Жидкости систем охлаждения ДВС 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Жидкости систем охлаждения ДВС



Трансмиссионные масла

С помощью трансмиссии крутящий момент от двигателя преобразовывается и передается к движителю: колесам, гусеницам, гребному валу и т. д. Практически в каждом агрегате трансмиссии имеются зубчатые передачи, подшипники и уплотнения, нормальная работа которых определяется в том числе и свойствами смазочных материалов. Для механизмов трансмиссии требуются масла с определенными специфическими качествами и прежде всего с высокой прочностью масляной пленки. Основным узлом трения в механизмах трансмиссии является зубчатая передача. Экспериментально установлено, что даже в самых простых и умеренно нагруженных цилиндрических и конических передачах давление между зубьями в зоне зацепления достигает 400…600 МПа. В спиральных конических передачах оно выше в 2…3 раза и достигает 1000…2000 МПа. Особо высокими удельными давлениями отличаются гипоидные зацепления, часто применяемые в главных передачах автомобильных агрегатов.

Даже без учета динамических и ударных нагрузок, характерных для автомобильных трансмиссий в зоне зацепления гипоидных передач,
наблюдаются удельные давления до 4000…4500 МПа. Трудные условия работы масла в гипоидных передачах усугубляются еще тем, что в этом зацеплении происходит относительное скольжение соприкасающихся
участков зубьев со скоростями до 15 м/с, что приводит к выдавливанию масла из зоны зацепления, к локальному повышению температуры до 350…400 °С, или к так называемой “тепловой вспышке”.

Таким образом, трансмиссионные масла, предназначенные для смазки механизмов и агрегатов трансмиссий транспортных средств, работают в весьма неблагоприятных условиях: при высоких удельных давлениях в зоне зацепления зубчатых колес и граничном трении, при тепловых вспышках в зоне контакта и высоких скоростях относительного скольжения зубьев. Условия работы смазочных материалов в различных механизмах трансмиссий не одинаковы, поэтому трансмиссионные масла различают по целевому назначению, например, масла для коробок передач, для механизмов рулевого управления, для гипоидных передач и т. д. Но даже в одном определенном механизме трансмиссии, например в главной передаче автомобиля или трактора, условия работы масла изменяются в очень широких пределах и по температурному режиму, и по удельному давлению, и по скорости скольжения в зоне контакта. Это очень осложняет процесс правильного подбора и применения трансмиссионных масел.

Хорошие вязкостно-температурные свойства для масел трансмиссии имеют особое значение. Известно, что скорость прогревания масла в передачах значительно меньше, чем в двигателе. Даже при стендовых испытаниях масло в коробке передач прогревается в 2…4 раза медленнее, чем в двигателе. Малый приток тепловой энергии и большие поверхности теплоотвода замедляют прогрев масла, и агрегаты трансмиссии долго работают при очень высокой его вязкости. Это вызывает большие потери энергии при ее передаче, а топливная экономичность машины существенно снижается (до 10…15 %).

Долгое время в качестве трансмиссионных масел применяли остаточные масла, например нигрол вязкостью 20…35 мм2/с при 100 °С. Эти масла при понижении температуры из-за высокого содержания в них высокомолекулярных смолистых веществ и ПАВ природного происхождения резко увеличивали свою вязкость, достигавшую (0,5…1,0)105 сСт при
0 °С. При таких температурах потери мощности в трансмиссии составляли 45…50 % мощности двигателя.

В настоящее время к трансмиссионным маслам предъявляют более жесткие требования: оптимальная кинематическая вязкость при рабочих температурах, пологий характер ВТХ, хорошие низкотемпературные свойства, высокая прочность масляной пленки, обеспечивающая надежное разделение поверхностей зубьев в зоне контакта. Кроме этого, трансмиссионные масла должны обладать высокими антипенными свойствами, минимальной коррозионной агрессивностью, хорошими защитными свойствами, высокой стабильностью и не должны разрушать уплотнительные материалы узлов трансмиссии.

С учетом этого современные трансмиссионные масла могут работать в диапазоне температур от 100 до минус 45 °С, причем их кинематическая вязкость при температуре минус 45 °С составляет не более 2500 мм2/с, а температура застывания ниже -50 °С.

