Смазочные материалы

Смазочные материалы

Смазочные материалы — твердые, пластичные, жидкие и газообразные вещества, используемые в узлах трения автомобильной техники, индустриальных машин и механизмов, а также в быту для снижения износа, вызванного трением. Смазочные материалы широко применяются в современной технике, с целью уменьшения трения в движущихся механизмах (двигатели, подшипники, редукторы, и.т д), и с целью уменьшения трения при механической обработке конструкционных и других материалов на станках (точение, фрезерование, шлифование и т. д.). В зависимости от назначения и условий работы смазочных материалов (смазок), они бывают твердыми (графит, дисульфид молибдена, иодид кадмия, диселенид вольфрама, нитрид бора гексагональный и т. д.), полутвердыми, полужидкими (расплавленные металлы, солидолы, консталины и др.), жидкими (автомобильные и другие машинные масла), газообразными (углекислый газ, азот, инертные газы).

Смазочные материалы

Смазочные материалы обеспечивают разделение поверхностей, перемещающихся друг относительно друга деталей, уменьшают силу трения и износ деталей, способствуют охлаждению, герметизации взаимодействующих деталей, замедлению коррозии и снижению уровня шума. Смазочные материалы могут быть в твердом, пластичном, жидком или газообразном состоянии.

Присадки

Для улучшения технических характеристик смазочных материалов в них добавляют различные присадки, изменяющие их физические (вязкость, реологию) и химические (замедление окисления и коррозии) свойства. Присадки масел также изменяют свойства трущихся пар, например, уменьшают коэффициент трения, предохраняют поверхности трения от изнашивания, защищают их от заедания и задиров. При выборе присадок необходимо уделять особое внимание их совместимости между собой и с базовой основой смазочного материала.

ATF

Рабочие жидкости для автоматических трансмиссий (ATF) — специальные масла, отвечающие жестким техническим требованиям, предъявляемым к смазочным материалам для автоматических трансмиссий.

Зола

Зола-минеральный продукт, образующийся в результате окисления и сульфатации при сжигании горючих материалов (DIN 51575, DIN 51803).

Расслоение смазки (синерезис)

Синерезис — отделение масляной основы от загустителя в пластичных смазках (сепарация нефти, DIN 51817).

Бингамовские тела

Бингамовские тела — жидкие материалы, реологические характеристики которых отличаются от ньютоновских жидкостей.

Точка воспламенения

Температура (при давлении 0,1 МПа), при которой пары смазки, образующие смесь с воздухом, загораются и горят не менее (DIN ISO 2592).

Температура помутнения

Температура, при которой минеральное масло теряет прозрачность вследствие образования кристаллов парафина или осаждения других твердых частиц (DIN ISO 3015).

Детергенты (моющие присадки)

Эти присадки предотвращают масляные или углеродистые отложения на горячих компонентах (например, поршнях).

Дисперсанты

Дисперсанты предотвращают (рассеивают) образование осадков или седиментацию (осаждение), особенно при низких температурах.

ЕР-смазки

Смазки для экстремальных давлениий (ЕР) — см. «смазочные материалы, работающие в условиях высоких давлений».



Давление истечения

В соответствии с определением Кестерниха, давление, необходимое для продавливания пластичной смазки сквозь калиброванное отверстие (DIN 51805).

Предел текучести

Предел текучести — минимальное напряжение сдвига, при котором вещество начинает течь. Выше предела текучести реологические свойства пластических веществ — такие же, как у жидкостей (DIN 13342).

Модификаторы трения

Модификаторы трения — присадки смазочных материалов, уменьшающие коэффициент трения, повышающие несущую способность деталей машин после насыщения этими присадками трущихся поверхностей, препятствующие заеданию взаимодействующих деталей.

Геливые смазки

Геливые смазки — студенистые массы, содержащие неорганические вещества (например, бентониты, силикагели).

Антифрикционное покрытие

Антифрикционное покрытие (AFC) — твердый смазочный материал, в составе которого имеются связующие вещества, удерживающие его на поверхности трения.

Графит

Графит — твердая смазка со слоисторешетчатой структурой, обеспечивающая смазку соприкасающихся деталей при высокой влажности атмосферы или в среде диоксида углерода, а также при трении в вакууме.

Предельная температура прокачивания

Предельная (граничная) температура прокачивания — предел прокачивания масла в двигателе после холодного пуска. Достаточная подача смазки не может быть гарантирована ниже предельной температуры прокачивания.

