Работоспособность техники и эффективность функционирования зависят от их обеспеченности высокоэффективными смазочными материалами (масла, смазки, смазочно-охлаждающие жидкости).
Основным назначением смазок является обеспечение снижения трения и износа в трущихся деталях механизмов, что позволяет повысить механический КПД двигателя, защитить трущиеся пары от износа и заеданий. Вторая их важная роль – теплоотвод от двигателя и нагревающихся при трении деталей. Кроме того, смазка защищает детали от коррозии, смывает и удаляет загрязнения, обеспечивает уплотнение, а в некоторых случаях – выполняет специальные задачи: например, служит разделяющим слоем между формой и отливкой.
К смазочному материалу предъявляется также ряд требований, не связанных с его рабочими функциями, но необходимых с точки зрения эргономических и экологических свойств. Смазки должны быть нетоксичными, не обладать неприятным запахом, не загрязнять окружающую среду, быть биостойкими, а в определенных условиях и биоразлагаемыми.
|
|
Они должны хорошо совмещаться с конструкционными материалами, фильтроваться и прокачиваться, не образовывать пену при контакте с воздухом. Смазки должны удерживаться в узле трения, не высыхать при действии высоких температур, не упрочняться в процессе работы.
Специальные смазочные материалы должны удовлетворять особым требованиям, например, быть стойкими к контакту с агрессивными средами, обладать высоким удельным электрическим сопротивлением, или напротив, хорошей проводимостью.
В наибольшем объеме используются смазочные масла. Этому способствуют их сравнительно невысокая стоимость и удобство применения.
Смазки применяют в таких узлах трения, где использование жидких масел затруднено или нерационально. Наиболее распространены пластичные (консистентные) смазки. Их мировое производство составляет около миллиона тонн в год, что значительно меньше выпуска смазочных масел (около 40 млн т в год).
Пластичные смазки представляют собой густые мази, предназначенные для смазывания подшипников качения различных типов, шарниров, рычажных, кулачково-эксцентриковых систем и др. В отличие от жидких масел, пластичные смазки обладают сдвиговой прочностью.
Пластичные смазки обладают следующими достоинствами:
· -удерживаются на наклонной и вертикальной поверхностях;
· - не выдавливаются из контакта, обладают хорошей смазочной способностью в довольно широком интервале температуры, способны герметизировать узел;
· -обеспечивают малый расход смазки, позволяют упростить конструкцию узла;
· -снизить металлоемкость, сократить затраты на обслуживание.
|
|
К числу недостатков относят низкую теплопроводность, накопление продуктов изнашивания и др. Пластичные смазки больше, чем жидкие масла, склонны к окислению и распаду.
Пластичными смазками набиваются полости узлов трения. Замена смазки производится во время техобслуживания. В ряде узлов предусмотрено пополнение запаса смазки с помощью пресс-масленок.
В Украине выпускается около 150 видов смазок. Смазки классифицируют по консистенции, составу и областям применения.
По консистенции смазки разделяют на полужидкие, пластичные и твердые.
Пластичные и полужидкие смазки представляют собой коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды, дисперсной фазы, а также присадок и добавок. Наибольшее применение пластичные смазки получили в подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых, винтовых и цепных передачах, многожильных тросах.
Твердые смазки до отвердения являются суспензиями, дисперсионной средой которых служит смола или другое связующее вещество и растворитель, а загустителем – дисульфид молибдена, графит, технический углерод и др. После отвердения (испарения растворителя) твердые смазки представляют собой золи, обладающие всеми свойствами твердых тел и характеризующиеся низким коэффициентом сухого трения.
Наиболее распространенной группой являются пластичные смазки, которые по консистенции занимают промежуточное положение между жидкими маслами и твердыми смазочными материалами.
В состав пластичных смазок входят: базовое масло (70-90%), загуститель и присадки.
