Реферат на тему смазочные материалы

Обновлено: 06.07.2024

В качестве смазочных материалов в технике применяют различные вещества, удовлетворяющие по своим свойствам разнообразным условиям работы узлов трения. Для смазывания дизелей используют жидкие смазочные материалы - моторные масла являющиеся продуктами переработки нефти. Для некоторых узлов валопроводов и передач применяют пластичные смазочные материалы — солидол или консталин.

Для специальных механизмов, работающих в особо тяжелых или необычных условиях, могут быть использованы также и твердые (например, графит) или газообразные вещества.

Важнейшей характеристикой моторною масла является его вязкость, т. е свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одного слоя относительно другого под воздействием внешних сил. Единицу кинематической вязкости в системе СИ выражают в м 2 /с. Для моторных масел ее определяют при 373 К (100°С). В литературе встречается обозначение вязкости в условных единицах ВУ, характеризующих отношение вязкости масла к вязкости воды при определенных температурных условиях.

Для образования прочной масляной пленки достаточной толщины, обеспечивающей жидкостное трение в подшипниках, желательна более высокая вязкость масла, а для обеспечения хорошего охлаждения трущихся деталей и надежного пуска холодного дизеля масло должно иметь достаточную жидкотекучесть, которой обладают только масла с пониженной вязкостью. Этим требованиям лучше удовлетворяют те масла, вязкость которых в меньшей степени изменяется при изменении температуры. Зависимость вязкости моторных масел от температуры характеризуют индексом вязкости, выражаемым в условных единицах, определяемых путем сравнения вязкости испытуемого с вязкостью эталонного масла.

Для каждого типа дизеля существует своя оптимальная вязкость масла, зависящая от конструкции, степени форсирования и условий его эксплуатации. Ее определяет завод — строитель дизеля в процессе доводки головного образца.

Из других регламентируемых стандартами физических показателей моторных масел необходимо отметить: температуру вспышки, характеризующую огнеопасность масла и наличие в нем низкокипящих фракций или примеси топлива, температуру застывания, позволяющую судить о прокачиваемости масла при низких температурах и ею применимости при запуске холодного дизеля, % долю механических примесей, воды, водорастворимых кислот и щелочей,

свидетельствующую о степени очистки масла.

Натуральные масла, получаемые при переработке нефти, не в полной мере удовлетворяют требованиям, предъявляемым к моторным маслам. Поэтому для улучшения природных свойств натуральных масел или придания им новых к базовому маслу добавляют специальные присадки или их композиции.

Для циркуляционных масел используют следующие типы присадок:

моющие, предотвращающие образование углеродистых отложений на горячих поверхностях деталей и закоксовывание поршневых колец; антиокислительные, замедляющие окисление масла при высоких температурах; диспергирующие, удерживающие попадающие в масло мелкие частицы во взвешенном состоянии и предотвращающие образование отложений в картере и других застойных зонах масляной системы; антикоррозионные, предотвращающие коррозионное разрушение антифрикционных покрытий подшипников; противопенные, предотвращающие вспенивание масла при его прокачивании и перемешивании с воздухом.

В некоторых случаях используются также присадки, улучшающие индекс вязкости, депрессорные, противоизносные и противозадирные присадки.

Для масел, используемых для смазывания цилиндров, важнейшее значение имеют нейтрализующие присадки, способные нейтрализовать кислоты, конденсирующиеся из продуктов сгорания топлива. При использовании высокосернистых тяжелых топлив необходимо обязательно применять такие присадки, предохраняющие от коррозионного воздействия сернистых соединений.

Некоторые виды присадок, положительно воздействуя на масло каждая по отдельности, несовместимы между собой, поэтому во избежание потери легирующих свойств присадок смешивать масла разных групп не допускается.

Название работы: Смазочные материалы. Назначение. Классификация. Основные параметры и свойства смазочных материалов

Предметная область: Производство и промышленные технологии

Описание: Полутвёрдыми полужидкими расплавленные металлы солидолы консталины и др жидкими автомобильные и другие машинные масла газообразными углекислый газ азот инертные газы. Растительные масла получают путем переработки семян определенных растений. животные масла вырабатывают из животных жиров баранье и говяжье сало технический рыбий жир костное и спермацетовые масла и др. органические масла по сравнению с нефтяными обладают более высокими смазывающими свойствами и более низкой термической устойчивостью.

