Пластичные смазки – распространенный вид смазочных материалов, представляющих собой высокоструктурированные тиксотропные дисперсии твердых загустителей в жидкой среде. Как правило, смазки – это трехкомпонентные коллоидные системы, содержащие дисперсионную среду – жидкую основу (70-90%), дисперсную фазу – загуститель (10-15%), модификаторы структуры и добавки – присадки, наполнители (1-15%). В качестве дисперсионной среды смазок используют масла нефтяного и синтетического происхождения, реже их смеси. К синтетическим маслам относятся кремнийорганические жидкости – полисилоксаны, сложные эфиры, полигликоли, фтор- и хлорорганические жидкости. Их применяют преимущественно для приготовления смазок, которые используют в высокоскоростных подшипниках, работающих в широких диапазонах температур и контактных нагрузок. Для более эффективного использования смазок и регулирования их эксплуатационных свойств, например низкотемпературных, смазочной способности, защитных свойств, применяют смеси синтетических и нефтяных масел.

Загустителями служат соли высокомолекулярных жирных кислот – мыла, твердые углеводороды – церезины, петролатумы и некоторые продукты неорганического (бентонит, силикагель) или органического (пигменты, кристаллические полимеры, производные карбамида) происхождения. Наиболее распространенные загустители – мыла и твердые углеводороды. Концентрация мыльного и неорганического загустителя обычно не превышает 15%, а концентрация твердых углеводородов доходит до 25%. Для регулирования структуры и улучшения функциональных свойств в смазки вводят добавки (присадки и наполнители).

Присадки – поверхностно-активные вещества, улучшающие свойства смазок (противоизносные, противозадирные, антифрикционные, защитные, вязкостные и адгезионные, ингибиторы окисления, коррозии и другие. Многие присадки являются полифункциональными.)

Наполнители – это высокодисперсные, нерастворимые в маслах материалы, улучшают их эксплуатационные свойства. Наиболее распространены наполнители, характеризующиеся низкими коэффициентами трения: графит, дисульфид молибдена, тальк, слюда, нитрит бора, сульфиды некоторых металлов, и др.

По сравнению с маслами смазки обладают следующими достоинствами:

малый удельный расход (иногда в сотни раз меньший);

более простая конструкция машин и механизмов (что снижает массу, повышает надежность и ресурс работы);

более продолжительный период <<межсмазочных>> стадий;

значительно меньшие эксплуатационные затраты при обслуживании техники.

Смазки отличаются от жидких смазочных материалов:

они не растрескиваются под действием собственной массы

удерживаются на вертикальной поверхности и не сбрасываются инерционными силами с движущихся деталей.

5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СМАЗОК

Смазки систематизируют по различным классификационным признакам: консистенции, составу и областям применения (назначению).

По консистенции смазки подразделяют на полужидкие, пластичные и твердые. Пластичные и полужидкие смазки представляют коллоидные системы, состоящие из масляной основы и загустителя, а также присадок и добавок, улучшающих различные свойства смазок. Твердые смазки до отвердения являются суспензиями, дисперсионной средой которых служит смола или другое связующее вещество и растворитель, а загустителем – дисульфид молибдена, графит, технический углерод и т. п. После отвердения (испарения растворителя) твердые смазки представляют собой золи, обладающие всеми свойствами твердых тел, и характеризуются низким коэффициентом сухого трения.

По составу смазки делятся на четыре группы.

Смазки, для получения которых в качестве загустителя применяют соли высших карбоновых кислот (мыла). Их называют мыльными смазками и в зависимости от катиона мыла подразделяют на литиевые, натриевые, калиевые, кальциевые, бариевые, алюминиевые, цинковые и свинцовые смазки. В зависимости от аниона мыла большинство мыльных смазок одного и того же катиона подразделяют на обычные и комплексные. Чаще других применяют комплексные кальциевые, бариевые, алюминиевые, литиевые и натриевые смазки. Смазки на комплексных мылах работоспособны в более широком интервале температур. Кальциевые смазки в свою очередь подразделяют на безводные, гидратированные (солидолы), стабилизатором структуры которых является вода, и комплексные, адсорбционный комплекс которых образуется высшими жирными кислотами и уксусной кислотой. В отдельную группу мыльных смазок выделяют смазки на смешанных мылах, в которых в качестве загустителя используют смесь мыл (литиевокальциевые, натриево-кальциевые и др.). Вначале указывают тот катион мыла, доля которого в загустителе большая.

Мыльные смазки в зависимости от применяемого для их получения

жирового сырья называют условно синтетическими (анион мыла –

синтетические жирные кислоты) или жировыми (анион мыла – при

родные жиры), например, синтетические или жировые солидолы.

Смазки, для получения которых в качестве загустителя используют термостабильные с хорошо развитой удельной поверхностью высокодисперсные неорганические вещества, называют смазками на неорганических загустителях. К ним относят силикагелевые, бентонитовые, графитные, асбестовые.

Смазки, для получения которых используют термостабильные высокодисперсные с хорошо развитой удельной поверхностью органические вещества, называют смазками на органических загустителях. К ним относят полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые.

Смазки, для получения которых в качестве загустителей используют высокоплавкие углеводороды (церезин, парафин, озокерит, различные природные и синтетические воски), называют углеводородными смазками.

По областям применения смазки в соответствии с ГОСТ подразделяют на: антифрикционные, снижающие трение и износ в механизмах; консервационные, защищающие металлические изделия от коррозии; уплотнительные, герметизирующие зазоры в оборудовании и механизмах; канатные, используемые для смазывания стальных канатов. В свою очередь антифрикционные смазки подразделяют на смазки общего назначения для обычных и повышенных температур, многоцелевые, высокотемпературные, низкотемпературные, морозостойкие, отраслевые (автомобильные, железнодорожные, индустриальные), специальные, приборные и т. п. Уплотнительные смазки подразделяют на резьбовые, арматурные, вакуумные и т. д.

5.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СМАЗОК

Прочностные свойства. Частицы загустителя образуют в масле структурый каркас, благодаря которому смазки в состоянии покоя обладают пределом прочности на сдвиг. Предел прочности – это минимальная нагрузка, при приложении которой происходит необратимая деформация (сдвиг) смазки. Благодаря наличию предела прочности смазки не стекают с наклонных и вертикальных поверхностей, не вытекают из негерметизированных узлов трения. При приложении нагрузки, превышающей предел прочности, смазки начинают деформироваться, а при нагрузке ниже предела прочности они подобно твердым телам проявляют упругость.

