Важность антифрикционных смазок для узлов трения

Введение в антифрикционные смазки

Правильный выбор смазочного материала играет ключевую роль в надежности и долговечности узлов трения. Антифрикционные смазки (АС) помогают снизить трение между соприкасающимися поверхностями, уменьшают износ и предотвращают задиры, заедание и сваривание металлических элементов.

АС используются в следующих основных узлах трения:

• Подшипники качения и скольжения
• Зубчатые, винтовые и цепные передачи
• Различные трущиеся плоскости, например, вал–втулка, ползун–направляющая и прочие
• Шарниры различных конструкций
• Электрические контакты
• Тросы по ролику и др.

Подшипники качения различных конструкций, включая открытые и герметизированные, радиальные и упорные, шариковые и роликовые, являются наиболее распространёнными узлами трения. Их производство превышает 1 миллиард штук в год, и именно поэтому антифрикционные смазки занимают ведущее место (более 90%) по объему и ассортименту среди смазок. В России существует около 200 наименований антифрикционных смазок, а за границей — более тысячи.

В сравнении с жидкими смазочными материалами (маслами) АС имеют меньший удельный расход и дольший срок службы. Эти смазки лучше амортизируют ударные нагрузки и уменьшают усталостное разрушение деталей и дорожек качения.

Эффективность работы АС и правильный выбор зависят от следующих ключевых факторов:

• Особенности узлов трения и условия эксплуатации: температура, нагрузка, скорость движения трущихся пар
• Совместимость смазок с конструкционными материалами, с которыми они контактируют в течение срока службы
• Совместимость различных смазок при их возможном смешении

Смазки общего назначения

В группу смазок общего назначения входят широко распространенные в России солидолы, или гидратированные кальциевые смазки. Их доля составляет около 40% от общего объема выпуска АС в стране.

Гидратированные кальциевые смазки создаются путём загущения средневязких индустриальных масел кальциевыми мылами синтетических или естественных жирных кислот. Они обладают хорошей водостойкостью, коллоидной стабильностью и отличными смазочными свойствами.

Однако солидолы имеют низкую механическую стабильность и ограниченный рабочий диапазон температур — до +60…+70 °С. Из-за присутствия воды в их структуре, они необратимо разрушаются при повышенных температурах.

Гидратированные кальциевые смазки представлены марками Солидол С, Пресс-Солидол С, Солидол Ж, Пресс-Солидол Ж, и используются в узлах трения машин и механизмов средней нагрузки. Графитная смазка, схожая по составу с Солидолом С, производится на более вязком масле и содержит до 10 % графита.

Она предназначена для узлов трения скольжения в тяжелонагруженных медленноходных механизмах, рессорах и открытых зубчатых передачах.

Высокотемпературные смазки

При температурах выше +60…+70 °С, когда использование гидратированных кальциевых смазок невозможно, применяют натриевые или натриево-кальциевые смазки, известные как консталины.

Эти смазки остаются эффективными до +100…+110 °С, но у них есть и ряд серьезных недостатков. При высоких температурах их прочность резко возрастает, иногда всего за несколько минут. К тому же консталины имеют низкую водостойкость, что критично для смазок, работающих в условиях высокой влажности или контакта с водой.

В России производят следующие смазки общего назначения для работы в условиях высоких температур:

• Смазка 1-13, создаваемая путём загущения смеси нефтяных масел низкой и средней вязкости натриево-кальциевым мылом касторового масла
• Консталин – цилиндровое масло, загущенное натриевым мылом касторового масла

Смазку 1-13 трудно отличить от консталина — небольшое количество кальциевого мыла почти не сказывается на её свойствах.

Эти смазки под действием влажного воздуха обводняются, и их поверхностный слой эмульгируется. При упаковке в негерметичную тару они могут храниться не более 3 лет, а при хорошей герметизации — до 5 лет. Однако в смазках 1-13 и консталине отсутствуют антиокислительные добавки, что сокращает их срок эксплуатации при высоких температурах.

Кроме того, из-за высокой вязкости масляной основы и большого содержания загустителя, смазка 1-13 уступает по морозостойкости даже солидолам. Эта смазка используется в различных подшипниках качения, реже — в подшипниках скольжения и других узлах трения. Она также применяется для смазки подшипников электромашин, работающих при температуре 80…90°С, и ступиц передних колес устаревших автомобилей.

Консталин используется в узлах трения вентиляторов литейных машин, доменных и цементных печей, подшипниках качения для железнодорожного транспорта и в других областях.

Многоцелевые смазки

Многоцелевые смазки, применяемые во всех основных узлах трения различных механизмов, называются универсальными.

Эти смазки обладают отличной водостойкостью и могут использоваться в широком диапазоне температур и нагрузок. Однако не следует считать, что многоцелевые смазки могут заменить все типы антифрикционных смазок, включая специализированные — химически стойкие, радиационно-устойчивые, термостойкие или приборные.