Дата добавления: 2013-11-23

Размер файла: 22.23 KB

Работу скачали: 332 чел.

Смазочные материалы. Назначение. Классификация. Основные параметры и свойства смазочных материалов.

Материалы, способствующие уменьшению силы трения и износу трущихся поверхностей, увеличению нагрузочной способности механизмов, называют смазочными материалами.

Смазочные материалы широко применяются в современной технике, с целью уменьшения трения в движущихся механизмах (двигатели, подшипники, редукторы, и.т д), и с целью уменьшения трения при механической обработке конструкционных и других материалов на станках (точение, фрезерование, шлифование и т. д.). В зависимости от назначения и условий работы смазочных материалов (смазок), они бывают твёрдыми (графит, дисульфид молибдена, иодид кадмия, диселенид вольфрама, нитрид бора гексагональный и т. д.), полутвёрдыми, полужидкими (расплавленные металлы, солидолы, консталины и др), жидкими (автомобильные и другие машинные масла), газообразными (углекислый газ, азот, инертные газы).

Основными характеристиками общими для всех жидких смазочных материалов являются:

вязкость;
температура застывания;
температура вспышки;
кислотное число.

Вязкость одна из наиболее важных характеристик смазочного материала, во многом определяющая силу трения между перемещающимися поверхностями, на которые нанесен смазочный материал.

Значение вязкости смазочного материала всегда указывается при конкретном значении температуры, как прави ло, при 40 °С.

Температура застывания (точка утечки) самая низкая температура, при которой масло растекается под действием силы тяжести. Понятие температуры застывания используется для определения прокачиваемости масла по трубопроводам и возможности смазки узлов трения, работающих при пониженной температуре. Под температурой застывания масла подразумевается температура, при которой масло, помещенное в пробирку и наклоненное под углом 45°, не изменяет своего уровня в течение одной минуты.Температура застывания должна быть на 5 . 7 °С ниже той температуры, при которой масло должно прокачиваться.

Температура вспышки самая низкая температура, при которой масло воспламеняется при воздействии на него пламени. Температуру вспышки паров масла необходимо знать при подаче масла к узлам трения, работающим при повышенной температуре. Температуру вспышки определяют в открытом или закрытом тигле. Обычно в справочниках указывается температура вспышки паров масла в открытом тигле.

Кислотное число мера содержания в масле свободных органических кислот. Кислотное число определяется количеством миллиграмм гидроксида калия (КОН), необходимым для нейтрализации всех кислых компонентов, содержащихся в 1 г масла. При старении масла кислотное число повышается. Во многих случаях это число является основным показателем для смены масла в циркуляционных смазочных системах.

При выборе жидких смазочных материалов для конкретных условий работы руководствуются следующими характеристиками:

индекс вязкости оценка изменения вязкости смазочного материала в зависимости от изменения температуры;
окисляемость оценка способности масла вступать в реакцию с кислородом. Стойкость к окислению показатель стабильности того или иного масла;
экстремальное давление (ЕР) мера качества прочности масляной пленки, используется для характеристики смазочных материалов тяжело нагруженных поверхностей трения;
заедание (Stick-slip) оценка способности смазочного материала предотвращать скачки или неустойчивое движения силового стола или каретки станка даже при крайне низких скоростях.

Срок службы смазочного масла зависит от скорости накопления в нем вредных примесей и его старения

Пластичные (консистентные) смазочные материалы. Представляют собой нефтяные или синтетические масла с добавлением многофункциональных присадок и загустителя, в качестве которого используются мыла высших сортов жирных кислот, твердые углеводороды (церазины, парафины), силикагель и сажа, относящиеся к термостойким загустителям и др.