Для определения предела прочности смазок предложены разные методы, основанные на осевом сдвиге коаксиальных цилиндров, на вырывании из смазки шурупа или пластины, на сдвиге смазки в оребренном капилляре и др. Наиболее распространенным методом является оценка прочности смазок на пластометре К-2. Сдвиг смазки осуществляется в специальном оребренном капилляре под давлением термически расширяющейся жидкости. Для большинства смазок предел прочности при температуре 20 о С лежит в пределах 100 – 1000 Па.

Вязкостные свойства. Вязкость определяет прокачиваемость смазок при низких температурах, стартовые характеристики и сопротивление вращению при установившихся режимах работы, а также возможность заправки узлов трения. В отличие от масел вязкость смазок зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига. пРи увеличении скорости деформации вязкость резко снижается, поэтому обычно говорят об эффективной вязкости смазок при данном градиенте скорости и при постоянной температуре.

Увеличение концентрации и степени дисперсности загустителя приводит к повышению вязкости смазки. На вязкость смазки влияет также вязкость дисперсионной среды и технология их приготовления.

Для определения вязкости смазок используют капиллярные вискозиметры – АКВ-2 или АКВ-4, ротационные вискозиметры – ПВР-1 и реотесты.

Механическая стабильность (тиксотропные превращения смазок). При эксплуатации смазок в узлах трения уменьшаются их предел прочности и вязкость с последующим возрастанием этих показателей после прекращения механического воздействия. Такие дисперсные системы, самопроизвольно восстанавливающиеся, называют тиксотропными.

Тиксотропными свойствами обладают только такие смазки, которые после разрушения способны восстанавливаться.

Механическая стабильность смазок зависит от типа загустителя, размеров, формы и прочности связи между дисперсными частицами. Уменьшение размеров частиц загустителя (до определенных пределов) способствует улучшению механической стабильности смазок.

Оценка механической стабильности смазок основана на их разрушении в ротационном приборе – тиксометре (при стандартных условиях) – и определении изменения их механических свойств в процессе разрушения или непосредственно после его окончания. Механическая стабильность оценивается по специальным коэффициентам, которые рассчитывают по изменению предела прочности смазки на разрыв: К р – индекс разрушения, К в – индекс тиксотропного восстановления.

Пенетрация – это эмпирический показатель, лишенный физического смысла, не определяющий поведение смазок в условиях эксплуатации, но широко применяемый при нормировании их качества. Под пенетрацией понимают глубину погружения конуса (стандартного веса, в течение 5с) в смазку при 25 о С. Например, если смазка имеет пенетрацию 260, то, значит, конус погрузился в нее на 26 мм. Чем мягче смазка, тем глубже в нее погружается конус и тем выше пенетрация. Смазки с различными реологическими свойствами могут иметь одинаковую пенетрацию, что приводит к неверным представлениям об эксплуатационных свойствах смазок. Пенетрация как быстро определяемый показатель в производственных условиях позволяет судить об идентичности рецептуры и соблюдении технологии изготовления смазки. Число пенетрации смазок колеблется.

Температура каплепадения – это минимальная температура, при которой падает первая капля смазки, нагреваемой в определенных условиях. Температура каплепадения является эмпирическим показателем, зависящим от условий определения. Она условно характеризует температуру плавления загустителя смазки, однако не позволяет правильно судить о –ее высокотемпературных свойствах. Так, температура каплепадения литиевых смазок обычно 180 – 200 о С, а верхний температурный предел их работоспособности не превышает 120 – 130 о С.

Коллоидная стабильность смазок характеризует их способность в минимальной степени выделять масло при хранении и эксплуатации. Выделение масла может происходить самопроизвольно (под действием собственной массы смазки), а также ускоряться или замедляться под влиянием температуры и давления.

Коллоидная стабильность смазок зависит от степени совершенства структурного каркаса, которая, в свою очередь, определяется размерами, формой и прочностью связей структурных элементов. Значительное влияние на коллоидную стабильность смазок оказывает вязкость дисперсионной среды: чем выше вязкость масла, тем труднее ему вытекать из объема смазки.

Оценка коллоидной стабильности смазок основана на ускорении отделения масла при механическом воздействии, давлении центробежных сил, фильтровании под вакуумом и других факторов. Самым простым и удобным является механическое отпрессовывание масла из некоторого объема смазки, помещенной между слоями фильтровальной бумаги (прибор КСА). Коллоидная стабильность оценивается по объему масла, отпрессованного из смазки при комнатной температуре в течение 30 мин и выражается в процентах; для смазок она не должна превышать 30%.

Химическая стабильность. Под химической стабильностью обычно понимают стойкость смазок против окисления кислородом воздуха. Окисление приводит к разупрочнению, ухудшению коллоидной стабильности, понижению температуры каплепадения, смазочной способности и ряда других показателей.

Стабильность против окисления важна для смазок, заправляемых в узлы трения 1 – 2 раза в течение 10 – 15 лет, работают при высоких температурах, в тонких слоях и в контакте с цветными металлами. Медь, бронза,олово, свинец и ряд других металлов и сплавов ускоряют окисление смазок.

Оценка химической стабильности смазок основана на ускоренном окислении смазок под действием высоких температур и давлений (кислорода), а также в присутствии катализаторов. Показателями окисления являются изменение к.ч., количество, скорость и индукционный период поглощения кислорода, изменение структуры и свойств смазок.

Имеется несколько способов повышения стойкости смазок против окисления. Это – тщательный подбор масляной основы, выбор типа и концентрации загустителя, варьирование технологией производства. Наиболее перспективный способ-введения в смазки __________ присадок.

Испаряемость. Когда смазка применяется в условиях высоких температур и ее смена производится редко, испаряемость смазок имеет большое значение. Высокая испаряемость может отрицательно сказываться на защитных свойствах слоя смазки при длительном хранении покрытых ею изделий, особенно в жарком климате.

Некоторые смазки работают в условиях вакуума, где процесс испарения идет особенно интенсивно. При отсутствии движения воздуха испаряемость замедляется, и в замкнутом пространстве (например, в металлических бидонах, банках) испарение практически не происходит.

При испарении масла смазки растрескиваются, на поверхности слоя появляются корочки; при сильном испарении остаются только мыла, образующие сухие слои, не обладающие защитными и антифрикционными свойствами. Испарение масла из низкотемпературных смазок ухудшает их морозостойкость; высохшие смазки не обеспечивают работу механизмов при низких температурах.

Испаряемость смазок зависит от фракционного состава масла, входящего в их состав. Значительно быстрее высыхают смазки, приготовленные на масле МВП, медленнее – приготовленные на маслах индустриальных 12 и 20, еще медленнее – на тяжелых авиационных маслах МС-14, МС-20, МК-22 и др.

