Пластичные смазки

Пластичные смазки, используются повсеместно. Они обслуживают промышленные станки и конвейеры, сельскохозяйственную технику и городской электротранспорт, подшипниковые узлы, работающие на предельных скоростях и при высоких температурах. Подобные условия эксплуатации диктуют особое внимание к качеству продукта, соответствию всех его характеристик ГОСТу и условиям использования. Пластические смазки позволяют экономить на смазочном материале и успешно применяются как закладные и консервационные, обеспечивая герметичную защиту узла. Свойства смазки определяют компоненты, которые входят в её состав: масло, загуститель, добавочные модифицирующие присадки.

Одним из важнейших условий работы подшипника является правильная его смазка. Недостаточное количество смазочного материала или неправильно выбранный смазочный материал неизбежно приводит к преждевременному износу подшипника и сокращению срока его службы.

Смазка определяет долговечность подшипника не в меньшей мере, чем материал его деталей. Особенно возросла роль смазки с повышением напряженности работы узлов трения: с повышением частот вращения, нагрузок и в первую очередь температуры (наиболее значительного фактора, обусловливающего долговечность смазочного материала в подшипнике).

 

Пластичная смазка в подшипниковых узлах выполняет следующие основные функции:

• образует между рабочими поверхностями необходимую упруго гидродинамическую масляную пленку, которая одновременно смягчает удары тел качения о кольца и сепаратор, увеличивая этим долговечность подшипника и снижая шум при его работе;
• уменьшает трение скольжения между поверхностями качения, возникающее вследствие их упругой деформации под действием нагрузки при работе подшипника;
• уменьшает трение скольжения, возникающее между телами качения, сепаратором и кольцами;
• служит в качестве охлаждающей среды;
• способствует равномерному распределению тепла, образующегося при работе подшипника, по всему подшипнику и предотвращает этим развитие высокой температуры внутри подшипника;
• защищает подшипник от коррозии;
• препятствует проникновению в подшипник загрязнений из окружающей среды.

Смазывание подшипников качения в основном выполняется с помощью пластичных смазочных материалов (пластичными смазками) и жидких масел.

Главными критериями выбора вида смазочного материала являются рабочие условия подшипников качения, а именно:

• температура,
• нагрузка,
• скорость вращения,
• колебания,
• вибрации,
• ударная нагрузка,
• влияние окружающей среды (температура, влажность, агрессивность и др.).

 Жидкие  масла являются, несомненно, наиболее предпочтительными для смазывания подшипников. Во всех случаях, где это возможно, следует применять именно их. Существенным преимуществом жидких масел по сравнению с пластичной смазкой является улучшенный отвод тепла и частиц изношенного материала от узлов трения, а также отличная проникающая способность и отличное смазывание. Однако по сравнению с пластичной смазкой недостатками жидких масел являются конструкционные расходы, необходимые для того, чтобы удержать их в подшипниковом узле, а также опасность их утечки. Поэтому на практике по возможности стараются применять пластичные смазочные материалы. Основное преимущество пластичной смазки перед жидким маслом заключается в том, что она более длительное время работает в узлах трения и снижает, таким образом, конструкционные расходы.  Более 90% всех подшипников качения смазываются именно пластичной смазкой.

Смазывание подшипника пластичной смазкой

Пластичные смазки – это мазеобразные продукты, чьи состав и свойства разработаны для снижения трения и износа при превышении широчайшего предела температур и периода времени. Смазки бывают твердыми, полужидкими или мягкими, состоящими из:

• загустителей,
• смазочной жидкости, выступающей в качестве базового масла,
• добавок (присадок).

 

 Рисунок 1.1 - Микроструктура пластичной смазки

 

Масло, присутствующее в смазочном материале, называется его базовым маслом. Пропорции базового масла могут изменяться в зависимости от типа и количества сгустителя и возможного применения смазки. Для большинства смазок, содержание базового масла колеблется от 85% до 97%.

 

В качестве базовых масел используют:

• минеральные масла,
• синтетические масла, в том числе сложноэфирные синтетические и силиконовые масла;
• на растительных маслах;
• на смеси вышеперечисленных масел (в основном минеральных и синтетических).

Наиболее широкого применяются пластичные смазки на основе минерального масла и металлических мыл, металлических комплексных мыл, неорганических и органических загустителей. Они пригодны для работы при температуре до 150 ºС.

 

Синтетические смазки превосходят минеральные по ряду качеств, таких как неокисляемость, низко- и высокотемпературные характеристики, устойчивость по отношению к жидким и газообразным реагентам. Специальное синтетическое базовое масло и загуститель играют немаловажную роль в определении вышеуказанных свойств.

 

Сложноэфирное синтетическое масло – это сочетание кислоты, спирта и воды в качестве субпродукта. Сложные эфиры высоких спиртов с двухосновными жирными кислотами формируют сложноэфирные масла, используемые в качестве синтетических смазочных масел и базовых масел. Такие пластичные смазки обычно используются для низких температур и высоких скоростей.

 

Различные виды силиконового базового масла имеют в своем составе метил силикона, фенил метил силикона, хлорофенилметил силикона и т.д.  В дополнение к обычным металлическим и комплексным мылам, синтетические органические загустители имеют важное значение для производства силиконовых смазок. Они позволяют полнее использовать хорошие высокотемпературные характеристики силиконовых масел. Силиконовые смазки также имеют очень хорошие низкотемпературные параметры. Недостатком является малая нагружаемость смазочной пленки силиконовой смазки. Они непригодны для трения скольжения металла по металлу, так как может появиться значительный износ или рифление.

 

В последнее время получили распространение пластичные смазки на основе перфторированного полиэфирного масла (PFPE), обладающего исключительной термической стабильностью и нетоксичностью, способностью работать в условиях глубокого вакуума и нейтральностью к широкому спектру химических веществ. Смазки с использованием PFPE разрабатываются специально для эксплуатации в условиях:

• высоких температур  - до 300 ºС;
• глубокого вакуума  - остаточное давление до 10^-10 Па и менее;
• агрессивных сред;
• возможного контакта с пищевыми продуктами;
• контакта с различными полимерами.

Растительные масла в качестве базовых масел пластичных смазок применяются крайне редко. В основном, когда требуются применение возобновляемых ресурсов и возможность биологического распада. Масло из семян рапса — очень экономически эффективное натуральное эфирное базовое масло. Узкий температурный диапазон ограничивает возможности использования. Подсолнечное масло имеет более широкий температурный диапазон. Однако более высокая цена ограничивает экономические возможности использования.  

Для снижения себестоимости в ряде случаев смешиваются дешевые и дорогие виды или сорта базовых масел. Однако при этом эксплуатационные свойства пластичных смазок, основанные на смешанных маслах, могут ухудшиться.

Загустители делятся на мыльные и немыльные, и сами по себе придают смазке определенные свойства. Мыльные смазки могут быть разделены на простые и сложные (комплексные) мыльные смазки, каждая из которых определяется названием катиона, на котором основано мыло (т.е. литиевые, натриевые, кальциевые, бариевые или алюминиевые мыльные смазки).

Смазочные вещества, изготовленные из алюминиевых мыл и минеральных масел, характеризуются прозрачностью, хорошим сцеплением и хорошей устойчивостью к воде. Они были очень важны в 1940-х годах, но в настоящее время их место занято другими смазками, например литиевыми. Это связано с тем, что смазки с алюминиевым мылом более устойчивы к сдвигу, имеют относительно низкую точку каплепадения (около 110⁰С), и они могут превращаться в гель. Максимальные температуры колеблются в пределах от 60 ⁰С до 100 ⁰С.

 

 

Рисунок 1.2 - Структура пластичной смазки на основе комплексного алюминиевого мыла и минерального базового масла

 

Смазочные материалы, производящиеся из комплексных алюминиевых мыл и минеральных или синтетических базовых масел имеют высокую температурную стабильность, хорошую водостойкость; расчетные температуры находятся в пределах до 140 ^ºC, точка каплепадения в некоторых случаях может превышать 250 ^ºC. 

Смазки, производимые из бариевого или комплексного бариевого мыл с минеральными или синтетическими базовыми маслами имеют хорошую водостойкость, высокую нагружаемость и высокую устойчивость к сдвигам. Точка каплепадения для смазки на основе бариевого мыла составляет около 150 ^ºC, точка каплепадения  для смазок на комплексного бариевого мыла может превышать 220 ^ºC в некоторых случая (в зависимости от их консистенции). За последние три десятилетия смазочные материалы на основе комплексного бариевого мыл хорошо зарекомендовали себя во всех областях промышленности. Промышленное производство смазок на основе комплексного бариевого мыла достаточно сложно.

Смазочные материалы основаны на минеральных или синтетических маслах со сгустителями в виде металлических мыл кальция точка каплепадения смазки на основе кальциевого мыла составляет менее 130 ^ºC.  Сегодня Са-12-гидроксистеарат используется почти для всех простых кальциевых смазок. Эти смазки разрушаются, если термически перегружены, т.к. вода в  загустителе испаряется.

В применимых диапазонах температур приблизительно до 70 ^ºC, смазки на основе кальциевых мыл становятся водоотталкивающими и полностью водостойкими. Соответственно, концентрация загустителя остается высокой. Если происходит перегрев, то образуется большое количество золы. Смазки на основе кальциевого мыла имеют ограничения только при использовании для роликоподшипников, но эти смазки используются в качестве герметичной смазки для предотвращения попадания воды. Современные смазки на основе комплексного кальциевого безводного мыла имеют диапазон температур, превышающий 120/130 ^ºC, а также точку каплепадения свыше 220 ^ºC. Они имеют хорошую водостойкость в указанном диапазоне температур.

 

Рисунок 1- Структура пластичной смазки на основе литиевого мыла и минерального базового масла	Рисунок 2 - Структура пластичной смазки на основе литиевого мыла и базового масла на основе сложных эфиров

 

Смазки на основе минеральных или синтетических масел, загущенные литиевым мылом (рисунки 1-2), отвечают современным стандартам высокого качества, широкого применения и относятся к универсальным смазкам. Сегодня Li-12-гидростеарат используется практически во всех простых литиевых смазках. Они водонепроницаемы, имеют высокую точку каплепадения (около 180 ^ºC), и имеют хорошие и очень хорошие высокотемпературные характеристики, зависящие от базового масла и его вязкости. Смазки на основе комплексных литиевых мыл характеризуются высокой термической стойкостью с точкой каплепадения, превышающей 220 ^ºC, а также высокой стойкостью к окислению.

Смазочные материалы, изготовленные с применением натриевых или комплексных натриевых мыл и минеральных масел, имеют хорошие адгезионные свойства. Вместе с водой они превращаются в эмульсию, и таким образом, совершенно теряют водостойкость. Малое количество воды поглощается без этого вредного воздействия, но если будет большее количество воды, то смазка превратиться в жидкость и у нее появиться способность к вытеканию. Натриевые смазки имеют относительно малые низкотемпературные характеристики, с диапазоном расчетных температур от –20 до 100 ^ºC. Смазки на основе комплексного натриевого мыла имеют лучшую стойкость к высоким температурам (до 160 ^ºC), и водостойкость в пределах до 50 ^ºC.  Смазки на основе комплексных натриевых мыл, содержащие минеральные или синтетические масла, считаются хорошими смазками для высокотемпературных и  длительных применений.

Гелевая смазка содержит неорганический загуститель, т.е. бентонит или силикагель. Этот загуститель состоит из очень тонко распределенных твердых частиц. Пористая поверхность этих частиц имеет свойство поглощать масла. Гелевые смазки не имеют четко определенной точки каплепадения или точки плавления. Они применяются в широком диапазоне температур, водостойкие, но сопротивляемость коррозии часто относительно слабая, что подходит для использования при высоких скоростях и больших нагрузках.

Полимочевины – это синтетические органические загустители для смазочных материалов. Их точки каплепадения и точки плавления в зависимости от их консистенции превышают 220 ⁰С. Они обладают превосходной водостойкостью и хорошей смазочной способностью для металлопластиковых пар трущихся деталей и для эластомеров в зависимости от типа базового масла и вязкости. Полиуретановые смазки (таблица 3.10) на основе отдельных видов минеральных или синтетических масел являются хорошими смазками, используемыми длительное время и при высоких температурах.

Использование пластиков как синтетических органических загустителей привело к новым разработкам в области смазочных материалов. PTFE  (тефлон) - один из самых термоустойчивых загустителей для высокотемпературных смазок и смазок длительного использования, базовыми маслами которых являются высококачественные масла, такие как перфторалкиловое сложноэфирное синтетическое масло. Смазки, загущенные PTFE, не имеют определенных точек каплепаденияи точек плавления. Из-за своей сравнительно низкой точки плавления, PE (полиэтилен) достаточно редко используется в качестве загустителя.

Присадки препятствуют износу и коррозии, обеспечивают дополнительный эффект снижения трения, улучшают  сцепление смазки и предотвращают повреждения при пограничном и смешанном процессе трения. Таким образом, присадки улучшают качество, технические характеристики и, особенно, области применения смазки.

В качестве стандартных смазочных материалов для закрытых подшипников используются пластичные смазки на основе литиевого загустителя и минерального масла с консистенцией NLGI 2 или 3, обеспечивающие работу в диапазоне температур -20 ... 100 ºС. В случае эксплуатации в особых условиях применяются специализированные пластичные смазки. Ниже приведены характеристики и основное назначение пластичных смазок применяемых в некоторых видах подшипников российского производства и ряда зарубежных производителей.

Для нормальной работы подшипников достаточно небольшого количества смазочного материала. Переполнение подшипникового узла смазкой приводит не только к большим механическим потерям, но и к ухудшению ее свойств из-за повышенной температуры и непрерывного перемешивания всей массы смазок - последняя размягчается и может вытекать из подшипникового узла. Правильное количество смазки для подшипников качения  зависит от конфигурации подшипника, скорости, дополнительной направляющей поверхности и уплотнений. Общих правил использования не существует из-за разницы направляющей поверхности подшипников качения  и конфигурации.

 

Для смазывания подшипников выпускается большое разнообразие пластичных смазок. Некоторые из них, в зависимости от области применения.

 

Информация частично взята с сайта http://www.snr.com.ru/e/lubrications_1_2.htm

 

 

Область применения пластичных смазок:

• Смазки общего назначения

Смазки пластичные общего назначения применяются во всех областях машиностроения, металлургии, транспорта, сельского хозяйства. Работают в узлах трения при температуре до +70^о С. 

Графитная смазка

Солидол Ж

Солидол С

Смазки пластичные для повышенных температур применяются в энергетике, металлургии, химической  и пищевой промышленности. Работоспособны при температуре до +110^о С.

Консталин

Смазка 1-13

• Многоцелевые смазки 

Многоцелевые пластичные смазки для узлов трения машин и механизмов различных отраслей промышленности, сельского хозяйства и транспорта. Работоспособны при температуре от -30^о С до +130^о С в условиях повышенной влажности.

Фиол-1, Фиол-2

Литол-24

Лимол

• Термостойкие смазки 

Смазки для узлов трения, работающих при температурах свыше +150^о С.

ВНИИНП-246

ВНИИНП-231

ВНИИНП-219

ВНИИНП-210

ВНИИНП-207

Циатим-221

Смазка Графитол

• Низкотемпературные смазки 

Пластичные смазки для применения в узлах трения  при температурах ниже -40^о С.

Лита

смазка ГОИ-54п

Циатим-203

Зимол

• Химически стойкие смазки 

Смазки, стойкие к воздействию агрессивных химических сред.

ВНИИНП-294

ВНИИНП-283

ВНИИНП-282

Циатим-205

• Приборные смазки 

Приборные смазки для узлов трения приборов и точных механизмов, работающих при невысоких нагрузках.

Смазка ОКБ-122-7

Циатим-201

• Автомобильные смазки 

Смазки пластичные для применения в узлах автомобилей.

Смазка №158

Шрус-4

• Железнодорожные смазки 

Смазки пластичные, разработанные для железнодорожного транспорта.

ЖТ-79Л, ЖТ-72

ЛЗ ЦНИИ

ЖРО

Буксовая

СТП-з, СТП-л

• Металлургические смазки 

Металлургические смазки созданы специально для применения в металлургии.

Смазка ЛС-1П

• Смазки индустриальные 

Узкоспециализированные смазки для различных отраслей промышленности.

• Смазки электроконтактные 

Смазки токопроводящие для электрических контактов.

УВС Суперконт, Суперконтакт

УВС Экстраконт, Экстраконтакт

УВС Примаконт

ЭПС-98, ЭПС-90, ЭПС-150, ЭПС-250

• Смазки консервационные 

Пластичные смазки, предназначенные для защиты от коррозии.

Смазка консервационная пушечная ПВК

• Смазки канатные 

Канатные смазки и пропиточные составы.

Торсиол-35, Торсиол-55

Канатная БОЗ

• Смазки резьбоуплотнительные (резьбовые)

Смазки для уплотнения резьбовых соединений

Арматол-60

Арматол-238

Р-402

Р-416

Р-113

Резьбол Б

 

Компания Центр-Ойл производит пластичные смазки.