7.5 Підвищення довговічності обладнання шляхом забезпечення оптимальних умов змащування

Роботоздатність механізмів і машин, їх довговічність істотно залежать від трьох основних чинників: конструкції, технології (якості) виготовлення, раціонального змащування.

Мастильний матеріал як елемент триботехнічної систе­ми виконує такі функції:

• знижує сили тертя, що виникають у ділянці контак­ту її елементів;

• зменшує спрацювання та запобігає схоплюванню ру­хомих дотичних поверхонь;

• відводить теплоту із зони тертя;

• захищає поверхні тертя елементів системи та інші неізольовані від корозійного впливу зовнішнього середовища поверхні;

• ущільнює зазори між спряженими елементами три-босистем;

• видаляє із зони спряження деталей продукти спрацю­вання, корозії та різні забруднення.

У харчовій і переробній промисловості та галузевому машинобудуванні використовують такі основні види мастиль­них матеріалів:

• рідкі (переважно мінеральні, органічні й син­тетичні оливи),

• пластичні або густі (мазі),

• тверді

• та газоподіб­ні.

За призначенням оливи поділяють на транс­місійні, індустріальні, гідравлічні, компресорні, електроізоляційні, консерваційні та спеціальні.

Трансмісійні оливи призначені для змащування меха­нічних і гідромеханічних передач.

Індустріальні оливи застосовують для зменшення коефіцієнта тертя у вузлах тертя промислового обладнання. Водночас вони призначені для відведення теплоти, захисту деталей від корозії, очищення поверхонь тертя від забруднен­ня, ущільнення, запобігання зчепленню поверхонь тертя. Такі оливи поділяють на чотири групи: для гідросистем; для напрямних ковзання; для зубчастих передач; для підшипни­ків кочення.

Гідравлічні оливи (рідини) використовують як робоче тіло в гідросистемах різних машин. Для амортизаторів (че­рез специфіку їхньої роботи) застосовують спеціальні оливи, робочий діапазон температур яких має становити від -60 до +400 °С.

Компресорні оливи використовують для змащування і герметизації вузлів тертя різних компресорів і вакуумних насосів.

Електроізоляційні оливи призначені для захисту електро­технічних виробів, вузлів, апаратури від електропробою.

Консерваційні матеріали (оливи, розчини з обмеже­ною розчинністю, аерозолі, емульсії) призначені для захисту технічних виробів, вузлів, апаратури, машин, конструкцій від атмосферної корозії і корозійно-механічного спрацюван­ня. До цієї групи входять тільки оливи для консервації і ходові.

Оливи класифікують за критеріями в'язкості та якості. За якістю оливи поділяють на звичайні (без присадок), з присадками і з наповнювачами (твердими мастилами).

Оливи, що добре захищають від одного виду спрацю­вання, можуть не захищати від інших його видів і навіть стимулювати руйнування поверхонь тертя. Щоб поліпшити експлуатаційні властивості олив, їх ле­гують присадками. Такі композиції найчастіше замінюють звичайні оливи в усіх відповідальних випадках подібно до того, як леговані сталі інколи витісняють вуглецеві.

Мастила призначені для зменшення і запобігання спра­цюванню, зниження коефіцієнта тертя. У багатьох випадках оливи одночасно мають відводити теплоту із зони тертя, за­побігати корозії, виконувати спеціальні функції, наприклад передавати рух у гідроприводах. Тому експлуатаційні влас­тивості олив поділяють на змащувальні та службові.

Індустріальні оливи використовують для промислового устаткування й умовно поділяють за в'язкістю на три групи: малов'язкі (легкі), средньов'язкі (середні), в'язкі (важкі). Індустріальні оливи загального призначення І-5А, І-І8А — І-100А за вимогами стандарту є дистиляторними і залишко­вими оливами нормального ступеня очищення без присадок. Вони призначені для змащування промислового обладнання, коли не потрібні спеціальні оливи з присадками. Крім того, їх використовують як базові при виробництві олив із присад­ками. У сучасному обладнанні поширені леговані індустрі­альні оливи різноманітного асортименту.