АССОРТИМЕНТ СМАЗОК

Ассортимент смазок включает более 200 наименований. Пластичные смазки практически не функциональны, т.е не взаимозаменяемы. Практически каждый узел, каждого отдельного агрегата требует своей смазки. Ассортимент смазок можно классифицировать по областям применения. Но даже в одной группе, нельзя придти к полной унификации смазок. Например, резьбовые смазки для дюймовой резьбы нельзя использовать для метрической и наоборот, и т.д.

Пластичные смазки имеют ряд преимуществ перед маслами: удерживаются в открытых узлах трения, имеют более продолжительный срок работы, ввиду меньшего расхода снижается общая стоимость использования смазочного материала. К недостаткам пластичных смазок можно отнести их высокую стоимость, сложность производства и неуниверсальность.

Таблица 4.1 – Классификация пластичных смазок по числу пенетрации

Класс	Диапазон пенетрации	Визуальная оценка консистенции
	85…115	Очень мягкая, как очень вязкое масло Вазелинообразная Почти твёрдая Очень твёрдая мылообразная

Коллоидная стабильность. Способность удерживать масло, сопротивляться его выделению при хранении и эксплуатации характеризует коллоидную стабильность смазок. Выделение масла может быть самопроизвольным вследствие структурных изменений в смазке, например, под действием собственной массы, и может ускоряться или замедляться под действием температуры, давления и др. факторов. Слишком большое выделение масла в процессе работы - более 30 % - приводит к резкому упрочнению смазки и нарушает её нормальное поступление к контактируемым поверхностям.

Коллоидная стабильность зависит от размеров, формы и прочности связей структурных элементов. Большое влияние оказывает вязкость дисперсной среды: чем выше вязкость масла, тем труднее ему вытекать из объёма смазки.

Коллоидная стабильность оценивается по объёму масла, отпрессованного из смазки при комнатной температуре в течении 30 минут и выражается в % - для смазок она не должна превышать 30 %. Проводят это на разных приборах, но самым простым и удобным является механическое отпрессовывание масла из некоторого объёма, помещенного между слоями фильтровальной бумаги.

Химическая стабильность . Под химической стабильностью понимают стойкость смазок против окисления кислородом воздуха, хотя в широком смысле - это отсутствие изменения свойств смазок под воздействием на них химических реагентов (кислот, щелочей, кислорода и т.д.). Окисление приводит к образованию и накоплению в смазках кислородосодержащих, активных веществ, к изменению реологических свойств (как правило, разупрочнению), ухудшению коллоидной стабильности, понижению температуры каплепадения, смазочной способности и т.д.

Стабильность против окисления особенно важный показатель для смазок, которые

Заправляют в узлы трения 1...2 раза в течение 10...15 лет;

Работают при высоких температурах;

Работают в тонких слоях;

В контакте с цветными металлами.

Медь, бронза, олово, свинец и ряд других металлов и сплавов ускоряют окисление смазок.

Об образовании и накоплении в смазке продуктов окисления судят по данным ИК-спектроскопии. Исследования проводят методом ускоренного окисления под действием высокой температуры в присутствии катализаторов.

Имеется несколько способов повышения стойкости смазок против окисления:

Подбор масляной основы;

Выбор типа и концентрации загустителя;

Варьирование технологическими режимами производства;

Введение антиокислительных присадок (амино- и фенолосодержащих соединения, фосфор- и серосодержащие органические продукты и т.д.).

Термическая стабильность . Способность смазок не изменять свои свойства и прежде всего не упрочняться при кратковременном воздействии высоких температур характеризует их термическую стабильность. Особенно подвержены упрочнению вплоть до потери пластичности при повышенных температурах смазки из мыл синтетических жирных кислот, натриевые, натриево-кальциевые и в меньшей степени кальциевые. Упрочнение затрудняет поступление смазки к узлу трения, ухудшает его адгезионные свойства. Особенность термоупрочнения - полная и многократная обратимость - перетирание затвердевшей смазки приводит к восстановлению её первоначальных свойств.

Испаряемость - один из показателей смазок, определяющих стабильность состава при хранении и в эксплуатации. Испарение масла из-за высоких температур, вакуума и отсутствия частой смены приводит к повышению концентрации загустителя, что сопровождается увеличением предела прочности и ухудшением низкотемпературных свойств: на поверхности образуются корки и трещины, снижается защитная способность.

Скорость испарения зависит от условий хранения и эксплуатации, фракционного состава масла. Чем тоньше слой и больше его поверхность, тем выше испаряемость. Тип и концентрация загустителя мало влияют на испаряемость масла.

Выражается испаряемость в %. Определяется измерением потери массы образца, который выдерживают в стандартных условиях в течение определённого времени при постоянной температуре.

Температура каплепадения. Минимальная температура, при которой происходит падение первой капли смазки, нагреваемой в приборе Уббелоде. Эта температура зависит от условий оценки и не всегда определяется одними и теми же свойствами смазок. Она условно характеризует температуру плавления загустителя. Считается, что температура каплепадения должна быть на 15...20°С выше максимальной температуры применения смазки. Однако температура каплепадения не всегда позволяет правильно судить о высокотемпературных свойствах смазки. Например, температура каплепадения литиевых смазок лежит в пределах 170...200°С, а работоспособны они до 130°С.

Микробиологическая стабильность. Под действием микроорганизмов, попавших в смазку и развившихся в ней, происходит изменение состава и свойств смазок. При развитии микроорганизмы потребляют те или иные компоненты смазки, продукты обмена накапливаются и, как правило, увеличивают кислотность смазки. При этом происходит разупрочнение и изменение эксплуатационных свойств.

Для борьбы с микроорганизмами в смазки вводят антисептики - органические вещества, например, бензойную и салициловую кислоты, фенолы, производные ртути, олова и др. Бактерицидными действиями обладают некоторые антиокислительные, противоизносные присадки и ингибиторы коррозии.

Радиационная стойкость. Воздействие на смазки излучений высоких энергий приводит к глубоким изменениям их структуры и свойств. В значительной степени стойкость смазок к облучению зависит от состава масла, на основе которого они приготовлены. По дисперсионной стойкости смазки располагаются следующим образом в порядке возрастания: кремнийорганические жидкости -сложные эфиры - нефтяные масла - простые эфиры. Смазки в зависимости от типа загустителя при облучении могут приобретать «наведённую» радиоактивность. Наиболее легко радиоактивность приобретают натриевые смазки.

Ассортимент смазок

Автомобильный транспорт один из основных потребителей пластичных смазок. Здесь применяют антифрикционные, защитные и уплотнительные смазки. Более всего при эксплуатации расходуются антифрикционные смазки.

