Масла и смазки: ключевые преимущества и особенности

Масла

Преимущества смазочных масел заключаются в их способности работать в экстремальных температурных условиях.

Например, в двигателе внутреннего сгорания они не только передают силу, но и помогают рассеивать избыточное тепло от подшипников.

Смазочные масла могут иметь либо минеральную, либо синтетическую основу. Оба варианта могут применяться как с присадками, так и без них.

Консистентные (пластичные) смазки

Плюс консистентных смазок в том, что они, благодаря своей плотности, дольше удерживаются в области подшипника и не вытекают под действием гравитации (эффект Бингама).

Консистентные смазочные материалы делятся в зависимости от типа загустителей и основы. Существуют смазки с мылозагустителями и без них. Обе группы могут содержать как минеральное, так и синтетическое масло.

Наиболее распространенные загустители:

• Простые металлические мыла – литиевые, кальциевые, алюминиевые, натриевые, свинцовые, цинковые.
• Составные металлические мыла – литиевые, кальциевые, алюминиевые, натриевые, свинцовые, цинковые.
• Неомыляемые вещества – гидрофобный силиконовый диоксид, органофильные глинистые минералы, поликарбомиды, полимерный поликарбонат, металлические оксиды/гидроксиды, металлокарбонаты, олеофильный графит, неорганические пигменты.

Поток консистентной смазки определяется с одной стороны вязкостью масляной основы, а с другой – характеристиками загущающего мыла, которые зависят от температуры, давления, скорости и времени сдвига.

Учитывая, что для большинства смазок невозможно точно измерить поведение потока, также сложно оценить поведение густой смазки. Поэтому при расчете допустимой нагрузки основываются на приблизительных оценках и предположениях.

Это значит, что плотность не указывает на максимально допустимую нагрузку густой смазки. Только вязкость и свойства EP/AW позволяют проводить такой расчет (EP – граничное давление, AW – устойчивость к износу).

Глубина проникновения смазки в рабочем и статичном режимах зависит от ее эластичности. Это важно для оценки возможности использования густой смазки в центральных смазочных системах (NLGI = от 000 до 2).

В шестернях с разбрызгиванием смазка должна быть текучей при NLGI = от 000 до 1; более упругие смазки не текут и осаждаются в сборочном контейнере. Глубина проникновения смазки также важна для обеспечения необходимой плотности в подшипниках (NLGI = от 1 до 3) и достаточной плотности для преодоления сопротивления наполнителя при прогонке и скольжении (NLGI = от 4 до 6).

Густые смазки на основе кальциевых и натриевых мыл имеют различную глубину проникновения и области применения:

• Полужидкие смазки с густотой 000 и 00 имеют глубину рабочего проникновения > 400. Смазки на кальциевом и натриевом мыле применяются в пневматических инструментах и буксовых подшипниках.
• Очень мягкие смазки с консистенцией 0 (глубина рабочего проникновения 355-385) используются в пневматических инструментах, валах, в качестве разбрызгиваемой смазки угольных вагонеток, в шестернях (с солидолом).
• Мягкие смазки с глубиной проникновения 310-340 (NLGI 1) находят применение в шестернях с солидолом, а также в малонагруженных подшипниках, на скользящих поверхностях и на болтах при температуре около +50 °С.
• Средне-мягкие смазки с NLGI 2 используются в подшипниках со средней нагрузкой, на поверхностях скольжения, низкоскоростных подшипниках с малой нагрузкой при температуре около +50 °С, в контактах скольжения и вращающихся элементах подшипников при температуре до +80 °С; в шестернях.
• Подшипники с большой нагрузкой при повышенной влажности и температуре эксплуатации до +50 °C обслуживаются средними (NLGI 3) смазками с глубиной рабочего проникновения 220-250. Эти смазки также применяются в контактах скольжения и вращающихся элементах подшипников при температуре работы до +100 °С.
• Твердыми смазками (NLGI 4, глубина рабочего проникновения 175-205) пользуются для смазывания контактов скольжения и вращающихся элементов подшипников при значительных нагрузках и повышенной влажности до +50 °С, а также в открытых подшипниках, подшипниках скольжения при очень высоких нагрузках.
• Очень твердые смазки (NLGI 5 и NLGI 6) используют для насосов горячей воды, в лабиринтных уплотнениях и открытых подшипниках, а также подшипниках скольжения при высоких нагрузках при температуре до +130°C.
• Смазки с NLGI 7 применяются в подшипниках, работающих под давлением водного потока, при низких температурах (горловина прокатного вала) и в открытых подшипниках с температурой работы до +100 °С.

Консистентные водоотталкивающие смазки на литиевом мыле используются

• В малонагруженных подшипниках с вращающимися элементами быстрого движения и подшипниках скольжения. Рекомендуемая температура использования до 80 °С – наносятся с помощью ручного шприца, тавотницы Стауффера, пружинных и пневматических смазочных устройств.
• В среднесиловых подшипниках с вращающимися элементами и контактами скольжения при температуре до 120 °С, а также в насосах горячей воды – наносятся с помощью ручного шприца и тавотницы Стауффера.
• В подшипниках (под давлением водяной струи) при температуре до 120 °С – наносятся ручным шприцем в зависимости от условий, с использованием тавотницы Стауффера и смазочных букс.