Пологого протекания вязкостно-температурной характеристики трансмиссионных масел добиваются несколькими способами. Самый простой из них – разжижение их маловязкими маслами или даже дизельным топливом. Однако маслянистость разжиженного масла всегда понижается, а следовательно, понижается и способность масла выдерживать высокие удельные давления.

Другой способ обеспечения пологой ВТХ трансмиссионных масел – загущение относительно маловязкой основы вязкостными присадками, однако здесь, как и у моторных масел, существует опасность деструкции загустителя и снижения рабочей вязкости масла.

Хорошие низкотемпературные свойства, характеризуемые температурой застывания, обеспечиваются специальным подбором углеводородного состава основы, ее депарафинизацией и деасфальтизацией. Понизить температуру застывания можно также с помощью депрессаторов.

Трансмиссионные масла с наилучшими вязкостно-температурными свойствами в настоящее время вырабатывают с использованием синтетических основ.

На определенных участках зацеплений, где удельные давления достигают максимума, масляная пленка часто разрушается, увеличивается число контактов микровыступов на поверхностях зубьев и локальных тепловых вспышек. При этом естественных граничных свойств масла оказывается явно недостаточно для предотвращения питтинга и задиров зубьев (особенно в гипоидных зацеплениях). Поэтому для всех трансмиссионных масел, предназначенных для современных автомобилей и других транспортных средств, предусматривается введение комплекса противоизносных и противозадирных присадок.

В составе противоизносных и противозадирных присадок содержатся сера, фтор и фосфор, а также ряд других элементов. Их присутствие в масле может вызвать потемнение и коррозию деталей из медных сплавов, но это считается одним из видов управляемой коррозии, которая компенсируется применением противокоррозионных присадок. Механизм их действия основан на способности создавать на поверхности металла защитные разделительные пленки и пассивацию металлов.

В стандартах на товарные трансмиссионные масла нормируются следующие показатели качества, влияющие на коррозионную агрессивность: кислотное число, содержание водорастворимых кислот и щелочей, содержание воды и коррозия стальных и медных пластинок. Кислотное число обычно не должно быть более 0,1…0,2 мг КОН/г масла. Водорастворимые кислоты и щелочи, а также вода должны отсутствовать. Масла должны выдерживать пробы на стальную, медную и свинцовую пластинки, однако для некоторых гипоидных масел допускается потемнение медной пластинки, свидетельствующее о наличии активной серы. Эти масла не рекомендуется применять в агрегатах с деталями из латуни и бронзы.

Трансмиссионные масла так же как, и моторные, классифицируют по вязкости и уровням свойств. Согласно ГОСТ 17479.2–85, трансмиссионные масла делятся на четыре класса вязкости (табл. 44) и пять эксплуатационных групп (табл. 45). Маркировка масел состоит из букв ТМ (трансмиссионное масло) и цифр, означающих принадлежность масла эксплуатационной группе и классу вязкости, например ТМ-5-18, ТМ-4-12 и т.д.

Таблица 44. Классы вязкости трансмиссионных масел
в соответствии с ГОСТ 17479.2–85

Класс вязкости Кинематическая вязкость при 100 °С, мм2 Температура, при которой динамическая вязкость не превышает 150 Па×с, °С
  6,00…10,99 -45
  11,00…13,99 -35
  14,00…24,99 -18
  25,00…41,00 Не нормируется

Таблица 45. Группы трансмиссионных масел по эксплуатационным
свойствам в соответствии с ГОСТ 17479.2–85

Группа масел Наличие присадок Область применения
  Минеральные масла без присадок Цилиндрические, конические и червячные передачи, работающие при контактных напряжениях до 1600 МПа и температуре масла в объеме до 90 °С
  Минеральные масла с противоизносными присадками То же при контактных напряжениях до 2100 МПа и температуре масла в объеме до 130 °С
  Минеральные масла с противозадирными присадками умеренной эффективности Цилиндрические, конические, спирально-конические и гипоидные передачи, работающие при контактных напряжениях до 2500 МПа и температуре масла в объеме до 150 °С
  Минеральные масла с противозадирными присадками высокой эффективности Цилиндрические, спирально-конические и гипоидные передачи, работающие при контактных напряжениях до 3000 МПа и температуре масла в объеме до 150 °С
  Минеральные масла с противозадирными присадками высокой эффективности и многофункционального действия, а также универсальные Гипоидные передачи, работающие с ударными нагрузками при контактных напряжениях выше 3000 МПа и температуре масла в объеме до 150 °С

Наиболее распространенные и общепринятые классификации трансмиссионных масел за рубежом – системы SAE (классы вязкости) и API (эксплуатационные свойства).