Основными узлами трения являются:

- подшипники качения ступиц колёс;

- подшипники качения насоса системы охлаждения (раньше);

- шарниры рулевого управления;

- шаровые опоры независимой подвески;

- шарниры карданные равных и неравных угловых скоростей и т.д.

Ассортимент антифрикционных смазок промышленного производства превышает 100 наименований. В инструкциях по эксплуатации для одних и тех же узлов разных автомобилей рекомендуются различные смазки.

Схема маркировки пластичных смазок представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Схема маркировки пластичных смазок по ГОСТ 23258–78

Пояснение к рисунку 4.1:
1 – подгруппа по назначению (таблица 4.2) (например М – многоцелевая);
2 – тип загустителя (таблица 4.3) (например Ли – литиевое мыло);
3 – температурный диапазон применения смазки;
4 – тип дисперсной среды (у – синтетические углеводороды, к – кремнийорганические жидкости, э – сложные эфиры, ф – фторсилоксаны, н – нефтяное масло, ж – галогеноуглеродные жидкости, а – перфторалкилполиэфиры, «-» – нефтяная основа, п – прочие масла и жидкости);
5 – твердые добавки (г – графит, д – дисульфид молибдена, с – порошки свинца, м – порошки меди, ц – порошки цинка, т – прочие твердые добавки).
6 – число пенетрации (класс консистенции) (по возрастанию густоты изменяется от 000 до 7).
Пример маркировки: СКа 2/7-2 – С – антифрикционная смазка общего назначения, применяемая при температуре до 70°С (солидол), Ка – загуститель – калиевое мыло, 2/7 – рекомендуемый температурный диапазон применения от -20°С до +70°С, «-» – смазка приготовлена на нефтяной основе, 2 – число пенетрации (класс консистенции) (пенетрация при 25°С составляет 265…295).

Таблица 4.2 — Классификация пластичных смазок по назначению

	Основное назначение	Подгруппа		Область применения
Антифрикционные	Для снижения износа и трения скольжения сопряженных деталей	Общего назначения для обычных температур (солидолы)		Узлы трения с рабочей температурой до 70°С
		Общего назначения для повышенных температур		Узлы трения с рабочей температурой до 100°С
		Многоцелевые		Узлы трения с рабочей температурой от -30 до 130°С в условиях повышенной влажности
		Термостойкие		Узлы трения с рабочей температурой 150°С и выше
		Морозостойкие		Узлы трения с рабочей температурой -40°С и ниже
		Противозадирные и противоизносные		Подшипники качения при контактных напряжениях выше 2500 МПа и скольжения при нагрузках выше 150 МПа
		Химически стойкие		Узлы, контактирующие с агрессивными средами
		Приборные		Узлы трения приборов и точных механизмов
		Редукторные		Зубчатые и винтовые передачи всех видов
		Приработочные (дисульфидмолибденовые, графитные и другие пасты)		Сопряженные поверхности для облегчения сборки, предотвращения задиров и ускорения приработки
		Узкоспециальные (отраслевые)		Узлы трения, смазки для которых должны удовлетворять дополнительным требованиям (прокачиваемость, эмульгируемость, искрогашение и т.д.) автомобильные железнодорожные индустриальные
		Брикетные		Узлы и поверхности скольжения с устройствами для использования смазки в виде брикетов
Консервационные	Для предотвращения коррозии при хранении, транспортировании и эксплуатации			Металлические изделия, за исключением стальных канатов и в случаях, требующих консервационных масел или твердых покрытий
Канатные	Для предотвращения коррозии и износа стальных канатов			Стальные канаты и тросы, органические сердечники стальных канатов
Уплотнительные	Для герметизации, облегчения сборки и разборки арматуры; сальниковых устройств; резьбовых, разъемных и любых подвижных соединений, в то числе вакуумных систем	Арматурные		Запорная арматура и сальниковые устройства
		Резьбовые		Резьбовые соединения
		Вакуумные		Подвижные и разъемные соединения и уплотнения вакуумных систем

Таблица 4.3 — Типы загустителей пластичных смазок

Загуститель		Загуститель
		Органические вещества:
алюминиевое		пигменты
бариевое		полимеры
калиевое
литиевое		фтороуглероды
натриевое		Неорганические вещества:
свинцовое		глины (бентонитовые)
цинковое
комплексное		силикагель
смесь мыл
Углеводороды твердые

Антифрикционные смазки

Самыми распространёнными мыльными смазками из кальциевых смазок общего назначения являются солидолы. Готовят две марки синтетического солидола – пресс-солидол С и солидол С , и две марки жирового солидола – пресс-солидол УС-1 и солидол УС-2 (УС – универсальная среднеплавкая). Жировые солидолы готовят загущением нефтяных индустриальных масел кальциевыми мылами. Солидолы нерастворимы в воде, обладают высокой коллоидной стабильностью, но не могут использоваться при температурах выше + 75 0 С и ниже – 30 0 С.

Кроме солидолов выпускают другие кальциевые гидратированные смазки – УссА , ЦИАТИМ-208 и др.

К комплексным кальциевым смазкам, изготавливаемым на нефтяных или синтетических маслах, относятся – униол-1 , униол-2 , ЦИАТИМ-221 и др. Эти смазки по сравнению с обычными мыльными смазками более термостойки: температура каплепадения у них выше 200 0 С (у солидолов 80…90 0 С), что позволяет использовать их при температурах до 160 0 С. Они обладают хорошими противоизносными и противозадирными свойствами, то есть их можно применять в тяжелонагруженных узлах. Они так же обладают хорошими защитными и противокоррозионными свойствами. К недостаткам этих смазок относится склонность к термоупрочнению.

Натриевые и натриево-кальциевые смазки. По объёму производства эти смазки занимают второе место после гидратированных кальциевых. Распространёнными натриевыми смазками являются консталины УТ-1 и УТ-2 (УТ – универсальная тугоплавкая), которые в отличии от солидолов работоспособны при температурах до 115 0 С и хорошо удерживаются при таких температурах в тяжелонагруженных узлах. Однако натриевые и натриево-кальциевые смазки растворимы в воде и, следовательно, смываются с металлических поверхностей. При низких температурах (ниже – 20 0 С) применять эти смазки не рекомендуется. Преимущественно консталины используются как железнодорожные смазки.

Среди натриево-кальциевых смазок самой массовой является смазка 1-13 . Эту смазку и её вариант 1-Л3 или ЛЗ-ЦНИИ применяют в роликовых и шариковых подшипниках.