Пластичні мастила (мазі) одержують при змішуванні рідких олив з милами або спеціальними загусниками. Вони незамінні у вузлах, де рідкі оливи не утримуються, а їхнє без­перервне подавання неможливе або недоцільне. їх також використовують як ущільнювачі в сальниках, різьбових та інших з'єднаннях. Залежно від типу загусника мазі поділяють на натрієві, літієві, алюмінієві, силікагелеві, полімерні з фтором, полікар-баміди та ін. Нижче наведено асортимент і сфери застосуван­ня пластичних мастильних матеріалів.

Мастила загального призна­чення (солідоли) — це гідровані кальцієві мастила. Перева­гою є водостійкість, добрі захисні (від корозії) і про-тизадирні властивості, недоліком — низькі температура плав­лення і механічна стабільність. Промисловість випускає два види солідолів: синтетичний (ГОСТ 4366-76) і жировий (ГОСТ 1033-79).

Солідол синтетичний — це м'яка синтетична мазь від світло- до темно-коричневого кольору. Містить Са (до 3 %), що є стабілізатором. Випускається двох марок — солідол С (СКа 3/7-2) і прес-солідол С (СКа 4/5-0).

Солідол С — наймасовіший сорт антифрикційних плас­тичних мастил. Його застосовують у підшипниках кочення і ковзання, в шарнірах, гвинтових і ланцюгових передачах та інших вузлах тертя. Недоліком солідолу С є низька меха­нічна стабільність. При сильному ущільненні його експлуа­таційні властивості погіршуються. Він недостатньо сумісний з іншими мастилами, тому, замінюючи солідол С на мастила інших типів, його потрібно повністю видаляти з вузла тертя.

Прес-солідол С застосовують переважно у вузлах тертя машин і обладнання. Його готують з менш в'язких мастил і додають меншу кількість загусника, тому він краще нагніта­ється солідолонагнітачем, ніж солідол С.

Солідол жировий відрізняється від синтетичного тим, що містить кальцієві мила жирних кислот, які входять до складу природних жирів.

Солідоли використовують у вузлах тертя, що працюють за температури до 60... 70 °С, коли до їхньої якості особливих вимог не ставлять. Тому при впровадженні нових енергонаси-чених машин солідоли замінюють високоякісними масти­лами, насамперед багатоцільовими. Солідоли всіх марок мож­на без обмежень заміняти ЛИТОЛом-24, з яким вони сумісні.

Розроблено пластичні мастила «Літрол» і «Ріплена» на основі модифікованої ріпакової олії, які є екологічно безпечними і з успіхом замінюють солідоли та ЛИТОЛ.

Графітна мазь — це гру­ба, щільна мазь чорного кольору зі срібним відтінком. За складом подібна до синтетичних солідолів, але виготовлена на в'язкій оливі, а загусником є графіт. Незважаючи на незадовільні в'язкісно-температурні властивості, її застосо­вують і влітку, і взимку для змащування ресор, підвісок гусе­ничних тракторів, відкритих зубчастих коліс.

Мастила для підвищених температур (консталіни) ви­користовують для роботи за температури 100... 110 °С. їх ви­готовляють на основі індустріальних, авіаційних, трансфор­маторних олив із загущенням натрієвими і натрієво-кальціє­вими милами. Тому загальний їх недолік — розчинність у воді.

Консталін — густа мазь жовтого або світло-жовтого кольору з дрібнозернистою або слабоволок-нистою текстурою. За зовнішнім виглядом він подібний до мазі 1-13, а за складом відрізняється відсутністю кальцієвого мила і застосуванням рицинової олії. Як і мастило 1-13, кон­сталін успішно замінюється ЛИТОЛом-24.

Багатоцільові мастила іноді називають багатофункціо­нальними, або універсальними. Вони водостійкі й працюють у широкому інтервалі швидкостей, температур і наванта­жень, їх виготовляють на основі нафтових олив (суміш ве­ретенної та індустріальної або залишкових і дистилятних олив) із загущенням літієвими милами.

ЛИТОЛ-24 — м'яка мазь коричневого кольору. Водостійка, має високу механічну стабільність і добрі мастильні властивості. її можна застосо­вувати для переважної більшості вузлів тертя машин та апаратів харчових і переробних підприємств. При викорис­танні ЛИТОЛу-24 у вузлах тертя замість мастил загального призначення терміни проведення змащувальних робіт зрос­тають майже вдвічі.