Классы вязкости трансмиссионных масел по SAE приведены в
табл. 46. Они делятся на зимние (имеют индекс W) и летние, которые буквенного индекса не имеют. Если в марке масла указываются две степени вязкости (обязательно зимнего и летнего ряда), например SAE 75W-90, то такое масло является всесезонным. Диапазон обозначений трансмиссионных масел от 70 до 250 выбран не случайно, а с тем, чтобы иметь отличие от обозначения моторных масел (от 0 до 60). Поэтому моторные и трансмиссионные масла, имеющие одинаковые вязкости при 100 °С, имеют значительные отличия в обозначениях по SAE.

Таблица 46. Классы вязкости трансмиссионных масел по SAE J306 1998 г.

Класс вязкости Кинематическая вязкость, мм2/с при 100 °С Температура, при которой динамическая вязкость не превышает 150 Па×с, °С
min max
70W 4,1 -55
75W 4,1 -40
80W 7,0 -26
85W 11,0 -12
  7,0 11,0
  11,0 13,5
  13,5 24,0
  24,0 41,0
  41,0

В соответствии с системой API GL (табл. 47) трансмиссионные масла подразделяются на классы качества. В основу классификации положены условия работы передачи и содержание присадок.

Таблица 47. Группы трансмиссионных масел по системе API GL

Группа масел Область применения, присадки
GL-1 Минеральные масла без присадок или с антиокислительными, противопенными и депрессорными присадками без противозадирных компонентов для применения, среди прочего, в коробках передач с ручным управлением с низкими удельными давлениями и скоростями скольжения. Цилиндрические, червячные и спирально-конические зубчатые передачи, работающие при низких скоростях и нагрузках
GL-2 Червячные передачи, работающие в условиях, указанных для GL-1 при низких скоростях и нагрузках, но с более высокими требованиями к антифрикционным свойствам. Могут содержать антифрикционный компонент
GL-3 Трансмиссионные масла с содержанием до 2,7 % противоизносной присадки с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105A. Эти масла применяются предпочтительно в ступенчатых коробках передач и рулевых механизмах, в главных передачах в автомобилях и безрельсовых транспортных средствах для перевозки грузов, пассажиров и для нетранспортных работ. Спирально-конические передачи, работающие в умеренно жестких условиях. Обычные трансмиссии со спирально-коническими шестернями, работающие в умеренно жестких условиях по скоростям и нагрузкам. Обладают лучшими противо-износными свойствами, чем GL-2

Окончание табл. 47

Группа масел Область применения, присадки
GL-4 Трансмиссионные масла с высоким содержанием присадок (до 4,0 % противозадирных) с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105В. Эти масла применяются предпочтительно в ступенчатых коробках передач и рулевых механизмах, в главных передачах и гипоидных передачах с малым смещением в автомобилях и безрельсовых транспортных средствах для перевозки грузов и пассажиров и для нетранспортных работ. Гипоидные передачи, работающие в условиях высоких скоростей при малых крутящих моментах и малых скоростей при больших крутящих моментах
GL-5 Масла для гипоидных передач с уровнем эксплуатационных свойств MIL-L-2105C/D. Содержат серофосфорсодержащую противозадирную присадку в количестве до 6,5 % и другие многофункциональные присадки. Эти масла предпочтительно применяются в передачах с гипоидными коническими зубчатыми колесами и коническими колесами с круговыми зубьями для главной передачи в автомобилях и в карданных приводах и ступенчатых коробках передач мотоциклов. Специально для гипоидных передач с высоким смещением оси. Для самых тяжелых условий эксплуатации с ударной и знакопеременной нагрузкой. Гипоидные передачи, работающие в условиях высоких скоростей при малых крутящих моментах и ударных нагрузках
GL-6 Гипоидные передачи с увеличенным смещением, работающие в условиях высоких скоростей, больших крутящих моментов и ударных нагрузок. Имеют большее количество серофосфорсодержащей противозадирной присадки (до 10 %), чем масла GL-5
MT-1 Масла для высоконагруженных агрегатов. Предназначены для несинхронизированных механических коробок передач мощных коммерческих автомобилей (тягачей и автобусов). Эквивалентны маслам API GL-5, но обладают повышенной термической стабильностью
PG-2 Масла для передач ведущих мостов мощных коммерческих автомобилей (тягачей и автобусов) и мобильной техники. Эквивалентны маслам API GL-5, но обладают повышенной термической стабильностью и улучшенной совместимостью с эластомерами

