Смазочные материалы: свойства и классификация

Смазочные материалы voenmasla.ru широко применяются в современной технике с целью уменьшения трения в движущихся механизмах (двигатели, подшипники, редукторы, и т.д.), а также с целью уменьшения трения при механической обработке конструкционных и других материалов на станках (точение, фрезерование, шлифование и т.д.). В зависимости от назначения и условий работы смазочных материалов (смазок), они бывают твердыми (графит, дисульфид молибдена, йодид кадмия, диселенид вольфрама, нитрид бора гексагональный и т.д.), полутвердыми, полужидкими (расплавленные металлы, солидолы, консталины и др.), жидкими (автомобильные и другие машинные масла), газообразными (углекислый газ, азот, инертные газы).

1. Виды и типы смазочных материалов. В зависимости от характеристик материалов кинематической пары для смазки могут быть использованы жидкие (например, минеральные, синтетические и полусинтетические масла) и твердые (фторопласт, графит, дисульфид молибдена) вещества.По материалу основы смазки делятся на:
   • минеральные — в их основе лежат углеводороды, продукты переработки нефти;
   • синтетические — получаются путем синтеза из органического и неорганического (например, силиконовые смазки) сырья;
   • органические — имеют растительное происхождение (например, касторовое масло, пальмовое масло).

   Смазки могут иметь комбинированную основу.

2. Классификация. Все жидкие смазочные материалы делятся на классы по вязкости (классификация SAE для моторных и трансмиссионных масел, классификация ISO VG (viscosity grade) для индустриальных масел) и на группы по уровню эксплуатационных свойств (классификации API, ACEA для моторных и трансмиссионных масел, классификация ISO для индустриальных масел).По агрегатному состоянию делятся на твердые, полутвердые, полужидкие, жидкие, газообразные.По назначению:
   • моторные масла — применяемые в двигателях внутреннего сгорания;
   • трансмиссионные и редукторные масла — применяемые в различных зубчатых передачах и коробках передач;
   • гидравлические масла — применяемые в качестве рабочей жидкости в гидравлических системах;
   • пищевые масла и жидкости — применяемые в оборудовании для производства пищи и упаковки, где возможен риск загрязнения продуктов смазывающим веществом;
   • индустриальные масла (текстильные, для прокатных станов, закалочные, электроизоляционные, теплоносители и многие другие) — применяемые в самых разнообразных машинах и механизмах с целью смазывания, консервации, уплотнения, охлаждения, выноса отходов обработки и др.;
   • электропроводящие смазки (пасты) — применяемые для защиты электрических контактов от коррозии и снижения переходного сопротивления контактов. Электропроводящие смазки изготавливаются консистентными;
   • консистентные (пластичные) смазки — применяемые в тех узлах, в которых конструктивно невозможно применение жидких смазочных материалов.

Классификация

На данный момент существует огромное количество разновидностей смазочных материалов. Все они отличаются по сфере применения, составу и свойствам. Чтобы более точно разобраться в разновидностях, рекомендуем ознакомиться с ГОСТ 27674.

В этом документе даны характеристики наиболее значимым смазкам, которые постоянно применяются в автомобилестроении. Там сказано, что в термин «смазка» включают моторные, трансмиссионные, турбинные, индустриальные, консервационные и другие виды масел. Все они обладают следующими характеристиками:

• Моторное масло. Позволяет защитить детали силового агрегата от преждевременного износа и потери на трение. Кроме того, моторное масло уплотняет щели, отлично проводит температуру. Нужно учитывать, что моторные масла делятся на синтетические, полусинтетические и минеральные. Существуют и другие классификации масла для двигателя.
• Трансмиссионные масла. Такая разновидность смазки применяется для обработки зубчатых передач в КПП. Также оно применяется в рулевом управлении, ведущих мостах, бортовых передачах.
• Индустриальные масла. Необходимо для постоянной обработки подшипников. Кроме того, индустриальное масло является рабочей и закалочной жидкости.
• Турбинные масла. Необходимы для смазывания и охлаждения подшипников.
• Электроизоляционные масла. Обладают диэлектрическими свойствами, они отлично отводят электричество в конденсаторах, трансформаторах.
• Консервационные масла. Данная разновидность смазочного материала предназначена для полноценной защиты отдельных деталей, узлов, инструментов. Оно отлично защищает поверхность от коррозии.
• Компрессорные масла. Смазочный материал такого типа предназначен для регулярной обработки ротационных и поршневых компрессоров.