Литиевые смазки. Эти смазки работоспособны в широком интервале температур и до – 50 0 С, нагрузок и скоростей. Их свойства стабильны во времени. К недостаткам можно отнести низкую механическуюстабильность и ограниченный верхний предел температуры – не выше 120…130 0 С. Первой литиевой смазкой была ЦИАТИТМ-201 . Сейчас выпускают: литол-24 , фиол-2 или 2М , фиол-3 и др. Литол-24 используется в качестве единой автомобильной смазки.

Алюминиевые смазки. Наиболее распространённой является смазка АМС-1,3 . Она используется в механизмах, работающих в морской воде или соприкасающихся с ней. Относится к защитно-антифрикционным смазкам. Выпускается смазка МС-70 имеющая такие же свойства.

В ассортименте антифрикционных смазок имеются также смазки на бариевых и цинковых мылах. Бариевые смазки обладают хорошей стойкостью к воде и нефтепродуктам, повышенной химической и механической стабильностью. В шаровых шарнирах подвески и наконечниках рулевых тяг автомобилей ВАЗ применяется бариевая смазка ШРБ-4 .

В качестве антифрикционных смазок используют смазки на неорганических загустителях – силикагелевые, бентонитовые и др. У них хорошие высокотемпературные свойства, высокая химическая стабильность и удовлетворительные смазочные свойства. К их недостаткам можно отнести низкую защитную стабильность. Кселикагелевым относятсясмазки–ВНИИНП-262 ,ВНИИНП-264 ,

ВНИИНП-279 . В основном они предназначены для высокоскоростных подшипников качения, работающих в жёстких режимах трения. Смазки эти дорогие.

К бентонитовым смазкам для подшипников качения относится смазка ВНИИНП-226 .

Консервационные смазки

Ассортимент консервационных смазок значительно уступает ассортименту антифрикционных смазок. Наибольшее распространение получили углеводородные смазки. Их низкая температура плавления (40…75 0 С) позволяет наносить их на поверхность в расплавленном виде путём окунания или распыливания. Можно наносить и при помощи кисти. Предварительно поверхность очищают от следов коррозии и прочих загрязнений.

К углеводородным смазкам относятся ПВК , ГОИ-54п , УНЗ (пушечная ), вазелин технический волокнистый ВТВ-1 , ВНИИСТ-2 и др.

Смазка ПВК имеет высокую водостойкость и стабильность, низкую испаряемость, что позволяет использовать её в течение 10 лет. Недостатком её является потеря подвижности при температуре ниже – 10 0 С.

ГОИ-54п используют для защиты от коррозии машин и механизмов, работающих на открытом воздухе. Смазка сохраняет работоспособность при температуре до – 50 0 С, однако, как большинство углеводородных смазок, её не рекомендую использовать при температурах выше + 50 0 С.

Смазку ВТВ-1 применяют для смазывания клемм аккумуляторов. От смазки ПВК она отличается лучшими низкотемпературными свойствами.

ВНИИСТ-2 применяется для защиты от коррозии наземных трубопроводов.

Удовлетворительные защитные свойства имеют и некоторые мыльные смазки: АМС-1 , АМС-3 , МС-70 , ЗЭС и др.

Смазки АМС-1 , АМС-3 и МС-70 используют как антифрикционные, обладающие хорошими защитными свойствами в условиях контакта с морской водой. Они обладают высокой липкостью и водостойкостью.

Смазку ЗЭС применяют для защиты линий электропередач и другой высоковольтной аппаратуры от коррозии.

Особую группу консервационных смазок составляют канатные смазки: 39у , БОЗ-1 , торсиол-35 , торсиол-55 Е-1 и др. Они занимают промежуточное положение между консервационными и антифрикционными смазками. Предназначены эти смазки для защиты стальных канатов и тросов при эксплуатации и хранении, а так же снижать износ, уменьшать трение, предотвращать обрывы.

Уплотнительные смазки

По составу и свойствам эти смазки специфичны, что не позволяет, как правило, заменять их смазками других типов. В качестве дисперсионной среды используют касторовое масло, глицерин, синтетические масла и смеси с нефтяными. Смазки на основе касторового масла и его смеси с нефтяным или синтетическим маслом практически нерастворимы в нефтепродуктах.

Загустителями могут быть твёрдые углеводороды и неорганические продукты (силикагель, бентонит).

Большинство уплотнительных смазок содержат наполнители – графит, слюду, тальк, дисульфид молибдена, асбест, оксиды металлов и др. В уплотнительной смазке для запорной арматуры вводят 10…15 % наполнителей.

Широкое применение уплотнительные смазки нашли в резьбовых соединениях. В таких соединениях, рассчитанных на высокое давление, уплотнительные смазки подвергаются воздействию высоких контактных нагрузок. Роль самой смазки при жёстких условиях работы резьбового соединения сводится только к функции носителя наполнителя. В смазках для резьбовых соединений концентрация наполнителей, как правило, превышает 50 %.

Твёрдые смазки

Характерная особенность твёрдых смазок заключается в том, что эти материалы, так же как пластичные смазки, находятся в агрегатном состоянии, исключающем их вытекание из узла трения. Благодаря этому их можно использовать в негерметизированных узлах трения. Достоинства их перед маслами таки же, как у пластичных смазок:

- уменьшение расхода смазочного материала;

- уменьшение эксплуатационных расходов.

Твёрдые слоистые смазки. Это кристаллические вещества, обладающие смазочными свойствами: графит, дисульфиды молибдена и вольфрама, нитрид бора, бромиды олова и кадмия, сульфат серебра, иодиды висмута, никеля и кадмия, фталоцианин, селениды и теллуриды вольфрама, титана и пр.

Все эти смазки обладают слоистой структурой, характеризующиеся тем, что атомы, лежащие в одной плоскости – одном слое – находятся друг к другу ближе, чем в различных слоях. Это обусловливает различную прочность между атомами в различных направлениях. В результате под действием внешних сил происходит скольжение одних слоёв кристаллов относительно других. Это свойство необходимо, но недостаточно. Нужна также хорошая адгезия твёрдой смазки к материалу поверхности трения, поэтому дисульфид титана и многие алюмосиликаты (слюда, тальк и др.), обладая ярко выраженной слоистой структурой, не отличаются смазочными свойствами, так как имеют плохие адгезионные свойства с металлами.

Наиболее распространённые твёрдые слоистые смазки.