Пластичные смазочные материалы применяют в следующих случаях:

для тяжелонагруженных подшипников скольжения, работающих при небольших скоростях в условиях граничного трения с частыми реверсами или в повторно-кратковременном режиме;
когда смазочный материал кроме основного назначения используется как уплотняющий для предохранения поверхности от попадания загрязнителей из окружающей среды;
для создания защитной масляной пленки на поверхности трения при длительных остановках;
в узлах трения, доступ к которым затруднен или которые могут работать длительное время без пополнения смазки;
при необходимости одновременного использования смазочного материала для консервации и смазки механизма.

Основные характеристики пластичных смазок :

вязкость;
предел прочности на сдвиг;
температура каплепадения;
число пенетрации.

Вязкость пластичных смазочных материалов, в отличие от смазочных масел, зависит не только от температуры, но и от скорости деформации. Значение вязкости пластичного смазочного материала, определенное при заданной скорости деформации и температуре, является постоянным и называется эффективной вязкостью.

Предел прочности на сдвиг минимальное напряжение сдвига, которое вызывает переход смазки к ее вязкому течению. Предел прочности на сдвиг характеризует способность смазки удерживаться на движущихся деталях, вытекать и выдавливаться из негерметизированных узлов трения.

Температура каплепадения температура, при которой смазка утрачивает свою густую консистенцию и переходит в состояние жидкой смазки (температура, при которой падает первая капля). Обычно пластичную смазку применяют при температурах на 15 . 20 °С ниже температуры каплепадения.

Число пенетрации определяет степень загустения пластичного смазочного материала, которая по ГОСТ5346-78 определяется глубиной погружения в смазочный материал стандартного конуса пенетрометра за 5 с при температуре 25 °С и общей нагрузке 150 г и выражается в десятых долях миллиметра.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

1. Теоретические основы процесса………………………………………………..5

2. Характеристика сырья и продуктов…………………………. 14

3. Выбор и описание технологической схемы установки………………………15

4. Технологический расчет материального баланса и основных

Современное производство нефтяных смазочных масел основано на использовании процессов экстракционного разделения вакуумных дистиллятов и деасфальтизатов. К числу таких процессов относится селективная очистка масляного сырья избирательными растворителями, которая является одной из основных в технологии производства нефтяных масел.

Процесс предназначен для удаления из масляного сырья смолистых соединений, полициклических ароматических и нафтено-ароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, а также серо-, кислород-, азот- и металлоорганических соединений. В этом процессе закладываются такие важнейшие эксплуатационные характеристики масел, как вязкостно-температурные свойства, стабильность против окисления и приемистость к присадкам .

Сырьем процесса служат масляные дистилляты и деасфальтизаты гудронов, получаемые при вакуумной перегонке мазута. Целевые продукты процесса - рафинаты направляются на депарафинизацию с целью улучшения низкотемпературных свойств масел. Побочным продуктом селективной очис тки являются экстракты.

При очистке конкретного сырья учитывают результаты предварительных исследований, позволяющие установить примерные выход и качество получаемых продуктов.

Актуальность разрабатываемого проекта в п рименении наиболее перспективного избирательного растворителя - N -метилпирролидона в процессе селективной очистки с целью увеличения выхода рафината без ухудшения его качества.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

Процесс селективной очистки имеет особое значение для производства нефтяных масел, т.к. позволяет существенно улучшить важнейшие эксплуатационные свойства масел. В качестве избирательных растворителей для очистки нефтяных фракций на практике используются лишь немногие, т.к. растворители селективной очистки должны :

· обладать высокой избирательностью и растворяющей способностью по отношению к извлекаемым компонентам сырья при умеренных температурах, способствующих интенсивному контакту сырья с растворителем;

· плохо растворяться в смеси желательных компонентов сырья, что облегчает его регенерацию из рафинатного раствора;

· иметь плотность, отличающуюся от плотности сырья для быстрого и четкого разделения фаз;

· обладать умеренной температурой кипения, отличающейся от температуры кипения сырья (на 120-150°С), что облегчает регенерацию растворителя из рафинатного и экстрактного растворов;

· быть химически и термически стабильными, то есть, не изменять своих свойств при эксплуатации и хранении;

· химически не взаимодействовать с компонентами очищаемого сырья; плохо растворяться в воде и растворять воду, не образовывать с ней азеотропных смесей;

· иметь низкую вязкость при температурах экстракции для обеспечения хорошего смешения с сырьем;

· обладать хорошими деэмульгирующими свойствами и не образовывать стойких эмульсий при смешении с сырьем при умеренном гидродинамическом воздействии;

· иметь достаточно высокую критическую температуру растворения (КТР) с сырьем, что позволяет проводить процесс при повышенных температурах; низкая температура застывания растворителя облегчает эксплуатацию установки в зимний период;

· не вызывать коррозии аппаратуры, быть нетоксичным, неядовитым, взрыво- и пожаробезопасным, дешевым и недефицитным.