Содержание загустителей в смазках составляет, как правило, 10-15%, при низкой загущающей способности – до 20-30% по массе. Именно загуститель в обычных условиях позволяет смазке вести себя как твердому телу, а при приложении нагрузки – течь как жидкости. Собственно говоря, разновидность и количество загустителя определяют эксплуатационные свойства пластичной смазки, поэтому по загустителю устанавливают тип смазки.
Улучшение качества смазок достигается введением различных присадок (0,001-5% по массе), в качестве которых обычно используются органические соединения, растворимые в дисперсионной среде и оказывающие существенное влияние на формирование структуры и реологические свойства смазок. В качестве антиокислительной присадки чаще всего используют ионол, антикоррозионной – нитрованный окисленный петролатум, противоизносной – трикрезилфосфат и т.д.
Кроме присадок, характерных для масел, в пластичную смазку могут добавляться твердые добавки (антифрикционные, герметизирующие) такие, как дисульфид молибдена (MoS2) или графит.
По составу в зависимости от типа дисперсионной среды выделяют смазки на нефтяных (минеральных) и синтетических маслах. Из минеральных масел, используемых при изготовлении пластичных смазок, наибольшее применение нашли индустриальные масла марок 12, 20, 30, 45 и 50 (ГОСТ 1707-51).
При выборе базового масла учитывают область применения смазки. Так, в узлах трения с малыми нагрузками и высокими скоростями целесообразнее применять смазку, в составе которой находится маловязкое минеральное масло.
Наоборот, для узлов трения, несущих большую нагрузку и работающих с низкими скоростями, целесообразно вводить в состав консистентной смазки высоковязкие масла.
В зависимости от входящего в их состав загустителя различают:
1. Мыльные смазки, для получения которых в качестве загустителя применяют соли высших карбоновых кислот (мыла). В зависимости от аниона мыла, смазки одного и того же катиона разделяют на обычные и комплексные (кальциевые, литиевые, бариевые, алюминиевые и натриевые).
В отдельную группу выделяют смазки на смешанных мылах, в которых в качестве загустителя используют смесь мыл (литиево-кальциевые, натриево- кальциевые и др., первым указан катион мыла, доля которого в загустителе большая). Мыльные смазки в зависимости от применяемого для их получения жирового сырья называют условно синтетическими (анион мыла – радикал синтетических жирных кислот) или жировыми (анион мыла – радикал природных жирных кислот). Кальциевые смазки называются солидолами (к солидолам относится также графитная смазка УСА). Это наиболее распространенные пока у нас в стране смазки благодаря своей дешевизне и удовлетворительным эксплуатационным характеристикам. При нагревании примерно до 80 °С солидолы необратимо распадаются, и это делает невозможным их применение в таких узлах автомобиля, как, например, ступицы передних колес, подшипники водяного насоса, распределитель зажигания.
|
|
Комплексные кальциевые смазки по сравнению с солидолами термически стабильны, обладают высокими противозадирными свойствами, но склонны к термоупрочнению и гигроскопичны (хранить их надо в герметичной таре).
К этим смазкам относятся униолы.
Натриевые и натриево-кальциевые смазки (смазка 1-13, жировые консталины), обязаны своему распространению довольно высокой температуре плавления. Однако область их применения ограничена, так как они неводостойки – растворяются в воде, хорошо смываются водой с поверхностей и т. д.
По современным меркам перечисленные смазки являются устаревшими, их производство постепенно прекращается. Все большее распространение во всем мире благодаря своим ценным эксплуатационным качествам получают литиевые и комплексные литиевые смазки (литолы, ШРУСы, фиолы, северолы, ЦИАТИМ и др.). Комплексные литиевые смазки, в отличии от литиевых, работоспособны в более широком интервале температур и применяются в оборудовании текстильной, станкостроительной, автомобильной и др. отраслях промышленности.
Бариевые смазки (ШРБ) несколько уступают литиевым по температурным характеристикам, но превосходят их по водостойкости.
|
|
Прогрессивным типом смазок, которые находят применение за рубежом, являются комплексные алюминиевые смазки. Их стоимость не превышает стоимости солидолов, в то же время они имеют высокую механическую и физико-химическую стабильность, высокую адгезию и очень высокую водостойкость. Недостатком является низкая термостойкость (работоспособность при температуре до 70°С). Они применяются в основном в грубых механизмах, работающих в морской воде, а также в резьбовых соединениях.