Графит обладает антифрикционными свойствами в паре трения со сталью, чугуном и хромом. Несколько хуже эти свойства с медью и алюминием. В присутствии воздуха и воднографитная смазка улучшает свои показатели. Графит адсорбируется на поверхности трения, образуя прочную плёнку, ориентированную в направлении скольжения. Наличие на поверхности металла плёнки оксидов облегчает адсорбцию графита, поэтому использование графита особенно эффективно для металлов, образующих прочную оксидную плёнку – хром, титан, несколько меньше сталь. Предел работоспособности графитной смазки равен 600 0 С. Из-за наличия свободных электронов графит обладает высокой электропроводностью, что способствует отводу электростатических зарядов и сохранению прочности смазочного слоя. С увеличение нагрузки и повышения температуры коэффициент трения графита возрастает. По стали коэффициент трения равен 0,04…0,08.

Дисульфид молибдена Мо S 2 – синевато-серый порошок с металлическим блеском, обладает хорошими адсорбционными свойствами по отношению к большинству чёрных и цветных металлов. Его смазочная способность обусловлена выраженным слоистым строением кристаллов и сильной поляризацией атомов серы в процессе трения. В отличии от графита при увеличении нагрузки и температуры коэффициент трения Мо S 2 уменьшается. Средняя величина коэффициента трения равна 0,05…0,095.

Несущая способность граничной смазочной плёнки дисульфида молибдена выше, чем у любых смазочных масел. При температуре выше 500 0 С дисульфид молибдена окисляется с выделением SO 2 . К недостаткам можно отнести высокую химическую активность, в результате чего он легко вступает в реакцию с водой и кислородом. Поэтому максимальная температура ограничена 450 0 С. Водород восстанавливает дисульфид молибдена до металла.

Дисульфид вольфрама WS 2 по сравнению с дисульфидом молибдена обладает большей термостойкостью. Предельная температура его применения равняется 580 0 С. У него больше стойкость к окислению и в 3 раза большая несущая способность. Химически дисульфид молибдена инертен, коррозионно неагрессивен, нетоксичен. Его применение ограничено высокой стоимостью. Из-за высокой плотности дисульфид молибдена мало используется в качестве добавки к маслам, так как затруднено получение однородной смеси с маслом. Рекомендуется использовать при температуре свыше 450 0 С.

Нитрид кремния имеет низкий коэффициент трения в парах со стальными деталями и некоторыми металлокерамическими материалами. Обладает хорошими механическими характеристиками и высокой термической и термоокислительной устойчивостью до 1200 0 С. Благодаря сочетанию этих качеств нитрид кремния является перспективным материалом для изготовления деталей цилиндро-поршневой группы.

Нитрид бора обладает высокой термической и термоокислительной устойчивостью. Разлагается при температуре свыше 1000 0 С.

Фталоцианины (меди C 32 H 16 N 6 Cu , железа C 32 H 16 N 8 Fe и пр.) – металлосодержащие полициклические органические соединения, обладающие крупными плоскими молекулами со слабыми межмолекулярными связями. Наряду с физической адсорбцией они образуют хемосорбированные плёнки на поверхностях металлов. Фталоцианины имеют хорошую термическую стойкость до 650 0 С, стабильны при контакте с воздухом и водой. При температурах до 300 0 С коэффициент трения у них выше, чем у графита и дисульфида молибдена, но понижается до 0,03…0,05 с увеличением температуры до 500 0 С.

Из фталоцианинов делают защитный слой на юбках поршней.

Коэффициенты трения некоторых твёрдых слоистых смазок:

Дисульфид молибдена – 0,05;

Иодистый кадмий – 0,06;

Хлористый кадмий – 0,07;

Сернокислый вольфрам – 0,08;

Сернокислое серебро – 0,14;

Иодистый свинец – 0,28;

Графит – 0,10;

Хлористый кобальт – 0,10;

Иодистая ртуть – 0,18;

Бромистая ртуть – 0,06;

Иодистое серебро – 0,25.

Твёрдые смазки могут использовать и в качестве добавок к маслам. Большинство твёрдых смазок нерастворимы в углеводородах, поэтому их вводят в моторное масло в виде коллоидных дисперсий. При этом увеличивается ресурс узлов трения и снижается вероятность задира в условиях масляной недостаточности.

Мягкие металлы. Свинец, индий, олово, кадмий, медь, серебро, золото и т.д. обладают низкой прочностью на срез. Благодаря этому они используются как твёрдые смазки в виде тонких плёнок, наносимых на более прочные основы. Плёнки этих металлов ведут себя как масло. Кроме того, они облегчают и ускоряют процесс приработки. Важным требование является высокая адгезия к материалу основы и низкая к материалу пары.

Полимерные материалы – фторопласт-4 (тефлон), капрон, нейлон, полиэтилен, политетрафторэтилен, полиамид и др. обладают смазывающими свойствами. Их наносят на поверхности трения в виде плёнок различной толщины или используют как прессованные проставки. Применение твёрдых смазок на основе полимеров ограничивается низкой термической стойкостью этих материалов, маленьким коэффициентом теплопроводности и большим коэффициентом теплового расширения.

Они имеют недостаточные механические свойства, поэтому для обеспечения прочности при средних и высоких нагрузках их армируют. Используемый для армирования материал должен быть мягче материала поверхности трения.

Композиционные смазочные материалы. Это комбинация отдельных видов твёрдых смазок, обеспечивающая оптимальное сочетание их смазывающих свойств, механической прочности и обрабатываемости.

Физически композиционные смазочные материалы представляют собой механическую смесь двух или более различных по свойствам твёрдых веществ. При этом одно вещество является основой, может образовывать структурный каркас, обеспечивающий механические свойства. Основа изготавливается из полимерных, металлических или керамических материалов. В основе зафиксирован материал, являющийся наполнителем, обеспечивающим смазочные свойства.

Полимерная основа имеет хорошие смазочные свойства, химическую инертность, более высокую, чем у металлов, усталостную прочность, малую массу, низкую чувствительность к местным нарушениям структуры – трещинам, надрезам. Наиболее термостойки материалы на основе ароматических полиамидов. Они могут длительное время эксплуатироваться при температуре до 450 0 С. Основными недостатками являются большой коэффициент термического расширения, низкие теплопроводность, термическая стойкость и стабильность.

В полимерных материалах наиболее часто в качестве наполнителей используются дисульфид молибдена, графит, нитрид бора, порошки алюминия, меди, никеля, молибдена и др.

Композиционные смазочные материалы на основе металлических материалов получают путём прессования и спекания из порошков металлов с последующей пропиткой полученной пористой основы твёрдыми слоистыми смазками, мягкими металлами или полимерами. Для получения материалов, работающих в особо тяжёлых температурных условиях, в качестве основы используют никель, кобальт и их сплавы. В качестве наполнителя применяют материалы на основе молибдена или вольфрама.