Необходимо отметить, что прямого соответствия требований ГОСТ и SAE, а также ГОСТ и API не существует по той же причине, что и для моторных масел (различия в методах оценки). Приблизительное соответствие характеристик трансмиссионных масел отражено в табл. 48. Эксплуатационные классы API GL-6, MT-1 и PG-2 аналогов в отечественной классификации не имеют.

Таблица 48. Соответствие классов вязкости и эксплуатационных групп
трансмиссионных масел по ГОСТ 17479.2–85, SAE J306 и API

Класс вязкости Группа условий эксплуатации
ГОСТ SAE ГОСТ API
  75W TM-1 GL-1
  80W/85W TM-2 GL-2
    TM-3 GL-3
    TM-4 GL-4
    TM-5 GL-5

Ассортимент трансмиссионных масел состоит в основном из четырех эксплуатационных групп: для механических коробок передач, для гипоидных передач и задних мостов, для автоматических коробок передач и для гидравлических механизмов и систем. Внутри этих групп также имеется деление на более конкретные области применения. В достаточной степени полно отражает различия по областям применения трансмиссионных масел европейская классификация ZF TE-ML, включающая все трансмиссионные масла и жидкости для гидромеханических передач (табл. 49).

Таблица 49. Классификация трансмиссионных масел по ZF

Список Область применения, присадки
ZF TE-ML 01 Механические несинхронизированные коробки передач с шестернями постоянного зацепления (коммерческие автомобили)
ZF TE-ML 02 Механические и автоматические трансмиссии грузовых автомобилей и автобусов
ZF TE-ML 03 Коробки передач с гидротрансформаторами для внедорожной мобильной техники (строительная, спец. техника, погрузчики и т.д.)
ZF TE-ML 04 Судовые трансмиссии
ZF TE-ML 05 Ведущие мосты внедорожной мобильной техники
ZF TE-ML 06 Трансмиссия и гидравлические навесные системы тракторов
ZF TE-ML 07 Передачи с гидростатическим и механическим приводом, системы с электроприводом
ZF TE-ML 08 Системы рулевого управления (без гидроусилителя) легковых и грузовых автомобилей, автобусов и внедорожной мобильной техники
  ZF TE-ML 09 Системы рулевого управления (с гидроусилителем и масляным насосом) легковых и грузовых автомобилей, автобусов и внедорожной мобильной техники

Окончание табл. 49

Список Область применения, присадки
ZF TE-ML 10 Коробки передач типа Transmatic для легковых и коммерческих транспортных средств
ZF TE-ML 11 Механические и автоматические трансмиссии легковых автомобилей
ZF TE-ML 12 Ведущие мосты легковых автомобилей, коммерческих транспортных средств и автобусов
ZF TE-ML 13 Агрегаты ZF в транспортных средствах специального назначения
ZF TE-ML 14 Автоматические трансмиссии коммерческих транспортных средств
ZF TE-ML 15 Тормозные системы транспортных средств спецназначения

Наиболее полно ассортимент и области применения трансмиссионных масел представлены в [40].

