Гальмівні автомобільні рідини
Гальмівні рідини служать передачі енергії до виконавчих механізмів в гідроприводі гальмівної системи автомобілів.
Робочий тиск у гідроприводі гальм досягає 10 МПа та більше. Розвивається тиск передається на поршні колісних циліндрів, які притискають гальмівні накладки до гальмівних дисків або барабанів. При гальмуванні кінетична енергія при терті перетворюється на теплову. При цьому звільняється велика кількість теплоти, яка залежить від маси та швидкості автомобіля. При екстрених гальмування автомобіля температура гальмівних колодок може досягати 600 ° С, а гальмівна рідина - нагріватися до 150 ° С і вище. Високі температури в гальмах і гігроскопічність рідини призводять до її обводнення та передчасного старіння. В цих умовах рідина може негативно впливати на гумові ущільнення манжетні гальмівних циліндрів, викликати корозію металевих деталей. Але найбільшу небезпеку для роботи гальм є можливість утворення в рідині бульбашок газу і пари, що утворюються при високих температурних режимах експлуатації через низьку температуру кипіння самої рідини, а також за наявності в ній води. При натисканні на педаль гальма бульбашки газу стискуються, і так як обсяг головного гальмівного циліндра невеликий (5-15 мл), навіть сильне натискання на педаль може не призвести до зростання необхідного гальмівного тиску, тобто гальмо не працює через наявність в системі парових пробок
Надійна робота гальмівної системи - необхідна умова безпечної експлуатації автомобіля, тому гальмівна рідина є її функціональним елементом і має відповідати комплексу технічних вимог. Найважливіші їх розглянуті нижче.
Температура кипіння. Це найважливіший показник, що визначає гранично допустиму робочу температуругідроприводу гальм. Для більшої частини сучасних гальмівних рідин температура кипіння в процесі експлуатації знижується через їх високу гігроскопічність. До цього призводить влучення води, головним чином за рахунок конденсації з повітря. Тому поряд з температурою кипіння "сухої" гальмівної рідини визначають температуру кипіння "зволоженої" рідини, що містить 3,5% води.
Температура кипіння «зволоженої» рідини побічно характеризує температуру, за якої рідина «закипатиме» через 1,5—2 роки її роботи у гідроприводі гальм автомобіля. Для надійної роботи гальм необхідно, щоб вона була вищою за робочу температуру рідини в гальмівній системі.
З досвіду експлуатації випливає, що температура рідини у гідроприводі гальм вантажних автомобілів зазвичай не перевищує 100 °С. В умовах інтенсивного гальмування, наприклад, на гірських дорогах температура може піднятися до 120 °С і більше.
У легкових автомобілях з дисковими гальмами температура рідини при русі магістральними автострадами становить 60—70 °С, в міських умовах досягає 80—100 °С, на гірських дорогах 100—120 °С, а при високих швидкостях руху, температурах повітря і при інтенсивних гальмуваннях – до 150 °С. У деяких випадках (спецмашини, спортивні автомобілі тощо) температура рідини може перевищувати зазначені значення.
Слід зазначити, що початок утворення парової фази гальмівних рідин при нагріванні, а отже, і парових пробок у гідроприводі гальм відбувається при температурі на 20-25 ° С нижче температури кипіння рідини. Ця обставина береться до уваги при встановленні показників якості гальмівних рідин.
Згідно з вимогами міжнародних стандартів температура кипіння «сухою» та «зволоженою» гальмівноюрідини повинна мати значення відповідно не менше 205 і 140 °С для автомобілів за звичайних умов їх експлуатації та не менше 230 і 155 °С — для автомобілів, що експлуатуються на режимах з підвищеними швидкостями або з частими та інтенсивними гальмуваннями, наприклад, на гірських дорогах. Слід мати на увазі, що на автомобілі, який зупинився після інтенсивних гальмування, температура рідини може деякий час підвищуватися за рахунок теплоти гальмівних колодок через припинення охолодження зустрічним потоком повітря.
