1.4.4. Смазка

Смазочные материалы обеспечивают:

- разделение поверхностей перемещающихся друг относительно друга деталей;

- уменьшают силу трения и износ деталей;

- способствуют охлаждению и герметизации взаимодействующих деталей;

- замедлению коррозии и снижению уровня шума.

Смазочные материалы могут быть в твердом, пластичном, жидком или газообразном виде.

Для улучшения технических характеристик смазочных материалов в них добавляют различные присадки, изменяющие их физические (вязкость, реологию) и химические (замедление окисления и коррозии) свойства, а также свойства трущихся пар (уменьшают коэффициент трения, предохраняют поверхности трения от изнашивания, защищают их от заедания и задиров).

На сегодня существует целая индустрия, связанная со смазочными материалами, известны и применяются разнообразные специальные и универсальные материалы.

В буксах с подшипниками скольжения 1 (рис.1.34) использовалась жидкая смазка на основе мазута (тюрк. mazut отбросы – густая маслянистая жидкость коричнево-черного цвета остается после атмосферной перегонки нефти плотностью 890 – 1000 кг/м², низшей теплотой сгорания около 40 МДж/кг). Для нее в буксе было предусмотрено специальное корыто, в которое опускались фитили смазочной подушки, польстера. Уровень смазки в буксе постоянно поддерживался путем добавления ее на остановочных пунктах. Для сохранения условий жидкостного трения, независящего от внешней температуры, приходилось весной и осенью производить замену смазки на соответствующую летним и зимним температурам. При соблюдении технологии использования эта смазка обеспечивала условия жидкостного трения в подшипниковом узле.

В корпусах 2…6 (рис.1.34) букс с подшипниками качения применяется консистентная смазка, для которой не нужен специальный смазочный узел. Смазкой определенного состава и количества заполняется свободное пространство в корпусе буксы. Заметим, что при небольших окружных скоростях (до 400 об/мин) эти смазки (консистентные) ведут себя неплохо. При больших скоростях (более 1700 об/мин., 300 км/ч) они создают повышенное сопротивление перекатыванию роликов, которое в целом превышает жидкостное трение подшипников скольжения. Поэтому и сейчас в высокооборотных системах используются подшипники скольжения.

В буксовых узлах с роликовыми подшипниками используется технический вазелин (греч. èlaion оливковое масло – однородная смесь минерального масла и твердых углеводородов (парафина, церезина, петролатума); вязкий продукт, плотность 870 – 885 кг/м³, t_пл 37 – 52 ^оС), специальная железнодорожная антифрикционная смазка ЛЗ-ЦНИИ (ГОСТ 19791-74) или ЛЗ-ЦНИИ (у) (ТУ 0254-013-00114820-99), представляющая собой по своему составу однородное маловязкое нефтяное масло, загущенное натриево-кальциевым мылом кислот касторового масла и содержащее антиокислительную и противоюзную присадки. Эта смазка желтого цвета со светлыми или темными оттенками с температурой каплепадения не ниже 125 – 130 ^оС. Она обладает хорошими противоизносовыми и противозадирными качествами. Однако эта смазка склонна к термоупрочнению, т.е. значительно увеличивает свою вязкость при низких температурах, что приводит к дополнительным энергетическим затратам при трогании поезда с места и во время движения; в смеси с некоторыми химическими веществами образует агрессивные среды, приводящие к коррозии подшипников, а также у нее недостаточные консервационные свойства.

У смазки ЛЗ-ЦНИИ слабая водостойкость. Она подвергается обводнению – увеличению допустимой массовой доли воды в составе смазывающего материала. Вода проникает в буксу через неплотности в уплотнениях, как в обычных условиях, так и при обмывке в моечных машинах. Установлено, что в смазке содержит до 5% воды. Обводненность можно установить визуально по изменению ее цвета (она вместо темно-желтого цвета становится белой), по выбросам ее из буксы через лабиринтное уплотнение, неплотности смотровых и крепительных крышек.

Вода присутствует в смазке в виде кристаллогидратов, газовых гидратов и в эмульсионном (свободном капельном виде). Особенно опасная свободная вода, которая при отрицательных температурах застывает, образуя кристаллы льда. В осенний и весенний периоды, когда температура окружающей среды колеблется от «плюса» днем до «минуса» ночью и при высокой относительной влажности, влага выделяется в жидкую фазу. Вода в смазке может привести к образованию контактно - усталостных трещин в зонах контакта ролика с кольцом во время длительных стоянок подвижного состава.

Отмеченные выше недостатки смазки ЛЗ-ЦНИИ были устранены в гидрофобной литиевой смазке БУКСОЛ, разработанной ОАО ВНИИЖТ и Кусковским заводом консистентных смазок. Благодаря специальным присадкам эта смазка обладает повышенными антифрикционными и защитными свойствами. Она предназначена для работы при изменении температурного режима окружающей среды в пределах ± 60 ^оС (допускается ее использование при температуре до + 120 ^оС).

Пластичные (густые) смазки более легки в обслуживании, меньше расходуются, удобны в применении в труднодоступных местах, куда закладываются при сборке, заполняют и герметизируют зазоры. Их недостаток в том, что в конструкции требуется предусматривать специальные полости. Эту полость первоначально заполняют на 2/3 объёма при n 1500 об/мин или на 1/2 объёма при n > 1500 об/мин. В дальнейшем обычно через каждые шесть месяцев производят ревизию букс, добавляют свежую смазку, а через год или при очередном деповском ремонте её меняют с предварительной разборкой и промывкой буксового узла.

Новый взгляд на смазки подшипников буксовых узлов дают концерны SKF (Швеция), Вгепсо (США) и другие разрабатывающие и производящие кассетные роликовые подшипники для работы на железных дорогах России в пассажирских вагонах со скоростью движения до 200 км/ч и в грузовых с увеличенными осевыми нагрузками (до 27 тс/ось). Кассетный буксовый узел представляет собой готовую к установке конструкцию, отрегулированную на заводе-изготовителе, заправленную смазкой и снабженную внутренними уплотнениями. Он имеет меньшие размеры и массу (55 кг), чем типовой буксовый узел (105 кг), а также требует в 2 раза меньшее количество смазки на заправку узла и достаточно высокую гарантию (см.п. 1.4.4).

Здесь следует отметить, что в этой области, как ни в какой, присутствуют и охраняются секреты состава, технологий и организации производства смазок.

При консистентной смазке необходимо применение щелевых, лабиринтных и центробежных уплотнений.