Требования к эксплуатационным и и смазочным материалам

Для поддержания автомобиля в надлежащем эксплуатационном виде используются различные эксплуатационные материалы, которые имеют свою собственную маркировку. К ним предъявляются определенные требования, так как различные машины имеют различное строение, потому они не могут обслуживаться универсальными материалами.

Принято выделять такие эксплуатационные материалы:

• Топлива;
• Смазочные материалы;
• Технические жидкости.

Рассмотрим более подробно каждый вид этих материалов и их особенности.

Жидкие нефтяные топлива делятся на бензины и дизельные топлива. Они способны превращать в двигателе внутреннего сгорания химическую энергию в механическую, широко распространены во всем мире, поэтому пользуются наибольшей популярностью.

Бензиновые топлива применяются для обеспечения движения техники с поршневыми двигателями с искровым зажиганием. Дизельные топлива предназначены для использования в двигателях с воспламенением топливно-воздушной смеси от сжатия.

Смазочные масла имеют довольно специфическое предназначение: они нужны для экономии энергии, тратящейся на трение между деталями, и обеспечения безопасной эксплуатации транспорта.

Масла делят на отдельные типы в зависимости от области их применения:

• Моторные;
• Турбинные;
• Цилиндровые;
• Трансмиссионные;
• Редукторные;
• Компрессорные;
• Электроизоляционные;
• Вакуумные;
• Приборные;
• Консервационные;
• Специализированные.

Выделяют отдельно такой ряд материалов, как пластичные смазки. Они предназначены для герметизации и уплотнения соединений, консервации изделий и снижения износа трущихся поверхностей.

Специальные жидкости выполняют самые различные функции, они могут выступать в качестве рабочих тел в системах гидравлики или как теплоносители в системах охлаждения, также есть и другие виды для обеспечения определенных технических задач. Гидравлические жидкости обеспечивают гидропередачу тормозных систем и устройств, амортизаторов.

Технические жидкости нужны для проведения ремонтных работ или эксплуатации автомобиля в особых условиях.

Требования к эксплуатационным материалам обозначены в специальных документах. Информация, которая есть на упаковке продукции данного типа, помогает понять, для каких именно целей предназначен тот или иной товар и в каких условиях должен использоваться.

Существует государственная и международная система классификации материалов, ориентируясь в ней, можно выбирать наиболее подходящие изделия для проведения ремонта или обслуживания автомобилей.

Значение эксплуатационных материалов технического обеспечения

Выбрать качественные эксплуатационные материалы технического обеспечения в наше время довольно просто, для этого только стоит знать точную маркировку товаров и ориентироваться в их видах. На современном рынке представлены отечественные и зарубежные продукты, которые помогают обеспечивать высокую безопасность транспортных средств и техники, а также ее износостойкость.

Чтобы эксплуатационно-смазочные материалы при обслуживании оборудования использовались по назначению, нужно выбирать ответственные ремонтные и сервисные бригады. Это относится не только к ТО легковых автомобилей и тяжелой техники, но и к обслуживанию станков и аппаратов на производственных предприятиях. Как правило, для всех машин используются схожие эксплуатационные материалы, они отличаются только классом и ценой.

Самостоятельно проводить техническое обслуживание под силу не каждому, поэтому чаще всего приходится пользоваться услугами специальных бригад. Если такая надобность возникла, стоит детально изучить, какая классификация эксплуатационных материалов используется специалистами – отечественная или зарубежная. Также стоит поинтересоваться, с товарами каких марок работают бригады.

