Смазочные материалы, классификация, области применения

Подшипники качения. Долговечность  подшипника качения, помимо нагрузки и частоты вращения, определяется правильным подбором смазки, а для регулируемых подшипников, кроме того, - регулировкой.

Пластичные смазки лучше, чем масла, работают в таких узлах, как ступицы колес, поэтому в  автомобилях подшипники задних колес смазываются смазкой, хотя довольно просто было бы решить вопрос о смазке их маслом, находящимся в заднем мосту. Масло и приготовленная на его основе смазка обеспечивают практически одинаковое сопротивление вращению подшипника. Однако смазка хуже, чем масло, отводит тепло, и подшипник, смазываемый смазкой, нагревается. Нагрев зависит от частоты вращения. В ступицах колес автомобиля, движущегося по шоссе со скоростью 80…90 км/ч, температура подшипников ступиц на 15…30 К и даже более превышает температуру воздуха.

У нормального подшипника дорожка качения гладкая, блестящая. Если подшипник изрядно поработал, на ней может появиться розоватый  или коричневатый налет - тончайшая  пленка-результат так называемого  окислительного изнашивания. Такой  подшипник вполне работоспособен, так как окислительное изнашивание развивается очень медленно. У старого подшипника дорожка становится матовой - подшипник пора заменять.

Если смазка подобрана  неправильно или ее недостаточно, на дорожке качения образуется стекловидный блестящий след. При дальнейшей работе поверхность дорожки становится шероховатой, а затем начинает шелушиться. «Жалобы» такого подшипника становятся слышны: подшипники ступиц и полуосей издают периодически скребущий или рычащий звук, а подшипники генератора или водяного насоса-звук, напоминающий прерывистое гудение шмеля или зудящий писк. При разрушении подшипники колес начинают бубнить.

Работа начавшего разрушаться  подшипника сопровождается повышенным тепловыделением. Если узел с таким  подшипником по всем правилам отрегулировать, то из-за теплового расширения внутреннего кольца подшипник может заклинить.

Теплостойкость - основное требование, предъявляемое к смазкам, применяемым в подшипниках ступиц передних колес, в водяном насосе, в выжимном подшипнике сцепления. В ступицах колес температура повышается при действии тормозов, особенно дисковых, где температура может достигать 100…1200 С. При сборке важно правильно дозировать смазку, закладываемую в подшипниковый узел. Обычно только 5% смазки находится в самом подшипнике, а на беговой дорожке - всего около 1%, и это количество обеспечивает многолетнюю работу подшипника. Когда после сборки подшипник начинает работать, смазка вытесняется с дорожек качения. Например, из роликовых конических подшипников выдавливается около 40% смазки, из шариковых-от 10 до 30%. Если узел плотно забит смазкой, вытеснение ее излишка затрудняется. Это вредно: увеличиваются энергетические потери, повышается температура узла. Интенсивное перемешивание механически нестабильной смазки приводит к ее тикстропному упрочнению, и затвердевшая смазка перестает поступать в зону трения. Более того, нагревшаяся смазка расширяется и, не находя выхода, пробивает уплотнение и выдавливается наружу. Охлаждаясь, она втягивается обратно вместе с успевшей прилипнуть к ней пылью. Поэтому при заполнении полости подшипника смазкой следует поступать так: полностью заполнить смазкой пространство до торцов колец подшипника, а остальную полость - лишь на Уз-Уз, не более.

Шаровые шарниры. Ресурс шаровых шарниров подвески и рулевого управления зависит от трех факторов: категории (ровности) дороги, герметичности и применяемой смазки. Шаровые шарниры подвески и рулевого управления по сравнению с другими узлами трения находятся в роли «мучеников»: их обильно «поливают» грязной водой, «посыпают» песком и пылью, «кидают» в них камни, а иногда «с головой» погружают в воду. Единственное утешение - их не нагревают. В этих условиях пары трения негерметизированных (точнее - полугерметизированных) шарниров с пресс-масленками более уязвимы. Поэтому сейчас повсеместно переходят на герметизированные шарниры.

Обеспечение герметичности  шарниров при эксплуатации - вот  основное требование, определяющее долговечность. По сравнению с этим требованием  подбор смазки хоть и не безразличен, но все же отступает на второй план. Если самую лучшую смазку заложить в шарнир с порванным защитным чехлом и прохатиться 200…300 км по грязной дороге, то к концу поездки вместо смазки в шарнире будет маслянистая жижа с песком. При испытаниях герметизированных шарниров автомобиля ГАЗ-24 было установлено, что практически любая смазка (ЦИАТИМ-201, N158, ЯНЗ-2 и др.) обеспечивает длительную работу узла (до 100 тыс. км пробега) без заметного износа. И, наоборот, если ты обнаружишь в шарнире рулевого управления люфт, можешь быть уверен: где-то вода и грязь проникают в шарнир.

