Размещено на http://www.allbest.ru/

СФУ Нефть и Газ_Основы работоспособности ТС_Смазочные материалы, назначение, классификация и виды смазки

Содержание

Введение

1. Критерии выбора смазочных материалов

2. Жидкие смазочные материалы

2.1 Базовые масла

2.2 Присадки для масел

2.3 Моторные масла

2.4 Индустриальные масла

2.5 Трансмиссионные, компрессорные, трансформаторные масла

3. Пластичные и твёрдые смазочные материалы

3.1 Пластичные смазочные материалы

3.2 Твёрдые смазочные материалы

Заключение

Список использованных источников

Введение

Эксплуатационная надежность машин зависит в значительной степени от правильного их смазывания, выбора смазочного материала, конструкции смазочных устройств.

Смазка - это действие смазочного материала, в результате которого между двумя поверхностями уменьшается сила трения и (или) интенсивность изнашивания.

Смазочные материалы - вещества, обладающие смазочным действием. Применяются для смазки трущихся деталей машин и приборов, а также при обработке металлов давлением. В качестве смазочных материалов используют жидкие масла преимущественно нефтяного происхождения, синтетические масла, пластичные смазки, твёрдые вещества (графит, дисульфид молибдена, полимеры с наполнителями), газообразные вещества (воздух, пары углеводородов, галогенопроизводные метана и др.) и поверхностно-активные вещества (мыла, глицерин и пр.). По агрегатному состоянию, свойствам и назначению разделяются на группы и сорта.

Смазывание - это подведение смазочного материала к поверхности трения. Между трущимися поверхностями создаётся смазочный слой, обеспечивающий минимальное сопротивление тангенциальному сдвигу и достаточно большое сопротивление нормальным нагрузкам.

Выбранная тема актуальна по причине того, что смазочные материалы широко применяются в современной технике, с целью уменьшения трения в движущихся механизмах (двигатели, подшипники, редукторы, и т. д.), и с целью уменьшения трения при механической обработке конструкционных и других материалов на станках (точение, фрезерование, шлифование и т. д.).

Целью данной работы является рассмотрение назначения, классификации и видов смазочных материалов.

1. Критерии выбора смазочных материалов

Основными критериями при выборе смазочных материалов являются:

- конструкция узла трения;

- режим работы: нагрузка, скорость, температура;

- особенности рабочего и технологического процесса;

- параметры внешней среды: температура воздуха, его влажность, запыленность, наличие агрессивных газов и т. д.;

- профессиональность обслуживающего персонала и удобство смазки механизма;

- требования надежности и экономические факторы.

Выбор смазочных материалов производится при разработке конструкции машины или же при ее модернизации, а также при изменении условий эксплуатации. В эксплуатационных документах на машину должны быть представлены схема и карта смазки.

Схема смазки - схематические чертежи машины с четко нанесенными точками залива и слива масла, маслоуказателями, масленками и другими смазочными приборами. Пример схемы смазки буровой установки показан на рисунке 1.

Карта смазки служит основным документом по выбору смазочных материалов и периодичности смазки отдельных узлов конкретной машины. Разрабатывается заводом-изготовителем и поставляется вместе с машиной. Карта смазки - это таблица, в которой приводятся сведения о порядковых номерах точек смазки на схеме, наименовании смазываемого узла или детали, типе смазочного материала, начальном количестве смазки, способе и режиме смазки.

Выбор смазочного материала начинают с анализа свойств различных смазочных материалов для обоснования целесообразности их применения.



Рисунок 1 - Схема смазки буровой установки

1, 2, 3, 4, 5, 6 - вышка; 7, 8, 9, 10 - талевая система; 11, 12 - вспомогательная лебёдка; 13, 14, 15, 16 - буровая лебёдка; 17 - коробка передач; 18 - наклонная передача; 19, 20 - карданные валы; 21, 22 - насосы; 23, 24, 25 - трансмиссия насосов; 26, 27, 29 - цепной редуктор; 28 - компрессорная установка; 30, 31 - регулятор подачи долота; 32 - устройство для крепления каната

Функции масел чрезвычайно разнообразны, они зависят от области применения и иногда смазочная их функция не является основной. Так, например, трансформаторные и кабельные масла вообще не выполняют смазывающих функций.