Смазочные материалы для высоких давлений

Смазочные материалы, работающие в условиях высоких давлений, содержат присадки, повышающие несущую способность, уменьшающие износ и предотвращающие задир в условиях высоких контактных нагрузок (особенно эффективны при трении сталь по стали).

Гидрокрекинговые масла

Гидрокрекинговые масла — рафинированные минеральные масла с повышенным индексом вязкости (VI — от 130 до 140).

Сохраняемость смазочного материала

Сохраняемость — период времени до появления существенных изменений свойств смазочного материала (например, старения вследствие окисления).

Ингибиторы

Ингибиторы — активные ингредиенты защиты системы смазки, которые замедляют химическое разложение смазочных материалов (например, из-за окисления) или защищают от коррозии (ингибиторы коррозии).

Низкотемпературные отложения

Низкотемпературные отложения (холодный шлам) — продукты разложения, накапливающиеся в картере двигателя вследствие окисления и конденсации масла при малых нагрузках. Увеличивают износ и могут привести к выходу из строя двигателя.

Надежность холодного пуска

Температура надежности холодного пуска находится приблизительно на 5 °С выше предельной температуры прокачивания.

Консистентность смазочных материалов

Консистентность определяется легкостью, с которой могут деформироваться смазочные материалы (DIN ISO 2137). Стандартный конус погружается в пластичную смазку и замеряется глубина пенетрации в 1/10 мм (рис.1 «Определение пенетрации», см. также определение «Пенетрация»).

Смазочный материал с композицией присадок

Смазочный материал, содержащий присадки, улучшающие его свойства (например, снижающие износ, защищающие от коррозии, улучшающие вязкостно-температурные характеристики, стабилизирующие старение).

Долговечные моторные масла

Долговечные моторные масла — масла с существенно расширенными интервалами замены.

Универсальные масла

Универсальные масла — масла для двигателей и трансмиссий, обладающие хорошим сопротивлением к изменению вязкостнотемпературных характеристик и предназначенные для круглогодичного использования.

Мыльные смазки

Мыльные смазки приготавливаются на основе мыльных загустителей, состоящих из синтетических или технических жирных кислот.

Минеральные масла

Минеральные масла являются продуктом перегонки или очистки нефти, или каменного угля. Состоят из углеводородов в виде разнообразных химических соединений. Подразделяются на: парафиновые масла (в виде цепочек насыщенных углеводородов); нафтеновые масла (в виде замкнутых цепей насыщенных углеводородов, содержащих, в основном, пять или шесть атомов углерода в цепи); ароматические масла (например, алкилбензол).

Дисульфид молибдена

Дисульфид молибдена (MoS2) — твердая смазка со слоисто-решетчатой структурой, уменьшающая трение между взаимодействующими металлическими деталями. В сочетании со связующим веществом образует на поверхности трения устойчивое лакообразное соединение.

Пенетрация

Пенетрация означает глубину погружения стандартного конуса (в 10-1 мм) в пластичную смазку за определенный период времени и при определенной температуре (рис. 1). Чем мягче смазка, тем выше число пенетрации (DIN ISO 2137).

 

Пенетрация

Полярные вещества

Диполи, адсорбирующиеся на металлической поверхности. Эта категория веществ включает простые и сложные эфиры, полигликоли и жирные кислоты.

Точка застывания

Точка застывания -температура, при которой предварительно нагретый и охлажденный с заданной скоростью смазочный материал продолжает течь (DIN ISO 3016).

PTFE

PTFE (политетрафторэтилен, тефлон) является термопластичной твердой смазкой с выдающимися характеристиками, особенно при очень низких скоростях скольжения (< 0,1 м/с). PTFE, однако, становится хрупким при температурах примерно 270 °С. Верхняя рабочая температура для использования составляет около 260 °С. Выше этого уровня, он разлагается на токсичные вещества.

Реология

Распределение скорости течения и скорости сдвигаРеология описывает закономерности пластической деформации и текучести материалов. В основном, описывается кривыми течения материалов (рис.2 «Кривые течения материалов»). На диаграмме строится зависимость напряжения сдвига г от скорости сдвига у.

Напряжение сдвига τ=F/A Н/м2 = Па), где F — сила; А — площадь поперечного сечения.

Скорость сдвига у= v/yс1), где v — скорость скольжения; у — толщина масляной пленки.

