Смазочные материалы и технические жидкости

Смазочные материалы и технические жидкости

Содержание темы по рабочей программе. Физико-химические основы материаловедения: смазочные материалы. Виды и свойства защитных материалов: минеральные масла, пластичные смазки. Классификация, марки, применение при ремонте и обслуживании подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин.

Эксплуатационные жидкости. Охлаждающие жидкости. Жидкости для гидравлических систем. Тормозные жидкости. Амортизаторные жидкости. Пусковые жидкости

Моторные и трансмиссионные масла

Смазочные материалы — твёрдые, пластичные, жидкие и газообразные вещества, используемые в узлах трения автомобильной техники, промышленных машин и механизмов, а также в быту для снижения износа, вызванного трением. Они обеспечивают надежность и эффективность эксплуатации различной техники, снижают трение и износ деталей, защищают трущиеся пары от износа и заеданий, от коррозии, отводят тепло от двигателя и нагревающихся при трении деталей, смывают и удаляют загрязнения, обеспечивают уплотнение деталей.

Классификация смазочных материалов:

• по агрегатному состоянию:

• твёрдыми (графит, дисульфид молибдена, диселенид вольфрама и т. д.),

• полутвёрдыми,

• полужидкими (расплавленные металлы, солидолы, консталины и др),

• жидкими (автомобильные и другие машинные масла),

• газообразными (углекислый газ, азот, инертные газы).

• по материалу основы смазки делятся на:

• минеральные — в их основе лежат углеводороды, получающиеся в процессе перегонки нефти, имеют неустойчивые характеристики при высоких температурах, при отрицательной температуре густеет;

• синтетические — изготовлены из химических веществ, хорошо сочетается с различными присадками, улучшающими свойства масел, обладает свойствами защиты и очищения ДВС, не густеет при низких температурных режимах, сохраняет рабочие свойства при воздействии высоких температур;

• полусинтетическое — основа – минеральная, с большим количеством присадок, что дает хорошие эксплуатационные показатели при более низкой цене.

• по назначению:

• моторные масла — для двигателей внутреннего сгорания;

• трансмиссионные и редукторные масла — для зубчатых передач, коробок передач,

• гидравлические масла — как рабочая жидкость в гидравлических системах,

• промышленные масла (текстильные, для прокатных станов, закалочные, электроизоляционные, теплоносители и др.) — для машин и механизмов с целью смазывания, консервации, уплотнения, охлаждения, выноса отходов обработки и др.

• электропроводящие смазки (пасты) — для защиты электрических контактов от коррозии и снижения переходного сопротивления контактов.

• консистентные (пластичные) смазки — для узлов, в которых конструктивно невозможно применение жидких смазочных материалов.

Свойства смазочных материалов:

Для характеристики смазочных материалов еще используют такие параметры, как прочность, самовоспламеняемость, смазочные свойства, температура затвердевания, плавления и др. Все эти характеристики определяют пригодность масел и других смазочных материалов для использования в различных эксплуатационных условиях работы двигателей машин, станков и механизмов. От их качества зависит надежность и долговечность работы машин и механизмов.

Технические смазки различаются по консистенции на пластичные, полужидкие и твердые. Каждая из них в своем составе имеют процентную долю масла, загустителя различных примесей и присадок для улучшения их физико-химических свойств. Общая массовая доля присадок в смазке не более 5%. Они задают определенную химическую формулу и состав. Основными добавками являются – дисульфид молибдена и графит. Пластичные смазки применяются в основном в автомобильной технике. Твердые применяют для плотного и качественного уплотнения и защиты техники. К жидким относят моторные масла. Используются для смазывания всех деталей и из бесперебойной работы.

Пластичные смазки  густые мази для смазывания подшипников качения различных типов, шарниров, рычажных, кулачково-эксцентриковых систем и получают путем добавок загустителей в обычные минеральные и синтетические масла. Ими набивают полости узлов трения. К смазкам относятся солидолы, вазелин, мази различного цвета и назначения и консервационные смазки. Они имеют различную консистенцию, в процессе работы механизмов в узлах трения разжижаются, а в покое восстанавливают свою консистенцию. Среди них выделяют термостойкие, морозостойкие, химически стойкие, общего назначения, смазки для приборов. По назначению смазки подразделяются на:

• антифрикционные смазки предназначены для уменьшения трения деталей и увеличения их износостойкости, они прочно удерживаются в узлах трения, могут служить долгое время и не требует частой замены, некоторые узлы (подшипник крестовины карданного вала) заполняют смазкой на весь рассчитанный период работы механизмов;

• консервационные (защитные) смазки служат защитой станочного оборудования от коррозии, ими покрывают различную технику (сельскохозяйственная, военная техника и неиспользуемое оборудование) в процессе транспортировки и консервации на период хранения в зимнее время, в их качестве используют смазка ГОИ-54, вазелин технический, масло консервационное, смазки канатные, ружейные и др.

• уплотнительные (герметизирующие) смазки применяются для улучшения герметизации зазоров, резьбовых соединений, упрощения сборки и демонтажа арматурных изделий. К ним относятся бензиноупорные, вакуумные, графитные, газовокранные, насосные, несколько марок резьбовых смазок и снарядная смазка.