Гидравлические масла

Гидравлические масла служат рабочим телом в гидравлических системах для передачи мощности и привода исполнительных механизмов. Условия работы гидравлических масел достаточно тяжелые: перепады температур составляют от -40 до +80 °С, рабочие давления – 10…15 МПа, скорости скольжения – до 20 м/с, кроме того, масла находятся в контакте с черными и цветными металлами, резинотехническими изделиями и полимерами.

С учетом предъявляемых требований гидравлические масла должны иметь: оптимальный уровень вязкости, хорошие низкотемпературные свойства, высокий индекс вязкости, хорошие антиокислительные, антикоррозионные и антипенные свойства, хорошую фильтруемость и противоизносные свойства, быть совместимыми с материалами гидросистем. Для удовлетворения поставленных требований гидравлические масла вырабатывают из нефтяных масел глубокой очистки и с использованием синтетических основ. Эксплуатационные свойства улучшают путем введения пакетов присадок, включающих в себя антиокислительные, антипенные, противоизносные и другие виды присадок.

В соответствии с ГОСТ 15479.3–85 гидравлические масла разделены на 10 классов вязкости (табл. 50) и три уровня свойств (табл. 51). Обозначение гидравлических масел состоит из трех групп знаков: первая – МГ, говорит о том, что это масло “минеральное гидравлическое”, вторая означает класс кинематической вязкости, третья – указывает на принадлежность к группе эксплуатационных свойств. Марки масел выглядят так: МГ-15-В, МГ-10-А и т.д. В табл. 51 приведено также соответствие отечественных групп эксплуатационных свойств гидравлических масел европейским в соответствии с сиcтемой ISO 6074/4.

Таблица 50. Классы вязкости гидравлических масел по ГОСТ 17479.3–85

Класс вязкости Кинематическая вязкость, мм2/с при 40 °С Класс вязкости Кинематическая вязкость, мм2/с при 40 °С
  4,14…5,06   28,80…35,20
  6,12…7,48   41,40…50,60
  9,00…11,00   61,20…74,80
  13,50…16,50   90,00…110,00
  19,80…24,20   135,00…165,00

Таблица 51. Группы эксплуатационных свойств гидравлических масел
по ГОСТ 17479.3–85 и соответствие их стандарту ISO 6074/4

Группа масел по ISO Группа масел по ГОСТ   Состав масел Рекомендуемая область применения
HH А Минеральные масла без присадок Гидросистемы с шестеренными поршневыми насосами, работающие при давлении до 15 МПа и температуре масла в объеме до 80 °С
HL Б Минеральные масла с антиокислительными и противокоррозионными присадками Гидросистемы с насосами всех типов, работающие при давлении до 25 МПа и температуре масла в объеме более 80 °С
HM В То же, что и HL, с противоизносными присадками То же при 90 °С
HV То же, что и HM, с улучшенными вязкостно-тем-пературными свойствами То же при 90 °С

Эксплуатационные группы трансмиссионных масел и свойства их конкретных марок подробно рассмотрены, к примеру, в [33] и [38]. Там же рассмотрены тормозные и амортизаторные жидкости.

Пластичные смазки

Пластичные смазочные материалы до недавнего времени называли консистентными смазками (еще ранее – тавотами). Это пастообразные вещества, полученные загущением жидкого масла различного рода загустителями. Их используют для смазывания механизмов и узлов трения, где по тем или иным причинам трудно или даже невозможно применить жидкие масла. Благодаря своей структуре пластичные смазки обладают отличными адгезионными свойствами. Находясь в контакте с трущимися поверхностями, они постепенно выделяют из своей структуры масло и длительное время удерживаются в узлах трения.

Отличительным свойством пластичных смазочных материалов является способность сохранять форму, т.е. они обладают определенной прочностью, свойственной твердым телам. Но поскольку прочность их мала, они занимают промежуточное место между жидкими и твердыми телами. Способность сохранять форму позволяет смазкам держаться на смазываемых поверхностях без специальных уплотнений, что очень упрощает конструкцию смазываемого узла и применение самих смазок. Это свойство способствует предохранению смазываемого узла от попадания в него пыли, воды и других вредных веществ.