Неорганические смазки, для получения которых в качестве загустителя используют термостабильные с хорошо развитой удельной поверхностью высокодисперсные неорганические вещества. К ним относят силикагелевые, бентонитовые, графитные, асбестовые и другие смазки.
Органические смазки, для получения которых используют термостабильные, высокодисперсные органические вещества. К ним относят полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые и другие смазки. Новое поколение полиуреатных смазок, приготовленных на нефтяных и синтетических углеводородных маслах, имея верхнюю температуру применения 220°С, по этому показателю вплотную приблизились к высокотемпературным тефлоновым смазкам на основе перфторполиэфиров, выгодно отличаясь от последних значительно меньшей стоимостью.
Углеводородные смазки, для получения которых в качестве загустителей используют высокоплавкие углеводороды. В основном это консервационные и канатные смазки.
По области применения, смазки подразделяются на:
1. Антифрикционные (снижение износа и трения сопряженных деталей);
2. Смазки узкоспециализированные (отраслевые);
3. Консервационные (предотвращение коррозии металлических изделий и механизмов при хранении, транспортировании и эксплуатации). В свою очередь они подразделяются на смазки общего назначения и канатные смазки (предотвращение износа и коррозии стальных канатов);
4. Уплотнительные (герметизация зазоров, облегчение сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых, разъемных и подвижных соединений, в том числе вакуумных систем).
Самая большая группа смазок по области применения – антифрикционные смазки. Эта группа смазок в свою очередь включает:
- Смазки общего назначения (Солидол С, Солидол Ж, Графитин, Графитная Ж). Солидолы как наиболее дешевые смазки до недавнего времени были наиболее востребованы. В последнее время наметилась тенденция к сокращению выпуска солидолов. Это связано с заменой солидолов на многоцелевые смазки.
- Смазки общего назначения для повышенных температур (наиболее распространенная марка в этой подгруппе смазок – смазка 1-13, Консталин).
- Многоцелевые смазки (наиболее распространенные – Литол-24, Фиол-2).
- Термостойкие смазки (Циатим-221, Циатим-221с, Униол-2М/1, ВНИИНП- 207, ВНИИНП-210, ВНИИНП-214, ВНИИНП-219, ВНИИНП-231, ВНИИНП-233, ВНИИНП-235, ВНИИНП-246, ВНИИНП-247, Графитол, Аэрол, Силикол, Полимол, Маспол, БНЗ-4, БНЗ-5, ПФМС-4С).
- Морозостойкие смазки (Циатим-203, Снарядная ВС, ГОИ-54п, Лита, Зимол).
- Химически стойкие смазки (Циатим-205, ВНИИНП-279, ВНИИНП-280, ВНИИНП-282, ВНИИНП-283, ВНИИНП-294, ВНИИНП-295, ВНИИНП-298, Криогель, №8, Фторуглеродная 10 ОКФ, Фторуглеродная 3 Ф, Фторуглеродная КСТ).
- Приборные смазки (Циатим-201, Циатим-202, ОКБ-127-7, ОКБ-122-7- 5, АЦ-1, АЦ-3, Дельта-I, Дельта-III, СОТ, ВНИИНП-223, ВНИИНП-228, ВНИИНП-257, ВНИИНП-258, ВНИИНП-260, ВНИИНП-270, ВНИИНП-271, ВНИИНП-274, ВНИИНП-286, ВНИИНП-293, ВНИИНП-299, Орион).
- Полужидкие смазки (Циатим-208, Шахтол, Шахтол-К, СТП-Л, СТП-3, ОЗП-1, Трансол-100, Трансол-200, Трансол-300, Трансол-РОМ, Редуктол, Редуктол М, СКП-М, ЛЗ-ПЖЛ-00). - Приработочные пасты (Лимол, ВНИИНП-225, ВНИИНП-232).