Фактически смазочные материалы следует рассматривать в качестве полноправных конструкционных материалов тех машин и механизмов, в которых они используются. При этом они должны быть стабильны в процессе эксплуатации (иметь высокую антиокислительную и, в ряде случаев, механическую стабильность), иметь хорошую совместимость с материалами уплотнения (эластомерами), невысокую склонность к пенообразованию и низкую гигроскопичность. Смазочные материалы бывают жидкими в виде масел, пластичными и твёрдыми.

Преимущества минеральных и синтетических масел:

- наиболее низкий коэффициент внутреннего трения;

- наименьший износ пар трения при высоких скоростях, при повышенных и низких температурах;

- возможность очистки и контроля за состоянием масла и его подачей;

- простота процесса смены и добавки масла;

- возможность сбора и регенерации масла.

Кроме этого важнейшим преимуществом является охлаждающее действие масел.

Недостатки минеральных и синтетических масел:

- утечки через неплотности в разъемах корпусов и маслопроводов;

- сложные устройства уплотнений и пожароопасность.

Преимущества пластичных смазочных материалов:

- относительно высокая эффективность применения при низких скоростях скольжения и значительных давлениях;

- амортизация при ударных и знакопеременных нагрузках, при частых остановках;

- хорошее заполнение зазоров в узлах трения и неплотностях корпусов подшипников и предотвращение загрязнений трущихся поверхностей.

Недостатки пластичных смазочных материалов:

- возможность расслоения, расплавление и вытекание при длительной работе при высоких температурах;

- более трудоемкий процесс смены смазочного материала.

При отсутствии карты смазки смазочный материал рекомендуется выбирать, руководствуясь следующими положениями:

- узлы трения, работающие при высоких удельных нагрузках, смазывают более вязкими смазочными материалами во избежание выдавливания смазки из зоны контакта;

- пластичные смазки применяют при низких скоростях скольжения, например, в открытых зубчатых передачах и подшипниках качения;

- малые потери на трение при смазывании маловязкими смазочными материалами повышают КПД механизма и снижают температуру нагрева деталей;

- при проточной циркуляции применяют жидкие смазочные материалы;

- с увеличением скорости вязкость смазочного материала должна понижаться.

Кроме общих положений для конкретных узлов трения машин необходимо выполнять следующие рекомендации.

Подшипники скольжения могут смазываться жидкими маслами и пластичными смазочными материалами в зависимости от удельных нагрузок, скорости перемещения, температуры и условий окружающей среды.

Подшипники качения также могут смазываться жидкими и пластичными смазочными материалами в зависимости от конструкции механизма и условий работы. Так, например, жидкие смазочные материалы используются в редукторах при смазке разбрызгиванием. При работе в тяжелых условиях эксплуатации (повышенная запыленность и влажность) смазка производится пластичными смазочными материалами. На выбор смазочных материалов для подшипников качения влияют конструктивные параметры, т. е. если произведение диаметра вала в миллиметрах на число его оборотов в минуту менее 300000, применяют пластичные смазочные материалы.

При заполнении подшипника более чем на 1/3 его емкости повышается сопротивление качению и смазка, нагреваясь, расслаивается.

Зубчатые и червячные передачи закрытого типа в редукторах, коробках передач и других механизмах, как правило, смазывают маслами. В зависимости от окружной скорости зубчатых передач применяется смазка разбрызгиванием масла из картера при величине окружной скорости 12 - 15 м/с, а при более высоких скоростях используется принудительная циркуляционная смазка.

Количество масла в картере должно составлять 0,25 - 0,50 л на единицу передаваемой мощности. Оно должно регулярно контролироваться и по мере необходимости добавляться.

Пригодность смазочных материалов может контролироваться при работе машины. Для этого производится замер температуры у подшипника через 15 - 20 мин. работы с тем или иным сортом смазочного материала.

