Назначение и свойства смазочных материалов и спецжидкостей

Эксплуатационная надежность машин зависит в значитель­ной степени от правильной их смазки, выбора смазочного мате­риала, конструкции смазочных устройств.

Смазка - это действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшается сила трения и (или) интенсивность изнашивания.

Смазочный материал - это материал, вводимый на поверх­ность трения для уменьшения силы трения и (или) интенсивно­сти изнашивания. Он может быть жидким, пластичным или твер­дым.

Смазывание - это подведение смазочного материала к по­верхности трения.

Наиболее благоприятные режимы смазки обеспечиваются подбором оптимальных смазочных материалов, подачей их к трущимся поверхностям в необходимых количествах, рацио­нальной конструкцией узлов трения, а также выбором правиль­ной технологии смазывания и систем смазки.

Смазочные материалы выполняют следующие функции:

1. снижают силы трения, а следовательно, уменьшают поте­ри мощности на преодоление этих сил;

2. снижают износ трущихся поверхностей деталей вследст­вие создания жидкостного или граничного трения, а также смы­вают с поверхностей трения продукты износа и абразивные час­тицы;

3. охлаждают детали, работающие в условиях высоких тем­ператур или нагревающиеся при преодолении сил трения;

4. амортизируют ударные нагрузки;

5. уплотняют зазоры и защищают поверхности трения от попадания извне агрессивных жидкостей, газов, паров, пыли, грязи, абразивных частиц;

6. снижают шум и вибрации при контакте металлических поверхностей;

7. защищают от коррозии.

По природе смазочные материалы подразделяются на:

1. минеральные, получаемые из нефти, угля, сланца и дру­гих минералов;

2. органические: животные из жира животных (китовый и рыбий жир, свиное сало и др.) и растительные из хлопка, клеще­вины, конопли и другие;

3. синтетические, получаемые путем химического синтеза.

По физическому состоянию смазочные материалы подразде­ляются на жидкие масла в виде эмульсий, пластичные (конси­стентные) и твердые.

К специальным жидкостям относятся смазочно- охлаждающие технологические средства, рабочие жидкости для гидросистем и моющие средства.

Свойства смазочных материалов и спецжидкостей опреде­ляются вязкостно-температурными характеристиками, стойко­стью к окислению, коррозионной активностью, зольностью и температурой застывания, а также коксуемостью масел и анти­пенной устойчивостью.

Вязкостно-температурные характеристики определяются влиянием температуры на вязкость смазочного материала.

Вязкость - внутреннее трение жидкого смазочного материа­ла, возникающее между его молекулами и слоями при их относи­тельном перемещении под действием внешних сил. Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость.

Динамической вязкостью г) называется сила сопротивления двух слоев жидкого смазочного материала площадью 1 см², на­ходящихся на расстоянии 1 см друг от друга и перемещающихся один относительно другого под действием внешних сил со ско­ростью 1 см/с. Единица динамической вязкости - Па с.

Кинематическая вязкость равна отношению динамическом вязкости смазочного материала к его плотности (v = /р). Едини­ца кинематической вязкости — м²/с.

Условная вязкость (ВУ) выражается в градусах, она показы­вает отношение времени истечения из прибора, называемого вискозиметром типа ВУ, 200 мл испытуемого смазочного мате­риала при температуре испытания ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при 20 °С. Для перевода значений кине­матической вязкости в условную, выраженную в градусах, ис­пользуют специальные таблицы.

Чем больше вязкость масла, тем меньше его текучесть. От вязкости зависит коэффициент трения и, следовательно, надеж­ность и экономичность работы машин, агрегатов и узлов трения. Для каждой машины, агрегата или узла трения необходимо под­бирать смазочное масло определенной вязкости. Использование масла низкой вязкости приводит к повышению трения, нагреву и усиленному изнашиванию деталей. Использование масел чрез­мерно высокой вязкости ведет к потерям мощности и, в конеч­ном итоге, к снижению КПД машины. Вязкость смазочного мас­ла изменяется в зависимости от температуры окружающей сре­ды, двигателя, агрегата и узла трения: при нагревании вязкость масла уменьшается, а при охлаждении — увеличивается.

Зависимость вязкости от температуры принято характеризо­вать отношением кинематической вязкости при t = 50 °С к кине­матической вязкости при t= 100 °С. Чем меньше это отношение, тем выше вязкостно-температурные свойства масла. Степень из­менения вязкости масла от температуры выражается также ин­дексом вязкости (ИВ). Чем выше его значение, тем лучше масло.

Стабильность смазочного масла против окисления. Смазоч­ное масло при работе в двигателях, агрегатах и узлах трения окисляется кислородом воздуха, в результате чего изменяется состав масла, в нем появляются новые вещества (смолы, органи­ческие кислоты и т. п.). Изменяются физико-химические свойст­ва масла, в частности, увеличивается вязкость, повышается ки­слотное число и т. п. Появляется необходимость оценивать тер­моокислительную стабильность моторных масел, т. е. их способ­ность образовывать лаковые пленки на деталях двигателя при определенных температурах окисления.

Коррозионные свойства. Коррозию металлов, особенно вкладышей подшипников двигателей внутреннего сгорания с баббитовой заливкой, могут вызывать низко- и высокомолеку­лярные органические кислоты, образующиеся при окислениимасла, и активные сернистые соединения, проникающие в масло после сгорания серистого топлива. Наибольшую опасность для двигателей представляют низкомолекулярные органические ки­слоты.

Зольность. Зола образуется при сгорании масла. Содержание золы в масле должно быть минимальным. Чем лучше очищено масло, тем меньше его зольность. Однако зольность масла изме­няется с введением в него присадок, в состав которых входят ме- таллоорганические соединения, поэтому в некоторых ГОСТах и ТУ на масла указывается их зольность до и после введении при­садки.

По температуре вспышки и воспламенения масла судят об огнеопасности масла.

Температура застывания. Потеря текучести масла может принести к прекращению поступления масла в холодное вре­мя года к подшипникам и узлам трения. Потеря текучести масла происходит в результате выделения из него твердых парафино­вых углеводородов.

Не допускается содержание в маслах механических приме­сей и воды. В маслах с присадками наличие минеральных ве­ществ (не примесей) не должно быть более 0,015 % (эти вещества не являются абразивными; они появляются при наличии в соста­ве масел присадок). Содержание воды в масле не допускается, так как ухудшаются его смазочные свойства; вода вызывает кор­розию поверхностей трения, ослабляет действие присадок.

Особенно опасно наличие воды в масле в зимнее время.

При содержании в масле с присадкой ВНИИ НП-360 более 0,3 % воды возможно выпадение присадки в осадок.

Коксуемость масла — это способность масла под влиянием высоких температур разлагаться с образованием твердых осад­ков (кокса). Она зависит от химического состава масла, степени его очистки, наличия присадок. Следует иметь в виду, что кок­суемость масел с присадками выше, чем базовых масел, но это не означает, что качество масла с присадкой ухудшается.