библиотека
Пластичные смазки
О.Л. Жиглов, С.Л. Билов, В.Г. Смотрухин
Назначение смазочных материалов Смазочные материалы предназначены для
надежного разделения поверхностей трущихся деталей в условиях граничной,
гидродинамической и эластогидродинамической смазки. Одновременно они должны
снижать силу трения, интенсивность изнашивания, а также демпфировать удары и
вибрацию[1-5 и др.]. Смазочные материалы и системы смазки должны удовлетворять
следующим требованиям: гарантированно смазывать узел трения в заданных
техническими условиями эксплуатации интервалах температуры, давления и скорости
скольжения; поддерживать установленные значения функциональных показателей узла
трения в пределах определенного срока эксплуатации и хранения; не оказывать
вредного воздействия на контактирующие с ними материалы; быть экологически и
пожаро-, взрывобезопасными; обеспечивать заданный температурный режим объекта
смазки. По агрегатному состоянию смазки делятся на жидкие, пластичные
(консистентные) и твердые. Жидкие смазки-масла - считают вязкими (ньютоновскими)
жидкостями. Они предназначены для использования в циркуляционных системах
смазки. Пластичные смазки применяются для смазывания подшипников качения и
шарниров в отсутствие циркуляции. Они закладываются при сборке в полости узлов
трения. Твердые смазки используются в узлах, работающих обычно в экстремальных
условиях: при высоких температурах, контактных давлениях, в глубоком вакууме,
при заметном уровне радиации и др.
Смазочные масла, их физико-механические
свойства и методики оценки характеристик По своей природе масла (жидкие смазки)
делятся на нефтяные (минеральные), синтетические, растительные и смешанные.
Минеральные масла состоят из продуктов перегонки нефти, полученных методами
дистилляции из соответствующих фракций нефти либо остаточных после отгонки
легких и маловязких фракций. Синтетические масла получают методами химического
синтеза на основе силоксанов, эфиров фосфоновых кислот, фтор-, спирто-,
глицериновых смесей и т.д. Такие масла обладают специфическими свойствами,
например, огнестойкостью, сохранением текучести при низких температурах, слабой
испаряемостью, неагрессивностью и др. По своему назначению масла можно разделить
на четыре группы: моторные - для двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных
двигателей; трансмиссионные - для смазывания зубчатых, цепных и других видов
передач; индустриальные - для смазывания узлов трения промышленного
оборудования: станков, прессов, прокатных станов и т.д.; масла специального
назначения: промывочные, компрессорные, холодильные, турбинные, веретенные,
трансформаторные, консервационные и т.д. Кроме того, имеются группы
гидравлических и смазочно-охлаждающих жидкостей. Поскольку масла должны
обеспечивать гидродинамический режим трения, их важнейшим показателем является
вязкость. В связи с тем, что во время запуска и остановки узла трения, а также в
зоне верхней и нижней «мертвых точек» поршня двигателей внутреннего сгорания
имеет место граничное трение, ответственной характеристикой является их
задиростойкость, т.е. смазка должна предотвратить схватывание - самый опасный из
видов износа. В технике масла считаются ньютоновскими жидкостями, поэтому силу
трения в смазочном слое рассчитывают без учета сжимаемости
Важнейшим
показателем является смазывающая способность, т.е. способность создавать на
поверхности детали тонкую защитную пленку, препятствующую непосредственному
контакту, а следовательно, адгезии, задиру и заеданию при металлическом
контакте. Смазывающую способность в основном обеспечивают противозадирные,
противо-износные и антифрикционные присадки. Если смазывающая способность
исчерпывается, то резко возрастают трение, износ, разрушение рабочих
поверхностей вследствие схватывания и заедания.
Состав масел и механизм
смазочного действия. Роль функциональных присадок к смазочным маслам Различают
масла базовые и товарные. Базовые масла (по ГОСТ 18283-72) являются основой для
получения товарных масел путем введения в них присадок различного назначения.
Как правило, базовые масла представляют собой продукты различного происхождения:
дистиллятные или остаточные минеральные масла, фракции нефтей асфальтового
основания, высокополимерные соединения, синтетические и растительные масла. Так,
например, моторное масло М-6 (?t = 100 ?С = 11 мм2/с) содержит 50 %
дистиллятного и 50 % остаточного компонента. Соотношение между обоими
компонентами определяет вязкость и индекс вязкости. В последние годы с учетом
того, что смазки на нефтяной и синтетической основе и технологии их производства
экологически опасны, проявляется большой интерес к экологически чистым маслам
растительного происхождения (рапсовое, соевое, кокосовое, подсолнечное и др.).
Для обеспечения служебных свойств смазочных масел разного назначения в базовые
масла вводят присадки. Присадки бывают маслорастворимые органического
происхождения и тонкоизмельченные твердые порошки органического и
неорганического происхождения (наполнители), образующие гелеобразные структуры.
Присадки снижают износ, силу трения, предотвращают схватывание, заедание,
определяют ряд других служебных показателей. В качестве антифрикционных и
противоизносных присадок широко используются поверхностно-активные вещества в
виде жирных кислот и их солей - мыл. На рис. 17.5, а, б показана схема
взаимодействия молекулы ПАВ с металлом (Ме).
Пластичные смазки, которые
также называют консистентными, 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.
