Смазка машин. Виды смазочных материалов

Смазка  машин. Виды смазочных материалов

 

1. Классификация смазочных материалов

 

Надежность и долговечность  машин в значительной степени  зависит от правильного выбора смазочных  материалов и режимов смазки. Это  способствует повышению производительности машин и снижению эксплуатационных расходов.

Смазочные материалы снижают потери мощности на трение, уменьшают интенсивность  изнашивания деталей, удаляют с  поверхности трения продукты износа, уплотняют зазоры, тем самым защищая  соединения от попадания посторонних  частиц, очищают поверхности деталей  от загрязняющих отложений, отводит  тепло от соединения и стабилизируют температуру Деталей, предохраняют детали от коррозии, амортизируют ударные нагрузки в сочленениях.

В зависимости от происхождения  смазочные материалы разделяют  на Следующие группы: минеральные, получаемые из нефти, угля и других Минералов; растительные, получаемые из растений (хлопка, подсолнечника и ДР-); животные, получаемые из жира животных (свиное сало, тюлений, Китовый, рыбий жиры и др.); синтетические, получаемые в результате химического синтеза.

В настоящее время наибольшее распространение  имеют смазочные материалы минерального, в первую очередь нефтяного, происхождения  вследствие своих сравнительно высоких  качеств и невысокой стоимости, но все шире применяются и высококачественные синтетические материалы.

По физическим свойствам смазочные  материалы подразделяют смазочные  масла, консистентные смазки и твердые  смазочные материалы (графит, тальк). К смазочным маслам относятся смазочные материалы, которые сохраняют текучесть при 10 -15 °С; консистентные смазки при этой температуре переходят в мазеподобное состояние.

 

2. Смазочные масла

 

Минеральные масла получают вакуумной  перегонкой и химической обработкой мазута, оставшегося после первичной  переработки нефти. При этом выделяются следующие масляные дистиллаты: легкие, средние и тяжелые индустриальные масла; цилиндровые масла; масляный гудрон.

С целью удаления вредных примесей масляные дистиллаты очищают следующими способами:

- добавлением в масло серной  кислоты H2S04, которая вступает в соединения с примесями и образует отстаивающиеся соединения;

-обработкой масла щелочами (например, NaOH);

-воздействием на масла специальных  веществ (адсорбентов) — земель, в порах которых происходит  адсорбция содержащихся в масле  примесей;

• обработка масла специальными растворителями (фенолом, фурфуролом, нитробензолом, пропаном), обеспечивающими растворение вредных примесей;
• обработкой масла водородом под повышенным давлением, чем достигается высокая степень его очистки от серы.

Очищенные дистиллаты (рафинаты) подвергают специальной обработке для придания маслам необходимых физических и химических свойств. Введением в масла присадок (добавок) улучшают их эксплуатационные свойства.

Основными физико-химическими свойствами минеральных масел являются плотность, вязкость, температура вспышки, температура  застывания, маслянистость, содержание механических примесей и воды, химическая стойкость.

Плотность минеральных масел находится в пределах 0,87 - 0,95 г/см3.

Вязкость характеризует внутреннее трение и обусловливает образование масляной пленки на поверхности детали. От вязкости масел зависят потери на преодоление сил трения в сопряжениях, скорость изнашивания деталей, легкость запуска двигателей внутреннего сгорания, степень уплотнения сопряжений типа гильза - поршень и т. д. Вязкость масел определяют капиллярными вискозиметрами - сосудами с калиброванными насадками, в которых замеряют время истечения жидкости.

Различают вязкость динамическую, кинематическую и условную.

Под динамической (абсолютной) вязкостью понимают силу сопротивления взаимному перемещению двух параллельных слоев жидкости. За единицу динамической вязкости и принимают Пас (пуаз).

Кинематическая вязкость — это отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности при измеряемой температуре. Единицей кинематической вязкости является м /с (стоке).

Кинематическая вязкость приводится в ГОСТах и входит в обозначение марки масла.

Для определения вязкости масел  при различных температурах используют специальные номограммы.

Вязкостно-температурные свойства масел оцениваются индексом вязкости. Чем выше индекс вязкости, тем лучше  масло. Масло с индексом 80 -90 считается  хорошим, а с индексом 100 и более - очень хорошим.

Обычно вязкость масла определяется при температуре +50 °С и для очень вязких масел - при +100 °С.

