10

Лекция. Смазочные и гидравлические масла. Классификация и характеристики смазочных масел:

влажность, температура воспламенения, присутствие примесей. Выбор смазочных масел в зависимости от условий эксплуатации

Целью смазывания зон трения является обеспечение преимуще­ственно жидкостного трения, при котором потери на трение малы, а износ деталей практически отсутствует.

Смазочный материал — материал, вводимый на поверхности тре­ния для уменьшения силы трения и (или) интенсивности изнашивания.

Смазочные материалы должны обладать:

• строго заданными свойствами, которые определяются ве­личинами удельной и полной нагрузок в зоне трения;

• максимальной, средней и объемной температурой в зоне контакта;

• кинематикой движения в зоне трения (качение, скольжение, смешанное). При этом должны учитываться природа мате­риалов обоих деталей трения, характеристики волнистости и шероховатости поверхностей в зоне трения, свойства ок­ружающей среды и др.

К основным показателям качества и работоспособности сма­зочных материалов относятся вязкость и вязкостно-температурные свойства, стойкость к окислению и коррозионная стойкость, золь­ность, температуры застывания, вспышки и воспламенения, коксуе­мость, антипенные свойства, плотность, цвет и др.

Вязкость жидкого смазочного материала — внутреннее трение, возни­кающее между его молекулами и слоями при их относительном перемеще­нии под действием внешней силы. Различают динамическую, кинематиче­скую и условную вязкость. Зависимость вязкости от температуры принято характеризовать отношением значений кинематической вязкости при 50 °С и при 100°С. Чем меньше это отношение, тем выше вязкостно-температурные свойства масла. Потери в узлах на трение в первую очередь зависят от вязкости масла.

Стойкость против окисления является второй характеристикой масла. В результате окисления происходят изменения физических и химических свойств масел, что приводит к изменению эксплуатационных свойств. Для предотвращения окисления используют ингибиторы.

Коксуемость масла — это способность масла под влиянием высоких температур разлагаться с образованием твердых осадков (кокса).

Температура вспышки важна при выборе безопасных условий работы, температура застывания – для оценки пригодности масла в условиях пониженных температур.

По агрегатному состоянию смазочные материалы могут быть жидкими, пластичными, твердыми и газообразными. Наибольшее рас­пространение получили жидкие смазочные (масла) и пластичные сма­зочные (смазки) материалы.

Смазочные масла

Смазочные масла как конструкционный материал узла трения выполняют следующие функции:

1. Уменьшают трение, возникающее между сопряженными деталями;

2. снижают износ и предотвращают задиры трущихся поверх­ностей;

3. Отводят тепло от трущихся поверхностей;

4. защищают поверхности трущихся деталей и другие неизоли­рованные части от коррозионного воздействия окружающей среды;

5. Уплотняют зазоры между сопряженными деталями;

6. удаляют из зоны трения продукты износа, коррозии и про­чие загрязнения.

В соответствии со стандартом смазочные материалы классифицируют по происхождению, физическому состоянию, по наличию присадок, по назначению, по температуре применения.

В зависимости от назначения и условий эксплуатации исполь­зуемое масло должно надежно выполнять две-три основные функции. По происхождению (способу получения) выделяют нефтяные, синтетические и растительные масла (есть смазочные материалы животного происхождения). В наибольших масштабах ис­пользуются нефтяные масла, получаемые путем переработки нефтя­ного сырья. Синтетические масла, получаемые на основе углеводо­родного или других видов сырья (на основе синтеза), чаще используются в смеси с неф­тяными маслами — полусинтетические масла.

В состав товарных масел часто входят кроме основного компо­нента (нефтяного, синтетического масла или их смеси,) специальные присадки и твердые антифрикционные добавки.

В качестве присадок используются органические соединения в количестве до 30 %, улучшающие те или иные свойства (антиокисли­тельные, моюще-диспергирующие, вязкостные, антифрикционные, противоизносные, депрессорные, противопенные и др.).

В качестве твердых антифрикционных добавок (0,5...3,0 %) ис­пользуются графит, дисульфид молибдена, нитрид бора, некоторые селениды, сульфиды и иодиды металлов, а также высокодисперсные порошки металлов и их оксиды.

Целью введения твердых добавок является повышение смазочной способности масел и их стабильности к окислению. Преимуществом использования твердых добавок явля­ется и то, что их действие проявляется как при низких, так и при вы­соких температурах.

Основными потребительскими свойствами смазочных масел являются: подвижность, индекс вязкости, стабильность к окислению, испаряемость, воспламеняемость, приемистость к присадкам, смазоч­ная способность, совместимость с нефтяными основами, совмести­мость с уплотнителъными материалами.