Практически ни один из испытанных и используемых в промышленности растворителей перечисленным требованиям полностью не отвечает. Поэтому предпочтение отдается растворителям, которые удовлетворяют большинству упомянутых требований, обеспечивающих оптимальное проведение селективной очистки.

В настоящее время запатентовано более 200 растворителей и их смесей для использования в процессе селективной очистки масел и работы по дальнейшему поиску эффективных растворителей не прекращаются. Основными промышленными растворителями, нашедшими мировое применение, являются фенол, фурфурол и N -метилпирролидон.

По способности растворять углеводороды растворители делятся на две группы:

1. Растворители, которые смешиваются с жидкими углеводородами нефтяных фракций практически во всех отношениях. Это низкомолекулярные жидкие или сжиженные под давлением углеводороды парафинового ряда, этиловый эфир, хлороформ, четыреххлористый углерод и др. Одни из этих растворителей обладают слабой полярностью, другие вообще неполярны.

2. Полярные соединения, имеющие высокий дипольный момент (фенол, фурфурол, N -метилпирролидон, нитробензол, кетоны и др.). Растворимость нефтяных углеводородов в полярных растворителях зависит от соотношения их количества в растворе, а также от температуры и от химического состава нефтяных фракций.

Растворение компонентов масел в полярных и неполярных растворителях происходит за счет сил межмолекулярного взаимодействия.

Растворение углеводородов нефтяных фракций в неполярных растворителях происходит за счет дисперсионных сил. Неполярные растворители смешиваются с жидкими нефтяными углеводородами в любых соотношениях. Твердые же углеводороды ограниченно растворяются в неполярных растворителях, особенно при низких температурах.

Растворение компонентов масляных фракций в полярных растворителях происходит не только за счет дисперсионного взаимодействия, но и за счет поляризации неполярных и ориентации полярных молекул углеводородов, т.е. за счет индукционного и ориентационного взаимодействия. Наибольшей способностью растворяться в этом случае обладают наиболее поляризованные молекулы, в частности, гетероциклические и ароматические углеводороды различной степени разветвленности, так как в их растворении участвуют три типа межмолекулярного взаимодействия.

Если молекула углеводорода неполярна, но способна к образованию наведенного извне дипольного момента, то в растворении такого углеводорода принимают участие два типа межмолекулярного взаимодействия: дисперсионное и индукционное.

В растворении нормальных парафиновых углеводородов, не подверженных поляризации, участвуют силы дисперсионного взаимодействия.

По этим причинам в полярных растворителях легче растворяются полициклические углеводороды с короткими боковыми цепями, а также гетероциклические соединения, труднее подвергаются растворению циклические углеводороды с малым числом колец и длинными боковыми цепями и очень слабо растворяются парафиновые углеводороды. Эти особенности разного или избирательного растворения желательных и нежелательных компонентов используются в промышленных условиях для очистки масляных фракций. Эффективность применяемого растворителя для очистки масляного сырья характеризуется такими показателями, как избирательность (селективность) и растворяющая способность.

Растворяющая способность – это абсолютная растворимость компонентов масляных фракций в определенном количестве растворителя при определенной температуре.

По результатам многочисленных исследований, установлены следующие основные закономерности по влиянию химической структуры молекул полярных растворителей на их растворяющую способность (РС) :

1) у растворителей с моноциклической молекулярной структурой с одной функциональной группой РС растет симбатно их дипольным моментам;

2) у растворителей с ациклической структурой с одной и той же функциональной группой РС повышается с увеличением длины алкильной цепи независимо от значений их дипольных моментов (за счет увеличения доли дисперсионных сил);

3) наличие в молекуле второй и более функциональных групп снижает его РС (как у фурфурола и N -метилпирролидона);

4) наличие в молекуле полярного растворителя функциональных групп, способных образовывать водородные связи, всегда приводит к снижению их РС.