Условная вязкость - отношение времени истечения через калиброванное отверстие вискозиметра типа ВУ 200 мл исследуемой при определенной температуре жидкости ко времени истечения того же количества дистиллированной воды при температуре +20 °С.

Вязкость масла зависит от температуры  и давления. С повышением температуры  вязкость масел уменьшается и  с понижением увеличивается. Масла, вязкость которых изменяется с изменением температуры незначительно, являются наиболее качественными. С повышением давления вязкость масел увеличивается. Например, при увеличении давления до 107 Н/м2 (10 МПа) вязкость масел увеличивается в 20 раз [2].

Температурой застывания назьтрчется температура, при которой масло теряет свою подвижность. При этом мениск масла в наклоненной под 45° пробирке не должен менять своей формы в течение 1 мин. Температура застывания масла характеризует его пригодность для использования в различных климатических условиях. Температура застывания минеральных масел находится в пределах от - 5 до - 30 °С.

Температурой вспышки называется температура, при которой масло загорается при поднесении к нему открытого пламени и горит не менее 5 с. Температура вспышки минеральных масел равна 200 - 300 °С.

Маслянистость характеризует смазывающие качества масел, т. е. их способность обеспечивать граничное трение между сопрягаемыми поверхностями за счет образования адсорбированных молекулярных пленок. Маслянистость оценивается прочностью масляной пленки и коэффициентом трения. Масла животного и растительного происхождения обладают большей маслянистостью, чем нефтяного.

Химическая стойкость масел оценивается несколькими показателями Кислотное число характеризует коррозионные свойства масел и представляет собой количество миллиграммов едкого калия (КОН), необходимое д^ нейтрализации органических кислот в 1 г масла.

Зольность масла показывает содержание в нем минеральных примесей Она оценивается количеством оставшейся воды в процентах после медленного выпаривания 50 г масла в тигле и прокаливания остатка до полного сгорания углерода. Для индустриальных масел зольность допускается до 0,007 % и для автотракторных масел - до 0, 025 %.

Термоокислительная способность масла показывает его склонность к образованию лаковых отложений в зоне высоких температур.

Наличие воды в масле является причиной образования вредных эмульсий, снижения вязкости и липкости масла, способствует окислению.

Попадание в масла различных  механических примесей в виде абразивных веществ или их образование в  прцессе работы в результате осадков и нагаров способствует скорости изнашивания поверхностей, увеличению износа.

Положительными качествами масел  являются низкий коэффициент внутреннего  трения, высокая стабильность и чистота, хорошая работоспособность при  значительных скоростях и температурах, способность отводить тепло, а отрицательными качествами - пожароопасность, применение сложных уплотнений, значительный расход из-за утечек.

Высокие требования, предъявляемые  к смазочным материалам удовлетворить  обычные масла не могут. Для придания необходимых свойств в них добавляют специальные присадки, повышающие вязкость, понижающие температуру застывания, предотвращающие отложение нагара и смолистых осадков в двигателях, улучшающие антикоррозийные свойства и т.д.

Для повышения вязкости маловязких масел и сообщения им свойств всесезонных масел (не теряют вязкости при повышении температуры и не застывают при ее понижении) используют присадки винипол ВБ-2, КП-20, полиизобутилен и полиметакрилат, добавляемые к маслу в пределах до 5 %.

Снижение температуры застывания масла достигается с помощью  добавки депрессаторов в количестве 0,1 -2%. Наиболее распространенные депрессаторы - АзНИИ, АФК.

Антикоррозийные присадки способствуют образованию на поверхности металла  изолирующей пленки, нейтрализуют в  маслах продукты, вызывающие коррозию (НИИ ГСМ 12 - 0,5-3 %).

Есть присадки, увеличивающие нагрузочную  способность масла, антиокислительные свойства, улучшение смазочных свойств и т.д. Смазочные масла выпускаются в соответствии с требованиями ГОСТов, ОСТов, МРТУ и других нормативных документов.

Буквы в маркировке масел обозначают область применения, способ очистки, а цифры - вязкость. Например, масло  АКЗп-6 расшифровывается следующим  образом: А - автотракторное, К - кислотно-контактной очистки, 3 - загущенное, п — с присадками, 6 - кинематическая вязкость при 100 С, равная 6хЮ" м2/с. Масло ДС - 8 - дизельное, селективная очистка, вязкость 8 * 10"6 /с.