Индекс вязкости (ИВ) — степень изменения вязкости масла от темпе­ратуры. Чем выше его значение, тем лучше масло.

По назначению выделяют следующие основные группы масел: моторные, индустриальные, трансмиссионные, турбинные, компрес­сорные, гидравлические, консервационные, для технологических опера­ций и специального назначения.

К группе моторных масел относятся масла для смазывания карбюра­торных, дизельных и авиационных поршневых двигателей, а также универ­сальные. Они должны выдерживать большие давления и температуры.

Индустриальные масла делят на четыре группы: 1) для гидравлических систем; 2) для направляющих скольжения; 3) для зубчатых передач; 4) для шпинделей, подшипников и сопряженных с ними соединений. Они применяются для смазки станков, механизмов машин, для гидросистем.

Специфическими потребительскими свойствами индустриальных масел являются: индекс за­дира, нагрузка сваривания, показатель износа и противоскачковые свойства.

Турбинные масла различаются по конструкции и мощности смазоч­ных систем турбин: гравитационные (маломощные) и напорные (большой мощности). Турбинное масло подвергается воздействию температуры 60... 100 °С в условиях контакта с кислородом воздуха и водой и в присут­ствии металлов, катализирующих процесс его окисления. С учетом условий эксплуатации к турбинным маслам предъявляются следующие потреби­тельские требования: стойкость к окислению в условиях контакта с возду­хом при температуре 100... 120 ⁰С; отсутствие склонности к эмульгирова­нию с водой; низкое пенообразование; хорошие смазывающие и противоизносные свойства; низкое кислотное число для свежего масла и в начале работы; большой коксовый остаток; отсутствие механических загрязнений; отсут­ствие осадков и шламов; высокая температура вспышки (изготавливают из нефти лучших сортов с тщательной очисткой. Они должны быть устойчивыми к окислению при высоких температурах. Используются в угледобывающем оборудовании).

Трансмиссионные масла предназначены для смазывания различного рода механических и гидравлических трансмиссий. Условия работы масел определяются конструкцией агрегата трансмиссий (цилиндрический, кони­ческий, спирально-конический и др.) (должны отличаться высокой прилипаемостью..Применяются для рулевого управления, зубчатых зацеплений коробок передач).

Обозначения моторных, трансмиссионных и гидравлических масел ус­тановлены ГОСТ 17479.1—85, ГОСТ 17479.2—85 и ГОСТ 17479.3—85. (М-моторное, цифра – класс вязкости, последующие буквы – область применения, М-20-А).

Компрессорные масла, применяемые в воздушных, газовых, холодиль­ных компрессорах, воздуходувках и вакуумных насосах разного типа и на­значения делятся на три основные группы: для воздушных и газовых ком­прессоров; для холодильных компрессоров; для вакуумных насосов.

Потреби­тельские требования к маслам для воздушных и газовых компрессоров определяются температурой сжимаемости газа, давлением сжатия и чисто­той газа. Компрессорное масло должно обладать термической и термооксидационной стабильностью, отсутствием склонности к коксообразованию и температурой вспышки на 50 "С выше самой высокой рабочей температу­ры. В масле не должно быть летучих компонентов, а масляный туман дол­жен сразу оседать на стенках цилиндров, в противном случае может про­изойти взрыв паров масла. Компрессорное масло для холодильных ком­прессоров должно противостоять агрессивности хладагента, температура его застывания должна быть ниже минимальной рабочей температуры.

Консервационные масла применяются для защиты от коррозии и из­нашивания металлоизделий, конструкционных материалов, запасных час­тей, инструментов, аппаратуры и др. Эти масла образуют на поверхности тонкую масляную пленку, защищающую поверхность от внешней среды, а также являются смазочным материалом при переходе от консервации к эксплуатации. Консервационные масла, как правило, не совместимы с хо­довыми, и перед запуском законсервированного устройства консервационное масло должно быть заменено или в него добавлено ходовое масло.

Масла для технологических операций — это смазочный материал, ис­полняющий роль вспомогательного средства в различных технологических процессах: обработка резанием, пластическая и тепловая обработка, для литейных форм, керамических изделий, для производства бетонных изде­лий и др.

Специальные масла — это такие виды масел, которые по своим свой­ствам приспособлены к выполнению особых определенных функций и практически не применяются в обычных условиях смазки.

К этой группе относятся пропиточные масла и масляные растворители, масло для цепей туннельных печей, масло для герметизации скважин, масляные теплоноси­тели и др. Специальное масло получают путем введения в минеральное или синтетическое основное масло специальных присадок.

По специфике эксплуатации различают рабочие, консервационные и консервационно-рабочие масла.

По условиям применения масла могут быть летние, зимние, всесезонные, а также для применения в регионах с особыми климатиче­скими условиями, например, северные (арктические).