На самом деле многоцелевые смазки могут заменить только смазки общего назначения (солидолы), смазки для высоких температур, некоторые индустриальные и почти все автомобильные смазки.

В большинстве случаев многоцелевые смазки получают путём загущения нефтяных масел литиевыми мылами 12-оксистеариновой кислоты. К этому типу АС можно отнести и смазки на комплексных загустителях (мылах низко- и высокомолекулярной кислот), такие как комплексно-алюминиевые, комплексно-кальциевые, комплексно-литиевые и полимочевинные, но большинство из них имеет узкую специализацию.

Температура каплепадения многоцелевых литиевых смазок составляет +180…+200 °С, а их вязкость при -30 °С около 2000 Па⋅с, что позволяет использовать их в широком диапазоне температур.

Литиевые смазки

Среди литиевых смазок наиболее известен Литол-24, который является загущенной смесью нефтяных масел литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты, содержащей присадки для улучшения вязкости и антифрикционных свойств.

Высокая температура каплепадения, отличная водостойкость, низкая испаряемость дисперсионной среды и высокий предел прочности позволяют использовать эту смазку при температурах до +110…130°С. При более высоких температурах предел прочности Литола-24 значительно падает (почти до нуля), и процессы окисления ускоряются.

Следует отметить, что для этой смазки не характерно термоупрочнение при повышенной температуре. Литол-24 сохраняет работоспособность до -40 °С, а в мощных механизмах – до -55 °С. Смазка обладает хорошей механической и невысокой коллоидной стабильностью, а антиокислительная добавка делает её достаточно устойчивой к химическим веществам.

Литол-24 можно применять в узлах трения всех типов: подшипниках качения и скольжения, зубчатых и других передачах, шарнирах. Он используется как универсальная смазка для автомобилей, а также в механизмах тракторов, гусеничных машин, экскаваторов, бульдозеров и судовых механизмов. Разрешается использование Литола-24 в электромашинах, дорожно-строительной, сельскохозяйственной и горной технике.

Фиол-1, Фиол-2 и Фиол-2М – мягкие смазки, по составу и ключевым характеристикам схожие с Литолом-24. Они отличаются менее вязкой масляной основой и меньшим содержанием загустителя. Фиол-2М содержит дисульфид молибдена, по этой причине он демонстрирует лучшие противоизносные и противозадирные свойства по сравнению с Фиолом-2.

Фиолы были разработаны как аналоги итальянских смазок, которые использовала компания FIAT.

Фиолы предназначены для использования в различных узлах индустриального оборудования, работающих при малых и средних нагрузках и температурах до +100 °С: в подшипниках качения и скольжения, зубчатых редукторах малой мощности, передачах станков и др.

В настоящее время Фиол-1 и Фиол-2 применяются в основном в системах автомобилей ВАЗ: в гибких тросах управления и направляющих сидений, а Фиол-2М — в скоростных подшипниках текстильных машин.

Смазка БНЗ-3 представляет собой нефтяное масло средней вязкости, загущенное литиевыми мылами стеариновой кислоты и касторового масла. Она содержит антиокислительные и противоизносные добавки и работает в диапазоне температур -30…+110 °С.

По противоизносным характеристикам БНЗ-3 немного уступает Фиолу-2М и применяется в основном для герметизации узлов трения, роликовых опор ленточных конвейеров, механизмов экскаваторов, буровых станков, бульдозеров и оборудования горнорудной промышленности.

Менее распространённые смазки, такие как Алюмол, ЛКМтранс-2 и Герметин, также используются в узлах трения машин и механизмов, различных транспортных средств и промышленного оборудования.

Алюмол создаётся на основе комплексного алюминиевого загустителя, благодаря чему он обладает хорошей водостойкостью и высокими адгезионными свойствами. Эта смазка эффективна в диапазоне температур -40…+150 °С, что делает её близкой к термоустойчивым аналогам.

ЛКМтранс-2 производится на основе комплексного литиевого загустителя, содержит многофункциональные добавки и отличается водостойкостью, высокой термической и химической стабильностью, а также хорошими смазочными свойствами. Герметин, как следует из названия, может использоваться для герметизации пробковых кранов в бытовой газовой аппаратуре и работает в диапазоне температур -40…+130 °С.

Применение в строительной технике

В импортных строительных машинах пластичные смазки (в основном, литиевые) применяются в узлах рабочего оборудования и ходовой части.

Специалисты сервисных служб рекомендуют использовать материалы, одобренные производителем машины для их обслуживания. Хорошими показателями обладают пластичные смазки Esso, Texaco, Castrol. В экстренных ситуациях допустимо использовать Литол-24, желательно при этом сокращая интервалы между заменами смазки.

Не рекомендуется использовать солидолы и смешивать их с литиевыми смазками, которые уже находятся в узле трения: солидол, особенно в смеси с литиевой смазкой, стремится уплотняться, и затем удалить его без разборки узла может быть затруднительно.