Трансмиссионные масла

Технические условия на трансмиссионные масла определяются типом трансмиссии и уровнем на­пряжений во всем диапазоне эксплуатационных режимов. Предъявляемые к этим смазочным материалам требования (стойкость к высоким режимам нагружения, высокая стабильность вязкости при изменении температуры, сопро­тивление старению, хорошие противопенные свойства, совместимость с материалами про­кладок и уплотнений) могут быть выполнены лишь за счет специальных присадок. В отличие от моторных масел, трансмиссионные масла не содержат или имеют минимальное содержание моющих присадок, не обладают улучшенным индексом вязкости VI. Большинство из них работают на сдвиг и таким образом являются неактивными. Использование масел худшего качества может привести к повреждению под­шипниковых узлов и зубчатых передач.

Вязкость трансмиссионных масел также должна удовлетворять специфическим усло­виям применения. Ее характеристики применительно к автомобильным трансмиссиям определены стандартом SAE J 306 (табл. «Классификация вязкости моторных и трансмиссионных масел (SAE J300. май 2014 г.)» ).

Более широко начинают применяться син­тетические трансмиссионные масла (напри­мер, полиальфаолефины), удовлетворяющие специальным требованиям. По сравнению со стандартными минеральными маслами, син­тетические масла имеют лучшие вязкостно­температурные характеристики и повышенное сопротивление старению.

Классификация трансмиссионных масел по API

GL-1 — GL-3: в настоящее время не имеют практического применения.

GL-4: для средних режимов нагружения гипоидных передач и трансмиссий, рабо­тающих в условиях экстремальных скоро­стей и ударных нагрузок, а также в режи­мах высоких скоростей вращения и малых крутящих моментов или низких скоростей вращения и больших крутящих моментов.

GL-5: для высоконагруженных гипоидных передач легковых автомобилей, а также коммерческих, оснащенных трансмиссиями, работающими в режимах ударных нагрузок при высоких частотах вращения, а кроме того, в режимах малых крутящих моментов при высоких частотах вращения или больших крутящих моментов при низ­ких частотах вращения.

МТ-1: для несинхронизированных механи­ческих коробок передач, применяемых на грузовых автомобилях производства США.

Состав смазочных масел

Нефтяные или минеральные масла заменили в своё время масла растительного и животного происхождения, благодаря работам Петрова Н.П. Синтетические масла используют в специфических, экстремальных условиях эксплуатации, где одновременно существуют повышенные требования к низко и высокотемпературным свойствам. Синтетические масла обладают хорошей способностью сохранять подвижность (без потери текучести) при низких отрицательных температурах (-35…-40 С и ниже) и выдерживать без заметного разложения и испарения высокие температуры. В качестве синтетических базовых масел используют поли- олефины, диэфиры, полиолы и диалкил бензолы.

Кроме того, как вы уже знаете, применяют полусинтетические или точнее смешанные масла, представляющие собой смесь нефтяного и синтетического компонентов.

Для придания маслу требуемого уровня качества в них вводят присадки разного функционального назначения. В качестве присадок используют органические соединения с разными функциональными группами. Присадки делят на беззольные, не содержащие в своём составе металла, и зольные, в состав которых входит металл. Как правило, смазочное масло содержит две и более присадок разных типов. Многие присадки являются многофункциональными, т.е. обладают одновременно несколькими свойствами. Отечественные товарные присадки можно условно объединить в группы по преимущественному назначению:

– антифрикционные;

– противоизносные и противозадирные;

– вязкостные,

– противокоррозионные и защитные;

– антиокислительные;

– моющедиспергирующие;

– депрессорные;

– антипенные.