Фиол-1 — дуже пластичне мастило, за скла­дом і основними характеристиками подібне до ЛИТОЛу-24. Має знижений вміст загусника, тому його в'язкість і границя міцності менші, м'якша консистенція, дещо краща морозо­стійкість.

Фиол-ЗМ — м'яка мазь сріблясто-чорно­го кольору, за складом подібна до багатоцільових мастил серії «Фиол». Наявність в'язкісної, а також антиокисної присадок поліпшує експлуатаційні властивості.

Комплексні кальцієві мастила одержують при застосу­ванні комплексного кальцієвого мила, високомолекулярних жирних кислот і оцтової кислоти.

УНИОЛ-1 — м'яке мастило коричневого кольору, яке за зовнішнім виглядом нагадує солідол С, водостійке навіть у киплячій воді. Має високу термостійкість, добру колоїдну стабільність, дешеве. Недолік цього мастила — підвищена гігроскопічність, а тому його потрібно зберігати у герметичній тарі. Рекомендується застосовувати як термостій­ке мастило загального призначення за температур до 200 °С.

ЦИАТИМ-221 — м'яка мазь білого або світло-сірого кольору. Максимальна температура застосу­вання близько 150 °С, допускається короткочасне перегрі­вання до 180 °С. Має добрі низькотемпературні властивості, можна використовувати до температури -60 °С. Застосовує­ться для змащування підшипників кочення, а також у парах «гума-метал».

Морозостійкі мастила призначені для використання за температур до -50 °С і нижче. їх виготовляють із застосуван­ням звичайних і комплексних мил і твердих вуглеводнів.

ЦИАТИМ-201 — м'яка мазь жовтого або світло-коричневого кольору. її вважають основним морозо­стійким мастилом, яке застосовують у країнах СНД. Воно до­сить водостійке. Призначене для змащування вузлів тертя всіх типів (підшипники кочення і ковзання, шарніри тощо). Його не рекомендується використовувати за високих пито­мих навантажень деталей.

Крім мастил загального призна­чення (солідоли, багатоцільові мастила тощо) промисловість випускає спеціальні мастильні матеріали для вузлів автомо­білів, які з успіхом можна застосовувати для змащування шарнірів широкої гами автоматів, що експлуатуються у хар­човій, фармацевтичній та мікробіологічній промисловості.

Тверді мастильні матеріали — це переважно речовини з шаруватою структурою, які мають високу анізотропію ме­ханічних властивостей. Найбільше застосовують графіт, який добре працює у вологому середовищі, та дисульфіт молібдену, який використовують у сухому середовищі. Менш відомі дисульфіт вольфраму, нітрид бору та ін. Це матеріали, які забезпечують змащування між поверх­нями за сухого або граничного тертя в екстремальних умо­вах (високі температури, глибокий вакуум, іонізація, неможливість наявності рідини), де не можна застосовувати традиційні мастильні матеріали.

Як самозмащувальний матеріал можна застосовувати металокераміку, яка містить сухе мастило. Водночас висока пористість матеріалу також може забезпечити тривалу пода­чу рідкого мастила в зазор, якщо він був ним насичений.

Порівняно з мінеральними оливами пластичні мастила мають такі переваги: задовільну роботоздатність за малих швидкостей і великих тисків, роботоздатність при ударних і знакозмінних навантаженнях, частих зупинках, за високих температур; можливість роботи з'єднань з великими зазора­ми; задовільне утримування в корпусах; перешкоджають за­брудненню поверхонь тертя, оскільки пластичні мастила пов­ністю заповнюють зазори і нещільності у вузлах тертя.

Недо­ліками пластичних мастил є: можливість розплавлення і ви­тікання за тривалої роботи і високих температур; зміна мас­тила потребує трудомісткого розбирання і промивання меха­нізмів; конструктивні можливості підведення пластичного мастила у вузол обмежені. Конструктивна простота вузлів із пластичним мастилом зумовлює їхню певну перевагу над вузлами з рідким мастилом, якщо це не суперечить умовам роботи вузла. За низьких температур сили внутрішнього тертя у гус­тих мастилах підвищуються, що може спричинити загальне порушення нормальної роботи вузлів машини. Пластичні мастила не завжди можна використовувати у з'єднаннях, періодичне розбирання яких не передбачене.