Например, для получения направляющих втулок клапанов двигателя получили распространение композиционные смазочные материалы на металлической основе, поры которых заполнены фторопластом-4 с добавками сульфидов, селенидов и теллуридов молибдена, вольфрама. Такая смазка кроме смазочного действия обеспечивает высокую несущую способность и износостойкость.

Композиционные смазочные материалы на керамической основе обладают высокой термической и химической стойкостью. Для этого используют окислы бериллия, циркония и других металлов. Основным недостатков этих материалов является их хрупкость и низкая прочность на растяжение.

Узлы трения на основе композиционных смазочных материалов могут долгое время работать без дополнительного подвода смазки, вплоть до всего моторесурса узла. Большинство композиционных смазочных материалов хорошо работают совместно с жидкими и консистентными смазками. Это обеспечивает существенное повышение надёжности двигателя, особе в режиме недостатка масла. Для вкладышей коренных и шатунных подшипников можно использовать композиции из медно-молибденового материала CuO + MoS 2 . Для подшипников распределительного вала применяют вкладыши, изготовленные из металлокерамических композиций на основе мягких металлов, насыщенных фталоцианиновой твёрдой смазкой. Изготовляют материал, состоящий из стальной ленты, на которую спеканием нанесён тонкий слой сферических частиц пористой оловянистой бронзы, пропитанной смесью фторопласта со свинцом. Сталь обеспечивает необходимую прочность подшипника, бронза – теплопроводность, смесь тефлона со свинцом – смазочные свойства.

Пластичные смазки – это смазки предназначенные для уменьшения трения в узлах качения и скольжения (подшипниках, шарнирах, ступицах колес и т.д.), работающих в значительном диапазоне температур.

Для получения автомобильных пластичных смазок используют главным образом обычное нефтяное мало- и средневязкое масло типа веретенного, машинного и т.д., которое загущают. В качестве загустителя служит кальциевое, натриевое или литиевое мыло. Для улучшения консервационных, противоизносных свойств, химической стабильности, термостойкости в смазки вводят различные присадки, наполнители и стабилизаторы в количестве 0,001…5%.

Основными физико-химическими свойствами пластичных смазок, определяющими их эксплуатационные качества, являются: вязкость (пенетрация), предел прочности, температура каплепадения, водостойкость, коллоидная и механическая стабильность.

Пластичные смазки делятся на четыре группы:

• антифрикционные смазки
• консервационные смазки
• канатные смазки
• уплотнительные смазки

Антифрикционные смазки используются для снижения износа и трения скольжения сопряженных деталей.

Консервационные смазки используют для предотвращения коррозии металлических изделий и механизмов при хранении, транспортировании и эксплуатации. Они обозначаются индексом «З». Консервационные смазки применяют для металлических изделий и механизмов всех видов, за исключением случаев требующих использования консервационных масел или твердых покрытий.

Канатные смазки применяют для предотвращения износа и коррозии стальных канатов и тросов. Их обозначают индексом «К».

Уплотнительные смазки используют для герметизации зазоров, облегчения сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых соединений и любых подвижных соединений, в том числе вакуумных систем. Уплотнительные смазки делятся на три подгруппы:

• арматурные (индекс «А»)
• резьбовые («Р»)
• вакуумные («В»)

Обозначение пластичной смазки кратко характеризует ее назначение, состав и свойства.

Обозначение состоит из пяти буквенных и цифровых индексов, указывающих: группу (подгруппу) в соответствии с назначением смазки; загуститель; рекомендуемый температурный интервал применения; дисперсионную среду; консистенцию смазки.

Приведем примеры обозначения пластичных смазок:

• СКа2/8-2: С – смазка общего назначения для обычных температур (солидол); Ка – загущена кальциевым мылом; 2/8 – предназначена для применения при температурах – 20…+80 °С (вязкость смазки при –20 ºС близка к 2000 Па·с); отсутствие индекса дисперсионной среды – приготовлена на нефтяном масле; 2 –пенетрация 265…295 при 25 °С;
• МЛи 3/13-3: М – многоцелевая; Ли – загущена литиевым мылом; 3/13 – предназначена для применения при температурах –30…+130 °С; отсутствие индекса дисперсионной среды свидетельствует о том, что смазка приготовлена на нефтяном масле; 3 – пенетрация 220…250 при 25 °С.

Для легковых автомобилей применяют следующие основные пластичные смазки:

• «Литол-24» – для подшипников ступиц колес, водяного насоса, промежуточной опоры карданных валов, подшипниковых узлов, не подверженных влиянию воды, подшипников редуктора заднего моста
• ЦИАТИМ-201 – для втулок валика прерывателя-распределителя, подшипников генератора, гибкого вала спидометра, замков и петель дверей и др.
• смазка № 158 – для игольчатых подшипников при сборке карданных шарниров, не имеющих пресс-масленок, приборов электрооборудования и закрытых подшипников
• УСсА – для листов рессор, троса привода тормозных механизмов в оболочке, буксирного троса
• ВТВ-1 – для наконечников проводов и полюсных выводов , торсионов крышки багажника, упора капота, ограничителя открывания дверей, шарниров и пружин крышки топливного бака. В аэрозольной упаковке ВТВ-1 применяют также для смазывания замочных скважин дверей и крышки багажника
• «Фиол-1» (литиевая) – для шлицевого соединения фланца переднего карданного вала, троса управления салазок перемещения сидений
• ШРБ-4 – для шаровых пальцев передней подвески и шарниров рулевых тяг
• ШРУС-4 – для шарниров равных угловых скоростей ведущих колес

© 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 автомобильные смазки

От узлов шасси автомобиля требуется длительная работа без обслуживания, в том числе без пополнения их смазочными материалами. Увеличение средних скоростей автомобилей, внедрение перспективных конструкторских разработок, направленных на повышение надежности, безопасности, снижение металлоемкости, ведет, как правило, к уменьшению габаритов узлов шасси и ужесточению режимов работы смазочных материалов.

В автомобильной технике используется 15- 20 марок пластичных смазок. Большая часть их рассчитана на весь срок службы автомобиля и применяется только при сборке автомобилей, а б эксплуатации используют не более 3-5 типов смазок. Число механизмов, узлов и деталей автомобиля, смазываемых пластичными смазками (ступицы колес, подшипники электрооборудования, сцепление, точки смазки шасси, рулевого управления, кузова и др.), значительно больше, чем смазываемых маслами (двигатель, коробка передач, задний мост, картер руля). В новых моделях автомобилей смазки вытеснили масло из рулевого механизма, исчезают подшипники ступиц колес с закладной смазкой (вместо них применяют закрытые подшипники) и др.

