Смазки

История создания. Пластичные смазки, состоящие из оливкового масла и извести, применялись египтянами еще в 14 веке до н. э. для смазки осей своих деревянных колесниц . Разработка современных пластичных смазок следовала за развитием промышленности и прошла путь от натриевых смазок (1872 г.) к кальциевым и алюминиевым  (1982 г.), литиевым смазкам  (1942 г.) и пластичным смазкам, загущенным кальциевыми комплексными мылами  (1940 г.). Первые смазки, загущенные алюминиевыми, бариевыми и кальциевыми комплексными мылами были запатентованы в 1952 г. С тех пор выдано множество патентов на многие виды загустителей, базовых масел и присадок, применяемых для производства пластичных смазок.

Общие положения. Пластичные смазки представляют собой твердые или полутвердые продукты — дисперсии загустителя  в жидком смазочном материале. К смазкам предъявляют следующие требования:

     за счет постепенного выделения масла должны обеспечить снижение трения и износа в подшипниках в широком диапазоне температур при длительной ксплуатации,

     при смазывании подшипников должны обладать достаточной механической стабильностью и предотвращать попадание воды и абразивных веществ,

    при низких нагрузках в подшипниках консистентность смазок должна оставаться почти неизменной,

    должны защищать от коррозии,

    обладать достаточными адгезионными свойствами,

    должны поглощать небольшие количества загрязняющих примесей, не ухудшая своих функциональных свойств.

    В  отличие от ньютоновских жидкостей вязкость смазок зависит от скорости сдвига, продолжительности сдвига и предварительной обработки; вязкостно-температурная зависимость менее резко выражена, чем у соответствующих базовых масел.

    Пластичные смазки применяют в температурном диапазоне от -70 до 350 °С для смазывания подшипников качения и скольжения, зубчатых передач, направляющих для судостроительных стапелей, шарнирных соединений, а также в качестве уплотняющих материалов. Благодаря разносторонним свойствам пластичные смазки применяют практически во всех отраслях промышленности для решения проблем смазывания, которые не могут быть решены с помощью смазочных масел по экономическим или техническим причинам.

Классификация пластичных смазок.

    Смазки классифицируют по составу и назначению в соответствии с различными критериями. Антифрикционные смазки предназначены для снижения трения и износа деталей машин и механизмов - радиальных подшипников, подшипников качения, шарнирных соединений, трансмиссий и других деталей для автомобильной промышленности, железнодорожного транспорта, прокатных станов, пищевой промышленности, авиации.

    По температуре использования смазки делят на низкотемпературные,нормальные и  высоко-температурные.

    По диапазону применения смазки подразделяют на многофункциональные, специальные и обычные пластичные.

    По типу загустителя смазки подразделяют на мыльные, угле­водородные и смазки на неорганических загустителях.

   Самую большую группу составляют мыльные смазки, которые, в свою очередь, в зависимости от состава загустителя делят на обычные мыльные смазки на комплексных и смешанных мыльных загусти­телях. По типу катиона молекулы мыла различают смазки каль­циевые, натриевые, литиевые, бариевые, алюминиевые и т. п. Классификация по типу катиона особенно понятна, так как важ­ные свойства связаны с катионом: например, температура плав­ления кальциевых смазок — около 100 °С, литиевых смазок — около 180 °С. Пластичные смазки, содержащие два или более ка­тионов называют смазками на смешанных мыльных загусти­телях.

    В качестве дисперсионной среды применяют синтетические и минеральные масла; многие важные свойства пластичных смазок зависят от масляного компонента.

    По уровню нагрузки смазки подразделяют на противозадирные и смазки для подшипников, эксплуатируемых в режиме нормальных нагрузок.

По деформируемости (по величине пенетрации перемешанной смазки) на основании старой, широко применяемой стандартной классификации пластичные смазки подразделяют с учетом консистентности на сорта NLGI от 000 до 6 (NLGI — национальный институт по пластичным смазкам, США). Эта классификация, подразделяющая смазки на сорта от очень мягких до очень твер­дых, учитывает только пенетрацию перемешанной смазки при 25 °С, игнорируя другие реологические параметры .