Смазочный материал считается пригодным для данного подшипника при его минимальной температуре нагрева. Наблюдение в течение одной-двух смен за машиной позволяет уточнить правильность выбора смазочного материала. Соловьёв В.В. Смазочные материалы и технические жидкости для эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования. Ухта: УГТУ, 2011. С. 8 - 14

2. Жидкие смазочные материалы

2.1 Базовые масла

Базовые масла являются основами смазочных масел и должны обеспечивать их необходимые эксплуатационные свойства, а, следовательно, удовлетворять ряду требований к качеству. Требования к свойствам нефтяных базовых масел иногда противоречат друг другу (например, получение высокого индекса вязкости и низкой температуры застывания масла), что создает проблемы технологического характера при производстве масел.

Сложный комплекс требований, предъявляемых к смазочным маслам, способствует широкому их производству на синтетической или полусинтетической основе, так как они имеют ряд преимуществ по сравнению с нефтяными (также как и ряд недостатков).

Нефтяные базовые масла являются основными, наиболее массовыми базовыми маслами.

Необходимое усиление тех или иных эксплуатационных свойств базовых масел обеспечивают вводимые в масла композиции присадок: детергенто-диспергирующих, антиокислительных, антикоррозионных, депрессорных, противоизносных и др.

По способу производства базовые масла делят на: дистиллятные (вырабатываемые из вакуумных дистиллятов); остаточные (вырабатываемые из остатков перегонки нефти - гудронов) и компаундированные (смесь дистиллятных и остаточных). Различают масла очищенные и неочищенные. Масла очищают адсорбционной, селективной (экстракцией растворителем) гидрокаталитической очисткой и серной кислотой. Наиболее широко распространены масла селективной очистки.

Основой классификации базовых масел в большинстве спецификаций является их вязкость.

Вязкость - один из основных показателей качества масел. Он определяет надежность гидродинамического (жидкостного) трения, т. е. режима смазки. По уровню вязкости масла можно условно разделить на: маловязкие (3 - 4 мм2/с при 100°С), средневязкие (4 - 6 мм2/с при 100°С), вязкие (8 - 9 мм2/с при 100°С и выше).

При производстве масел используются и другие показатели.

Индекс вязкости (ИВ) - показатель, характеризующий вязкостно-температурные свойства масла. Чем выше ИВ, тем меньше изменение режима смазки с изменением температуры. Чем выше ИВ, тем лучше очищено масло.

Температура застывания - показатель, характеризующий низкотемпературные свойства масла, т. е. возможность его эксплуатации при отрицательных температурах. Большинство базовых масел имеют температуры застывания от 0 до минус 15°С. Однако имеется группа низкозастывающих масел с температурой застывания ниже минус 30°С.

Температура вспышки характеризует наличие в масле легкокипящих фракций и связана с таким важным для производства моторных масел показателем, как моторная испаряемость.

Цвет масел является товарным показателем и так же, как и индекс вязкости, характеризует глубину и качество их очистки.

Коксуемость - характеристика остаточных масел (в дистиллятных коксуемость весьма незначительна), достаточно четко характеризующая их качество с точки зрения нагаро- и лакообразования в процессе эксплуатации товарного (моторного) масла на этой основе.

Стабильность к окислению определяет сохранение первоначальных физико-химических и эксплуатационных свойств масла, включая его минимальную коррозионную активность в процессе эксплуатации.

Поверхностная активность - определяет вспениваемость и эмульгируемость масла, в определенной степени влияет на коррозионную активность масла.

Растворяющая способность - определяет способность базового масла растворять композицию присадок, в определенной степени влияет на их моющие (детергентно-диспергирующие) свойства.

Испаряемость - характеризует расход масла и степень его загущения в процессе эксплуатации, ведущего к образованию отложений.

Полиальфаолефиновые масла - синтетические базовые жидкости, получаемые из высших альфаолефинов. Для них характерна пологая зависимость вязкости от температуры, низкая температура застывания, улучшенная низкотемпературная реология, повышенная термическая стабильность. Они полностью совместимы с нефтяными маслами, имеют хорошую приемистость к большинству присадок, применяемых в нефтяных маслах, гидролитически и химически стабильны, экологически безопасны. Их применяют как основы или как базовые компоненты моторных, авиационных, трансмиссионных, холодильных, вакуумных масел, пластичных смазок.