Пластичные смазки по свойствам занимают промежуточное положение между маслами и твердыми смазками. Они сочетают свойства твердого тела и жидкости, что связано с их строением. Грубой моделью смазки может служить кусок ваты, пропитанный маслом. Волокна ваты соответствуют частицам дисперсной фазы, а масло, удерживаемое в вате, дисперсионной среде смазки. Наличие структурного каркаса придает смазке свойства твердого тела. Под действием собственного веса оп не разрушается, однако достаточно приложить нагрузку, как каркас разрушается и смазка деформируется как пластичное тело. После снятия нагрузки течение смазки прекращается, и каркас практически мгновенно восстанавливается.

В качестве загустителей (веществ, из которых образованы твердые частицы дисперсной фазы) используют вещества органического или неорганического происхождения: мыла, парафин, пигменты и др. Содержание загустителя в пластичных смазках составляет от 5 до 30 %. В небольших количествах в смазках присутствуют другие компоненты: присадки, твердые добавки, свободные щелочи или кислоты, диспергаторы и др. Однако основные эксплуатационные свойства определяются именно загустителем, поэтому смазки обычно называют по типу загустителя.

Наибольшее распространение получили мыльные смазки, загущенные солями жирных кислот. При производстве смазок мыла получают нейтрализацией высших жирных кислот гидроксидами металлов (щелочами) .

За рубежом для этой цели применяют индивидуальные жирные кислоты и природные жиры (животные), в СССР - синтетические жирные кислоты, природные жиры. Известны смазки, загущенные мылами лития, натрия, калия, магния, кальция, цинка, стронция, бария, алюминия, свинца. Однако наиболее широко распространены только кальциевые, литиевые, натриевые, бариевые и алюминиевые смазки, загущенные мылами соответствующих металлов.

Длительное время в нашей стране основными смазками для старых моделей автомобильной техники являлись кальциево-натриевые смазки типа Солидол, 1-13, ЯНЗ -2 и др. Эти смазки недостаточно водостойки, работоспособны в узком интервале температур,.обладают низкой механической стабильностью, быстро выбрасываются, вытекают из подшипников и других узлов трения. Указанными недостатками и обусловливается ограниченная работоспособность данных смазок, а следовательно, частая их смена в автомобильных узлах при эксплуатации.

С 1970 г. в СССР начато производство комплексных кальциевых, бариевых и других смазок. Для автомобильного транспорта особенно перспективной явилась разработка высококачественных многоцелевых пластичных смазок на оксистеарате лития типа Литол-24. В настоящее время «Ли-тол-24» получил наиболее широкое распространение для смазки узлов легковых автомобилей. Для этого вида техники используются и некоторые другие литиевые смазки, ЛСЦ -15, Фиол-1, Фиол-2, Фиол-2у, ШРУС -4. Среди новых смазок есть бариевая смазка (ШРБ -4), натриевая (КСБ ). Выпускаются также немыльные смазки: углеводородная, ВТВ -1, силикаге-левые Лимол и Силикол.

При сборке автомобилей на Волжском автозаводе смазками смазывают около 130 различных точек. Подавляющее большинство точек смазывают четырьмя смазками: ЛСЦ -15, Литол-24, ВТВ -1 и Фиол-1. Остальные смазки являются более узкоспециализированными. Например, при сборке автомобилей на ВАЗ е используют 12 смазок:

Создание новых моделей автомобилей и узлов к ним, а также необходимость повышения ресурса отдельных узлов потребовали внедрения перспективных смазок. Так, при сборке шаровых шарниров с тефлоном на ВАЗ е была применена дисульфидмолибденовая смазка «Лимол», так как другие смазки не выдерживали нагрева, предусмотренного технологией сборки шарнира.

Недостаточная долговечность игольчатых подшипников карданного вала автомобиля ВАЗ послужила причиной замены в них «Литола-24» на «Фиол-2у». Появление на автомобиле вакуумного усилителя потребовало применения новой смазки «Силикол» и т. д. При подборе смазок для конкретного узла трения решающее значение имеют их эксплуатационные характеристики. Для оценки этих характеристик в СССР имеется около 20 стандартизованных методов испытаний.

Смазки в первую очередь характеризуются консистенцией. Консистенцию смазок определяют показателем пенетрации по ГОСТ 5346-78 при 25 °С. В сосуд со смазкой погружается металлический конус под действием собственного веса (1 Н). Чем больше глубина погружения, тем «мягче» смазка и тем больше величина (число) пенетрации.

Кроме консистенции смазки характеризуются температурами каплепа-дения и сползания, пределом прочности на сдвиг, вязкостью при различных температурах, механической стабильностью, испаряемостью, коллоидной стабильностью, окисляемостью, антикоррозионными и защитными

свойствами, водостойкостью, содержанием кислот, щелочей и механических примесей (абразивы).

Для того чтобы облегчить подбор смазок и их заменителей, в табл. 1.18 приведены основные марки смазок, применяемые при изготовлении и эксплуатации автомобилей, с оценкой их свойств по пятибалльной системе: 1 балл - характеристики смазки по данному показателю неудовлетворительные; 2 балла - недостаточно удовлетворительные; 3 балла - удовлетворительные; 4 балла - хорошие; 5 баллов - отличные.

Наибольшим их достоинством является широкий температурный интервал, работоспособность при температуре до 120-130 °С и высокая механическая стабильность. Последнее свойство особенно важно для герметизированных узлов, в частности для подшипников скольжения и шарнирных соединений, т. е. для таких узлов, в которых вся смазка подвергается деформации. Из-за низкой механической стабильности смазка «Солидол С» в процессе эксплуатации разупрочняется и вытекает из узлов, в то время как «Литол-24» сохраняет свои свойства, удерживается в узле и обеспечивает длительную работу подшипников качения и скольжения без смены и пополнения. Поэтому периодичность смены смазки при применении «Литола-24» по сравнению со смазкой «Солидол С» в шарнирах рулевых и реактивных тяг увеличена в 3 раза, а в шлицевых соединениях карданного вала - в 5-6 раз. Срок службы смазки до замены в подшипниках ступиц колес при переходе со смазки 1-13 на «Литол-24» увеличивается в 2-3 раза. Одним из основных видов повреждения подшипников в процессе эксплуатации является пит-тинг поверхностей трения. Появление питтинга зависит от антипиттинго-вых свойств пластичных смазок. Из этих данных следует, что наихудшими антипиттинговыми свойствами обладают смазки «Солидол С», смазки же ЦИАТИМ -201, ЯНЗ -2 и 1-13 близки между собой, а «Литол-24» и особенно смазка № 158 значительно превосходят их по этому показателю.