млн т дизельного топлива [8].

Производство СПГ в мире в 2000 г. составило около 100 млн т, к 2020 г. эта величина может утроиться и достичь уровня 300 млн т. Однако необходимо отметить, что сжижение природного газа в таких масштабах пред­назначено в основном для его транспортировки в танкерах от регионов добычи (Ближний и Средний Восток) в страны-потребители (Япония, США и др.).

Для России потребность в СПГ оценивается в 15 млн т в год на уровне 2010 г., в т.ч. для автотранспорта 2,5-3,0 млнт [12,13].

Особенно интенсивно использование СПГ в качестве моторных топлив для автомобилей развивается в США. Так, широко известная компания Mack в течение) лет занимается производством двигателей на СПГ, в частности, тягач Màck CH/LNG, работающий на СПГ, является самым чистым грузовым автомобилем в США и отличается запасом хода в 1000 км, что в 3-4 раза превышает запас хода автомобиля на КПГ. При этоъ практически не наблюдается потери в грузоподъемно сти по сравнению с дизельным двигателем [13].

Сжижение природного газа уменьшает его объем почти в 600 раз, что позволяет уменьшить массу баллонов для хранения в 3-4 раза и объем в 1,5-2 раза. Так например, для автомобиля ЗИЛ-138А, оборудованное криогенной емкостью объемом 300 л СПГ, масса оборудования уменьшается на 600 кг, а пробег увеличиваетеся в 1,8 раза по сравнению с тем же автомобилем, работающим на КПГ (табл. 15,16) [13].

Таблица 15 - Сравнение топливных систем автомобиля ЗИЛ-138А

Таблица 16 - Основные характеристики автомобиля ЗИЛ-138А

для разных видов топлива

Сопоставление технико-экономических показателей для КПГ и СПГ показывает несомненные преимущества последнего [12]. Энергоемкость производства этих видов топлива примерно одинакова; при широкомасштабном производстве СПГ удельные капиталовложения на производство СПГ на 25-30 % ниже, себестоимость в расчете на 1000 м³ ниже на 20-40 %, приведенные затраты на производство, доставку, распредление ниже на 10-30 % по сравнению с КПГ.

сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Основными компонентами СНГ являются пропан и бутан, содержание которых варьируется в зависимости от марки. В России по ГОСТ 27578-87 вырарабываются две марки СНГ-ПА (пропан автомобильный, и ПБА (пропан-бутан автомобильный), основные свойства которых приведены в табл. 17.)

Таблица 17 - Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта

по ГОСТ 27578-87

Показатели	ПА	ПБА
Массовая доля компонентов, %
Сумма метана ии этапа	не нормируется
Пропан	90±10	50±10
Сумма углеводородов С4 и выше	не нормируется
Сумма непредельных углеводородов, не более
Объемная доля жидкого остатка при 40 °С, %, не более
Давление насыщенных паров, избыточное, МПа при температуре:
45 °С, не более	-
-20 СС, не менее	-	0,07
-35 °С, не менее	0,07	-
Массовая доля серы, % не более	0,01	0,03
в том числе сероводорода, %
не более	0,003	0,003
Содержание свободной воды и щелочи	отсутствие

Марка ПА предназначена для использования в качестве моторного топлива преимущественно в зимнее время при температуре -20¸-30 °С; ПБА - при температуре не ниже -20 °С.

Источниками производства СНГ являются:

- переработка на газоперерабатывающих заводах (ГПЗ) природного газа газовых и газоконденсатиых месторождений, а также попутных газов нефтяных месторождений;

- различные процессы переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ);

- различные нефтехимические процессы, реализованные на НПЗ или нефтехимических комбинатах.

Структура производства товарных СНГ в России в 2000 г. и направления их использования приведены в табл. 18,19 [15].

Таблица 18 - Производство товарных СНГ в России в 2000 г.

Источник СНГ	Млн т	%
ГПЗ	2,19	38,5
НПЗ	1,53	26,9
нхк	1,97	34,6
Итого	5,69

Таблица 19 - Структура потребления товарных СНГ в России в 2000 г.

Область потребления	Млн. т	%
Нефтехимия	2,82	61,4
в т.ч. производство этилена и пропилена • мономеры СК • прочие	1,93 0,79 0,10	68,4 28,0 3,6
Нехимические	1,77	38,6
в т.ч. коммунально-бытовые нужды автотранспорт	1,17 0,60	66,1 33,9
Итого	4,59

Приведенные данные показывают, что в качестве моторного топлива для автомобилей в 2000 г. использовано всего 600 тыс. т СНГ или чуть больше 10,5% от объема „ производства, что явно недостаточно. При этом добыча попутного нефтяного газа в 2000 г. составила около 80% от потенциала и почти 20% (около 7 млрд м³) сжигалось в факелах на промыслах [15]; извлечение пропанбутановой фракции из природного газа составила всего около 45% от потенциала [16].