Сложные эфиры дикарбоновых кислот (адипиновой, азелаиновой и себациновой). Эфиры этих кислот обладают весьма пологой кривой зависимости вязкости от температуры в интервале +100 - -60°С, низкой температурой застывания, весьма малой испаряемостью, высокими термическими и термоокислительной стабильностями, не вызывают коррозию различных металлов Они применяют также в качестве гидротормозных жидкостей, для различных ответственных консистентных смазок и приборных масел.

Эфиры фосфорной кислоты - продукты, полученные из хлорокиси фосфора. Отличительной особенностью фосфатов является их высокая огнестойкость. Температура воспламенения многих фосфатов выше 600°С, они не поддерживают горение и не распространяют пламя. Они обладают достаточной термической и окислительной стабильностью, высокой смазочной способностью, хорошими вязкостно-температурными свойствами. Находят широкое применение как основы и компоненты огнестойких гидравлических авиационных жидкостей, промышленных масел, турбинных масел, пластификаторов полимеров, а также как противоизносные присадки к минеральным и синтетическим маслам и смазкам.

Сложные эфиры неопентиловых спиртов являются перспективным в качестве основ высокотемпературных масел, обладающих высокой термической и термоокислительной стабильностью, хорошими вязкостными свойствами при низких температурах, высоким индексом вязкости, очень низкой летучестью и хорошими смазывающими свойствами. К этому классу соединений относят сложные эфиры одноосновных кислот и неопентиловых полиспиртов.

Использование эфира ПЭТ-М как базовой жидкости или компонента в составе смазочных материалов позволяет существенно расширить температурный диапазон применения наиболее ответственных видов техники. Отличная стабильность эфира ПЭТ-М при высокой (выше 200 °С) температуре в сочетании с хорошими низкотемпературными свойствами и хорошей смазочной способностью позволяет считать его универсальной основой для получения смазочных материалов, работающих в условиях, диктуемых современным уровнем развития техники и технологии.

Полиорганосилоксаны обладают уникальными физико-химическими свойствами: низкой температурой застывания, пологой вязкостно- температурной кривой, высокой термоокислительной и термической стабильностью, низкой упругостью пара и др. Поэтому они нашли применение в качестве основ и компонентов высокотемпературных авиационных масел и гидрожидкостей, приборных масел, жидкостей для микрокриогенной техники, а также дисперсионных сред пластичных смазок. К ним относятся такие жидкости, как: ПЭС-4, 132-24, ПМС-20р, ПМС-100рр, ФХС-1, ХС-2-1 и др. Однако недостаточная смазочная способность и высокая стоимость ограничивают широкое применение этих жидкостей.

2.2 Присадки для масел

Присадки обеспечивают комплекс эксплуатационных свойств, необходимых для смазочных материалов различного назначения, а также способствуют предотвращению интенсивного окисления масел и образования отложений и осадков, снижению износа и коррозии.

По своему эксплуатационному действию присадки условно подразделяют на следующие основные типы:

- антиокислительные - повышают антиокислительную устойчивость масел;

- антикоррозионные - защищают металлические поверхности от коррозионного воздействия кислорода и серусодержащих продуктов и влаги;

- моюще-диспергирующие - способствуют снижению отложений продуктов окисления на металлических поверхностях;

- присадки, улучшающие смазочные свойства масел (противоизносные, противозадирные и антифрикционные);

- депрессорные - понижают температуру застывания масел;

- вязкостные (или загущающие) - улучшают вязкостно-температурные свойства масел;

- антипенные - предотвращают вспенивание масел.

Некоторые присадки улучшают одновременно несколько свойств масел, поэтому их называют многофункциональными. Присадки должны хорошо растворяться в маслах и не выделять осадка при хранении и транспортировании.

Для России и стран СНГ весьма актуальной является разработка специальных композиций (как товарных продуктов), так называемых «пакетов» присадок к маслам. Пакеты присадок способствуют наиболее полному удовлетворению потребностей в присадках заводов-изготовителей масел и снижению затрат, уменьшению потерь и улучшению технико-экономических показателей как изготовителей, так и потребителей присадок.