Селективными (избирательными) растворителями называют растворители, проявляющие разную растворяющую способность по отношению к различным компонентам нефтяного сырья. Избирательные свойства растворителя зависят от его дисперсионных и полярных свойств, которые определяются вкладом углеводородного радикала, обусловливающего дисперсионные силы, и функциональной группы, отвечающей за ориентационные силы.

Функциональные группы по их влиянию на избирательность растворителя располагаются в следующей последовательности:

Селективность растворения нежелательных компонентов масляных фракций у N -метилпирролидона выше, чем у фенола. По уменьшению избирательной способности растворители располагаются в следующей последовательности:

фурфурол > N -МП > фенол
Задача обработки нефтяных фракций растворителями заключается в том, чтобы подобрать такой растворитель, который бы обладал различной растворяющей способностью по отношению к желательным и нежелательным компонентам масел.

Важнейшими факторами, определяющими эффективность процесса, являются температура и кратность растворителя к сырью, в свою очередь эти факторы зависят от характера очищаемого сырья и требований к качеству очищенного продукта.

При очистке нефтяного сырья необходимо поддерживать такую температуру экстракции, при которой система состоит из двух фаз – рафинатного раствора, содержащего очищенный продукт (рафинат) и сравнительно небольшую часть растворителя и экстрактного раствора, состоящего в основном из растворителя и растворенных в нем нежелательных компонентов (экстракта). Это условие выполнимо при температурах ниже КТР данного сырья в данном растворителе на 20-30 0 С.

Расход растворителя на очистку обусловлен его свойствами, требованиями к качеству рафината, фракционным и химическим составом сырья и способом экстракции. Для получения рафината более высокого качества очистку необходимо проводить при более высоком расходе растворителя, однако при выборе кратности растворителя необходимо учитывать также, что чрезмерный его расход может привести не только к уменьшению выхода рафината, но и к ухудшению его качества. Обычно для дистиллятных фракций массовое отношение растворитель : сырье составляет (1,5-3,5) : 1, а для деасфальтизатов (2,5-5) : 1.

Преимуществом применения N -метилпирролидона по сравнению с фенолом и фурфуролом заключается в том, что при меньшей кратности растворителя к сырью он обеспечивает наиболее полное извлечение нежелательных компонентов и, соответственно, получение рафината лучшего качества.

Желательная степень очистки нефтяного сырья и выход рафината помимо оптимальных расхода растворителя и температуры очистки достигаются также применением наиболее совершенного метода экстракции. На современных промышленных установках селективную очистку осуществляют методом непрерывной противоточной экстракции. Преимущество его перед другими (однократным и многократным периодическим) заключается в простоте аппаратурного оформления, меньшем расходе растворителя при большем выходе рафината лучшего качества. При экстрагировании методом противотока очищаемый продукт по мере непрерывного движения навстречу растворителю все в большей степени освобождается от нежелательных компонентов, извлекаемых растворителем. Так как при этом КТР очищаемого сырья все время повышается, то для доизвлечения остающихся в рафинате нежелательных компонентов необходима более высокая температура экстракции. С этой целью создают разность между температурами растворителя и сырья (температурный градиент) 15-30 0 С. Зона наибольшей температуры – место ввода растворителя, наименьшей – место выхода экстрактного раствора. Температура в зависимости от растворителя составляет от 45 до 150°С.
ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТВОРИТЕЛЯ

В связи с ужесточением требований к охране окружающей среды как в России, так и за рубежом отмечается тенденция к замене высокотоксичного фенола менее токсичным и достаточно эффективным N -метилпирролидоном.