Основой пластичных смазок служат нефтяные, синтетические или
растительные масла. По типу загустителей они делятся на 4 группы: - на мыльных
загустителях; - на неорганических загустителях; - на органических загустителях;
- на углеводородных твердых маслорастворимых загустителях (парафины, церезины,
битумы). В первом случае используются соли жирных кислот - мыла, содержащие
небольшое количество воды. Во втором и третьем случаях используются
колоидно-дисперсные порошки минералов и полимеров. На поверхностях частиц
сорбируются слои макромолекул смазки. Частицы вместе с прикрепившимися к ним
активными группами молекул смазки связываются друг с другом за счет
промежуточных молекул. В результате возникает гелеобразная структура. В состав
смазок входят жидкие масла (50 - 90 %), загустители, модификаторы, присадочные
добавки и наполнители. В качестве модификаторов, предназначенных для
стабилизации структуры, используются смолы, жирные кислоты, вода. Присадки
обеспечивают смазывающее действие и играют ту же роль, что и в маслах.
Наполнители - это твердые смазки (халькогениды металлов) дисульфиды, диселениды,
дителлуриды, а также тальк, слюда, порошки мягких металлов (свинца, олова,
кадмия, меди). Применение порошков мягких металлов позволяет создать на
поверхностях трения защитные пленки, предохраняющие сопряжения от схватывания и
заедания. Ту же функцию выполняют твердые смазки. Ряд смазок имеет специальное
назначение: электроконтактные (проводящие), судовые (стойкие к речной и морской
воде), резьбовые, шахтные, канатные, консервационные и т.д. Наиболее часто на
автотранспорте применяется смазка «ЛИТОЛ-24», представляющая собой смесь
нефтяных масел, загущенную литиевым маслом. Масло содержит противозадирные,
противопиттинговые и другие присадки. «ЛИТОЛ-24» применяется для смазки
подшипников качения, шарниров, тихоходных подшипников скольжения и зубчатых
передач. Смазки «Фиол-1», «Фиол-2у» разработаны фирмой «Фиат» и предназначены
для смазки игольчатых подшипников и шлицевого соединения карданного вала. Они
содержат дисульфид молибдена, применяются в автомобилях, выпускаемых ВАЗом.
Смазка «Шрус-4» содержит антиокислительную, противоизносную, противозадирную
присадки, а также твердосмазочную добавку. Используется для смазывания шарнирных
соединений автомобилей ВАЗ, КрАЗ и др. Наиболее распространенная пластическая
смазка общемашиностроительного назначения «Солидол-С» представляет собой
нефтяную жидкую основу, загущенную мылом. Модификатором структуры является вода,
содержание которой составляет 2 - 4 %. Применяется для смазки тихоходных
передач, подшипников, шарниров, ползунов, эксцентриков и т.д. В настоящее время
по своим параметрам «Солидол-С» является технически устаревшей смазкой.
Твердосмазочные материалы (ТСМ). К твердосмазочным материалам относятся
вещества, наносимые на поверхность деталей в виде пленок, имеющие сдвиговую
прочность значительно меньшую, чем у материала детали. Иными словами, эти
вещества должны обеспечить положительный градиент сдвиговой прочности в
направлении внутренней нормали к границе твердой поверхности: d?/dn>0. В
качестве твердых смазок используют: слоистые вещества с резкой анизотропией
прочности, обусловленной особенностями кристаллического строения; тонкие пленки
мягких металлов, их окислов; пленки пластмасс; химические соединения,
образованные на поверхности детали путем обработки активными реагентами,
содержащими хлор, фосфор, азот, серу и др. ТСМ применяются: при работе в
условиях, когда жидкие и пластичные смазки не применимы из-за специфики
эксплуатации узла, например, в агрессивных средах; в сопряжениях, работающих в
условиях малых скоростей скольжения и высоких контактных давлений; при высоких
температурах, когда масла разлагаются, а также при низких температурах
(криогенных), когда масла замерзают; в условиях, когда недопустимо загрязнение
окружающего пространства, при работе в жидких средах, в вакууме; когда
необходимо смазывать неметаллические поверхности, например, керамику; в
скользящих электрических контактах с использованием проводящих материалов
(графит, легкоплавкие мягкие металлы); при воздействии радиации. Наиболее
распространенным типом ТСМ являются слоистые материалы: графит, дисульфиды,
деселениды молибдена и др.
Требования к смазочным системам транспортных
машин Смазочные системы должны обеспечивать успешное функционирование узла
трения: надежный подвод масла на всех режимах работы двигателей ко всем трущимся
деталям, охлаждаемым маслом поверхностям и устройствам, в которых масло
используется в качестве рабочего тела (серводвигатели реверсирующих устройств
двигателей, нагнетателей и регуляторов, гидравлические муфты приводов
вентиляторов систем охлаждения и др.); работу двигателей и их агрегатов в
различных условиях окружающей среды и на всех эксплуатационных режимах; заданную
длительность работы двигателя без остановок для заправки маслом, регулировки и
устранения недостатков в смазочной системе, очистки от отложений примесей, шлама
и нагара на поверхностях деталей двигателей и их агрегатов; длительную работу
масла и малый его расход. Кроме того, они должны быть компактными, простыми и
нетрудоемкими в обслуживании, иметь невысокую стоимость. Исходя из условий
работы двигателей, их типов и назначения степень удовлетворения этим требованиям
может быть различной, что определяет сложность, стоимость, компактность
смазочных систем и их элементов. Следует отметить четкую тенденцию
конструктивного усложнения смазочных систем на всех типах двигателей не только
вследствие расширения функций масла в силовых установках, но и для повышения
надежности работы элементов двигателей, автоматизации обслуживания, повышения
срока службы масла, снижения его расхода. Основной характеристикой смазочной
системы является циркуляционный расход масла в единицу времени Gм. Эту
характеристику назначают по количеству теплоты Qм, которое масло должно
переносить как хладоагент.
вверх
|