В то же время пластичные смазки при относительно небольших силовых воздействиях ведут себя как очень вязкие жидкости: их можно закачивать в смазываемые узлы через специальные масленки. Поэтому для смазывания ряда узлов трения автомобилей, тракторов, тепловозов и их двигателей широко применяют пластичные смазочные материалы (особенно для подшипников ступиц колес и опорных катков, шарниров рулевых механизмов и подвески, подшипников электрических генераторов и водяных насосов, стеклоочистителей и пр.).

В отличие от жидких, пусть даже самых вязких веществ, пластичные смазки представляют собой сложные системы, состоящие как минимум из двух компонентов – основы и загустителя. В качестве основы используют жидкое масло, в качестве загустителя – различные твердые вещества.

Если твердые вещества находятся в жидкой основе в мелко раздробленном (диспергированном) состоянии и не вступают с ней в химические реакции, то такие смеси называются дисперсными системами, которые в зависимости от размера твердых частиц условно подразделяется на ионно-дисперсные, молекулярно-дисперсные, коллоидные, эмульсии и суспензии.

Ионно- и молекулярно-дисперсные системы являются истинными растворами и не обладают свойствами сохранения формы, так как в них отсутствуют структурные образования. В коллоидных системах размер частиц таков, что происходит разделение поверхностей дисперсной среды (жидкого масла) и дисперсной фазы (загустителя). Загуститель при такой степени дисперсности может образовывать структуры, обладающие определенной прочностью, что и придает смазкам свойства твердого тела. Вместе с тем прочность этих структур незначительна, а предел касательных напряжений при сдвиге обычно не превышает 100 Па при 50 °С.

Таким образом, обязательным признаком пластичного смазочного материала является его коллоидно-дисперсная структура. При этом
необходимо, чтобы смазка имела мазеобразную консистенцию и обладала способностью к упругой деформации. Частицы загустителя образуют структуру, напоминающую губку, а основа, т.е. жидкое масло, “пропитывает” эту губку. При разрушении структуры возникает свойство текучести смазки.

В качестве основы пластичных смазок используют минеральные (с вязкостью 15…50 мм2/с при 50 °С) и синтетические (главным образом диэфирные и силиконовые) масла, которые определяют их смазочные свойства и вязкостно-температурные характеристики. Все более широко в качестве основы применяют и растительные масла (касторовое, рапсовое и др.), что обеспечивает хорошую биологическую разлагаемость при попадании смазок в окружающую среду.

Загуститель обычно составляет 10…25 % массы смазки, но его вид и концентрация решающим образом влияют на основные показатели качества: теплостойкость, прочностные свойства, водостойкость и т. д. Поэтому пластичные смазки часто классифицируют по признаку входящего в них загустителя. В первую очередь различают смазки, загущенные мыльными загустителями (мылами), и смазки, загущенные немыльными загустителями. В качестве мыльных загустителей используют мыла жирных и смоляных кислот. В качестве немыльных загустителей применяют парафины, церезины, воск, бентонитовые глины и другие вещества.

Мыла, представляющие собой соли жирных кислот, являются продуктами нейтрализации кислот щелочами. Если для нейтрализации применена натриевая щелочь NaOH, то полученное мыло (и затем смазку) называют натриевымы. При использовании кальциевой щелочи Са(ОН)2 получается кальциевое мыло и соответственно кальциевая смазка. Точно так же получают литиевые, алюминиевые, цинковые и другие смазки.

Смазки, загущенные немыльными загустителями, отличаются высокой коллоидной и химической стабильностью и часто применяются в качестве консервационных. Наиболее известен приготовленный на парафине и цезерине технический вазелин. Его используют не только для консервации деталей и механизмов, но и как антифрикционный смазочный материал для легконагруженных механизмов, работающих в условиях невысоких температур (до 30…40 °С).

Новые возможности при приготовлении пластичных смазок предоставляют полимерные загустители (поликарбамидные, ПТФЭ и др.). Они обладают рядом положительных свойств – долговечностью, пригодностью к эксплуатации при высоких температурах, нагрузках и скоростях сдвига, химической инертностью, стойкостью к воздействию внешних сред и т.д.