 

Классификация пластичных смазок по консистенции (NLGI, сорта по DI N 51 818)

Сорт

Пенетрация после перемешивания, 0,1 мм

Визуальная оценка деформируемости

Область применения

000           445-475                          Очень мягкая, аналогичная                          Трансмиссионные

 00            400-430                           очень   вязкому маслу                                 пластичные смазки    

   0            355-385                           Мягкая                         

   1            310-340                                                                                                  Смазки подшипников,

   2            265-295                           Консистенция сметаны_                              смазки для водяных

   3            220-250                            Почти твердая________                               насосов

   4            175-205                           Твердая__________________________________                           

   5            130-160                           Очень твердая, мыло-                               Не указана

   6            85-115                             образная_________                                                                           

Cовместимость

Взаимная совместимость пластичных смазок зависит от загустителей и присадок, содержащихся в них, что должно определяться экспериментально. Несовместимость проявляется в структурных изменениях, особенно после кратковременного умеренного нагрева смеси,влияющего на пенетрацию после перемешивания, синерезис, температуры каплепадения и т. д.

Изменения свойств, вызываемые изменениями в композиции, прогнозировать невозможно даже при использовании одинаковых мыл и масел. Смазки, содержащие одинаковый тип мыла, обычно взаимно совместимы. Литиевые смазки несовместимы с натриевыми, кальциевые несовместимы с комплексными натриевыми смазками (в некоторых пропорциях компонентов смешения).Для исключения этих проблем старую смазку при ее смене следует полностью удалять из узла трения. Если проводят подпитку новой смазкой без полного удаления старой, то предварительно необходимо провести испытание на совместимость.

 

Применение

 Подшипники качения

Большинство (90 %) подшипников смазывают пластичными смаз­ками 1, 2 и 3 сортов по классификации NLGI. Подбор смазки проводят с учетом срока службы, частоты вращения, рабочей температуры, положения подшипника, начального крутящего момента, уплотнения подшипника и прокачиваемости (в случае централизованной системы смазки). Ориентировочные указания по подбору пластичных смазок даны в таблице.

Способ применения смазки в подшипниках качения влияет на коэффициент трения и срок службы подшипников. В случае подшипников качения с покрытием и уплотняющими дисками оптимальные эксплуатационные характеристики достигаются при заполнении подшипника смазкой на 30 % объема. Если под­шипники качения полностью заполнены смазкой, избыток ее быстро вытесняется из зоны трения в свободное пространство подшипника в зависимости от частоты вращения. В подшипниках качения смазки подвергаются механическим, термическим и хи­мическим нагрузкам, которые приводят к изменениям структуры смазки в процессе ее эксплуатации. Они поглощают частицы износа и другие загрязняющие примеси — пыль, воду, агрессив­ные газы и растворители. Отделение масла, как правило, увели­чивает твердость смазки. При потере 50 % масла вследствие испарения или синерезиса полезный срок службы смазки в под­шипнике уменьшается .

 

  Ориентировочные указания по подбору консистенции пластичных смазок *

 

 

 

Характеристика подшипников	Марки смазки по NLGI
	1	2	3

Тип подшипников:

роликовые подшипники, шариковые под­шипники (d<50 мм)                                               +

роликовые подшипники, шариковые под­шипники (d>50мм )                                                                 +

 игольчатые роликовые подшипники                                                                                     +

Монтаж и рабочие условия:

вертикальное или наклонное положение                                                                             (+)              +

низкий пусковой крутящий момент                                                                      (+)              +

хорошая герметизация                                                                                                                             +

хорошая прокачиваемость                                                                                    +               (+)

слабый шум при работе                                                                                                           +             (+)

 

* + — пригодна; ( + ) — ограниченная пригодность.

 

Зубчатые передачи

Пластичные смазки для зубчатых передач (полужидкие смазки) представляют собой мягкие мыльные смазки с длинными волокнами на базе высоковязких масел. В качестве загустителя обычно применяют натриевые мыла. Для улучшения несущей способности и адгезии, снижения износа и предотвращения задиров в эти смазки вводят присадки. Преимущество полужидких смазок над трансмиссионными маслами заключается в их герметизирующих свойствах, малых потерях на утечку, высоких адгезионных характеристиках, которые особенно хорошо проявляются в ре­жиме граничного трения во время пуска механизма.

Полужидкие смазки служат для смазывания тихоходных, плохо герметизированных редукторов (например, редукторов, кранов, шестеренчатых приводов, нестационарных приводов в горнорудной промышленности). Длинноволокнистые натриевые смазки сорта 2 по классификации NLGI применяют для смазывания зубчатых систем (редукторов буровых установок) благодаря их пластичности и малой склонности к синерезису . Полужидкие смазки иногда наносят на профили зубьев шестерен напылением в специальных распылительных устройствах.

Выбор полужидких смазок для зубчатых редукторов проводят по тем же критериям, что и выбор трансмиссионных масел, но трудно прогнозировать пригодность смазок для специального назначения, поэтому для установления оптимального качества  необходимы эксплуатационные испытания.