Тема 13. Эксплуатационные свойства и применение пластичных смазок

13.1 Виды и назначение смазок

Пластичные смазки представляют собой мазеобразные продукты. Вещество пластичной смазки состоит из структурною каркаса, образованного твердыми частицами загустителя (дисперсная среда), и жидкого масла, включенного в ячейки этого твердого каркаса (дисперсионная среда). Данные смазки состоят из смеси минерального масла и других жидкостей (80 - 90%) и загустителя (10 - 20%), в небольшом количестве вводятся наполнители, стабилизаторы и присадки. Основное свойство смазке придает загуститель. Они бывают мыльные и немыльные. К мыльным относятся соли натуральных и синтетических жирных кислот, из которых наиболее широко применяются кальциевые, литиевые, натриевые, бариевые, алюминиевые, цинковые, свинцовые соли. Смазки с этими загустителями могут быть средне- и высокотемпературными. К немыльным загустителям относятся твердые углеводороды- парафины, церезины, воски, озокериты и подобные им продукты. Смазки с такими загустителями являются влагостойкими и низко температурными. Они применяются в основном как консервационные защитные смазки.

Нефтяные масла используют прежде всего для производства смазок общего назначения, работоспособных в интервале температур от -60 до 150°С. Для узлов трения, работающих за указанным диапазоном температур, применяют смазки, приготовленные на синтетических маслах. На них можно приготовить смазки, работоспособные от -100 до 350°С и выше.

Из кремнийорганических жидкостей наиболее часто в качестве дисперсионных

сред используют полиметилсилоксаны и полиэтилсилоксаны.

Назначение смазок весьма обширно: смазывание открытых и негерметичных узлов трения и механизмов; труднодоступных узлов трения, где следует обеспечить

длительный срок службы смазки; длительная консервация машин и рабочих поверхностей; герметизация подвижных уплотнений; наполнение герметизированных

подшипников; смазывание механизмов, в которых недопустимо разбрызгивание

смазочного масла.

В соответствии с ГОСТ 23258 - 78 пластичные смазки по применению делятся на антифрикционные общего назначения для обычных и повышенных температур, многоцелевые, низкотемпературные и высокотемпературные, защитные общего назначения и канатные, уплотнительные арматурные, резьбовые и вакуумные.

Показатели качества для всех видов смазок следующие: внешний вид, содержание воды и механических примесей, коррозионная активность. Показатели качества для отдельных видов смазок - предел прочности; температура каплепадения; эффективная вязкость; содержание свободных щелочей и органических кислот; коллоидная и механическая стабильность; термоупрочнение; испаряемость; содержание водорастворимых кислот и щелочей; показатели защитных, противозадирных и

противоизносных свойств; растворимость в воде.

13.2 Наименование и обозначения смазок

Наименование смазки обычно состоит из одного слова, а для модификации дополнительно используют буквенные или цифровые индексы. Обозначения пластичной смазки характеризует ее назначение, состав и свойства. Обозначение состоит из

буквенных и цифровых индексов, которые располагаются в следующем порядке и

указывают группу (подгруппу) в соответствии с назначением смазки, загуститель,

рекомендованный (условный) температурный интервал применения, дисперсионную среду, консистенцию смазки.

Группу или подгруппу смазки обозначают индексами - прописными буквами русского алфавита: С - общего назначения для обычных температур (солидолы), О -

общего назначения для повышенных температур, М –многоцелевые, Ж - термостойкие; Н – морозостойкие, И - противозадирные и противоизносные, X - химически стойкие, П - приборные.

Тип загустителя (мыло, углеводороды твердые, органические, неорганические) в

смазке обозначают также буквами русского алфавита. Индексы загустителей смазок:

- мыла (М) - алюминиевое (Ал), бариевое (Ба), кальциевое (Ка), литиевое (Ли),

натриевое (На), свинцовое (Св), цинковое (Ци), комплексное (кМ), смесь мыл

(M1-M2);

- углеводороды твердые (Т);

- органические (О) - пигменты (Пг), полимеры (Пм), уреаты (Ур), фтороуглероды (Фу);

- неорганические (Н): глины (бетонитовые Бн), сажа (Сж), силикагель (Си).

Индексы М, О, Н применяют только в тех случаях, когда загуститель входящий в

одну из трех групп, не предусмотрен выше приведенным перечнем.