2.3 Моторные масла

Масла, применяемые для смазывания поршневых двигателей внутреннего сгорания, называют моторными. Моторные масла - это важный элемент конструкции двигателя. Они могут длительно и надежно выполнять свои функции, обеспечивая заданный ресурс двигателя.

В зависимости от назначения их подразделяют на: масла для дизелей, для бензиновых двигателей и универсальные моторные масла, предназначенные для смазывания двигателей обоих типов. Все современные моторные масла состоят из базовых масел и присадок улучшающих их свойства.

По температурным пределам работоспособности моторные масла подразделяют на: летние, зимние и всесезонные. По составу базового масла моторные масла подразделяют на: минеральные, синтетические и полусинтетические (смеси минерального и синтетических компонентов).

Классификация моторных масел согласно ГОСТ 17479.1-85 подразделяет их на классы по вязкости и группы по назначению и уровням эксплуатационных свойств. Стандартная марка включает следующие знаки: букву М (моторное), цифру или дробь, указывающую класс или классы вязкости (дробь для всесезонных масел), одну или две из первых шести букв алфавита (А, Б, В, Г, Д, Е), обозначающих уровень эксплуатационных свойств и область применения данного масла. Универсальные масла обозначают буквой без индекса или двумя разными буквами с разными индексами. Индекс 1 присваивают маслам для бензиновых двигателей, индекс 2 - дизельным маслам.

Примеры маркировки: марка М-63/10В указывает, что это моторное масло всесезонное, универсальное для среднефорсированных дизелей и бензиновых двигателей (группа В); М-43/8-В2Г1 - моторное масло всесезонное, универсальное для среднефорсированных дизелей (группа В2) и высокофорсированных бензиновых двигателей (группа Г1).

2.4 Индустриальные масла

Нефтеперерабатывающая промышленность производит большой ассортимент современных индустриальных масел с улучшенными эксплуатационными свойствами: антиокислительными, смазывающими, защитными, деэмульгирующими и др.

Применение индустриальных масел с присадками обеспечивает повышение надежности работы оборудования и его производительности, увеличение срока службы масел в 2 - 4 раза по сравнению с маслами без присадок. смазочный материал трансформаторный масло

Классификация индустриальных масел отражена в ГОСТ 17479.4-87 «Масла индустриальные. Классификация и обозначение». Стандарт учитывает международные стандарты (ISO 3448-75 «Смазочные материалы индустриальные. Классификация вязкости», ISO 6743/0-81 «Классификация смазок и индустриальных масел») и отечественный ГОСТ 17479.0-85 («Масла нефтяные. Классификация и обозначение. Общие требования.»):

1 Масла общего назначения без присадок.

2 Масла общего назначения с присадками (легированные).

2.5 Трансмиссионные, компрессорные, трансформаторные масла

Трансмиссионные масла предназначены для применения в узлах трения агрегатов трансмиссий легковых и грузовых автомобилей, автобусов, тракторов, тепловозов, дорожно-строительных и других машин, а также в различных зубчатых редукторах и червячных передачах промышленного оборудования.

Трансмиссионные масла представляют собой базовые масла, легированные различными функциональными присадками: депрессорной, противозадирной, противоизносной, антиокислительной, антикоррозионной, противоржавейной, антипенной и др.

Отечественная классификация трансмиссионных масел отражена в ГОСТ 17479.2-85.

В зависимости от уровня кинематической вязкости при 100°С трансмиссионные масла разделяют на четыре класса: 9, 12, 18, 34.

В зависимости от эксплуатационных свойств и возможных областей применения масла для трансмиссий автомобилей, тракторов и другой мобильной техники отнесены к пяти группам: ТМ-1 - ТМ-5.

По классификации ГОСТ 17479.2-85 масла маркируют по уровню напряженности работы трансмиссии и классу вязкости. Например: в маркировке масла ТМ-5-18, ТМ означает начальные буквы русских слов «трансмиссионное масло», первая цифра - группа масла по эксплуатационным свойствам, вторая цифра - класс вязкости масла.