В'язкісно-температурні властивості. Процес гальмування зазвичай триває кілька секунд, а екстрених умовах — частки секунди. Тому необхідно, щоб сила, що додається водієм до педалі гальма, за допомогою робочої рідини швидко передавалася на колісні гальма. Ця умова забезпечується необхідною плинністю рідини та визначається максимально допустимою в'язкістю при температурі -40 °С: не більше 1500 мм2/с для рідин загального призначення та не більше 1800 мм2/с - для високотемпературних рідин. Рідина для півночі повинна мати в'язкість не більше 1500 мм2/с при -55 °С.
Антикорозійні властивості. У гідроприводі гальм деталі різних металів з'єднуються між собою, що створює умови для протікання електрохімічної корозії. Для запобігання корозії рідини повинні містити інгібітори, що захищають сталь, чавун, білу бляху, алюміній, латунь, мідь від корозії.
Ефективність інгібіторів корозії оцінюється за зміною маси та станом поверхні пластин із зазначених металів після їх витримування в гальмівній рідині, що містить 3,5 % води, протягом 120 год при 100 °С.
Сумісність із гумовими ущільненнями. Для забезпечення герметичності гідросистеми на поршні та циліндри ставлять гумові ущільнювальніманжети. Необхідне ущільнення забезпечується, коли під впливом гальмівної рідини манжети дещо набухають і їх ущільнювальні кромки щільно прилягають до стінок циліндра. При цьому неприпустимо як занадто сильне набухання манжет, так як може відбутися їх руйнування при переміщенні поршнів, так і усадка манжет, щоб не допустити витоку рідини з системи.
Випробування набухання гуми здійснюється при витримуванні манжет або зразків гуми рідини при 70 і 120 °С. Потім визначається зміна обсягу, твердості та діаметру манжет.
Змащувальні властивості. Вплив рідини на зношування робочих поверхонь гальмівних поршнів, циліндрів, манжетних ущільнень визначається її змащувальними властивостями, які перевіряються при стендових випробуваннях, що імітують роботу гідроприводу гальм у важких умовах експлуатації.
Стабільність при високих та низьких температурах. Гальмівні рідини в інтервалі робочих температур від -50 до 150 ° С повинні зберігати вихідні показники, тобто протистояти окисленню та розшаровування при зберіганні та застосуванні, утворенні опадів та відкладень на деталях гідроприводу гальм.
Асортимент та експлуатаційні властивості
Нині випускається кілька марок гальмівних рідин.
Рідина БСК (ТУ 6-10-1533-75) є сумішшю бутилового спирту і касторової олії, має хороші змащувальні властивості, але невисокі в'язкісно-температурні показники, використовується в основному на старих моделях автомобілів.
Рідина "Нева" (ТУ 6-01-1163-78) - основними компонентами є гліколевий ефір і поліефір, містить антикорозійні присадки. Працездатна при температурі до -(40-45) °С. Застосовується в гідроприводі гальм та зчеплень вантажних та легкових автомобілів (крім ГАЗ-24 випуску до 1985 р. через несумісність із гумовими манжетними ущільненнями гідроприводу гальм).
Рідина ГТЖ -22м (ТУ 6-01-787-75) -на гліколевій основі. За показниками близька до «Неви», але має гірші антикорозійні та в'язкісно-температурні властивості. Рекомендується для використання лише на окремих моделях вантажних автомобілів.
Рідина "Томь" (ТУ 6-01-1276-82) розроблена замість рідини "Нева". Основні компоненти – концентрований гліколевий ефір, поліефір, борати; містить антикорозійні присадки. Має кращі експлуатаційні властивості, ніж "Нева", більш високу температуру кипіння. Сумісна з «Невою» при змішуванні у будь-яких співвідношеннях.
Рідина "Роса" (ТУ 6-05-221-564-84) розроблена для нових моделей легкових автомобілів, насамперед ВАЗ-2108. Основний компонент - боровмісний поліефір; містить антикорозійні присадки. Рідина має високі значення температури кипіння (260 ° С) та температури кипіння «зволоженої» рідини (165 ° С). Це забезпечує надійну роботу гальмівної системи при важких експлуатаційних режимах та дозволяє збільшити термін служби рідини. Гальмівна рідина «Роса» сумісна з рідинами «Томь» та «Нева».