Минеральные и синтетические смазочные материалы (масла) в зависимости от области применения подразделяются на следующие группы: моторные, трансмиссионные, индустриальные, сепараторные, трансформаторные, электроизоляционные, приборные масла, а также эксплуатационные (конструкционные) масла и жидкости.

Моторные масла — масла, применяемые для смазывания поршневых и роторных ДВС, а так же устранения закоксовывания, удаления продуктов сгорания топлива, отвода теплоты из зоны трения. Моторные масла подразделяются на масла для карбюраторных, авиационных и реактивных двигателей и дизелей. Все моторные масла состоят из базовых масел и улучшающих их свойства присадок. В качестве базовых масел обычно используют дистиллятные и остаточные компоненты различной вязкости (углеводороды), их смеси, полученные гидрокрекингом и гидроизомеризацией, а также синтетические продукты (высокомолекулярные углеводороды, полиальфаолефины, сложные эфиры и другие). Моторные масла характеризуют следующие свойства: плотность при 20°С, вязкость, зольность без присадок и коксуемость, кислотность, температура вспышки и застывания, а также коррозионность свинца (присадки). Эти параметры определены не только для каждой группы масел, но и для каждой марки.

Основные свойства моторных масел

Обозначение моторного масла включает в себя букву М — моторное, цифры, характеризующие класс кинематической вязкости, и прописные буквы от А до Е, обозначающие принадлежность к группе масел по эксплуатационным свойствам. При представлении класса кинематической вязкости в обозначении масла дробью в числителе указывают класс вязкости при температуре -18 °С, в знаменателе — при -100 °С. В зависимости от качества все моторные масла подразделяют на шесть групп, обозначаемых буквами А, Б, В, Г, Д, Е, которые указывают количественное содержание в масле присадок различного назначения.

Трансмиссионные масла предназначены для применения в узлах трения агрегатов трансмиссий легковых и грузовых автомобилей, автобусов, тракторов, тепловозов, дорожно-строительных и других машин, а также в различных зубчатых редукторах и червячных передачах промышленного оборудования. Трансмиссионные масла представляют собой базовые масла, легированные различными функциональными присадками: депрессорной, противозадирной, противоизносной, антиокислительной, антикоррозионной, антипенной и др. В качестве базовых компонентов используют минеральные, частично или полностью синтетические масла. Трансмиссионные масла работают в режимах высоких скоростей движения, давлений и широкого диапазона температур. Их пусковые свойства и длительная работоспособность должны обеспечиваться в интервале температур от -60 до +150 °C. Поэтому к трансмиссионным маслам предъявляются довольно жесткие требования. Трансмиссионные масла выполняют следующие функции:

• предотвращают износ, заедание и другие повреждения поверхностей трения;

• снижают потери энергии на трение;

• отводят теплоту от поверхностей трения;

• снижают ударные нагрузки на шестерни, вибрации и шум зубчатых колес;

• защищают от коррозии.

Индустриальные масла — это большая группа масел, используемых для смазывания узлов трения различных механизмов, для приготовления рабочих жидкостей, применяемых в различных системах (например, в тормозных системах автомобилей, гидроприводах станков), а также в качестве базовых масел для производства пластичных смазок. Нефтехимическая промышленность выпускает индустриальные масла общего назначения с различной плотностью и кинематической вязкостью. Разновидностью индустриальных масел являются сепараторные масла марок Л и Т, которые используются для смазывания подшипников, шпинделей, шлифовального оборудования и других машин и механизмов.

Трансформаторные масла применяются в силовых трансформаторах, силовых выключателях, реостатах и других электроприборах в качестве электроизоляторов, дугогасителей и для отвода теплоты. Трансформаторные масла обладают высокой теплопроводностью, низким коэффициентом теплового расширения, стойкостью против окисления и низкой температурой застывания.

Эксплуатационные жидкости. Охлаждающие жидкости.

Эксплуатационные жидкости. Охлаждающие жидкости.

Современные механизмы в автомобилях, грузовой и специальной технике не обойдутся без качественных жидкостей. От правильного выбора будет зависеть долговечность и бесперебойная работа всей системы.

Подъемные устройства в кузовах и кабинах грузовых автомобилей, тормозные системы, рулевое управление – все это работает на законе Паскаля: если приложить к объему жидкости определенное давление, то будет создана сила, которая передается равномерно во всех направлениях. Этот принцип лег в основу гидравлических систем, так как он позволяет упростить строение и конструкцию многих приспособлений. Масло, подаваемое через тонкие шланги, сжимается под прессом и может «выполнять» сложную работу по подъему, сдвигу и т.д. Жидкость, которая циркулирует в замкнутом контуре, в первую очередь, должна передавать энергию от поршня насоса до точки приложения силы. Также она предохраняет элементы механизма от износа, коррозии и иных воздействий агрессивных сред. Гидравлические масла и жидкости выполняют множество функций благодаря особым компонентам, которые тщательно подбираются.

