Свойства, классификация, основные функции

Наиболее эффективным путем обеспечения надежности и долговечности подвижных сопряжений машин и механизмов и минимизации энергетических потерь при их эксплуатации является использование в качестве компонентов этих сопряжений смазочных материалов (СМ). К основным функциям смазочных материалов в узлах трения относятся:

• снижение трения в трибосопряжении до необходимого уровня;

• предотвращение заедания узла трения;

• уменьшение интенсивности изнашивания трущихся тел;

• отвод тепла от зоны фрикционного контакта;

• демпфирование ударных нагрузок и вибраций;

• унос из зоны фрикционного контакта продуктов износа и коррозии и поддержание их во взвешенном состоянии;

• защита трущихся тел и других элементов конструкции от действия внешней среды;

• уплотнение зазоров.

Для обеспечения требуемой эффективности и надежности функционирования узла трения СМ должен на протяжении эксплуатации сохранять свои функциональные свойства во всем заданном техническими условиями диапазоне условий эксплуатации (по температуре, контактным давлениям, скоростям относительного перемещения, продолжительности рабочего цикла), не оказывая при этом вредного воздействия на контактирующие материалы (не вызывать коррозию цветных металлов и сплавов и (или) интенсивное старение эластомеров и т.д.), а также обеспечивать максимальную взрыво- и пожаробезопасность. Вредное воздействие СМ на окружающую среду на всем протяжении их жизненного цикла должно быть сведено к минимуму путем оптимизации как их состава, так и конструкций смазываемых узлов трения, а также соответствующими организационно-техническими мероприятиями.

Физико-химические и эксплуатационные свойства СМ в процессе эксплуатации (а также хранения и транспортирования) могут изменяться настолько, что они перестают должным образом обеспечивать функционирование смазываемых узлов трения. Поэтому отработанные СМ заменяют свежими либо по истечении установленного регламентированного срока, либо по фактическому состоянию.

Применяемые СМ по агрегатному состоянию могут быть жидкими, пластичными (консистентными), твердыми и газообразными.

Жидкие смазочные материалы (масла). Представляют собой основу (базовое масло) нефтяного, синтетического, растительного или смешанного происхождения и присадки — продукты, введение которых придает жидкому СМ те или иные служебные свойства: антифрикционные, противоизносные, противозадирные, моющие, защитные и др. Кроме смазывающих функций масла обеспечивают эффективный отвод тепла и продуктов износа от места контакта и поддержание загрязняющих частиц (продуктов износа и продуктов превращений масла в процессе эксплуатации) во взвешенном состоянии, выполняя тем самым «моющие» функции.

Пластичные смазочные материалы (пластичные смазки). Это многокомпонентные коллоидные системы, содержащие дисперсионную среду — жидкую основу (масло) и дисперсную фазу — загуститель (10—30%), под воздействием которого жидкое масло становится малоподвижным, подобно твердому телу не меняет своей формы под собственным весом и начинает течь лишь под воздействием напряжений, превышающих некоторый предел прочности. Пластичные смазки также содержат модификаторы структуры (0,1—2%), обеспечивающие формирование структуры смазки и добавки — присадки и (или) наполнители (1—15%) для улучшения их эксплуатационных свойств. Наряду с пластичными смазками и маслами получили распространение полужидкие смазочные материалы, содержащие 2...7% загустителя, которые подобно смазкам являются структурированными системами, но подобно маслам текут под действием собственного веса.

Твердые смазочные материалы. Это органические или неорганические продукты, обладающие меньшим сопротивлением сдвигу, чем материалы трущихся тел (графит, дисульфид молибдена, мягкие металлы, полимеры и т.д.) Наносятся тонким слоем на поверхности трения или подаются к месту контакта каким либо методом (в струе воздуха, магнитно-порошковым методом, в составе антифрикционных покрытий и т.д.). Обычно применяют в объектах, условия работы которых исключают возможность применения других видов СМ.

Газообразные смазочные материалы. В этом качестве применяют воздух, некоторые инертные газы, водяной пар и другие газообразные вещества.

Применение в технике СМ того или иного вида определяется условиями работы конкретного узла трения. В общем случае его выбор ориентировочно может быть осуществлен, исходя из соотношения между относительной скоростью перемещения трущихся тел и удельными нагрузками в фрикционном контакте согласно схеме:

Во многих случаях выбор типа СМ определяется конструктивными соображениями и условиями работы узла трения, а также удобствами и технологичностью обслуживания узла трения, требованиями надежности, экологической безопасности и экономической эффективности. Так, смазочные масла по сравнению с пластичными смазками имеют более высокую стабильность и чистоту, низкий коэффициент внутреннего трения, лучшую работоспособность при высоких скоростях скольжения, повышенных и низких температурах. Применение масел обеспечивает возможность их очистки в процессе работы путем фильтрации, контроля за их состоянием, сбора отработанного масла и его регенерации. В то же время при использовании смазочных масел следует считаться с возможностью утечек через неплотности в разъемах корпусов и маслопроводов и в связи с этим — необходимостью применения сложных уплотнений.

Пластичные смазки, в свою очередь, отличаются хорошей работоспособностью при малых скоростях скольжения и высоких давлениях, при действии ударных и знакопеременных нагрузок, частых остановках; обеспечивают возможность работы сопряжений при больших зазорах, меньше загрязняют выпускаемую продукцию. Следует также учитывать склонность пластичных смазок к расслаиванию, расплавлению и вытеканию из узлов трения при повышенных температурах, необходимость разборки и промывки смазываемых узлов трения при смене смазок, а также большие потери на внутреннее трение. Конструктивные возможности при подводе пластичных смазок к узлам трения более ограничены, чем при использовании масел.

Промышленность выпускает широкий ассортимент СМ, состав и характеристики которых определяются их назначением [7, 20,22].

Маркировка моторных масел