Пластичні мастила застосовують у парах тертя тихохід­них механізмів, у відкритих зубчастих передачах і підшип­никах кочення, які працюють за швидкостей до 2 м/с, а та­кож при повторних короткочасних режимах експлуатації.

Для опор кочення залежно від їхньої конструкції мож­на застосовувати як рідкі, так і пластичні мастильні матеріа­ли. Крім зменшення втрат на тертя мастило в опорах кочення захищає деталі підшипника від корозії, стиму­лює тепловідведення, запобігає по­траплянню бруду.

Вибираючи оливи і консистентні мастила для підшип­никових вузлів, завжди потрібно враховувати конструктивні особливості системи змащування, особливості температурно­го навантаження вузла, характеристики ущільнювальних пристроїв, які утримують мастило в робочій зоні.

На практиці нешвидкісні вузли тертя найчастіше змащують солідолом. За високої темпера­тури і в сухому середовищі можна застосовувати консталіни. Проте вони погано змиваються гасом і при заміні мастила ву­зол потрібно промивати нагрітою до 100 °С мінеральною оли­вою, що ускладнює ремонтні роботи.

Найкращі умови для виникнення рідинного тертя мають прямозубі колеса, менш сприятливі — косозубі, а не­задовільні — гвинтові й гіпоїдні. Тому для гвинтових і гіпо­їдних передач використовують мастило з протизадирними присадками, або гіпоїдну оливу.

Чим вищі допустимі навантаження зубчастої передачі, тим більшою має бути в'язкість оливи, яку вибирають за спе­ціальними таблицями і номограмами. На вибір сорту оливи впливає також захищеність передачі. В добре закритих і ущіль­нених конструкціях застосовують оливи з меншою в'язкістю.

Закриті зубчасті передачі за колової швидкості не біль­ше ніж 12...15 м/с, як правило, змащуються зануренням у рідке мастило. У відкритих або недостатньо закритих передачах застосовують інду­стріальні оливи І-20А, І-30А чи І-40А. У великогабаритних зубчастих передачах за швидкості менш як 4 м/с допус­кається використовувати густі мастила. У ланцюгових передачах змащування зменшує тертя, спрацювання деталей і шум. Шум тим більше зменшується, чим більша в'язкість оливи. Характер роботи ланцюга такий, що змащувальна рідина недостатньо затримується в його ланках і її проникнення до поверхонь тертя обмежене. Таким умовам відповідають індустріальні оливи І-20А, І-30А, 1-45, Автол 10 тощо. Густе мастило в ланцюгових передачах застосовують за швидкості до 7 м/с. За температури менш як 60 °С засто­совують солідоли або графітизоване густе мастило, а за вищих температур і відсутності вологи — консталін. Для особливо важких умов роботи може виявитися ефективним дисульфід молібдену. Перед змащуванням густе мастило попередньо нагрівають до 50...55 °С і в нього занурюють ланцюг.

Для змащування напрямних технологічного обладнання використовують переважно індустріальну оливу І-20А, І-30А, І-45А. Для важконавантажених напрямних застосовують густі мастила, наприклад солідол. Для змащування металополімерних пар, в яких одна з деталей неметалева, використовують мінеральні оливи, емуль­сії, мазі та воду.

Раціональний вибір мастильних матеріалів сприяє ро­боті технологічного обладнання з вищим коефіцієнтом корис­ної дії, зменшує спрацювання робочих поверхонь тертя, збільшує тривалість експлуатації машини, її надійність, запобігає корозії. У технічній документації на обладнання завж­ди задають вид і марку рекомендованого мастила.

Таким чином, роботоздатність вузла може однаковою мірою залежати від його конструкції та умов змащування. Використовувати великий асортимент олив для змащу­вання різних вузлів однієї машини неекономічно, а іноді (при централізованому змащуванні) — нераціонально. Тому оливу слід вибирати таким чином, щоб певний її сорт найбіль­шою мірою задовольняв експлуатацію кількох вузлів одночасно.