В 2001 г. производство СНГ в России составило 6,85 млн т, что на 20% больше 2000 г. [15]. Потенциальные запасы пропана и бутана в природных и попутных газах России на 01.01.1997 г. составляли около 1,3 млрд т и по прогнозам прирост запасов к 2030 г. может достичь 1,5 млрд т [17], что позволит обеспечить не только потребности нефтехимии в ценном сырье, но и более широко использовать СНГ в качестве моторного топлива.

Во всем мире растет использование СНГ в качестве моторного топлива или как топлива для коммунально-бытовых нужд. Прогнозируется резкий скачок производства СНГ на уровне около 32% [37].

Сжиженный нефтяной газ по моторным свойствам близок к бензинам, что обусловливает его эффективное использование в бензиновых двигателях. Отработана технология переоборудования автомобилей на сжижен­ный газ. Однако автомобили, переоборудованные в га­зобаллонные на пропан-бутане, снижают мощность на междугородных магистралях на 7-15% (при езде по городу этот разрыв значительно меньше) и увеличивают объемный расход топлива на 15-20% из-за более низкой плотности газа.

Основным препятствием для увеличения объемов потребления СНГ является необходимость создания сети заправочных станций во всех странах, что создает серьезную проблему безопасности. Другим препятствием являются высокие цены на газобаллонное оборудование и его монтаж, а также цена на СНГ в сравнении с другими видами топлив. Там, где они ниже, СНГ широко используется как моторное топливо, например в Японии, некоторых странах Западной Европы.

Стоимость СНГ значительно ниже стоимости неэтилированного бензина.

Несмотря на высокие моторные свойства СНГ и экологическую эффективность доля автомобилей, работающих на СНГ; невелика и составляет в США - 0,25%, Японии - 0,7%, Нидерландах - 7,5%, Бельгии - 1,73%, Франции - 0,23%, Дании - 2,2%, ФРГ - 0,03%, что, вероятно, объясняется высокими потребительскими качествами СНГ в других промышленных сферах, в первую очередь в нефтехимии и в жилищно-коммунальном секторе.

В табл. 20 представлены европейские требования EN589 на сжиженный нефтяной газ для двигателей внутреннего сгорания.

Таблица 20 - Европейские требования EN 589 на сжиженный нефтяной газ

для двигателей внутреннего сгорания

Показатели качества	Норма	Метод испытаний
Октановое число по моторному методу, не менее
Содержание диенов (1,3 -бутадиен), не более	0,5% моля	ИСО 7941
Тест на сероводород	выдерживает	ИСО 8819
Общее содержание серы, не более	200 мг/кг	ЕН 24260
Коррозия на медной пластинке (в течение 1 часа при 40 °С)	класс 1	ИСО 6521
	Франц. Стандарт
Количество жидкого остатка после испарения, не более	100 мг/кг	Стандарт M 41-015
Давление насыщенных паров абсолютное, при 40 °С
в килопаскалях Давление насыщенных паров в		ИСО 4256
250 килопаскалей (минимальное), при температуре, °С:
сорт А		ИСО 4256
сорт В	-10
сорт С	-5
сортД
	+ 10

Для обнаружения возможных утечек СНГ должен обладать характерным запахом одоранта, четко различимым даже при концентрации его в воздухе в размере 20% от нижнего предела воспламенен, что позволит своевременно принять мероы для устранения возможности взрыва.

Опыт эксплуатации газобаллонных автомобилей на сжиженном газе показывает, что на их рентабельность негативно влияет удорожание конструкции. В случае применения двухтопливной системы (бензин-СНГ) оно достигает 10-12 %.

Как отмечают специалисты США, в том случае, если автохозяйство эксплуатирует как бензиновые, так и га-­зобаллонные автомобили, возникает необходимость увеличения штата ремонтных и эксплуатационных служб.

Все исследования, проводимые в развитых капиталистических странах в области автомобильного транспорта, свидетельствуют, что использование СНГ в качестве автомобильного топлива будет развиваться.

В городе Токио (Япония) все такси были переведены на пропан.

По оценкам экспертов, к 2010 г. объем сжиженных газов для нужд автотранспорта в России возрастет до 1,2-1,5 млн т в год против 600 тыс. т в настоящее время.