В качестве антифрикционных, противоизносных и противозадирных присадок ксмазочным маслам используют в основном соединения, в состав которых входят такие активные элементы как сера, хлор и фосфор. Среди серосодержащих присадок широкое распространение получили сульфиды, дисульфиды и их производные. К числу таких присадок относятся присадки ОТП (осернённые тетрамеры пропилена), АБС-2 (алкилбензил дисульфид).

Наиболее распространённой фосфорсодержащей присадкой является ТКФ (трикрезилфосфат).

К числу хлорсодержащих присадок относится совол – смесь пента- и тетрахлориддифенила.

Вместе с тем используют противоизносные и противозадирные присадки, в состав которых входят несколько активных элементов: ЛЗ-309/2, Хлорэф-40 и др.

В качестве загущающих (вязкостных) присадок применяют полиизобутилен, полиметакрилат, винипол.

Самой распространённой противокоррозионной присадкой является бензотриазол. К числу ингибиторов коррозии анодного действия относятся присадки КСК, сулин и др., катодного – БМП-А, СИМ и др., экранирующего – КАП-25, эфиры и др.

К беззольным антиокислительным присадкам относятся соединения фенольного и аминного типов: фенольные – НГ-2246, аминные – дифениламин.

В качестве зольных антиокислительных присадок используют дитиофосфаты различных металлов: ДФ-11,ВНИИ НП-354, МНИ ИП-22к, ИНХП-21 и др.

Моющедиспергирующие присадки можно условно разделить на моющие и диспергирующие. К моющим относят сульфонаты, феноляты, салицилаты различных металлов, например, сульфонаты кальция ПМС.

Присадки алкилфенольного типа – это ЦИАТИМ-339 – дисульфидалкилфенолят бария, БФКу и ВНИИ НП-360.

Из алкилсалицилатных присадок распространёнными являются АСК (алкилсалицилат кальция), АСБ (алкилсалицилат бария) и МАСК (многозольный алкилсалицилат кальция.

К диспергирующим присадкам относят суциимиды: С-5А (амидопроизводные янтарной кислоты).

Наиболее распространёнными депрессорными присадками, снижающими температуру застывания масел, являются АЗНИИ-ЦИАТИМ-1 и ПМА «Д», а противопенной ПМС-200А.

Отнесение отдельных присадок к той или иной группе по функциональным свойствам, как уже отмечалось, условно из-за их полифункциональности. Например, присадка ДФ-11 обладает не только антиокислительным действием, но и проявляет противоизносные и противозадирные свойства. Присадка МНИ ИП-22к, кроме указанных свойств (антиокислительная), обладает моющими свойствами.

В настоящее время создают композиции присадок сочетающих оптимальные соотношения функций. Например, комбинированные ингибиторы коррозии ИНГА-2, НГ-107М.

Эффективность действия присадок зависит так же от химического состава базового масла. Одни и те же присадки в одних базовых маслах проявляют большую эффективность, чем в других.

Фильтрация

Не стоит считать, что фильтр в какой-либо системе машины действует как «таблетка от всех болезней». Это изделие не предназначено для очистки сильно загрязненных масел, жидкостей и воздуха, содержащих, например, опилки металла, мелкие камешки, песок и многие другие инородные частицы, которые могут попасть в систему.

Очень грязные масло, жидкость и воздух так и останутся грязными даже после прохождения через фильтр. Чтобы надежно очистить систему, ее следует полностью промыть, а масло или жидкость перед заправкой в систему — идеально отфильтровать через дополнительный внешний фильтр. Недостатком использования дополнительного выносного фильтра является то, что эта процедура занимает значительное время.

Имеются разработки фильтров модульной конструкции, которые можно использовать в оборудовании любого типоразмера — от самых маленьких до огромных промышленных гигантов, набирая из типовых модулей фильтр нужного объема. Это очень удобно для использования в парке разнообразного оборудования.

В системе охлаждения оборудования многих западных производителей серийно устанавливается фильтр охлаждающей жидкости. Данный фильтр содержит, кроме фильтрующего элемента, также присадки-ингибиторы, которые постепенно, по мере эксплуатации, растворяются в охлаждающей жидкости, поддерживая определенный химический состав жидкости.