Оцінку якості гальмівних рідин проводять за результатами лабораторних, стендових та експлуатаційних випробувань.
Лабораторні випробування передбачають визначення фізико-хімічних показників рідин та служать головним чином для контролю якості рідин при їх виготовленні та застосуванні.
Стендові випробування проводяться в гідроприводі гальм автомобілів на режимах, відповідних найбільш напруженим умовам експлуатації, і служать для визначення впливу рідини на знос деталей гідроприводу, безвідмовність його роботи, оцінки стану рідинипроцесі випробувань.
На автомобілях зазвичай проводять два види випробувань. Перший — визначення працездатності гальм із досліджуваною рідиною за максимально напружених умов за режимом «розгін — гальмування». Один із характерних режимів випробувань: 25 послідовних гальмування автомобіля при повному завантаженні з уповільненням приблизно 5 м/с з інтервалом 45 с між гальмуваннями. Початкова швидкість гальмування - /4 максимальної швидкості автомобіля, кінцева швидкість - '/г початкової. З цією ж метою проводять випробування автомобілів на тривалих швидкісних спусках гірським шосе з максимально можливою швидкістю руху, наприклад спуск з гори Ай-Петрі у бік Ялти.
Другий вид випробувань - дослідження працездатності рідини в умовах пересічної експлуатації автомобілів у різних кліматичних зонах країни. Оцінка рідини проводиться за надійністю роботи гальмівної системи, станом деталей гідроприводу гальм та рідини після випробувань.
Відмінними особливостями застосовуваних рідин є температура кипіння «сухої» та «зволоженої» рідини та низькотемпературні показники. Найкращі показники температури кипіння у «Роси», найгірші — у БСК. У процесі експлуатації температура кипіння рідини на гліколевій основі знижується і через два роки становить 135-140 ° С у «Неви», 150-160 ° С у «Томі» і 160-165 ° С у «Роси». Рідина БСК негігроскопічна, її температура кипіння становить 110°С. У зв'язку з цим рідина БСК не може забезпечити надійну роботу гальм автомобілів на режимах з інтенсивним гальмуванням. Щоб
виключити можливість утворення парових пробок, рідину «Нева» в залежності від умов експлуатації автомобілів рекомендується замінювати через 1-2 роки; термін служби рідин «Томь» та «Роса» можебути більше двох років.
Низькотемпературні показники незадовільні у БСК. Вже за нормальної температури —(15—17) °З утворюються кристали касторового масла. З подальшим пониженням температури відбувається втрата рухливості рідини; при температурі нижче -20 ° С рідина БСК непрацездатна. Рідини "Нева", "Томь", "Роса" працездатні до - (40-45) °С.
Для автомобілів, що експлуатуються в районах Крайньої Півночі, необхідна спеціальна рідина, у якої в'язкість при -55 ° С повинна бути не менше 1500 мм2/с. За відсутності такої рідини практикується розведення рідин «Нева» та «Томь» 18-20% етиловим спиртом. Така суміш працездатна при температурі до - 60 ° С, проте має низьку температуру кипіння і не забезпечує герметичність гумових ущільнень манжетних. Тому розведення рідини спиртом - вимушений захід, і після закінчення зимової експлуатації суміш слід замінити.
Рідини «Нева», «Томь», «Роса» сумісні, їхнє змішування між собою можливе у будь-яких співвідношеннях. Змішування зазначених рідин з БСК неприпустимо, оскільки призведе до розшарування суміші та втрати необхідних експлуатаційних властивостей.
Зарубіжними аналогами рідин «Нева» та «Томь» є рідини, що відповідають міжнародній класифікації ДОТ -3, які мають температуру кипіння понад 205 °С, а для рідини «Роса» - рідини ДОТ -4 з температурою кипіння понад 230 °С.
Рідини типу БСК на сучасних моделях автомобілів там не застосовуються.