Классификация смазок и их характеристика

 

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