Для решения вопроса взаимозаменяемости отечественных и зарубежных масел дано примерное соответствие классов вязкости и эксплуатационных групп трансмиссионных масел по ГОСТ 17479.2-85 классам вязкости по классификации SAE и группам по классификации API.

Компрессорные масла предназначены для смазки цилиндров (рабочих органов) компрессоров и обладают высокой химической стойкостью в условиях высоких температур (до +200°С) и давлений.

Трансформаторные масла применяют в качестве теплоотводящей жидкости в трансформаторах, масляных выключателях и других электрических устройствах. Они отличаются малой вязкостью, химической стойкостью и высокими электроизоляционными свойствами, содержат присадку ионол, обеспечивающую высокую стабильностью против окисления. Кузнецов А. Топливо и смазочные материалы. М.: КолосС, 2012. С. 124 - 127

3. Пластичные и твёрдые смазочные материалы

3.1 Пластичные смазочные материалы

Представляют собой коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды, дисперсной фазы, а также присадок и добавок. Наибольшее применение пластичные смазки получили в подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых, винтовых и цепных передачах, многожильных тросах. Наиболее существенными, влияющими на эффективность применения пластичных смазок, являются следующие факторы:

- особенности узлов трения и условия эксплуатации смазок - температура, нагрузка, скорость перемещения трущихся пар;

- совместимость смазок с конструктивными материалами;

- совместимость смазок друг с другом при их возможном смешивании.

Пластичные смазки по консистенции занимают промежуточное положение между маслами и твердыми смазочными материалами.

Основными показателями качества смазок являются:

- пенетрация (проникновение) характеризует консистенцию (густоту) смазки по глубине погружения в нее конуса стандартных размеров и массы;

- температура каплепадения - это температура падения первой капли смазки, нагреваемой в специальном измерительном приборе. Определяет верхний предел работоспособности смазок;

- предел прочности при сдвиге - это минимальная нагрузка, при которой происходит необратимое разрушение каркаса смазки и она ведет себя как жидкость;

- водостойкость обозначает несколько свойств: устойчивость к растворению в воде, способность поглощать влагу, проницаемость смазочного слоя для паров влаги, смываемость водой со смазываемых поверхностей;

- механическая стабильность характеризует тиксотропные свойства, т. е. способность восстанавливать свою структуру (каркас) после выхода из зоны контакта трущихся деталей. Благодаря этому смазка легко удерживается в не- герметизированных узлах трения;

- термическая стабильность - способность смазки сохранять свои свойства при воздействии повышенных температур;

- коллоидная стабильность характеризует выделение масла из смазки в процессе механического и температурного воздействия при хранении, транспортировке и применении;

- химическая стабильность характеризует в основном устойчивость смазок к окислению;

- испаряемость оценивает количество масла, испарившегося за определенный промежуток времени, при нагреве ее до максимальной температуры применения;

- коррозионная активность - способность компонентов смазки вызывать коррозию металла узла трения;

- защитные свойства - способность смазок защищать трущиеся поверхности металлов от воздействия коррозионно-активной внешней среды (вода, растворы солей и т. д.);

- вязкость определяется величинами потерь на внутреннее трение в смазке. Фактически определяет пусковые характеристики механизмов, легкость подачи и заправки в узлы трения.

По составу смазки разделяют на четыре группы:

- мыльные смазки, для получения которых в качестве загустителя применяют мыла. В зависимости от аниона мыла смазки разделяют на обычные и комплексные (кальциевые, литиевые, бариевые, алюминиевые и натриевые), а также на смешанных мылах (литиево-кальциевые, натриево-кальциевые и др.: первым указан катион мыла, доля которого в загустителе большая). Они называются условно синтетическими (анион мыла-радикал синтетических жирных кислот) или жировыми (анион мыла-радикал природных жирных кислот), например, синтетические или жировые солидолы;

- неорганические смазки, для получения которых в качестве загустителя используют термостабильные высокодисперсные неорганические вещества. К ним относят: силикагелевые, бентонитовые, графитные, асбестовые и другие смазки;

- органические смазки, для получения которых используют термостабильные, высокодисперсные органические вещества. К ним относят: полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые и другие смазки;

- углеводородные смазки, для получения которых в качестве загустителей используют высокоплавкие углеводороды (петролатум, церезин, парафин, озокерит, различные природные и синтетические воски).

