Пластичные смазки

Пластичной смазкой называют систему, состоящую из дисперсионной (жидкой) среды, которая удерживается в ячейках структурного каркаса. Последний образован твердыми частицами дисперсионной фазы (загустителя), имеющем хотя бы в одном на­правлении коллоидные размеры.

Главной особенностью пластичных смазок является двухкомпонентный состав, сочетающий свойства твердого тела (пла­стичность) и жидкости (текучесть) Двухкомпонентный состав пластичной смазки состоит из жидкого масла и твердого загустителя. В состоянии покоя смазочный материал пластичен, а при движении течет подобно вязкой жидкости. Мельчайшие твердые частицы загустителя, сцепляясь между собой, образуют трехмерный пространственный каркас, придающий смазочному материалу свойства твердого тела /7/; его поры (ячейки) заполнены жидким маслом. При сдвиге рабочих поверхностей в узле трения частицы загустителя не препятствуют вязкому течению смазочного материала, но сразу же после прекращения движения загуститель вновь приобретает свойства твердого тела. Благодаря этому загуститель обладает рядом ценных свойств, не присущих; жидкому маслу: удерживается на открытых и движущихся поверхностях, включая вертикальные; заполняет зазоры между трущимися поверхностями и препятствует проникновению в них абразивных частиц из внешней среды

Пластичные смазочные материалы особенно эффективны в открытых или негерметизированных узлах трения, в сборочных единицах, где нельзя или нежелательно часто заменять смазочный материал; в различных подвижных сочленениях и уплотнениях (манжетах, резьбах и др.). Они, как правило, превосходят жидкие масла по консервационным свойствам, и поэтому их эффективно используют для защиты поверхностей деталей от коррозии. Но пластичным смазочным материалам присущи и недостатки: они не отводят теплоту и не смывают продукты изнашивания с поверх­ности трения /7/.

Пластичные смазки получают путем загущения жидкого минерального масла (70% объема и более) загустителями, т.е. присадками - солями жировых кислот или мылами (30% и менее).

Свойства и номенклатура пластичных смазок. Пластичные смазки характеризуются следующими физико-механическими свойствами.

Предел прочности на сдвиг. Этот показатель является одним из важнейших. Именно он характеризует отличие пластич­ных смазок от жидких смазочных масел.

Смазки, имеющие невысокий предел прочности, сбрасыва­ются с движущихся деталей, стекают с наклонных поверхностей, плохо удерживаются в негерметизированных узлах трения. Мини­мальный предел прочности при наибольшей температуре приме­нения не должен быть ниже 1-2 Г^.с/см² (0,1-0,2 кН/м²), а наиболь­ший не должен превышать при 20°С 3-15 Г^.с/см² (0,3-1,5 кН/м²). Большие значения предела прочности затрудняют поступление смазки в зону трения.

Вязкость. Вязкость определяет возможность подачи и за­правки смазки в узлы трения при низких температурах. Для солидолонагнетателей вязкость смазки не должна превышать 5-10 тыс. пуаз. Вязкость пластичных смазок зависит от скорости деформа­ции, температуры и предварительного механического воздействия на них.

Механическая стабильность. Пластичные смазки в ре­зультате деформирования при заправке через узкие мазепроводы интенсивного и длительного сдвига в узлах трения изменяют свой­ства - обычно предел прочности и вязкость смазок уменьшается.

При отдыхе эти свойства или не изменяются, или возрастают. Раз­рушение и восстановление смазок называют тиксотропией.

Высокую механическую стабильность имеют смазки на ком­плексных мылах (кальциевые смазки - Са-смазки). Во всех случа­ях чрезмерное тиксотропное упрочнение вредно.

Термоупрочнение. Свойство пластичных смазок уплотнять­ся после кратковременного нагрева до температуры 100°С и выше и последующего охлаждения.

Термоупрочнение в некоторых случаях повышает предел прочности до 100-200 Гс/см² (10-20 кН/м). Это свойственно смаз­кам 1-13 и консталину при t=120°С.

Пенетрация - способность пластичной смазки сопротив­ляться выдавливанию из зазоров. Пенетрация определяется в ла­бораторных условиях глубиной погружения в смазку стандартного конуса под действием собственного веса за определенный период времени. Так, значение пенетрации 300 означает, что конус погру­зился на глубину 30 мм за 5 мин. Пенетрация является косвенным показателем, характеризующим вязкость смазки, и в новые стан­дарты не включается.

Классификация пластичных смазок. Пластичные смазки классифицируют по типу загустителя и по универсальности.

По типу загустителя пластичные смазки классифицируются на следующие группы:

1) мыльные: кальциевые (Са-смазки); комплексные кальциевые (Са-смазки); натриевые (Nа-смазки); на смешанных мылах (Na+Са-смазки); литиевые (У-смазки); бариевые (Ва-смазки); алюминиевые (Аl-смазки);

2) углеводородные;

3) неорганические: селикогелевые; бетонитовые; графитовые и дисульфидмолибденовые;

4) органические: пигментные (Р-смазки); полимерные.

Кальциевые смазки (солидолы) подразделяются на жировые и синтетические, которые обладают примерно одинаковыми свойствами за исключением механической стабильности. Синтетические соли­долы имеют худшую механическую стабильность и при интенсив­ном перемешивании затвердевают.

Са-смазки нерастворимы в воде, хорошо защищают детали от коррозии, дешевы, работоспособны до температуры 60°С. Са-смазки при хранении склонны к затвердеванию за счет водопоглащения и окисления. Хранить Са-смазки необходимо в закрытых темных сосудах.

Комплексные кальциевые смазки (униол, ВНИИНП-207, ЦИАТИМ 221) имеют высокую механическую стабильность, рабо­тоспособны до температуры 150°С.