К узкоспециализированным смазкам относятся:
Ø - Смазки для электрических машин (ЛДС-1, ЛДС-3, ВНИИНП-242, ЭШ- 176, СВЭМ).
Ø - Автомобильные смазки (самые распространенные из них – ШРУС-4, Фиол-2, а также Литин-2, Литол-459/5, АМ карданная, ЛСЦ-15, ШРБ-4, № 58, ЛЗ-31, КСБ, ДТ-1, Дисперсол-1, МЗ-10).
Ø - Железнодорожные смазки (ЛЗ-ЦНИИ (У), Кулисная ЖК, ЦНИИ-КЗ, ЖТ-72, ЖТ-79Л, ЖА, ЖР, ЖД, Контактная, Буксол, Касетол).
Ø - Морские смазки (АМС-1, АМС-3, МС-70, МУС-3А, МЗ).
Ø - Авиационные смазки (Эра, ВНИИНП-254, ВНИИНП-261, ВНИИНП-281, Свинцоль-01, Свинцоль-02, СТ (НК-50), № 9).
Ø - Индустриальные смазки (Униол-2М/2, ИП-1, ЛКС-2, ЛКС- металлургическая, Прессол-М, КСБ, ЛС-1П, Старт, Сиол, ВНИИНП-273, Ротационная ИР, Термолита и другие).
Ø - Буровые смазки (Долотол Н, Долотол АУ, Долотол НУ, Геол-1, Пластол).
Ø - Электроконтактные (ВНИИП-248, ВНИИП-502, Паста 164-39, Электра-1).
Наиболее распространенной маркой среди консервационных смазок общего назначения является смазка пушечная, среди канатных смазок – Торсиол-35Б.
Наиболее распространенной маркой среди уплотнительных смазок является марка Арматол-238. В группу уплотнительных смазок входят также смазки следующих марок: Р-2, Р-113, Р-402, Р-416, ВНИИП-263, ВНИИП- 291, ВНИИП-292, ВНИИП-300, Вакуумная, Кранол, Резьбол ОМ-2, ЛЗ-162у и др.
Отметим, что обилие наименований отечественных смазок (по различым оценкам несколько тысяч наименований) связано с тем, что в бывшем СССР до 1979г. наименования смазок устанавливали произвольно. В результате одни смазки получили словесное название (Солидол-С), другие – номер (№158), третьи – обозначение создавшего их учреждения (ЦИАТИМ-201, ВНИИНП-242). В 1979 г. был введен ГОСТ 23258-78 (действующий в настоящее время в Украине и в России), согласно которому наименование смазки должно состоять из одного слова и цифры. Сейчас в Украине обязательным требованием к производителям смазок является выпуск продукции в соответствии с Государственными отраслевыми стандартами (ГОСТ), либо в соответствии с Техническими Условиями (ТУ).
За рубежом фирмы-производители вводят наименование смазок произвольно из-за отсутствия единой для всех классификации по эксплуатационным показателям (за исключением классификации по консистенции), что также привело к появлению огромного ассортимента пластичных смазок.
Основными показателями, характеризующими эксплуатационные свойства смазок являются:
консистенция смазки (согласно классификации NLGI – National Lubricating Grease Institute – Национальный институт смазок США, смазки делятся на несколько групп, обозначаемых цифрами от 0 до 6);
Ø температура каплепадения;
Ø рабочий диапазон температур;
Ø механическая стабильность;
Ø водостойкость, и др.
Совместимость смазки с другими смазками чаще всего определяется типом базового масла и загустителя, входящего в состав смазок.
Состав некоторых смазок, выпускаемых предприятиями и применяемых в различных отраслях промышленности, представлен в таблице 9.1.
Процесс производства пластичных смазок – это сложный физико-химический процесс получения высокостабильных гелей с заданными свойствами. Поэтому технология смазок гораздо сложнее, чем топлив или масел. Даже на предприятиях с большим производственным опытом процент неудачных варок долгое время был очень высок, и это считалось в порядке вещей
Таблица 9.2