Кальциевые, натриевые, литиевые или комбинированные пластичные смазки с присадками EP применяются:

• В шестернях с нанесенной консистентной смазкой – с помощью ручного шприца.
• В сильно нагруженных подшипниках с вращающимися элементами и контактами, рулонных установках, в очень сильно нагруженных передаточных рычагах – наносятся с помощью ручного шприца, тавотницы Стауффера, пружинных и пневматических смазочных устройствах.

Немыльные смазки и специальные смазки для работы в условиях очень высоких температур

Применяются в малонагруженных подшипниках с вращающимися элементами и контактами скольжения при экстремальных температурах. Наносятся с помощью ручного шприца, тавотницы и других смазочных устройств.

Консистентные смазки могут использоваться как в статическом (нерабочем) режиме, например, при монтаже, так и в динамических условиях (в рабочем режиме) – в подшипниках, шестернях или гибких валах.

Некоторые консистентные смазки также используют в качестве связывающих компонентов. Они обеспечивают отличное сцепление с поверхностями даже при сильных центробежных силах, как в открытых шестернях или цепях.

Смазочные пасты

Повреждения металлических поверхностей часто возникают в области граничного трения под трибологическим воздействием во время монтажа или запуска. Эти повреждения могут быть сведены к минимуму с помощью твердых смазок, которые выдерживают большие нагрузки и обладают хорошими антифрикционными свойствами.

В основном используются смазочные пасты, состоящие из твердых смазок, комбинированных с минеральным или синтетическим маслом.

Пасты черного цвета зачастую содержат дисульфид молибдена. Твердые слои, образуемые ими, могут выдерживать высокие нагрузки, предотвращать износ и имеют очень низкий коэффициент трения.

Однако пасты с синергично действующими комбинациями веществ демонстрируют лучшие трибологические характеристики по сравнению с теми, что содержат дисульфид молибдена.

В условиях колебательных движений используют пасты на основе белых твердых смазок, которые обладают хорошей стойкостью к коррозийному истиранию (трибокоррозии). Белые пасты применяются там, где необходимо избежать загрязнения, например, при конструировании.

В резьбовых соединениях материалы с высокой склонностью к заеданию требуют обработки твердыми пастами, которые обеспечивают защиту при монтаже и демонтаже.

Эти пасты имеют основу из металлической крошки и других твердых смазок, что позволяет обеспечить высокотемпературную стабильность.

Консистентные пасты

Существует множество трибологических условий, требующих объединения отличных свойств смазочных паст, таких как стойкость к износу и нагрузке, с хорошими характеристиками густых смазок к высыханию и вытеканию.

Для этого были разработаны консистентные пасты. По сравнению с обычными консистентными смазками, они имеют высокое содержание твердых веществ, что благоприятно сказывается на смазочных свойствах в условиях граничного трения. Консистентные пасты также содержат мыло, что обеспечивает им хорошую устойчивость к вытеканию и высыханию. В то время как смазочные пасты чаще всего используют в виде тонкого слоя, консистентные могут наноситься в избыточном количестве и использоваться в центральных смазочных системах.

Такие продукты содержат значительное количество черных твердых смазок, что придает им хорошую стойкость к износу и позволяет выдерживать высокие нагрузки. Некоторые консистентные пасты содержат белые твердые смазки, которые также показывают отличную защиту от коррозийного износа и используются, когда черные смазки нежелательны.

Твердые смазки

Эти смазки применяются для создания антифрикционных покрытий (АФП), паст или сухих порошков, а также в качестве добавок в консистентные смазки или масла, чтобы обеспечить смазочную активность и специфические свойства при запуске (в том числе экстренном).

Поскольку использование твердых смазок в подшипниках проблематично, сухие порошки применяются лишь в определенных случаях. Продукты с твердыми смазками ориентированы на решение проблем, возникших при использовании АФП, связанных с сцеплением и предельной нагрузкой.

Доказано, что после длительного использования твердые смазки работают эффективно как в воздухе, так и в вакууме.

Эти смазки сегодня находят применение во всех отраслях, особенно в узлах, подверженных сильному трению и износу.

Антифрикционные покрытия (АФП)

Они должны соответствовать строгим требованиям, с которыми не справляются обычные смазки. Для разделения основных и противолежащих тел не требуется создавать непрерывный жидкий слой, так как под большой нагрузкой возникают небольшие скорости, а колебательные движения требуют эффективного разделяющего слоя между поверхностями в начале движения.

АФП можно использовать в особых условиях, например, при высоких температурах, когда применение жидкой смазки нежелательно.

АФП обладают отличными антикоррозийными свойствами, что позволяет заменить такие вредные металлические покрытия как хром, никель и кадмий.