В зависимости от типа их дисперсионной среды различают смазки на нефтяных и синтетических маслах.

По области применения смазки разделяют на:

- антифрикционные (снижение износа и трения сопряженных деталей);

- консервационные (предотвращение коррозии металлических изделий и механизмов при хранении, транспортировании и эксплуатации);

- уплотнительные (герметизация зазоров, облегчение сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых, разъемных и подвижных соединений, в том числе вакуумных систем);

- канатные (предотвращение износа и коррозии стальных канатов).

3.2 Твёрдые смазочные материалы

Обеспечение эффективного граничного и смешанного режима смазки механизмов (особенно при таких условиях эксплуатации как ударные нагрузки, прерывистые движения, прессовая посадка) невозможно без применения твердых смазочных материалов.

Твёрдые смазки - это порошкообразные или пленочные покрытия, наносимые на трущиеся металлические поверхности для снижения износа и трения, предотвращения задира, заедания и схватывания. Твердые смазки применяют, в случаях, когда смазочные масла и пластичные смазки не обеспечивают нормальной работы механизмов из-за особо тяжелых условий их эксплуатации: при низких (от -70 до -200°С) или высоких (от +300 до +1000°С) температурах, больших нагрузках (до 4000 МПа), в запыленной атмосфере, а также при недопустимости утечки смазочного материала из узлов трения.

Различают следующие группы твердых смазок:

- структурные смазки (неорганические вещества со слоистой структурой кристаллической решетки либо с низким сопротивлением сдвигу): графит, дисульфиды Мо и W, тальк, слюда, вермикуллит, известь, бентонитовые глины и др.;

- протекторные механические смазки, образующие на трущихся поверхностях постепенно снашивающуюся пленку: мягкие металлы (1л, Pb, Sn, Са, Zn, Ag, Ва и т. д.), полимеры (политетрафторэтилен, найлон, полиэтилен и др.);

- твердые органические соединения-мыла, используемые самостоятельно либо образующиеся на поверхности металла в результате его взаимодействия с жирными кислотами: воски, некоторые пигменты (фталоцианины) и т. п.;

- вещества, образующие поверхностные пленки на трущихся поверхностях при их химической обработке: сульфидные, хлоридные, фосфатные, оксидные и др.

Твердые смазки наносят на трущиеся поверхности:

- плазменным напылением; натиранием тампонами; обдуванием аэрозолями (стойкость таких пленок невысока);

- введением структурных и протекторных смазок и мыл в жидкие масла или пластичные смазки.

Лучшие результаты дает нанесение на чистые фосфатированные металлические поверхности твердых смазочных покрытий из суспензий порошкообразных смазок в расворах связующих (эпоксидные, феноло- и мочевино- формальдегидные, полисилоксановые и иные смолы) с последующим удалением растворителя и отверждением связующего при температурах +20 - +200°С. При этом образуется пленка толщиной 5 - 40 мкм.

Среди твердых смазок наиболее распространены: дисульфид молибдена, графит и политетрафторэтилен.

Дисульфид молибдена - мягкий порошок серого цвета, содержащий
99,0 - 99,8% MоS2. Термически стабилен: на воздухе до +300 - 400°С, в вакууме и инертных газах до +1000 - +1500°С. Не растворим в воде, устойчив к действию масел, кислот, щелочей и больших доз радиации.

Графит термически стабилен на воздухе (до +400 - 600°С). Устойчив к действию холодной и горячей воды и большинства кислот, окисляется при температуре +600 - +700°С. Чаще всего используют как наполнитель в пластичных смазках и в виде прессованных вкладышей для подшипников.

Политетрафторэтилен ПТФЭ (тефлон) - полимер имеющий низкий коэффициент трения, весьма стабилен к агрессивным средам. Работоспособен в диапазоне температур от -200 до +300°С. Недостатки: плохая теплопроводность, низкая износостойкость и неспособность выдерживать нагрузки из-за высокой пластичности.