Приготовление смазок обычно проводят при атмосферном давлении в закрытых автоклавах. Для получения стабильной системы основа–загуститель и для предотвращения ее расслаивания применяют специально подобранные вещества – стабилизаторы. В качестве компонентов, улучшающих качество смазок, в них вводят противоизносные, разделяющие, антикоррозионные и противозадирные присадки, различные твердые смазывающие вещества – графит, сажу, дисульфид молибдена, сульфид цинка и др. (улучшают работоспособность при высоких температурах), порошки мягких металлов (меди, цинка, свинца) для улучшения смазывающих и уплотнительных свойств и полимерные присадки, улучшающие индекс вязкости, адгезию и уменьшающие трение.

По основным показателям качества пластичные смазочные материалы и методы их определения существенно отличаются от жидких масел, поэтому их стоит рассмотреть более подробно.

Установлено, что пластичные смазки с повышением температуры размягчаются и теряют упругость, но происходит это постепенно. Поэтому они не имеют фиксированной температуры плавления, а их теплостойкость определяют по температуре каплепадения (ГОСТ 6793–74), при которой под воздействием силы тяжести образуется первая капля, вытекающая из специального прибора (рис. 44).

Теплостойкость зависит от вида загустителя. Если в качестве загустителя применен церезин или парафин, то смазки относятся к группе низкоплавких (технические вазелины), их температура каплепадения обычно не превышает 60 °С, и применяются они чаще для консервации и предохранения металлических поверхностей от коррозии.

Самые распространенные среднеплавкие смазкисолидолы. Их температура каплепадения находится в пределах 65…100 °С, в качестве загустителя используют кальциевое мыло. Солидолами смазывают узлы трения подвески, шарниры рулевого управления и прочие узлы, температура которых не поднимается выше 50 °С.

Для подшипников ступиц колес, насосов систем охлаждения и других узлов, где температура может достигнуть 100…150 °С, применяют только тугоплавкие смазки. Их готовят, используя литиевые или натриевые мыла. Можно применять также комплексные кальциево-натриевые мыла, так как смазки, приготовленные только на натриевых мылах (консталины), неводостойкие, что препятствует их использованию для ступиц колес, где возможно попадание воды.

Опыт эксплуатации подшипников ступиц колес автомобилей показал, что под действием центробежных сил смазка сбрасывается с сепаратора подшипника при температурах на 100…120 °С ниже, чем температура ее каплепадения, поэтому во многих случаях она не может быть однозначным критерием при подборе смазки. Решающим фактором здесь оказался предел прочности сдвига смазки. Исследования показали, что для предотвращения сброса смазки с сепаратора подшипника ее предел прочности сдвига должен быть не менее 180…200 Па при температуре 50 °С. Поэтому предел прочности сдвига τ50 был введен как важнейший показатель качества пластичных смазок в государственные стандарты. Кроме того, был разработан стандартный метод (ГОСТ 7143–73) для определения τ50 на специальном приборе, называемом “пластомер К-2” (рис. 45).

Вязкость пластичных смазок принципиально отличается от понятия вязкости жидкостей. Пластичные смазки обладают структурной вязкостью, которая зависит от скорости сдвига отдельных слоев смазки. Когда касательные напряжения, возникающие в слоях смазки, превышают определенное значение, смазка начинает вести себя как очень вязкая жидкость вследствие того, что кроме внутримолекулярного трения жидкой основы возникает сопротивление, оказываемое загустителем, образующим упругий каркас. Причем, чем больше скорость, тем меньше кажущаяся вязкость смазки. Это происходит из-за того, что поверхности слоев загустителя ориентируются в направлении скольжения, и внешне это выглядит как уменьшение внутреннего трения или, что одно и то же, как уменьшение вязкости. Вместе с тем установлено, что вязкость пластичной смазки при любой, даже очень высокой скорости сдвига, всегда несколько выше вязкости базового масла при той же температуре. Таким образом, в отличие от жидких смазочных материалов, как правило, ньютоновских жидкостей, вязкость пластичных смазок зависит не только от температуры, но и от скорости сдвига, что характерно для неньютоновских жидкостей.

Исходя из этого, вязкость пластичных смазочных материалов определяют на ротационных вискозиметрах при заданных температурах и скоростях сдвига смазки.