Характеристики N -метилпирролидона представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика N -метилпирролидона

Наименование	Значение	Наименование	Значение
Молекулярная масса	99,13	Критический объем, м 3 /кмоль	0,316
Плотность при 25 0 С, кг/м 3	1028	Энтальпия испарения при 20 0 С, кДж/кг	550,0
Температура кипения, 0 С	204,3	Низшая теплотворная способность, кДж/кг	28000
Температура застывания, 0 С	-23,6	Поверхностное натяжение при 25 0 С, Н/м	0,041
Критическая температура, 0 С	451,0	Дипольный момент	4,09
Критическое давление, атм.	4,78	Вязкость динамическая при 50 0 С, мПа*с	1,01

Важным показателем эффективности растворителя является его взаимодействие с водой. N -метилпирролидон смешивается с водой в любом соотношении и поэтому, в отличии от фенола и фурфурола, не образует с ней азеотропной смеси. Следовательно, при очистке N -метилпирролидона отпадает необходимость в водном контуре, что значительно облегчает работу узла регенерации растворителя из экс трактного раствора [2].

N -метилпирролидон имеет более высокую температуру кипения, чем фенол и фурфурол, и казалось бы его труднее отогнать из экстрактного и особенно рафинатного растворов. Однако за счет меньшей теплоемкости N -метил-пирролидона КПД тарелок ректификационной колонны выше, чем при отгоне фенола, что дает возможность отогнать растворитель без серьезного уноса легкого продукта с растворителем и, кроме того, для снижения температур кипения растворителя отпарные колонны работают под вакуумом.

Плотность N -метилпирролидона несколько меньше плотности фенола и фурфурола, однако разность плотностей N -метилпирролидона и масляных фракций достаточна для быстрого их разделения. Меньшие вязкость и эмульгируемость смеси масло - N -метилпирролидон обеспечивают более быстрое расслоение фаз по сравнению с фенольной очисткой (более чем в 2 раза), что дает возможность увеличить производительность установки приблизительно на 25% [2].

К недостаткам N -метилпирролидона следует отнести его высокую стоимость и дефицитность, а также умеренную термическую стабильность . При 200 0 С начинается окисление N - метилпирролидона, а при температурах выше 300 0 С он разлагается в отсутствии кислорода с образованием смолистых продуктов. При контакте с воздухом в N -метилпирролидоне происходит растворение кислорода с образованием гидропероксидов, которые при температуре выше 160 0 С распадаются с образованием N - метилсукцинимидных соединений, имеющих щелочную реакцию. Реакцию разложения стимулирует присутствие воды. Амины при растворении в N - метилпирролидоне придают ему щелочную реакцию и могут в некоторой степени нейтрализовать кислые продукты, образующиеся при его высокотемпературном разложении. С повышением температуры кислотное число N -метилпирролидона увеличивается вследствие разрушения аминов. В присутствии воды возможно протекание реакций гидролиза с образованием муравьиной, метилгаммааминомасляной и гаммаоксимасляной кислот. Возможно также образование лактамов (внутренние амиды) и лактонов, наиболее интенсивно реакции гидролиза протекают при температурах выше 220 0 С. Во избежание разрушения аппаратуры вследствие коррозии при использовании N -метилпирролидона следует использовать для ее изготовления аустенитные хромоникелевые стали, ферритные хромистые стали и технический алюминий. Удовлетворительной коррозионной стойкостью обладают медь, латунь, а серый чугун и резины, напротив, очень нестойки при соприкосновении с продуктами разложения N -метилпирролидона. Легированная сталь коррозионно устойчива при всех температурах процесса с применением N -метилпирролидона. С целью предотвращения коррозии аппаратуры в процессе селективной очистки с применением N -метилпирролидона предусматривают деаэрацию и обезвоживание его растворов .
2. ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ И ПРОДУКТОВ

Актуальность разрабатываемого проекта в применении наиболее перспективного избирательного растворителя - N-метилпирролидона в процессе селективной очистки с целью увеличения выхода рафината без ухудшения его качества.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

· иметь плотность, отличающуюся от плотности сырья для быстрого и четкого разделения фаз;

· быть химически и термически стабильными, то есть, не изменять своих свойств при эксплуатации и хранении;

· иметь низкую вязкость при температурах экстракции для обеспечения хорошего смешения с сырьем;

По способности растворять углеводороды растворители делятся на две группы:

Читайте также: