Тема 7 Пластичні (консистентні) мастила

7.1. Призначення, склад і отримання пластичних мастил.

7.2. Види мастил.

7.3. Експлуатаційні властивості мастил.

7.4. Асортимент та сфери застосування мастил.

7.1. Мастила призначені для зменшення тертя та зношування тертьових поверхонь, захисту металевих поверхонь від корозійного впливу зовнішнього середовища і ущільнення зазорів.

Пластичні мастила займають особливе місце серед мастильних матеріалів. Це обумовлене тим, що вони складаються з рідкого та твердого компонентів і, в зв’язку з цим, мають спроможність відновлювати свій структурний каркас після його руйнування.. Такі перетворення називаються тиксотропією. Масова частина рідкої основи мастил становить 70...90%, загусника – 10...15%, близько 2% – модифікатор структури (якщо він необхідний в мастилі), близько 15% складають різні добавки (присадки, наповнювачі тощо).Від оливної основи залежать температурний інтервал працездатності мастил, межі силових та швідкісних навантажень, хімічна і колоїдна стабільність, захисні властивості. Верхня межа температури застосування мастил залежить також від загусника. Від загусника залежать водостійкість, антифрикційні та захисні властивості, механічна і колоїдна стабільністі мастил.

Для виготовлення мастил загального призначення, що працюють при температурах від мінус 60 до плюс 150ºС застосовують мінеральні оливи. При роботі вузлів тертя в інтервалах температур, що лежать вище 150ºС, використовують мастила, виготовлені на синтетичних оливах (кремнійорганічних, поліалкіленгліколях, складних ефірах, фторхлорвуглеводних).

Загусник утворює в мастилах структурний каркас, завдяки якому у відсутності або при невеликих навантаженнях мастила поводять себе подібно твердому тілу: утримуються на вертикальних поверхнях, не розтікаються під дією воєї ваги, не скидаються під дією інерційних сил з рухомих поверхонь і т.інш.

Наповнювачі – це тверді високодисперсні неорганічні сполуки, наприклад, графіт, дисульфід молібдену, деякі метали чи їх оксиди. Наповнювачі підсилюють міцність граничних шарів мастил. Такі наповнювачі як оксиди цинку,титану, міді, порошки деяких металів використовують здебільшого для виготовлення різьбових і ущільнювальних мастил, а також мастил для деяких зубчастих і ланцюгових передач.

Найпростіше мастило складається з двох компонентів: оливи і загусника.

Технологія приготування мастил складна, для кожного мастила є свої специфічні особливості. Процес виготовлення мастил складається з таких основних стадій: підготовка сировини, приготування загусника, термомеханічне диспергування загусника в оливі (варіння мастила), охолодження розплаву, обробні операції (гомогенізація, деаерація), розфасування.

Приготування загусника є однією з основних операцій виробництва мастил. Ця стадія вимагає ретельного дозування компонентів і суворої послідовності їх завантаження. Приготування загусника – хімічний процес, який триває іноді дуже довго (до 30 годин).

Принципова відзнака мастил від олив полягає в наявності границі міцності у мастил завдяки структурному каркасу; залежності в’язкості мастил від температури і швидкості деформації або зрушення, тобто наявності аномального внутрішнього тертя (їх в’язкість не описується законом Ньютона); здатності після зруйнування каркаса до його відбудови і відновлення властивостей. Завдяки цьому іноді мастила є єдиним, незамінним мастильним матеріалом в окремих вузлах тертя.

Якість сучасних мастил дозволяє використовувати їх як “вічні”, тобто закладати на весь період роботи агрегата без заміни і поповнення. Це особливо важливо для вузлів, в які мастило закладається під час збирання і доступ для заміни в них мастил практично неможливий або утруднений.

2. Залежно від роду загусника мастила поділяють на мильні і немильні. Мильні мастила – це ті, в яких в якості загусника використовують солі вищих карбонових кислот. Залежно від катіона солі (мила) мастила підрозділяють на літієві, кальцієві, алюмінієві тощо. Якщо аніоном мила є природні жири (рослинні чи тваринні), мастила називають жировими, а при використанні синтетичних жирних кислот як аніона для приготування мила – синтетичними.

Немильні мастила виготовляють на термостабільних неорганічних загусниках (наприклад, силікагель, бентонітові глини тощо), на термостабільних органічних загусниках (наприклад, полімерних), на високоплавких вуглеводнях (парафінах, церезинах, озокериті, восках).

Мастила за призначенням підрозділяються на декілька груп, основна з яких – антифрикційна.

3. Границя міцності характеризує мінімальне зусилля (навантаження), яке необхідно прикласти до мастила, щоб почалась незворотня деформація (зсув) мастила. При навантаженнях, що перевищують границю міцності, мастила починають деформуватись. Для досягнення надійної роботи підшипників кочення мастила повинні забезпечувати достатні надходження їх до робочих поверхонь і не повинні скидатись з робочих поверхонь під дією відцентрових сил. Для цього необхідно, щоб вони мали достатні пружньо-еластичні властивості, що характеризуються границею міцності.

Механічна стабільність мастил (тиксотропні перетворення) є дуже важливим показником, особливо для антифрикційних мастил, що використовуються в підшипниках, шарнірах, плоских опорах, тому що в них мастило безперервно деформується. Показником механічної стабільності є коефіцієнти: індекс руйнування та індекс тиксотропного

самовідновлення.

Термічна стабільність і термозміцнення. Термічна стабільність – це здатність мастил не змінювати своїх експлуатаційних властивостей при довгочасній роботі, коли мастила нагріваються, а після закінчення роботи вони охолоджуються. Термозміцнення негативно впливає на експлуатаційні якості мастил, тому що такі мастила не надходять до робочих поверхонь. Отже, незважаючи на те, що в підшипнику, наприклад, може бути достатня кількість мастила, тертьові поверхні будуть сухими, що веде до передчасного зношування вузлів.

Колоїдна стабільність характеризує здатність мастил утримувати у своєму складі оливу, чинити опір її виділенню при зберіганні та експлуатації.

Хімічна стабільність – це стійкість мастила проти окислення киснем повітря під час зберігання та експлуатації.

Водостійкість важлива передусім для мастил, що працюють у негерметизованих вузлах або в контакті з водою. Мастила не повинні змиватись водою чи змінювати свої властивості при попаданні в них вологи.

Температура крапання – це температура падіння першої краплі при

нагріванні мастила в спеціальному приладі (термометрі Уббелоде).

4. В рідинній системі охолодження, яка більш розповсюджена порівняно з повітряною, температурний стан двигуна, його деталей підтримується на необхідному рівні шляхом примусової циркуляції рідини. Надійна робота системи охолодження залежить від правильного вибору і якості охолоджувальної рідини. Охолоджувальні рідини повинні відповідати таким вимогам:

мати низьку температуру замерзання (застигання),

високу температуру кипіння,

високу теплоємність та теплопровідність;

не утворювати накипу та інших відкладень в системі охолодження;

не впливати на гумовіта пластмасові вироби і не спричинювати

корозії металів;

Вода як охолоджувальна рідина має переваги перед рештою рідин за такими показниками якості як: висока теплоємність, що дорівнює 4,19Дж/кг⁰С, і теплопровідність; мале значення в'язкості(1мм²/с); екологічна та пожежно безпечна. Вода доступна і має достатню сировинну базу. Але вона має великі недоліки, основними з яких є низька температура кипіння, висока температура застигання і здатність утворювати накип та відкладення в системі.

Для сучасної техніки широкого розповсюдження набули всесезонні низькозастигаючі рідини - антифризи, якими можуть бути суміші води з спиртами одноатомними (наприклад, етанолу чи метанолу), двохатомними (етиленгліколю, пропиленгліколю), трьохатомним спиртом (гліцерином) в суміші з одноатомними спиртами. Широко застосовують всесезонну низкозамерзаючу рідину "Тосол", приготовану на основі етилгліколю з додаванням 2,5 - 3,0% складної композиції протикорозійних і антипінних присадок. Випускають «Тосол А», "Тосол А-40" і "Тосол А-65" (ТУ 602751-73).

Контрольні запитання:

1. Яке призначення і експлуатаційні вимоги до гідравлічних рідин?

2. Як позначаються гідравлічні рідини?

3. Яке призначення і експлуатаційні вимоги до гальмівних рідин?

4. Яке призначення і експлуатаційні вимоги до амортизаційних рідин?

5. Які речовини можна використовувати в якості охолодних рідин?

6. Які переваги і недоліки води, як охолодної рідини?

7. Охарактеризуйте властивості найбільш розповюджених охолодних рідин.