Влияние смазочных материалов
Смазывание в машинах имеет многоцелевое назначение. В узлах трения слой смазочного материала разъединяет трущиеся поверхности деталей и переводит в жидкостное или граничное трения, при которых значительно снижается износ. Жидкое масло смывает с поверхностей твердые продукты изнашивания, нагар и абразивные частицы, отводит тепло от поверхностей трения и тем самым предотвращает неблагоприятные термические превращения в поверхностном слое трущихся деталей. Пластичный смазочный материал уплотняет зазоры и защищает поверхности трения от абразивного загрязнения. Все это способствует повышению долговечности. Смазывание снижает силы трения, а в тепловых, гидравлических и пневматических механизмах (поршневых двигателях, насосах, компрессорах) повышает компрессию вследствие уплотнения плунжерных пар, что повышает коэффициент полезного действия, положительно влияя на энергетическую эффективность. Смазочный материал обеспечивает амортизацию ударных нагрузок в сочленениях деталей, снижает шум и вибрации при контактировании металлических поверхностей, способствует созданию благоприятного теплового баланса, защищает от коррозии. Положительное влияние смазывания на работу машины огромно, но реализуется только лишь при правильном выборе смазочных материалов, способов и режимов смазывания в соответствии с условиями работы и хранения машин. Виды смазочных материалов. Разнообразие машин, механизмов, сочленений и деталей, а также условий их работы обусловливает применение множества разнообразных видов, сортов и марок смазочных материалов. Их можно разделить на следующие основные группы: минеральные масла, пластичные (консистентные) смазочные материалы, твердые смазочные покрытия и присадки. Минеральные масла – жидкие смазочные масла получают из мазутов – остатков после отгонки из нефти светлых продуктов (бензина, керосина и дизельного топлива). Мазут подвергают перегонке, отделяя сначала легкие фракции, служащие для изготовления масел малой и средней вязкости, называемых дистиллятными. Они отличаются большей стабильностью и меньшим содержанием веществ, выпадающих в осадок. После отгонки дистиллятов остается масляный гудрон, из которого получают более тяжелые и высоковязкие масла, называемые остаточными. Примеси, содержащиеся в первичных продуктах прямой перегонки – сырых маслах, вредно влияют на работу механизмов, и чаще для смазывания машин используют очищенные масла. Очистку сырых масел производят различными способами – серной кислотой, щелочами, и для получения тех или иных свойств к маслам добавляют различные присадки, улучшающие одно или несколько свойств масел. По областям применения минеральные смазочные масла делят на группы: индустриальные – для смазывания различных механизмов; моторные – для двигателей внутреннего сгорания; трансмиссионные – для передач; компрессорные – для компрессоров; приборные – для смазывания точных механизмов и приборов и др. Особую группу составляют консервационные масла с защитными присадками от коррозии труднодоступных внутренних поверхностей и открытых наружных частей машины при соответствующей упаковке и хранении их в закрытых складах, где нет воздействия осадков. Использование консервационных масел взамен пластичных смазочных материалов имеет ряд преимуществ: удобно наносить на изделия, за состоянием поверхности легко следить, так как масляный слой прозрачен и его не нужно удалять при осмотре, изделия после хранения не требуют расконсервации. Пластичные (консистентные) смазочные материалы. Их особенность – сочетание свойств твердого тела (пластичности) и жидкости (текучести): в состоянии покоя смазочный материал пластичен, а при движении течет подобно вязкой жидкости. Благодаря этому, они обладают целым рядом ценных свойств, не присущих жидкому маслу: удерживаются на открытых и движущихся поверхностях, включая вертикальные; заполняют зазоры между трущимися поверхностями, препятствуя проникновению в них абразивных частиц из внешней среды. Пластичные смазочные материалы особенно эффективны в открытых и негерметизированных узлах трения, в сборочных единицах, где нежелательно часто заменять смазочный материал. Они превосходят жидкие смазочные масла по консервационным свойствам, и поэтому их эффективно используют для защиты от коррозии. Их недостатки – не отводят тепло и не смывают продукты изнашивания с поверхности трения. По назначению пластичные смазочные вещества делят: – на антифрикционные, используемые в подшипниках качения и скольжения, шарнирных соединениях, тихоходных зубчатых и червячных передачах, для смазывания блоков и канатов; – консервационные (антикоррозийные) – для защиты от коррозии стыковых, посадочных и других неокрашенных поверхностей; – уплотнительные – в манжетах насосов, резьбовых соединениях трубопроводов. По областям преимущественного применения: многоцелевые (tº – 40 ºС- -130 ºС); высокотемпературные (tº > 150 ºС), низкотемпературные; стойкие к агрессивной среде (окислители