В отличие от подшипника качения шаровой шарнир должен быть забит смазкой полностью, так  как это способствует и сохранению герметичности, и защите деталей  от коррозии, и увеличению срока  службы смазки, которая здесь деформируется почти в полном объеме. Не поленись даже в новой машине проверить наличие смазки в герметизированных шарнирах подвески. Для этого нужно вывернуть коническую пробочку и сунуть в отверстие чистую палочку или спичку. Если необходимо добавить смазку, вверни в отверстие вместо конической пробки пресс-масленку и масляным шприцем нагнетай, покачивая автомобиль, смазку в шарнир до тех пор, пока не почувствуешь, что резиновый чехол раздувается. Но не перестарайся, иначе порвешь край чехла. Добавлять нужно только смазку ШРБ-4, так как именно ее сейчас закладывают в шарниры. При ремонте, если нет ШРБ-4, можно использовать и другие марки водостойких смазок.

Карданные шарниры. В  карданных шарнирах установлены  игольчатые подшипники. Каждая иголка-ролик при работе перекатывается взад-вперед в очень небольших пределах. В этих условиях смазка играет не столько разъединяющую, сколько защитную роль. Раньше карданные шарниры смазывали трансмиссионным маслом, но оно требовало частого наполнения. Оказалось, что смазка ничуть не хуже справляется с этой функцией, однако для того, чтобы ее не надо было заменять вплоть до ремонта, от нее требуется высокая физико-химическая стабильность и водостойкость: ведь попадание воды в карданный шарнир тоже не исключается.

Смазывание карданного шарнира нужно производить только при смене крестовины, на шипах  которой иголки со временем выбивают лунки и в сочленении появляется люфт. А вообще лучше заменять карданный  шарнир целиком, вместе с корпусами  подшипников, сохраняя заложенную туда специальную смазку (это не обязательно будет смазка №158). Кстати, корпуса игольчатых подшипников очень хрупкие, их нельзя заколачивать в вилку стальным молотком, а нужно использовать для этого тиски, струбцину или, в крайнем случае, медный или алюминиевый молоток. Смазка, закладываемая в корпус перед сборкой, должна только покрывать иголки. Если ее будет больше, то при монтаже будет повреждена уплотнительная манжета. Другие узлы трения. Они не столь ответственны, как подшипники и шарниры, но тем не менее также требуют внимания к себе. В каждом конкретном, случае нужно смотреть, как узел работает, чтобы подобрать нужную смазку. Например, пары трения оборудования кузова. Многие из этих деталей склонны к заеданию, так как они не закаляются до высокой твердости и не имеют высокой чистоты обработки. Следовательно, их надо смазывать смазкой, предотвращающей задиры. Большинство из. них не герметизированы, не защищены от влаги и пыли, поэтому смазка должна обладать высокой механической и физико-химической стабильностью. Если детали пары трения перемещаются под действием пружины (например, защелка замка) и такие детали смазать слишком прочной смазкой, то усилия пружины не хватит, чтобы возвратить детали в исходное положение. А гибкий вал спидометра нельзя смазывать смазкой, прочной или вязкой при низкой температуре, иначе в начале движения со стоянки ранним морозным утром вал просто сломается. Поэтому и смазывают его смазкой ЦИАТИМ-201, мягкой и самой маловязкой при низких температурах.

 

 

 

5. Сравнительный анализ

 

Существует несколько классификаций моторных и трансмиссионных масел:

• классификация Американского общества автомобильных инженеров (SAE) предусматривает деление по вязкости на зимние, летние и внесезонные масла;

• классификация Американского института нефти (API) учитывает условия применения и уровни эксплуатации. В обозначении вначале буквой указывается тип двигателя — бензиновый или дизель, цифрой — цикличность работы двигателя — четырехтактная или двухтактная;

• отечественная классификация в обозначение включает класс масла по вязкости, тип присадки, вязкость масла, тип двигателя — бензиновый или дизель.

Пластичные (консистентные) смазки при обычной температуре находятся в мазеобразном состоянии, при нагревании переходят в жидкое состояние. Они представляют собой сложные коллоидные системы, твердую фазу которых составляет загуститель (иногда и наполнитель), жидкую — минеральные масла.

Важнейшими свойствами (качественными характеристиками) консистентных смазок являются: пенетрация (консистенция) — степень густоты смазки (измеряется с помощью пенетрометра посредством погружения в смазку конуса, оценивается числом пенетрации, выраженным в десятичных долях миллиметра); температура каплепадения (плавления), при которой смазка переходит в жидкое состояние, характеризует верхний предел рабочей температуры смазки; химическая и механическая стабильность; коллоидная стабильность — стойкость смазок против распада на жидкую и твердую фазы; термическая стабильность — способность сохранять свою структуру и свойства при длительном нагревании.

