Задача №8: Не тормози. Команда: Карбораны

Считается, что автотранспорт вредит экологии в основном за счет выхлопных газов. Но у современного автомобиля есть несколько деталей, постоянный износ которых также может приводить к выделению опасных веществ.
Предположите, какие вредные соединения могут накапливаться в окружающей среде в результате износа тормозных колодок. Опишите химические процессы, которые приводят к образованию этих веществ.
Условие задачи:

Цель: предложить химические процессы, происходящие при износе тормозных колодок.
Задачи:
Предположить, какие опасные соединения могут накапливаться в окружающей среде в результате износа тормозных колодок.
Описать химические процессы, которые приводят к образованию этих веществ.

Понятие «вредное соединение»
«Что русскому хорошо, то немцу – смерть!»

Ограничения
Примем «Вредные соединения» – опасные для человека.
Вредные соединения ⁓ класс опасности (класс опасности ≤ 3)
Современные колодки – колодки сделанные не позднее 2000-го года.

первое решение
(термодинамический аспект)
Обжиг
Восстановление
(в колодках)
Износ
(Руда)

Вывод по первому решению:
Вредные соединения накапливаться не могут!

Тормозные колодки
Органические
Металлические
Металлокерамические
второе решение
(кинетический аспект)

Органические

Металлические

Металлокерамические

Химические процессы
Окисление кислородом воздуха:
Карбонилов:

Химические процессы
Получение оксида свинца:

Химические процессы

Вредные вещества

Вывод:
В ходе нашего решения мы разобрали химические процессы происходящие в процессе износа тормозных колодок, а также указали опасные вещества, выделяющиеся в окружающую среду.

Ограничения к математической модели:

Математическая модель
y
x

Математическая модель
Первый закон Ньютона:
Нагрузки на оси при торможении:
Уравнение замедления:
Расчет максимальной тормозной силы:

Математическая модель

Математическая модель
Равенство соотношений нагрузок и сил трении приложенных осям:
Раcчет тормозного пути:

Математическая модель
Тормозная система:
Разрез
Тормозной диск
Фрикционный материал

Математическая модель

Математическая модель

Математическая модель
Уравнение теплопроводности:

Математическая модель
Интервал температур:

Математическая модель

Математическая модель

Литература
Патент США №6164423, опубликованный 26 декабря 2000 г.
«Способ получения фрикционных полимерных материалов» патент RU 2430936 2005 год.
«К методике анализа и выбора распределения тормозных сил между осями с учетом требований правил №13 ЕЭК ООН» А.Н. Туренко, 2011 г., с. 2-4
«Экспериментальное определение массовой скорости выгорания резины» А.А. Киреев, к.х.н., доцент, НУГЗУ, А.Б. Каракулин, адъюнкт, НУГЗУ, К.В. Жерноклёв, к.х.н., доцент, НУГЗУ, 2014 г., с. 83
«О моделировании термического разложения полибутадиена с учетом образования полимерного каркаса», А.М. Липанов, А.А. Бокисев, 2013 г., с. 237-238
«Теория автомобиля», В.В. Селифонов, А.Ш. Хусаинов, В.В. Ломакин 2004 г., с. 8-14
«Протокол расчета класса опасности отхода» Д.В. Афанасьев, 2017 год. С. 4-20
Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с.
«Приборы и методы контроля и мониторинга воздействия автотранспорта на атмосферный воздух северных городов» Цыплакова Елена Германовна, 2014 г., с. 19 – 53
Борисов Ю.С. Справочник механика машиностроительного завода Организация и конструкторская подготовка ремонтных работ Том 1 Изд.2, 2002г. с. 217
Болховитинов Н.Ф. Металловедение и термическая обработка Издание 6, 2001г, с. 487
Руководство по эксплуатации ВАЗ 2131, 2007 г., с. 78- 82

Химические процессы в органических колодках

Химические процессы в органических колодках

Энтальпия образования сульфида и оксида меди

Состав минерала базальт

Класс опасности
Класс опасности – условная величина вредного воздействия на организм человека, которая определяется следующими показателями:
1. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны,
2. средняя смертельная доза при введении в желудок,
мг на 1 кг массы тела,
3. средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг на 1 кг массы тела,
4. Коэффициент возможности ингаляционного отравления

Количество опасных веществ
Теоретическая оценка ПДК невозможна!

Реакции окисления кислородом воздуха неорганических веществ

Реакции окисления кислородом воздуха неорганических веществ

Химизм процесса пиролиза органического наполнителя колодок
Первая стадия пиролиза:
Вторая стадия пиролиза:

Реакции термического разложения с неорганическими веществами
Термическое разложение карбонилов:
Термическое разложение антипиренов:

Химизм процесса пиролиза резины
(1.1)

Химизм процесса пиролиза резины
Конечная стадия пиролиза бутадиена:
(2)

Продолжение цепей

Обрыв цепей

Реакции окисления кислородом воздуха неорганических веществ

Химизм процесса пиролиза резины
(1.2.1)
(1.2.2)

Реакции окисления кислородом воздуха неорганических веществ

Реакции продуктов горения с исходными веществами
Реакция угарного газа и водорода с непредельными органическими соединениями в присутствии карбонила металла:
Окисление альдегидов до карбоновых кислот кислородом воздуха:

Реакции продуктов горения с исходными веществами