азотной и серной кислот); индустриальные (для смазки узлов трения механизмов); железнодорожные (для буксов с подшипниками качения); автомобильные (для ступиц, рулевого управления, подвесок); канатные. В пластичных смазочных материалах применяют различные виды загустителей (кальциевые, натриевые, литиевые, кремнистые). Твердые смазочные материалы и твердые смазочные покрытия. Твердые смазочные материалы – графит, дисульфид молибдена используют при t от Твердые смазочные покрытия (тэспы) применяют при больших удельных нагрузках, высоких температурах и вакууме. В их состав входят твердые смазочные материалы (графит, дисульфид молибдена), связывающие (полимерные материалы, смолы) и летучие растворители (спирт, бутилацетат и др.). Их наносят на трущиеся детали и подвергают термической обработке, при которой образуются твердые смазочные пленки. Их недостаток – малый срок службы. Присадки не применяют в чистом виде, но их добавление (иногда в малых количествах) существенно улучшает те или иные эксплуатационные свойства жидких масел и пластичных смазочных материалов. Наиболее распространены следующие виды присадок: противоизносные (для уменьшения износа), противозадирные (устранение заедания) и антифрикционные (для уменьшения коэффициента трения); адгезионные (для повышения липкости смазочного материала); противоокислительные (для повышения устойчивости масла против действия кислорода и удлинения сроков его смены); противокоррозионные (для устранения коррозии цветных металлов при окислении масла в процессе старения); противопенные (пеногасители – для борьбы с вспениваемостью масел); ингибиторы ржавления (для защиты от ржавления); депрессоры (для понижения температуры застывания и улучшения вязкостно-температурных свойств масла); противопригарные (моющие – для уменьшения образования нагара). Характеристики жидких смазочных материалов – вязкость, антиокислительная стабильность, противокоррозионные свойства, температура застывания, содержание механических примесей и воды. Вязкость минерального масла снижается с повышением температуры. Для нормальной эксплуатации машин, работающих в широком диапазоне температур, требуется, чтобы она менялась незначительно с изменением температуры. На вязкость масла также влияет давление. От вязкости зависят: потери на трение (с увеличением вязкости они возрастают); износ трущихся деталей (с уменьшением вязкости растет опасность заедания); расход масла и топлива (с уменьшением вязкости расход масла возрастает, топлива – снижается); легкость и быстрота пуска двигателя (с повышением вязкости в зимнее время условия пуска ухудшаются). Чем больше зазор, тем больше должна быть вязкость, т. е. ее снижение по условиям изнашивания также нежелательно, как и повышение. Противоокислительная стабильность – способность противостоять окислению кислородом воздуха с образованием кислот, смол и других продуктов, ухудшающих смазочные свойства и увеличивающих вязкость. Она определяет продолжительность бессменной работы масла. Для типовых условий эксплуатации выявлены оптимальные сорта масел и сроки их замены. Противокоррозионные свойства масла особенно существенны при работе в контакте с поверхностями деталей из цветных металлов. Температура застывания характеризует подвижность масла при низких температурах и имеет большое значение при эксплуатации машин, сливе масла в зимнее время. Механические примеси и вода вызывают соответственно повышенный износ и нагароотложения в механизмах. По содержанию технических примесей можно судить о качестве фильтрации и отстоя масла. Характеристики пластичных смазочных материалов: вязкость; предел прочности при сдвиге; термоупрочнение; механическая, коллоидная и химическая стабильности; испаряемость; коррозионность; содержание воды, механических примесей, водорастворимых и свободных кислот и щелочей. По вязкости пластичных смазочных материалов определяют их возможность подачи по трубопроводам к смазываемым точкам, а также потери на трение. Предел прочности характеризует способность смазочных материалов сопротивляться сбросу с движущихся деталей, вытекать и выдавливаться из негерметизированных узлов трения, сползать с вертикальных и наклонных поверхностей. Термоупрочнение характеризует увеличение предела прочности смазочного материала после нагрева ниже температуры плавления (100-150 ºС), в результате чего поступление смазочного материала в зоны трения затрудняется и условия их работы ухудшаются. Механическая стабильность определяет способность смазочного материала сохранять свойства после интенсивного его деформирования и последующего отдыха. Коллоидная стабильность характеризует склонность смазочного материала к расслоению при хранении. Химическая стабильность характеризует их склонность к окислению при эксплуатации. Коррозионность характеризует свойство смазочного материала вызывать коррозию. Вода, механические, кислотные и щелочные примеси являются вредными, и их допустимое количество нормируют.
|