К достоинствам твердых смазок также относится работоспособность при комнатных температурах (в отличие от химически реакционных технологий) и инертность по отношению к пластикам (ПТФЭ, полиэтилен и полиамид), используемым в конструкциях современных машин и деталей.

Твердые смазочные материалы применимы в виде порошка, пасты, присадки-добавки к пластичным смазкам, масляной дисперсии, и в виде пигмента в составе антифрикционного покрытия.

Недостатками твердых смазочных материалов являются: быстрое истирание слоя смазки в узлах трения, более низкий отвод тепла от трущихся поверхностей, чем при жидкостной смазке.

Заключение

Смазочные материалы выполняют следующие функции:

- снижают силы трения, а, следовательно, уменьшают потери мощности на преодоление этих сил;

- снижают износ трущихся поверхностей деталей вследствие создания жидкостного или граничного трения, а также смывают с поверхностей трения продукты износа и абразивные частицы;

- охлаждают детали, работающие в условиях высоких температур или нагревающиеся при преодолении сил трения;

- амортизируют ударные нагрузки;

- уплотняют зазоры и защищают поверхности трения от попадания извне агрессивных жидкостей, газов, паров, пыли, грязи, абразивных частиц;

- снижают шум и вибрации при контакте металлических поверхностей;

- защищают от коррозии.

По природе смазочные материалы подразделяются на:

- минеральные, получаемые из нефти, угля, сланца и других минералов;

- органические: животные - из жира животных (китовый и рыбий жир, свиное сало и др.) и растительные - из хлопка, клещевины, конопли и другие;

- синтетические, получаемые путем химического синтеза.

По физическому состоянию смазочные материалы подразделяются на жидкие масла в виде эмульсий, пластичные (консистентные), твердые.

Номенклатура смазочных материалов включает:

- жидкие минеральные и синтетические масла;

- пластичные и твердые смазочные материалы;

- уплотнительные смазочные материалы;

- консервационные смазочные материалы;

- рабочие жидкости для гидравлических систем;

- смазочно-охлаждающие жидкости, применяемые при обработке металлов резанием и давлением.

Жидкие и пластичные антифрикционные смазочные материалы применяются по прямому назначению и выполняют дополнительно некоторые из вышеперечисленных функций.

При эксплуатации машин и механизмов кроме антифрикционных смазочных материалов используются также специальные жидкости для гидравлических, тормозных и амортизационных систем, электроизоляционные масла, консервационные смазки, уплотнительные смазочные материалы, пусковые жидкости для запуска двигателей внутреннего сгорания при низких отрицательных температурах.

Уплотнительные смазочные материалы используются для герметизации вакуумных систем, трубопроводной арматуры, резьбовых соединений труб и т. п. Уплотнительные материалы применяют также для облегчения монтажа и разборки резьбовых и других соединений. Обычно применяют пластичные смазочные материалы, содержащие до 20% порошка графита, дисульфида молибдена, мягких металлов и т. п.

Консервационные (защитные) смазочные материалы служат для предотвращения коррозионного разрушения металлических изделий и деталей машин при их хранении (консервации) и эксплуатации. Обычно для этого используют углеводородные пластичные смазочные материалы (вазелины). Находят также применение жидкие консервационные масла с ингибиторами коррозии и твёрдые покрытия. Например, для получения твёрдого покрытия на защищаемую поверхность наносят раствор парафина и церезина с ингибиторами коррозии в летучих нефтепродуктах. После испарения растворителя на поверхности остаётся твёрдое покрытие толщиной около 0,1 мм.

Наиболее благоприятные режимы смазки обеспечиваются подбором оптимальных смазочных материалов, подачей их к трущимся поверхностям в необходимых количествах, рациональной конструкцией узлов трения, а также выбором правильной технологии смазывания и систем смазки.

Список использованных источников

1 Кузнецов А. Топливо и смазочные материалы. М.: КолосС, 2012. 276 с.

2 Соловьёв В.В. Смазочные материалы и технические жидкости для эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования. Ухта: УГТУ, 2011. 80 с.

Размещено на Allbest.ru

...