Рекомендуемый температурный интервал применения смазки обозначают дробью. В числителе указывают (без знака минус) уменьшенную в 10 раз максимальную температуру (например, индекс 3/12 соответствует температурному интервалу от -30 до 120°С).

Тип дисперсионной среды и присутствие твердых добавок обозначают строчными буквами. Дисперсионная среда: нефтяное масло (н), синтетические углеводороды (у), кремнийорганические жидкости (ж), фторсилоксаны (ф), перфторалкил-полиэфиры (а), прочие масла и жидкости (п). Твердые добавки: графит (г), дисульфид молибдена (д), порошки свинца (с), меди (м), цинка (ц), прочие твердые добавки (т).

Смесь двух и более масел обозначают составным индексом нк, уэ и т.д. На первом месте ставят индекс масла, входящего в состав дисперсионной среды в большей

концентрации. Индекс (п) применяют в тех случаях, когда входящее в состав дисперсионной среды той или иное масло не предусмотрено указанным перечнем.

Индекс класса консистенции смазки обозначают арабскими цифрами.

Рассмотрим примеры обозначения пластичных смазок. Смазка СКа 2/8 - 2: буква С -смазка общего назначения для обычных температур (солидол), Ка -загущенная кальциевым мылом, 2/8 - предназначена для применения при температурах -20 - 80°С, отсутствие дисперсионной среды - приготовлено на нефтяном масле, 2 - пенетрация 265 - 296 при 25°С. Смазка УНа 3/12 - эЗ: буква У –узкоспециализированная, На - загущена натриевым мылом, э -приготовлено на сложном эфире.

13.3 Краткая характеристика пластичных смазок

Наиболее распространенными водостойкими смазками являются кальциевыесмазки - солидолы. Основную часть вырабатываемых солидолов составляют синтетические. Синтетические солидолы СКа 2/7 - 2 (ГОСТ 4636-76) готовят загущением масел средней вязкости гидратированными кальциевыми мылами синтетических жирных кислот, полученых окислением парафинов. Пресс-солидол С используют для смазывания узлов трения шасси автомобилей; солидол С в качестве летней и зимней смазки для различных узлов трения. Жировые солидолы (ГОСТ 1033-79) загущаются кальциевыми мылами жирных кислот, входящих в состав естественных жиров. Марки: пресс-солидол Ж и солидол Ж.

Графитная смазка СКа 2/8-гЗ (ГОСТ 3333-80) приготовляется из высоковязкого цилиндрового масла с введением кальциевого мыла и графита. Применяется для смазывания рессор. Автомобильная смазка ОНаКа 3/10-2 (ГОСТ 9432-60) предназначена для смазывания подшипников ступиц колес и др. узлов автомобилей. Хорошо смазывает подшипники качения. Смазка МЛи 4/12-3 (Литол-24) (ГОСТ 21150-75) - антифрикционная многоцелевая водостойкая. Предназначена для применения в узлах трения колесных и гусеничных транспортных средств, работающих при температуре -40 - 120°С. В нее добавлена антиокислительная присадка.

Смазка УЛи 4/13-эЗ (ЛЗ-31) (ГОСТ 24300-80) представляет собой синтетическое

масло, загущенное стеаратом лития и содержащее вязкостную, антиокислительную и антикоррозионную присадки. Применяется для смазывания закрытых подшипников качения, работающих в интервале температур от -40 до 130°С.

Смазки ЦИАТИМ -201 (ГОСТ 6267-74) и ЦИАТИМ 203 предназначены для смазывания механизмов, работающих с малым усилием сдвига при температуре -60 - 90°С.

Карданная смазка УНа 2/10-2 (AM) (ГOCT 5730-51) применяется при смазывании

поворотных цапф переднего ведущего моста автомобилей.

Высокотемпературная смазка ЦИАТИМ-221 (ГОСТ 9433-80) предназначена для

узлов трения, работающих при температуре 150 - 250°С.

Консервационная смазка ПВК предназначена для защиты от коррозии металлических изделий. Работоспособна при температуре от -50 до 50°С.

13.4 Требования и основные виды смазки

В автомобилях смазыванию подлежат подшипники качения ступиц колес, шарниры рулевого управления, подшипники водяного насоса, выжимные подшипники, муфты сцепления и т.д. Условия работы смазки в этих узлах трения различны.