Скорость сдвига обусловливает прокачиваемость и заполнение узлов трения. Проходя через узкие каналы и щели с большой скоростью, смазка временно уменьшает свою вязкость и относительно легко заполняет свободные объемы в узле, выполняя смазочные и предохраняющие функции.

Консистенция смазки – условная мера ее механической прочности – зависит от вязкости базового масла и свойств загустителя. Консистенция характеризуется числом пенетрации (ГОСТ 5346–78), которое представляет собой глубину проникновения иглы пенетрометра (рис. 46) в смазку, выраженную в десятых долях миллиметра, под действием силы 1,5 Н в течение 5 с. Число пенетрации определяют при температуре 25 °С, оно обратно пропорционально консистенции, т.е. чем мягче смазка, тем больше число пенетрации.

Под коллоидной стабильностью понимают свойство пластичных смазок не выделять жидкое масло основы в течение длительного времени. Для современных пластичных смазок коллоидная стабильность является важнейшим показателем качества, поскольку используется большое количество узлов и механизмов, в которые закладывается смазка в процессе сборки на весь срок их эксплуатации. К ним относятся шаровые шарниры, подшипники качения ступиц колес, опорные подшипники первичного вала коробки передач, устанавливаемые в маховики двигателя и т.д.

Чем выше вязкость базового масла и чем мельче структура загустителя, тем, как правило, выше коллоидная стабильность смазок.

Показатель коллоидной стабильности определяют в специальном приборе по количеству масла, выдавленного из смазки и выраженного в процентах к общей массе исходного продукта (ГОСТ 7142–74). Все факторы, способствующие разрушению каркаса смазки или уменьшению вязкости его основы, уменьшают коллоидную стабильность. Наилучшей коллоидной стабильностью обладают смазки, загущенные литиевыми мылами.Их обычно и применяют в узлах, которые смазывают только при сборке на заводе.

Под химической стабильностью понимают способность отдельных компонентов и смазки в целом сопротивляться окислительным процессам. Химическая стабильность пластичных смазок, так же как и жидких, зависит от окислительных процессов, но в данном случае ее закономерности носят более сложный характер. Она связана не только с химической стабильностью базового масла, но и с химической стабильностью загустителя и с его взаимодействием с базовым маслом.

Меньше других на окислительные процессы базового масла влияют такие загустители, как парафин и церезин. Поэтому полученные наих основе технические вазелины обладают очень высокой химической стабильностью. Солидолы, консталины и литолы обычно обладают меньшей химической стабильностью, чем базовые масла, так как мыла, используемые приихизготовлении, являются наименее стабильным компонентом смазки. Кроме того, мыла действуют на окисление базового масла как катализаторы сложных многостадийных окислительных процессов.

Очень важное значение для пластичных смазок имеют их тиксотропные свойства, представляющие собой способность коллоидной дисперсной системы восстанавливать структурные связи, разрушенные механическим воздействием. Тиксотропия проявляется в момент смазывания: в движении смазка разжижается и смазывает поверхности, а после прекращения движения – густеет и герметизирует узел трения.

Отечественная и зарубежная промышленности выпускают широкий ассортимент пластичных смазочных материалов. Для того чтобы можно было правильно выбрать тот или иной смазочный материал и дать рекомендации по его применению, применяются классификации, основанные на целевом назначении и области применения смазок.

В странах СНГ в настоящее время действует стандарт на наименование и обозначение пластичных смазочных материалов ГОСТ 23258–78. Наименование смазки в соответствии с указанным ГОСТом состоит из одного слова (литол, солидол, циатим, шрус и т.д.), а для различения модификаций используются буквенно-цифровые индексы, являющиеся кодом смазки, характеризующим ее назначение, основные свойства и состав.

Код смазки состоит из букв и цифр, расположенных в следующей последовательности:

группа, определяющая назначение смазки; условное обозначение загустителя (например, кальциевое мыло – Ка, натриевое – На, литиевое – Ли и т.д.););

дисперсная среда (или тип базового масла);



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-24; просмотров: 65; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.204.142.235 (0.044 с.)