По двойной классификации масла  разделены, кроме того, на шесть групп  по эксплуатационным свойствам: А, Б, В, Г, Д, Е (применительно к международной классификации) и на семь групп по вязкости: 6,8,10,12,14,16,20. По этой классификации масла имеют обозначение АКЗп-6 (М6Б), где в скобках приводится новая марка масла. Буква М показывает на то, что масло моторное, цифра показывает вязкость масла при 100 С, буква Б определяет группу масла, характеризующую область его применения.

Смазочные масла, используемые для  горных машин, подразделяются на следующие  основные группы:

1. индустриальные масла, применяемые для смазки деталей, работающих в нормальных условиях (И-12А - легкие, И-20А и И-40А - средние, И-50А - тяжелые);

2) трансмиссионные, применяемые для смазки тяжело нагруженных 
передач (трансмиссионное зимнее и летнее, для гипоидных передач, ТАПЮ, ТА*-15, ТС-14,5, ТС-8, ТОЮ, МТ-14П, МТ-16П);

3) турбинные масла, применяемые для смазки деталей, работающих с большими скоростями и выдерживающих высокие удельные нагрузки (турбинное Т4б, Т57 и др.);

4) моторные, применяемые для смазки деталей и сопряжений в двигателях внутреннего сгорания [автотракторные - АКЗп-6 (М6Б), АКЗп-10 (М10Б), АС-6 (М6Б), АС-8 (М8Б),АО10 (М10Б); дизельные - ДС-8 (М8Б), ДС11(М10Б),Дп-8]

5. компрессионные масла, применяемые для смазки деталей и сопряжений, работающих в условиях высокого давления и высокой температуры (12М, 19М, 19Т,К019); цилиндровые масла, применяемые для смазки деталей в тяжело нагруженных узлах, работающих при высокой температуре (цилиндровое 11, цилиндровое 24 и др.);
6. специальные масла - железнодорожные, трансформаторные, приборные (осевое Л, 3, С, приборное МВП).

 

3. Системы смазки машин 

 

В горных машинах применяют две  системы смазки; индивидуальную и  централизованную. В индивидуальных системах к каждой смазываемой паре подводится смазка при помощи отдельных смазочных устройств. В централизованных системах одно смазочное устройство используется для смазки нескольких трущихся пар.

Системы смазки разделяют по времени  действия, способу подачи смазки по характеру ее циркуляции. По времени  действия смазка может быть периодической  и непрерывной; по способу подачи - принудительной и принудительной; по характеру циркуляции - проточной, циркуляционной и смешанной.

Периодическая смазка производится в промежутки времени, предусмотренные инструкцией по техническому обслуживанию, а непрерывная - через заранее установленные периоды или непрерывно в процессе работы машины. Принудительная подача смазки к рабочим поверхностям деталей выполняется насосами различных типов, а в системах непринудительных -самотеком. В проточных системах смазочные материалы пропускаются через смазываемые поверхности и не возвращаются к ним, а в циркуляционных системах многократно возвращаются к ним.

В индивидуальных системах применяют периодическую и непрерывную смазки. При периодической смазке смазочные материалы поступают к рабочим поверхностям через масленки. Непрерывная непринудительная смазка происходит при работе деталей в масляной ванне (зубчатые передачи, подшипники в редукторах). Непрерывная принудительная смазка осуществляется непрерывной подачей масла в зону контакта трущихся деталей насосом (разбрызгиванием или под давлением).

На машинах роторных комплексов применяют индивидуальную ручную смазку, централизованную густую смазку и циркуляционную жидкую смазку.

В зависимости от количества смазываемых  точек индивидуальная ручная смазка составляет: у роторных комплексов 30 - 40 %, у отвалообразователей и перегружателей - 20-30 %, у конвейеров без роликоопор - до 20 %. В роликоопорах густая смазка закладывается на один-два сезона. Подача смазки к местам трения производится через пресс-масленки шприцами, а в труднодоступные места (втулки центральной цапфы и др.) прокладывается маслопровод.

Централизованную систему консистентной  смазки применяют для ходовой  части экскаваторов, перегружателей, отвалообразователей, опорно-поворотнных устройств, блоков, полиспастов подъема стрелы и т.д. Смазка подается ручным насосом с гидроприводом. На каждую гусеницу устанавливается своя система смазки.

Для смазки приводов ротора, конвейеров, поворотных механизмов, гусеничной цепи, подъема стрел применяют циркуляционную систему жидкой смазки. Подача масла  осуществляется шестеренчатыми насосами.