Поставки сжиженного нефтяного газа, одного из широко распространенных видов альтернативного моторного топлива в настоящее время, непосредственно зависят от добычи нефти и ее переработки и едва ли превысят 5 % общего объема моторного топлива. Это обусловлено снижением темпов добычи нефти и тем, что эти газы целесообразнее направлять на химическую переработку.

Ужесточение требований к показателю «давление насыщенных паров» автомобильных бензинов резко ограничивает содержание в них бутанов, в результате чего на НПЗ образуются свободные ресурсы бутанов, которые можно использовать в смеси с пропаном в качестве сжиженных нефтяных газов.

В Москве в настоящее время эксплуатируется более 10 тыс. автомобилей на сжиженном нефтяном газе.

Сжиженные углеводородные газы не обладают токсичным действием, однако, попадая в воздух, сжиженные газы смешиваются с ним, вытесняют и уменьшают содержание кислорода в воздухе. В связи с этим все компоненты сжиженных газов включены в список вредных для человеческого организма веществ. Санитарными нормами установлена предельно допустимая концентрация их в воздухе рабочей зоны, равная 300 мг/м³ (в расчете на углерод). Сжиженный нефтяной газ можно использовать на двухтопливном автомобиле.

На рис. 7 представлена принципиальная схема такого автомобиля.

Рис. 7. Схема газобаллонного автомобиля на СНГ

Сжиженный нефтяной газ хранится в газовом баллоне под давлением 1,6 МПа. Баллон с блоком арматуры и системой вентиляции устанавливается в легковых автомобилях в багажном отделении, а в грузовых «Газель» - на раме.

Блок арматуры имеет заправочный штуцер с установленным в нем обратным клапаном, указатель уровня заполнения баллона и ряд других обязательных элементов. Что касается системы вентиляции, то она полностью исключает попадание газа в салон автомобиля при нарушении герметичности элементов арматуры.

От блока арматуры газ поступает по газопроводу в подкапотное пространство к электромагнитному газовому клапану-фильтру и затем -к редуктору -испарителю. Дальнейший путь газа из редуктора через тройник (дозатор) в смеситель.

Для отключения бензина при работе на газе между бензонасосом и карбюратором установлен электромагнитный бензиновый клапан.

Для подогрева и испарения газа редуктор-испаритель подключен рукавами к системе охлаждения двигателя.

При установке комплекта на автомобили, оснащенные системами впрыска бензина, в газовой аппаратуре применяется экономайзер, обеспечивающий обогащение газовоздушной смеси при полной нагрузке.

Управление электромагнитными клапанами и другими электрическими элементами газобаллонной аппаратуры осуществляется электронным блоком. Перевод с одного вида топлива на другой осуществляется из кабины переключателем вида топлива. Этот переключатель имеет три фиксированных положения: «газ», при котором напряжение подается на электромагнитный газовый клапан (КЭГ); «бензин» - напряжение подается на бензиновый клапан (КЭБ) и «нейтральное положение», при котором оба клапана обесточены. Одновременная подача бензина и газа в карбюратор не возможна.

Запускать двигатель рекомендуется на бензине, а ездить - на газе. Прежде чем перейти на газ, нужно выработать бензин из карбюратора. Для этого и существует «нейтральное положение» переключателя вида топлива, когда оба клапана (КЭГ и КЭБ) закрыты.

В этом положении переключателя двигатель работает минуту или полторы и дает первый сбой. Не дожидаясь, когда он заглохнет, переводят переключатель в положение «газ». Это можно сделать как на остановленном автомобиле, так и в движении.

На стоящем автомобиле перед переключением рекомендуется газануть, чтобы «подхлестнуть» остатки бензина ускорительным насосом, а можно выработать бензин при работе двигателя около 2000 об/мин до переключения на газ.

Если же перевод осуществляется в движении, то, расходуя остатки бензина, не следует отпускать педаль управления дроссельной заслонкой - иначе при подаче газа не избежать дерганья машины.

При переходе с газа на бензин следует полностью пе­ревести переключатель в положение «бензин».

Для сохранения эластичности прокладок, смазки движущихся частей и промывки жиклеров при работе на газе необходимо периодически (кратковременно) работать на бензине.

Так как пропан-бутан тяжелее воздуха и в случае утечки устремляется вниз, образуя при определенных концентрациях взрывчатую смесь установлены определенные правила хранения газобаллонного автомобиля в гараже. Подъехав к гаражу, надо закрыть все вентили на баллоне, выработать газ из магистрали и редуктора, перейти на бензин и только после этого заехать в гараж. Выезжать из гаража следует также на бензине, после чео открыть расходный вентиль на баллоне и переключиться на газ. При хранении автомобиля на улице все эти манипуляции не нужны [38].