Гидравлические масла – жидкости, которые отвечают за жизнеобеспечение всей системы. Они используются в тяжелой и легкой промышленности, в работе транспорта, наземной, воздушной, водной техники. Состав гидравлических масел и жидкостей можно поделить на 2 неравных доли. Большую часть по объему занимает основа – это базовые масла, в дополнение к ним идут присадки – особые примеси, которые улучшают эксплуатационные свойства гидравлической жидкости. Основа масла может быть разной:

• минеральная (парафиновые, нафтеновые масла и их смеси);

• синтетическая (гидрокрекинговые, ПАО, эфирные масла и полигликоли);

• натуральная (растительные компоненты, например, рапсовое масло).

Присадки – особые добавки, которые продлевают срок службы гидравлической жидкости, противостоят коррозии металлических деталей механизма, уменьшают износ, исключают задирные явления, вспенивание масла. Также они помогают избавиться от агрессивных осадочных веществ, снижают коэффициент трения. Это могут быть:

• поверхностно-активные присадки (дезактиваторы металлов, модификаторы трения, ингибиторы коррозии и пр.);

• присадки к базовым маслам (антивспенивающие вещества, антиоксиданты или направленные на улучшение вязкости добавки и т.п.).

Механизмы, работающие на принципах гидравлики, используются в совершенно разных условиях. Это могут быть длительные и стабильные средние или низкие нагрузки, могут быть высокие и неравномерно распределенные, резкие и экстремальные, в условиях повышенной влажности или чрезмерно холодных температур При этом система должна быть надежной всегда и работать без сбоев. Поэтому к гидравлическим маслам предъявляются высокие требования:

• передача энергии давления или сил и крутящего момента;

• минимальные трение и износа поверхностей скольжения;

• рассеивание тепла;

• увеличение срока службы машин, оборудования, станков и техники;

• способность сохранять необходимую вязкость при разных температурах;

• защита деталей от коррозии;

• инертность к металлам и совместимость с ними (цветные и черны металлы);

• низкое вспенивание (из-за скачков давления в механизмах воздух может отделяться от жидкости и превращаться в пену, что значительно снижает полезные свойства масла);

• высокая окислительная и термическая стабильность при повышенных температурах;

• огнестойкость; токсикологическая безвредность и экологичность;

• хорошая аэрационная способность, фильтруемость и водоотделение. Поскольку гидравлические системы используются практически во всех сферах производства, транспортной отрасли, то они постоянно контактируют с внешней средой, полной загрязнений. Добавление присадок в масло помогает ему выполнять функцию очистки механизма: оно удаляет отложения, частицы гари и пр.;

Выполнение всех данных требований невозможно при использовании в составе только одного базового вещества. Поэтому гидравлические масла – это жидкости, сложные по своей структуре, компонентному разнообразию, химическим и физическим характеристикам.

Все системы, в которых используется давление жидких веществ и составов, разделяют на 2 типа:

• гидродинамические  используют кинетическую энергию движущегося потока (скорость течения высокая), при этом давление жидкости низкое;

• гидростатические  в таких механизмах используется высокое статическое давление при низкой скорости движения. для этой цели применяются гидравлические масла;

К эксплуатационным (конструкционным) маслам и жидкостям относится амортизационная жидкость, антифризы, веретенное масло, висциновое масло (для улавливания пыли), демпфирующие жидкости, инерционное масло и другие материалы, которые находят широкое применение на железнодорожном транспорте, в приборах (потенциометрах, микроскопах и др.), теплоносителях, гидравлических системах и т. д.

К антифризам относятся охлаждающие жидкости двигателей. Они предохраняют внутренние стенки двигателей от перегрева, неработающий двигатель от замерзания (в зимнее время), и, кроме того, надежно защищают внутренние полости системы охлаждения от коррозии. Антифризы в своем составе содержат антикоррозионные, антифрикционные и стабилизирующие присадки. Срок службы присадок ограничивает годность антифризов в пределах трех лет или 60 000 км пробега. Диапазоны рабочих температур зависят от концентрации антифриза. Например, для охлаждающей жидкости Тосол А40м рабочая температура установлена в пределах -40 … +108 °С.

Тормозные жидкости предназначены для гидросистем тормозов и механизмов сцепления. Низкотянущие тормозные жидкости типа БСК вытесняются высококипящими «Томь», «Роса» и др. Срок службы жидкости — до трех лет.

Смазочно-охлаждающие жидкости нашли широкое применение как вспомогательные, технологические материалы при обработке металлов давлением, резанием, волочением и другими технологическими операциями. В процессе обработки заготовок СОЖ создают масляную пленку в зоне контакта инструмента с заготовкой, предотвращают зазор, увеличивая стойкость резца, интенсивно отводят теплоту, уменьшают трение и способствуют качественной обработке деталей.

В качестве СОЖ применяют различные синтетические жидкости, растительные масла и продукты нефтепереработки: индустриальные масла, эмульсии, сульфофрезол, укринолы (различных марок), мягкие и твердые технологические смазки, коллоидно-графитовый препарат, проникающие жидкости и др. Все они имеют различные физико-химические и эксплуатационные свойства.