Широко распространенными смазками для автомобилей являются: автомобильная, синтетический солидол и жировой пресс-солидол Ж, Литол-24, ЛЗ-31, ЦИАТИМ-201, карданная AM, ПВК, графитная.

Для шарниров поперечной и рулевой тяг, шкворней поворотных кулаков, скользящих вилок и шлицев карданных валов, ступиц передних и задних колес, подшипников водяных насосов и других сборочных единиц рекомендуются солидол С, Литол-24; для выжимного подшипника муфты сцепления - ЛЗ-31; подшипников генератора - ЦИАТИМ-201; для смазывания рессор - графитная смазка; шарниров полуосей и переднего ведущего моста - карданная AM, Литол-24; для консервации - солидол С, ПВК.

Срок замены смазки в большинстве случаев составляет 2000 - 3000 часов; для шарниров рулевых тяг 1500 часов; для ступиц колес 6000-8000 часов.

13.5 Методы оценки основных показателей и свойств смазок

Показателями качества смазки являются ее упругопластические и прочностные

характеристики.

Предел прочности – это критическая нагрузка, превышение которой нарушает пропорциональность между нагрузкой и деформацией, после чего смазка начинает вести себя как жидкость. Выражается в Па. При температуре 20 - 120°С он равен 50 - 2000 Па. Предел прочности смазок на сдвиг определяют с помощью пластомера К-2 (ГОСТ 7143-73). Метод основан на определении давления, под действием которого при заданной температуре (20°С) происходит сдвиг смазки в капилляре пластомера.

Важным свойством смазок является их способность восстанавливать прочность

после снятия деформации. Пенетрация характеризует густоту смазки. Значение пенетрации, выражаемое целым числом десятых долей мм по шкале пенетрометра, представляет собой глубину погружения в смазку стандартного конуса под действием собственной массы (150г) втечение 5 секунд. Если конус за это время опустился в смазку с температурой 25°С на глубину 25мм, то ее пенетрация равна 250.Чем выше значение пенетрации, тем меньше густота (консистенция) данной смазки. Пенетрацию смазок определяют по ГОСТ 5346-78. Для смазок значение пенетрации равно 200 - 400.

Температура каплепадения характеризует температуру плавления смазки и определяется по ГОСТ 6793-74. Практически установлено, что смазка сохраняет работоспособность до такой температуры смазываемого узла, которая на 15 - 20°С ниже температуры ее каплепадения. Для современных смазок, загущенных тугоплавкими загустителями (литиевыми или бариевыми мылами), этот показатель не характеризует отмеченных свойств. Так, разность между температурой каплепадения смазок и температурой узла должна быть не менее 70 - 80°С.

Вязкость пластичных смазок является одним из важных эксплуатационных показателей. Эффективная вязкость пластичных смазок определяют с помощью автоматического капиллярного вискозиметра АКБ (ГОСТ 7163-63).

Стабильность характеризует потерю смазкой первоначальных своих свойств в условиях хранения и применения. Для смазки важны физическая и химическая стабильности, инертность к воде, агрессивным средам, окислению кислородом воздуха. Испаряемость оценивают потерей массы смазки в условиях определенных температур и времени (ГОСТ 7934.1-74). Различают стабильность коллоидную, механическую и химическую (против окисления). Их определяют соответственно по ГОСТ 7142-74, ГОСТ 19295-73 и ГОСТ 5734-76.

Водостойкость определяет устойчивость смазки к растворению ее в воде, а также

неизменяемость ее свойств при попадании влаги. Здесь же учитываются гигроскопичность и проницаемость смазок по отношению к воде и пару.

Противозадирные и противоизносные свойства важнейшие характеристики смазок и оценивают их с помощью различных машин трения.

Коррозионную активность смазок определяют по ГОСТ 7934.5-74 следующим

образом. Металлические пластины погружают в смазку, выдерживают и затем осматривают. Браковочными признаками являются изменения цвета пластины, появление на ней коррозионных точек и пятен.

Защитные свойства пластичных смазок определяют по ГОСТ 0,054-75. При этом

на металлическую пластинку наносят слой смазки, выдерживают ее в условиях повышенной относительной влажности воздуха и температуры без конденсации, а затем в условиях с периодической или постоянной конденсацией влаги на образце. Далее сравнивают цвет и блеск поверхностей испытуемой пластинки и образца.