Одна из новинок фильтрации — очистка гидравлической жидкости с применением уникального так называемого «нефронового» фильтра, который способен задерживать инородные частицы величиной более 1,5 микрон.

Также фильтра могут дополнительно оснащаться магнитной штангой для улавливания продуктов износа и тем самым для дополнительной защиты основного гидрофильтра. Так как магнитная штанга легко извлекается из гидрофильтра, то рекомендуется ее вынимать и протирать ветошью с периодичностью хотя бы раз в месяц. При регулярном проведении данной процедуры по состоянию осадка на магнитной штанге можно судить об интенсивности процессов износа в гидросистеме и делать выводы о целесообразности более ранней замены фильтров и масла.

Таким образом, дальнейшая судьба оборудования во многом зависит от уровня организации ведения смазочного хозяйства на предприятии. Если смазочное хозяйство находится в запущенном состоянии, нередко сокращается объем использования смазочных материалов, что приводит к чрезмерно длительной работе в узлах трения, потере свойств, и следовательно — к увеличению износа, преждевременному выходу из строя агрегатов, повышению затрат на ремонт.

Для предприятий, имеющих отлаженную систему ведения смазочного хозяйства, снижение расходов смазочных материалов возможно за счет проведения смены масел и смазок по их фактическому состоянию (график отбора проб, лабораторный анализ), применения современной заправочной аппаратуры. Использование новых, более качественных масел и пластичных смазок позволяет увеличить периодичность проведения смазочных работ в несколько раз. Совершенствование раздающей аппаратуры, систем фильтрации, применение систем очистки и регенерации, использование современных автоматических систем также сокращает потери смазочных материалов. Потери растут и при использовании в качестве тары случайных предметов (ведра, банки и т.д.).

Квалификация и обеспеченность картами смазки рабочего персонала также с положительной стороны влияет на поддержание оборудования в технически исправном состоянии.

Фильтрующие устройства

Дизтопливо

Рассматривая основные эксплуатационные материалы, стоит сказать о такой разновидности, как дизельное топливо. В силу определенных особенностей этот тип моторов экономичнее на 25-30%, чем бензиновые разновидности. В большинстве случаев дизтопливо применяется для двигателей автобусов, грузовиков, а также на некоторых автомобилях.

К дизтопливу выдвигают определенные требования в процессе эксплуатации:

• Бесперебойное поступление в систему.
• Способствование хорошему образованию смеси.
• Не должно вызывать коррозионный износ.
• В выпускном, впускном тракте, камере сгорания, на игле распылителя не должно оставаться отложений.
• Исходные характеристики должны сохраняться при транспортировке, хранении.

Самыми важными качествами топлива дизельного типа являются его испаряемость, воспламеняемость, а также работа при снижении температуры.

В процессе применения эксплуатационных материалов требуется обеспечить хороший старт мотора при любых условиях. Поэтому фракция не может быть легкой. Тяжелые разновидности обладают лучшей самовоспламеняемостью. Такая способность дизтоплива оценивается по цетановому числу (ЦЧ). Это условная характеристика, которая равна процентному показателю цетана в эталонной смеси. Она должна быть равноценна с испытуемым топливом по показателю воспламеняемости.

Показатель самовоспламеняемости влияет на склонность дизтоплива к образованию отложений, работу двигателя и легкий запуск. В современных транспортных средствах применяется состав, который характеризуется ЦЧ от 45 до 50 единиц. Если горючее обладает этим показателем на уровне 40 единиц, мотор будет работать жестко. Повышение ЦЧ выше 50 единиц нецелесообразно. Топливо будет сгорать быстрее, чем сможет распространиться по камере. Из-за этого нарушается процесс работы мотора. Такое дизтопливо не сможет сгорать полностью. Будет наблюдаться дымление, а экономичность мотора заметно снижается.