Заправка баллона на легковых автомобилях производится через выносное заправочное устройство. Внутри присоединительного штуцера имеется обратный клапан, препятствующий выбросу газа из системы при отсоединении заправочного устройства газонаполнительной станции.

Во избежание неприятностей, как эксплуатационных, так и организационно-юридических (при прохождении техосмотра в ГИБДД), монтаж, ремонт и техническое обслуживание газобаллонной аппаратуры необходимо проводить в специализированном предприятии, имеющим соответствующие лицензии и сертификаты.

Осмотры и обслуживание газобаллонного оборудования - прямая забота водителя.

Ни при каких условиях нельзя допускать работу двигателя и парковку автомобиля в закрытое помещение при неисправной газовой аппаратуре; выпуск газа из системы в закрытом помещении; какой-либо ремонт при наличии газа в системе питания; проверку герметичности соединений открытым пламенем [39].

ПРОИЗВОДСТВО АЛЬТЕРНАТИВНЫХ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА

В соответствии со схемой, приведенной в разделе 1.1., природный газ (метан), кроме непосредственного использования в качестве газового моторного топлива в виде КПГ или СП Г, перерабатывается в жидкие продук­ты (технология GTL). В настоящее время технология GTL реализована только по схеме первоначального получения синтез-газа, на основе которого осуществляет­ся синтез метилового спирта (метанола) или производ­ство процессом Фишера-Тропша смеси углеводородов (синтетическая нефть, синтетическое жидкое топливо). Полученные из синтез-газа метанол и смесь углеводородов далее перерабатываются в различные моторные топлива или их компоненты.

Водород синтез-газа может быть выделен из синтез-газа и использован в качестве моторного топлива непосредственно (раздел 5) или как топливо для топливных элементов (раздел 6).

ПРОИЗВОДСТВО СИНТЕЗ-ГАЗА

Синтез-газом называют смесь оксида углерода (СО) и водорода (Н₂), которая может быть получена из раз­личных углеродсодержащих видов сырья (уголь, торф, природный и попутный газы, фракции нефти, остатки от переработки нефти и т.п.). Однако наиболее широко для получения синтез-газа используются уголь и природный газ (метан).

Газификация угля (обработка угля водяным паром) протекает при высоких температурах (выше 1000 °С) по реакции:

с + н₂о®со + н₂.

Газификация угля с получением синтез-газа и углеводородов на его основе наиболее широко используется в Южно-Африканской Республике (ЮАР) компанией «Sasol», на трех заводах которой расход угля на эти цели достигает 36 млн т в год и вырабатывается до 4,5 млн т в год различных углеводородных продуктов.

В других странах, в том числе и в РФ, сырьем для производства синтез-газа является природный газ (метан), окислительной конверсией которого получают синтез-газ с использованием водяного пара (паровая конверсия), углекислого газа (углекислотная конверсия) и кислорода (парциальное окисление) по следующим реакциям:

Наиболее широко в настоящее время используется паровая конверсия, вместе с тем все шире начинают использовать и другие технологии (углекислотную конверсию и парциальное окисление), а также их сочетания пароуглекислотную, парокислородную, что позволяет решить энергетические проблемы получения синтез-газа. Эти проблемы связаны с тем, что для проведения первых двух реакций необходимо затрачивать большое количество тепла (реакции эндотермические), а третья -протекает с выделением тепла (реакция экзотермическая).

В зависимости от устройства реактора процессы протекают при температурах от 600 до 1 000 °С и давлении до 4 МПа с использованием в качестве катализатора металлического никеля (до 25 %) на керамическом носителе.

Стадия получения синтез-газа является ключевой в производстве метанола и процессе Фишера-Тропша, поэтому совершенствованию этой стадии уделяется основное внимание при реализации технологии GTL. Одной из самых эффективных технологий проведения стадии производства синтез-газа в настоящее время считается так называемый Тандем- процесс - двухступенчатая парокислородная конверсия природного газа, которая проводится в двух трубчатых реакторах.

Преимущества Тандем-процесса по сравнению с паровой конверсией в шахтном реакторе заключаются в следующем:

- автотермичность процесса и замкнутый энергетический цикл;

- минимальный удельный расход природного. газа на одну тонну вырабатываемого продукта - расходный коэффициент получения одной тонны ме­танола из природного газа составляет 850 м³ и для обеспечения энергетики Тандем-процесса используется 150 м³ природного газа, что значитель­но меньше по сравнению с другими процессами производства синтез-газа;

- низкий уровень выбросов вредных веществ (NOx, S0₂, СО) в атмосферу.