Напряжение сдвига τ можно определить, используя модель с двумя пластинами. Исследуемая жидкость помещается между этими пластинами. Нижняя пластина фиксируется, верхняя движется со сдвигом под действием силы сдвига F (рис.3 «Распределение скорости течения и скорости сдвига в слое жидкости»).

Вязкость сдвига

В идеальных жидкостях при постоянной температуре вязкость сдвига η определяется отношением напряжения сдвига τ к скорости сдвига γ.

η = τ / γ

Также для η используется понятие «динамическая вязкость». Единица измерения вязкости сдвига — сантипуаз (сП), равен 1 мПас.

Кинематическая вязкость

Кинематическая вязкость v измеряется капиллярным или шариковым вискозиметром. Если известна плотность ρ, кинематическую вязкость можно рассчитать через вязкость сдвига η.

v = η / ρ, (v в мм2; ρ в кг/м3).

Единица измерения кинематической вязкости называется сантистокс (сСт), равен 1 мм2.

Ньютоновские жидкости

Ньютоновские жидкости характеризуются линейной зависимостью между τ и γ, которую можно изобразить в виде прямой, проходящей через ноль, угол наклона которой увеличивается пропорционально возрастанию вязкости.

Все материалы, не отвечающие такой зависимости, классифицируются как неньютоновские жидкости.

Вязкое течение

При вязком течении с увеличением скорости сдвига происходит снижение вязкости (например, жидкие смазки, универсальные масла).



Дилатантное течение

При дилатантном течении с увеличением скорости сдвига происходит увеличение вязкости.

Пластичное течение

Пластичное течение характеризуется внутренней вязкостью, присущей жидкости наряду с пластической деформацией (например, пластичные смазки).

Тиксотропные материалы

У тиксотропных материалов уменьшение вязкости происходит пропорционально времени сдвига, и возвращение к первоначальной вязкости протекает постепенно, по окончании действия сдвигающих усилий.

Реопексные материалы

У реопексных материалов увеличение вязкости происходит пропорционально времени сдвига, и возвращение к первоначальной вязкости наступает постепенно, по окончании действия сдвигающих усилий.

Точка каплепадения

Точка каплепадения — минимальная температура, при которой происходит падение первой капли пластичной смазки, нагреваемой в определенных условиях (DIN ISO 2176).

Кривая Штрибека

Кривая ШтрибекаКривая Штрибека устанавливает зависимость коэффициента трения в зоне контакта двух смазанных поверхностей соприкасающихся деталей (например, смазанных подшипников скольжения или качения) от скорости скольжения (рис.4 «Кривая Штрибека»). С увеличением скорости скольжения растет гидродинамическое давление в смазываемом контакте трения.

Сухое трение

При сухом трении толщина смазочной пленки меньше величины шероховатостей поверхности трущихся деталей.

Смешанное трение

При смешанном трении толщина смазочной пленки приблизительно соизмерима с величиной шероховатости поверхности трущихся деталей.

Гидродинамическое трение

Гидродинамическое трение характеризуется полным разделением трущихся поверхностей (теоретически — безизносный режим трения).

Синтетическое масло

Синтетическое масло, изготавливаемое в процессе химического синтеза, состоит из небольших молекул. Например, из синтетических углеводородов в форме полиальфаолефинов, которые изготавливаются полимеризацией и последующей гидратации этилена. Другие синтетические масла — полигликоли, сложноэфирные масла, силиконовые масла и перфторполиэфирные масла.

Вязкость

Классификация вязкости маселВязкость определяет внутреннее трение в жидкости (DIN 1342, DIN EN ISO 3104). Вязкость характеризуется степенью сопротивления молекул жидкости воздействию сил смещения (см. определение «реология»).

Индекс вязкости

Индекс вязкости (VI) — показатель вязкости, с помощью которого оценивается интенсивность влияния температуры на вязкость масла. Чем больше индекс вязкости, тем меньшее влияние оказывает температура на вязкость масла (DIN ISO 2909).

Классификация вязкости масел

Смазочные масла классифицируются по специальным классам вязкости:

—              классы вязкости по ISO (DIN 51519), см.табл.1 «Классификация вязкости масел по ISO 3448 (DIN 51519)»;

—              классы вязкости по SAE (SAE J 300, SAE J 306).

Производственная пенетрация

Производственная пенетрация — пенетрация образца пластичной смазки после его обработки на смесителе смазок (DIN ISO 2137).

В следующей статье я расскажу о пружинах подвески.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *