Здравствуйте, друзья!
Сегодня мы поговорим о смазках для шлицевых соединений. Для этого проанализируем особенности работы этого вида соединений и характер трения в них.
Итак, шлицевое соединение это соединение вала (охватываемой поверхности) и отверстия (охватывающей поверхности) с помощью шлицев (пазов) и зубьев (выступов), радиально расположенных на поверхностях вала и отверстия. Обеспечивает возможность осевого перемещения деталей вдоль оси.
Рис. 1 Шлицевые соединения
Конечно, шлицевое соединение это подвижное соединение, позволяющее валу, передающему вращение, удлиняться и укорачиваться во время работы. Силовая передача вращения характеризуется крутящим моментом, который обуславливает соответствующие контактные давления между боковыми поверхностями шлицев.
Таким образом, пара трения шлиц-зуб по характеру трения представляет собой разновидность линейного подшипника скольжения. Особенностями работы шлицевых соединений в составе карданных валов и приводных шпинделей являются малая скорость скольжения и высокие удельные давления. Это создает неустойчивый эластогидродинамический режим трения, переходящий в граничное трение.
Рис.2 Шлицевое соединение карданного вала
Смазки для защиты узлов при граничном режиме трения обязательно должны содержать твёрдые смазочные добавки, призванные усилить действие противозадирных присадок, столь малоэффективных при малых скоростях скольжения. Обычно это графит или дисульфид молибдена. Если графит предпочтительнее при высокотемпературном применении, то дисульфид молибдена более эффективен трибологически.
Трибология – наука о трении и явлениях, сопровождающих трение. Трибологические свойства смазки это сочетание противоизносных и противозадирных свойств.
В качестве примера смазки на основе дисульфида молибдена для шлицевых соединений приведу популярную смазку от российской компании ARGO . Вот её характеристики:
|
Характеристика |
Метод |
|
|
Загуститель |
||
|
Классификация смазок |
||
|
Цвет смазки |
Визуально |
Темно-серый |
|
Класс консистенции NLGI |
||
|
Пенетрация 0,1 мм |
||
|
Вязкость базового масла при 40ºС, мм2/с |
||
|
Температура каплепадения,ºС |
||
Нагрузка сваривания 3920 Ньютонов – довольно высокий показатель противозадирных свойств, что позволяет использовать в самых высоконагруженных шлицевых соединениях. В низко- и средненагруженных шлицах, например, легковых автомобилей столь «мощную» смазку использовать не обязательно. Вполне эффективны здесь универсальные автомобильные смазки. Вот ещё один пример смазки от АРГО для универсального автомобильного применения – :
|
Характеристика |
Метод |
|
|
Загуститель |
||
|
Диапазон рабочих температур, ºС |
||
|
Классификация смазок |
© Михаил Ожерельев
В автомобиле имеется достаточно много узлов, где для разделения трущихся поверхностей используются густые мазеобразные продукты, называемые пластичными смазками . О них и пойдет речь.
Пластичные смазки используют для уменьшения трения и износа узлов, в которых создавать принудительную циркуляцию масла нецелесообразно или невозможно. Например, колесные и шкворневые подшипники, шарниры рулевого управления и подвески, карданные и шлицевые соединения и т.д. Раньше этот список был достаточно обширный, а сегодня мы видим, что в автомобиле доля пластичных смазок среди прочих эксплуатационных материалов уменьшается. Причина тому - применение необслуживаемых узлов на основе инновационных конструкционных материалов (например, замена пары трения «втулка-палец» на шарнир из высокомолекулярной резины). Однако там, где использованию мазеобразных продуктов нет альтернативы, к ним сегодня предъявляются самые строгие требования, в том числе и экологического характера. Зачастую происходит так, что для каждого конкретного узла, будь то седельно-сцепное устройство или шарниры подвески кабины, рекомендуется лишь определенная марка эксплуатационного материала. Как выбрать правильный продукт? В этом нам и предстоит разобраться.
И твердые, и жидкие
© Михаил Ожерельев
Пластичные смазки по консистенции занимают промежуточное положение между жидкими маслами и твердыми смазочными материалами (графитами, например). При невысокой температуре и отсутствии нагрузки смазка сохраняет форму, приданную ей ранее, а при нагреве и под нагрузкой начинает слабо течь - настолько слабо, что зоны трения не покидает и через уплотнения не просачивается.
© Михаил Ожерельев
Основные функции пластичных смазок не отличаются от тех, что возлагаются на жидкие масла. Все то же самое: снижение износа, предотвращение задиров, защита от коррозии. Специфика лишь в области применения: пригодность для смазывания сильно изношенных пар трения; возможность использования в негерметизированных и даже в открытых узлах, где имеется вынужденный контакт с влагой, пылью либо агрессивными средами; способность прочно держаться на смазываемых поверхностях. Очень важным свойством пластичных смазок является длительный срок эксплуатации. Некоторые современные продукты практически не изменяют своих показателей качества за весь период работы в узле трения и поэтому могут закладываться одноразово, при сборке.
Если говорить об общих недостатках мазеобразных субстанций, то в первую очередь следует обратить внимание на отсутствие охлаждения (отвода теплоты) и выноса продуктов износа из зоны трения. К слову, возможно поэтому некоторые автопроизводители, разрабатывая такие узлы, как, например, колесные ступицы, нередко отдают предпочтение трансмиссионным маслам.
© Михаил Ожерельев
Самая простая пластичная смазка состоит из двух компонентов: масляной основы (минеральной или синтетической) и загустителя, под действием которых масло становится малоподвижным. Загуститель - каркас смазки. Упрощенно его можно сравнить с поролоном, удерживающим своими ячейками жидкость. Чаще всего в качестве загустителя, содержание которого может составлять от 5 до 30% от массы продукта, используют кальциевые, литиевые или натриевые мыла (соли высших жирных кислот). Наиболее дешевы кальциевые смазки, получаемые загущением индустриальных минеральных масел кальциевыми мылами, - солидолы. Когда-то они были настолько общеупотребительными, что слово «солидол» стало обиходным обозначением пластичной смазки вообще, хотя это не совсем корректно. Солидолы не растворяются в воде и обладают очень высокими противоизносными действиями, однако нормально функционируют лишь в узлах с рабочей температурой до 50–65 °С, что очень ограничивает их применение в современных автомобилях. А наиболее универсальны литолы - смазки, полученные загущением нефтяных и синтетических масел литиевыми мылами. Они имеют очень высокую температуру каплепадения (около +200 °С), исключительно влагостойки и работоспособны практически в любых нагрузочных и тепловых режимах, что позволяет использовать их практически везде, где требуется пластичная смазка.
© Михаил Ожерельев
Также в качестве загустителя могут применяться углеводороды (парафин, церезин, петролатум) или неорганические соединения (глины, силикагели). Глиняный загуститель, в отличие от мыльного, не размягчается при высоких температурах, поэтому его часто можно найти в составе тугоплавких смазок. А вот углеводородные загустители используются в основном для производства консервационных материалов, поскольку их температура плавления не превышает 65 °С.
Помимо основы и загустителя в состав смазки включают присадки, наполнители и модификаторы структуры. Присадки практически те же, что используются в товарных маслах (моторных и трансмиссионных), они представляют собой маслорастворимые поверхностно-активные вещества и составляют 0,1–5% от массы смазки. Особое место в пакете присадок занимают адгезионные, то есть клейкие компоненты - они усиливают действие загустителя и повышают способность смазки держаться на металле. Чтобы подстраховать работу смазки в предельном тепловом и нагрузочном режиме, иногда в нее вводят твердые и нерастворимые в масле наполнители - как правило, дисульфит молибдена и графит. Такие добавки обычно придают смазке специфический цвет, например, серебристо-черный (дисульфит молибдена), синий (фталоцианид меди), черный (углерод-графит).
© Михаил Ожерельев
Свойства и стандарты
Область применения смазки определяется большим набором показателей, среди которых предел прочности при сдвиге, механическая стабильность, температура каплепадения, термическая стабильность, водостойкость и т.п. Но роль наиболее важных характеристик отводится температуре каплепадения и уровню пенетрации. По сути, именно эта пара является выходным параметром для оценки смазки.
Температура каплепадения показывает, до каких пределов можно нагреть смазку, чтобы она не превратилась в жидкость и, следовательно, не потеряла своих свойств. Измеряют ее очень просто: кусочек смазки определенной массы нагревают равномерно со всех сторон, плавно повышая температуру до тех пор, пока с него не упадет первая капля. Граница каплепадения смазки должна быть на 10–20 градусов выше максимальной температуры нагрева узла, в котором она используется.
© Михаил Ожерельев
Термин «пенетрация» (проникновение) своим появлением обязан методу измерения - показатель густоты полужидких тел определяется в приборе, называемом пенетрометром. Для оценки консистенции металлический конус стандартного размера и формы под собственным весом в течение 5 с погружают в смазку, нагретую до температуры 25°С. Чем мягче смазка, тем глубже войдет в нее конус и тем выше ее пенетрация, и наоборот, более твердые смазки характеризуются меньшим числом пенетрации. К слову, подобные тесты используются не только при производстве смазок, но и в лакокрасочном бизнесе.
© Михаил Ожерельев
Теперь о стандартах. Согласно общепринятой классификации смазки принято различать по области применения и густоте. В соответствии с областью применения смазки делятся на четыре группы: антифрикционные, консервационные, уплотнительные и канатные. Первая группа разделена на подгруппы: смазки общего назначения, многоцелевые смазки, термостойкие, низкотемпературные, химически стойкие, приборные, автомобильные, авиационные. Применительно к транспортной сфере наибольшее распространение получили антифрикционные смазки: многоцелевые (Литол-24, Фиол-2У, Зимол, Лита) и специальные автомобильные (ЛСЦ-15, Фиол-2У, ШРУС-4).
© Михаил Ожерельев
Чтобы различать продукты по консистенции, во всем мире используется американская классификация NLGI (National lubricating Grease Institute), которая делит смазки на 9 классов. Критерием деления является уровень пенетрации. Чем выше класс, тем гуще продукт. Пластичные смазки, используемые в автомобилях, чаще относятся ко второму, реже - к первому классу. Для полужидких продуктов, рекомендованных к использованию в системах централизованной смазки, выделено два обособленных класса. Они обозначаются кодами 00 и 000.
© Михаил Ожерельев
Раньше в нашей стране наименование смазок устанавливали произвольно. В результате одни смазки получили словесное название (Солидол-С), другие - номерное (№158), третьи - обозначение создавшего их учреждения (ЦИАТИМ-201, ВНИИНП-242). В 1979 году был введен ГОСТ 23258-78, согласно которому наименование смазки должно состоять из одного слова и буквенно-цифрового индекса (для различных модификаций). Отечественные нефтехимики этого правила придерживаются и сегодня. Что же касается импортной продукции, то за рубежом в настоящее время отсутствует единая для всех производителей классификация по эксплуатационным показателям. Большинство европейских производителей руководствуются немецким стандартом DIN-51 502, который устанавливает обозначение пластичных смазок, отображающее сразу несколько характеристик: назначение, тип базового масла, набор присадок, класс NLGI и диапазон рабочих температур. Например, обозначение K PHC 2 N-40 говорит о том, что данная пластичная смазка предназначена для смазывания подшипников скольжения и качения (литера К), содержит в своем составе противоизносные и противозадирные присадки (Р), произведена на базе синтетического масла (НС) и относится ко второму классу консистенции по NLGI (цифра 2). Максимальная температура применения такого продукта составляет +140 °С (N), а нижний эксплуатационный предел ограничен планкой –40 °С.
© Михаил Ожерельев
Некоторые мировые производители применяют свои собственные структуры обозначений. Скажем, система обозначения пластичных смазок Shell имеет следующую структуру: марка - «суффикс 1» - «суффикс 2» -
класс NLGI. К примеру, продукт Shell Retinax HDX2 расшифровывается как смазка с очень высокими эксплуатационными характеристиками для агрегатов, работающих в чрезвычайно тяжелых условиях (HD), содержащая дисульфит молибдена (X) и относящаяся ко второму классу консистенции NLGI.
Часто на этикетках зарубежных продуктов присутствует сразу два обозначения: собственная маркировка и код по стандарту DIN. По аналогии с жидкими маслами наиболее полные требования к эксплуатационным материалам отражаются в спецификациях автопроизводителей или производителей компонентов (Willy Vogel, British Timken, SKF). Номера соответствующих допусков также наносятся на этикетку смазочного материала рядом с обозначением его эксплуатационных свойств, но основная информация о рекомендованных к применению продуктах и сроках их замены содержится в руководстве по обслуживанию транспортного средства.
© Михаил Ожерельев
Смазки разных производителей (даже одинакового назначения) смешивать нельзя, так как они могут содержать разные по химическому составу присадки и другие компоненты. Также нельзя смешивать продукты с различными загустителями. Например, при смешивании литевой смазки (Литол-24) с кальциевой (солидол) смесь получает самые худшие эксплуатационные свойства. Из предлагаемых на рынке автомобильных пластичных смазок наиболее целесообразно выбирать те, которые рекомендованы изготовителем автомобиля.
Пластичные консистентные смазки находят широкое применение в тех случаях, когда условия работы механизма исключают использование обычных масел. В последнее время существенно возросла роль специальных смазочных материалов, которые позволяют обеспечить высокопроизводительную работу современного и дорогостоящего оборудования. Существуют два основных пути повышения эффективности консистентных смазок для снижения трения и износа. Первый путь - использование химически активных присадок, которые повышают способность смазочного материала выдерживать большие нагрузки. Второй путь - это применение пластичных смазок, содержащих в своем составе мелкодисперсные частицы специального вещества или соединения (в виде тончайших пластинчатых включений) - дисульфид молибдена, графит или керамику. При разработке современных смазочных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками специалисты Liqui Moly успешно применяют оба эти метода. При сравнительно небольшом давлении пластичная смазка ведет себя как твердое тело. Но стоит давлению увеличиться, продукт по своим свойствам начинает напоминать жидкость. Именно в этом заключается его основное отличие от обычных масел.
Широкий ассортимент консистентных смазок
Компания Liqui Moly изготавливает смазки различных типов с различной степенью вязкости, которые могут использоваться:- в легковых и грузовых автомобилях;
- в сельскохозяйственных машинах;
- в оборудовании, применяющемся в бумажной, пищевой, швейной, текстильной промышленности;
- в устройствах, применяющихся в домашнем хозяйстве.
Своевременное обслуживание и смазка карданных валов играет немаловажную роль в работе кардана. Смазку карданного вала необходимо производить согласно инструкции по техническому обслуживанию данной модели автомобиля. Периодичность обслуживания карданных валов грузового автомобиля, легкового и сельхозтехники отличается.
Необходимо смазывать карданные валы после каждой мойки в том случае, если мойка производилась под высоким давлением воды. При очистки кардана водой под высоким давлением не желательно направлять струю на грязезащитные пыльники и уплотнения крестовин , шлицевых пар, подвесных подшипников. Проникновение грязи и воды может повлечь за собой преждевременный выход из строя карданной передачи. Запрещается направлять струю воды на уплотнения крестовины и подвесного подшипника, если они являются необслуживаемыми. Во время смазки удаляются не только вода и абразивные частицы, но и продукты естественного износа.
Периодичность смазки карданных валов
|
Тип транспортного средства |
Периодичность смазки |
|
Грузовики, автобусы, легкий коммерческий транспорт дальнего следования |
Каждые 50000 км или один раз в год |
|
Грузовики, автобусы, легкий коммерческий транспорт используемый в городах. |
Каждые 25000 км или один раз в полгода |
|
Грузовики, используемые в карьерах, сельском хозяйстве, лесозаготовке, военная техника, |
Каждые 12500 км или один раз в три месяца |
|
Индустриальные, промышленные карданы |
Один раз в месяц или каждые 500 моточасов |
Карданные валы оснащены пресс-маслёнкой с конической головкой согласно DIN 71412, с помощью которой можно производить дополнительную смазку стандартными смазочными шприцами.
Смазка шлицевого соединения карданного вала
Точками смазки карданного вала являются крестовины карданов, подвесной подшипник и шлицевое соединение. Смазка производится не только через пресс-маслёнку. Чтобы избежать преждевременный износ карданного вала и продлить его ресурс нужно знать, что совместно с шарнирным соединением необходимо также проводить смазку шлицевого соединения. В некоторых случаях приходится демонтировать карданный вал и смазывать шлицевую пару в раздвинутом положении, на снятом карданном вале. Для обслуживания шлицевой части карданного вала используются те же смазки и инструменты, что и для смазки крестовин. При первой установке карданного вала рекомендуется проверить наличие смазки в шлицевой паре. При необходимости, для обеспечения достаточного запаса смазки на период до первого технического обслуживания, добавить около 80г смазочного материала.
Смазка крестовин карданного вала
Не рекомендуется использовать пневматические шприцы для смазки крестовин карданного вала. Во избежание повреждения уплотнений при проведении смазочных работ не допускается подавать смазку под давлением свыше 2 МПа или сильными гидравлическими ударами. В случае использования пневматического инструмента для смазки, есть вероятность повреждения грязезащитного пыльника крестовин по причине большого давления и бесконтрольной дозировки. Используйте механические шприцы для смазки карданного вала.
Для обслуживания карданного вала необходимо применять качественные смазки рекомендованные производителем автомобиля. Не допускается смешивание смазочных материалами имеющие разные основы. Для примера, литиумные и натронные (бикарбонатные) смазки являются несовместимыми. При смешивании таких материалов с несовместимым химическим составом происходит реакция нарушающая смазывающие свойства. Смазка теряет свои смазочные свойства и качество. Для обслуживания карданного вала, в качестве смазочного материала, рекомендуется использовать пластичную смазку на основе литиума - например CASTROL LMX
Зачастую карданные валы предназначены для эксплуатации при температурах от - 35С до + 60С. В том случае, если условия эксплуатации вне пределах указанной температуры, требуется учесть особые условия при составлении технического задания на изготовление карданной передачи.
Для Вас:
- Бесплатный осмотр карданного вала.
- Оперативное техническое обслуживание карданного вала в Санкт-Петербурге.
CARDAN SPB - Продлит ресурс кардана.