Наиболее известные  консистентные смазки — солидол, графитная смазка, литол и др.

По типу основы пластичные смазки могут быть:

• на нефтяных маслах — полученные переработкой нефти; на синтетических маслах — синтезированные;

• на растительных маслах — полученные переработкой натуральных продуктов;

• на смеси нефтяных и синтетических масел.

По природе загустителя пластичные смазки классифицируются следующим образом:

• мыльные. Для их производства в качестве загустителя применяют мыла. Они подразделяются на натриевые, кальциевые, алюминиевые, литиевые, комплексные. Составляют более 80 % всего производства смазок;

• углеводородные. Для их производства в качестве загустителя используют парафин, церезин, петролатум;

• неорганические. Для их производства в качестве загустителя используют силикаты;

• органические. Для их производства в качестве загустителя используют сажу

 

Сейчас рассмотрим сравнение  основных свойств между минеральным  и синтетическим маслом:

Свойства Минеральные масла Синтетические масла Синтетические углеводороды Органические эфиры Полигликоли Эфиры фосфорной кислоты РАО Ароматические алкилаты Диэтиловые эфиры Полиэфиры Текучесть при  низкой температуре Посредственная Хорошая Хорошая Хорошая Хорошая Хорошая Приемлемая Вязкость при  высокой температуре Приемлемая Хорошая Приемлемая Хорошая Хорошая Очень хорошая Посредственная Стойкость к окислению при высокой температуре Приемлемая Очень хорошая Хорошая Хорошая Превосходная Хорошая Приемлемая Совместимость с минеральными маслами   Превосходная Превосходная Хорошая Приемлемая Посредственная Приемлемая Стойкость к  испарению Приемлемая Превосходная Хорошая Превосходная Превосходная Хорошая Хорошая Совместимость с прокладками и обычными красками Превосходная Превосходная Превосходная Хорошая Приемлемая Хорошая Приемлемая Стойкость к  гидролизу Превосходная Превосходная Превосходная Приемлемая Приемлемая Очень хорошая Приемлемая Возможность растворения  присадок Превосходная Хорошая Превосходная Очень хорошая Очень хорошая Приемлемая Хорошая Способность к  разложению микроорганизмами Посредственная Посредственная Посредственная Хорошая Хорошая Сильно меняющаяся Посредственная Безвредность Хорошая Хорошая Хорошая Хорошая Хорошая Хорошая Посредственная

 

  

 

А теперь рассмотрим температурные  диапазоны использования синтетических  масел (0W, 5W) и минеральных (15W, 20W).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Дано общее представление  о том, что представляет, из себя смазка и как она получается. Смазочное масло из недостаточно герметичного узла трения обязательно вытечет, так как оно представляет собой нормальную жидкость, способную бесконечно деформироваться под действием даже ничтожных сил. Иное дело смазка. Благодаря существованию жесткого «каркаса» при небольших касательных напряжениях смазка ведет себя как твердое тело, но когда касательное напряжение достигает некоторой критической величины-предела прочности на сдвиг, «каркас» ломается и смазка начинает течь как жидкость. По прекращении движения «каркас» образуется вновь - смазка опять превращается в твердое тело. Подобные вещества называются аномальными жидкостями.        Смазку получают путем добавления к смазочному маслу (дисперсионной среде) загустителя, способного образовывать «каркас».  Так же в данной работе говорилось о свойствах смазок, поведение смазки гораздо сложнее, чем смазочного масла, поэтому для всесторонней оценки эксплуатационных качеств нужно рассматривать достаточно большое количество свойств.          Смазка как твердое тело характеризуется пределом прочности, а как жидкость – вязкостью.          Прочность смазки должна быть достаточной, чтобы смазка не сбрасывалась с движущихся деталей, не вытекала из узлов трения. Но с другой стороны, слишком прочная смазка плохо, а то и совсем не будет поступать в зону контакта трущихся пар, будет приводить к заеданию, например, таких узлов, как замки дверей, багажника, капота. Чем ниже предел прочности, тем мягче смазка.      Вязкость характеризует поведение смазки, когда она течет. В отличие от смазочного масла, вязкость которого при определенной температуре величина постоянная, вязкость смазки сильно зависит от скорости деформации: с увеличением ее она понижается. Это-положительное явление, так как оно снижает энергетические потери в подшипниках качения: моменты трения в подшипнике при работе на смазке и на масле мало отличаются. И в конце данной работы делая вывод можно сказать, что смазки помогают в работе оборудования без них сложно представить как будет функционировать какая либо техника, машины, самолеты, конвейеры и т.д.

 

 

 

 

Список использованной литературы:

1. Богданович П.Н., Прушак В.Я. Трение и износ в машинах: Учеб. для техн. вузов. Минск: Высш. шк. 1999.

2. Буше Н.А. Трение, износ и усталость в машинах. М.: Транспорт, 1987.