Натриевые смазки (консталин) применимы до температуры 110-130°С, склонны к термоупрочнению, растворимы в воде.

Натриево-кальциевые смазки (1-13, ИП-1) разливаются по количеству загустителя. Смазка 1-13 содержит 18,5% натриево­го мыла касторового масла и 3,8% кальциевого мыла касторового масла, работоспособна до температур 80-90°С, растворима в воде.

Смазка ИП-1 содержит 12% кальциевого мыла хлопкового масла и 3% натриевого мыла хлопкового масла. Дисперсионной средой является масло индустриальное. В состав смазки входят антиокислительные, противоизносные и антизадирные присадки МНИ-7, ОТ-1, ЛЗ-23к, ЛЗ-309. Смазка ИП-1 имеет хорошую водостойкость, но неудовле­творительные низкотемпературные свойства: при минусовых тем­пературах плохо прокачивается по мазепроводам, применяется до температуры + 65°С. Смазка ИП-1 одна из самых распро­страненных пластичных смазок. При использовании цен­трализованных смазочных систем является основным смазочным материалом.

Литиевые смазки (ЦИАТИМ-201, 202, 203, литол-24, фиол) применимы до температуры 100-120°С, нерастворимы в воде, не склонны к термоупрочнению. Смазка ЦИАТИМ при повышенных температурах разжиживается и вытекает из негерметичных узлов трения, имеет склонность к тиксотропному упрочнению.

Бариевые смазки (МС-70) имеют хорошие противозадирные свойства, водостойки, механически стабильны, дорогие, применимы при температуре равной 50÷65°С. Алюминиевые смазки (АМС-1,3) - липкие, полутекучие, применимы до температуры равной 70-80°С, водостойкие, имеют хорошие защитные свойства в морской воде в большинстве случаев при температурах - 50÷150°С используются мыльные смазки.

Углеводородные смазки обычно используются в качестве защитных. И только в отдельных случаях при температуре выше 200°С целесообразно применение неорганических и органических смазок.

По универсальности (температурной области применения) пластичные смазки классифици­руются на следующие группы:

1 группа - универсальные низкоплавкие (с температурой каплепадения от 50 до 75°) - УН.

11 группа - универсальные среднеплавкие (с температурой каплепадения от 75 до 120°) - УС.

Ш группа - универсальные тугоплавкие (с температурой каплепадения выше 125°) -УТ.

1У группа - специальные мази и смазки (мазь для канатов, графитная смазка, паровые смазки и др.).

Универсальные низкоплавкие (УН) смазки кальциевые, не растворяются в воде и предназначены для защиты металлических изделий от коррозии при длительном хранении, а также для сма­зывания легко нагруженных подшипников (приборов), работающих при температуре не более 40°С.

Универсальные среднеплавкие (УС и УСс) смазки (солидолы жировые и солидолы синтетические) являются наиболее употребительными из так называемых кальциевых смазок. Промышленностью выпускаются синтетические, жировые и эмульсионные среднеплавкие смазки. Они предназначены для смазывания узлов трения различных механизмов, а также для смазывания трущихся деталей, работающих во влажных условиях. Кальциевые смазки не растворяются и не смываются водой.

Для смазывания горного и подъемно-транспортного обору­дования применяют главным образом синтетические и жировые пластичные смазки.

Синтетические пластичные смазки УСс (У - универсальная, С - среднеплавкая, с - синтетическая) выпускаются трех марок УСс-1, УСс-2 и УСс-3. Смазки УСс представляют собой однород­ную массу без комков от светло-желтого до коричневого цвета.

Жировые среднеплавкие пластичные смазки УС выпускают­ся трех марок УС-1, УС-2 и УС-3 в виде маслянистой мази от свет­ло-желтого до темно-коричневого цвета. С увеличением номера в марке смазки увеличивается температура каплепадения.

Универсальные тугоплавкие смазки (УТ) получают из мине­рального масла путем загущения их натриевыми мылами и упот­ребляют для смазки узлов трения и подшипников качения, рабо­тающих при высоком температурном режиме (свыше 90°).

Натриевые смазки непригодны для смазывания трущихся деталей, соприкасающихся с водой, так как растворимы в воде и сравнительно легко смываются водой с рабочих поверхностей.

Наиболее употребительные сорта кальциевых смазок УТ-1, УТ-2 (консталин жировой) с температурой каплепадения не ниже 130÷150° и аналогичные им по температуре каплепадения и пенетрации УТс-1 и УТс-2 (консталин синтетический).

Смазка УТВ - универсальная, тугоплавкая, водостойкая изготовляется загущением минерального масла двумя мылами - натриевыми и кальциевыми. Поэтому она менее чувствительная к влаге, чем натриевые смазки, и имеет более вы­сокую температуру каплепадения (свыше 120°), чем чисто каль­циевая смазка. Применяется для смазки средне- и высоконагруженных подшипников при рабочей температуре не выше 110°С.

Специальные мази или смазки применяют для смазки кана­тов, тяжело нагруженных и других деталей. Для смазки тяжело нагруженных деталей (например, кремальерных шестерен и зубчатого зацепления опорно-поворотного круга экскаватора) применяют графитную смазку, представляю­щую собой минеральное масло со значительным содержанием взвешенного коллоидного графита. Металлические поверхности, соприкасающиеся с графитной мазью, с течением времени приоб­ретают ценные свойства - графит заполняет все микроскопиче­ские поры, образуя зеркально гладкую поверхность, к которой смазочные материалы прилипают в 7-10 раз лучше, чем к обыкно­венным металлическим поверхностям. Благодаря низкому коэф­фициенту трения графоидные поверхности могут, не нагреваясь, долгое время работать без смазки.

Канатная мазь /2/ применяется для смазки канатов.