реферат для мудилы



Смазочные материалы

Основное назначение смазочных материалов — уменьшение износа трущихся деталей и снижение затрат энергии на преодоление трения. Кроме этих функций, смазочные материалы выполняют и другие: отводят тепло от трущихся деталей, предохраняют детали от коррозии, очищают поверхности трения от продуктов износа и других примесей, герметизируют узлы трения.

В зависимости от характера относительного перемещения поверхностей различают — трение скольжение и трение качения. Сила трения качения всегда меньше силы трения скольжения, поэтому там, где это возможно, предпочтительнее применять подшипники качения.

По наличию и распределению на трущихся поверхностях смазочного материала различают следующие виды трения:

— сухое, когда между трущимися поверхностями отсутствует смазочное вещество;

— жидкостное, при котором трущиеся поверхности полностью разделены слоем смазочного вещества;

— граничное, когда трущиеся поверхности разделены тончайшим молекулярным слоем адсорбированных на них смазочных веществ;

— полужидкостное — переходное между жидкостным и граничными видами трения.

Сухое трение — самое опасное для узлов и механизмов, так как сопровождается резким увеличением износов, потерей энергии на трение, температур и т.д.

Жидкостное трение обеспечивается, если смазывающая жидкость полностью разделяет трущиеся поверхности, т.е. трения между твердыми телами заменяется трением между частицами жидкости. При этом в 10-15 раз снижаются затраты мощности на преодоление трения, резко уменьшаются износ и нагрев деталей, узел трения выдерживает более высокие нагрузки. Работа узла трения, а следовательно, машины в целом становится более продолжительной, надежной.

Образование масляного слоя между трущимися поверхностями при заданной нагрузке зависит от скорости их относительного перемещения и вязкости масла (рис 1.).

 

а — в состоянии покоя вала; б — в начале вращения вала; в — при вращении вала с высокой скоростью.

Рис.1. Схема масляного слоя в трущейся паре вал- вкладыш подшипника.

В состоянии покоя вал опирается на вкладыш, между валом и подшипником имеется только тончайшая масляная пленка, зазор в месте соприкосновения практически равен 0, а масло находится в серповидных зазорах по обе стороны вала (см. рис.1, б).

Когда вал начинает вращаться, частицы масла приводятся в движение. Слои масла, находящиеся на поверхности вала, и увлекают за собой прилегающие слои масла. В узкую серповидную часть (по ходу вращения вала) нагнетается все большее количество масла. Накапливающие в узкой части зазора слои масла создают гидродинамическое давление, и под действием его вал начинает приподниматься (другими словами, вал всплывает в подшипнике (см. рис.1, б), между валом и нижней частью подшипника создается масляный клин.

При увеличении частоты вращения вала большее количество масла увлекается вместе с валом. Гидродинамическое давление возрастает, что ведет к увеличению толщины масляного слоя, самое большое давление возникает в нижней части вала. В таком положении вал уже не касается поверхности подшипника, весь зазор заполнен маслом (см. рис.1, в), трение между валом и вкладышем подшипника заменяется трением между частицами масла. Минимальный зазор при этом несколько смещается от вертикальной оси по ходу вращения вала. Образование масляного слоя возможно в том случаи, когда возникающее гидродинамическое давление превышает удельные нагрузки, действующие на вал.

Надежность масляного слоя, а следовательно, несущая способность подшипников с повышением частоты вращения вала и вязкости масла уменьшается. Минимальную толщину масляного слоя, обеспечивающую жидкостное трение, определяет по формуле (1)^

h=vсt/Pm, (1)

где:h — динамическая вязкость масла, Н.с/м ;

с -коэффициент, зависящий от размеров подшипников;

v -скорость перемещения трущихся поверхностей, м/с;

Рm -удельное давление подшипника, Н/м.

Коэффициент жидкостного трения составляет 0,001-0,01, а минимальная толщина масляного слоя при жидкостном трении для автотракторных двигателей равна 4-6 мкм.

В ряде случаев двигатель может кратковременно работать в неблагоприятных условиях (резкое возрастание нагрузки, значительное снижение частоты вращения вала, перегрев двигателя, чрезмерное понижение вязкости масла и др.), при которых гидродинамический слой масла нарушается, и жидкостное трение переходит в граничное.

При этом между трущимися поверхностями остается очень тонкий слой масла. Пленка масла на металлической поверхности прочно удерживается силами межмолекулярного взаимодействия. Оно зависит от смазывающей способности масла и физико-химических свойств поверхностей трения. Толщина слоя масла составляет 0,1-1,0 мкм. Коэффициент трения составляет 0,01-0,1.

Все смазочные масла обладают смачиваемостью, т.е. способностью растекаться тонким слоем на поверхности металла. Эта способность зависит от внутренних сил сцепления. В данном случае силы взаимодействия между металлом и частицами масла больше силы молекулярного взаимодействия между частицами масла. Смазывающая способность масла имеет очень важное значение во многих случаях эксплуатации двигателей внутреннего сгорания: во время пуска двигателя, при прогреве двигателя.

Полужидкостной смазкой называют такой режим трения, когда наряду с жидкостной имеет место и граничная смазка (например, при пуске и остановке двигателя, неустановившейся нагрузке, резком изменении скоростей). Полужидкостное трение будет наблюдаться при высоких удельных нагрузках и рабочих температурах, низкой вязкости масла, нарушении геометрической деталей, недостаточном поступлении масла, попадании в масло абразивных и механических примесей.

 

Виды изнашивания поверхностей деталей

Изнашивание (износ) — это процесс, взаимосвязанный с трением, который происходит в результате целого ряда различных явлений, возникающих при перемещении сопряженных трущихся поверхностей.

Принято различать следующие виды изнашивания: механическое (абразивное), молекулярно- механическое и коррозионно-механическое.

Механическим называют изнашивание, образующееся при сопряжении рабочей поверхности с достаточно твердыми телами, которые могут царапать ее или резать. Например, изнашивание механизмов плуга и лап культиваторов, которые возникают от воздействия твердых кварцевых частиц почвы.

Молекулярно- механическое изнашивание характеризуется вырыванием частиц рабочих поверхностей в результате их налипания и наволакивания, а также переносом металла с поверхности одного сопряженного тела на поверхность и в приповерхностный слой другого.

Коррозионно-механический износ наблюдается, когда трущиеся поверхности находятся в агрессивной среде (кислот и щелочей), которая химически действует на них, в результате чего наряду с механическим происходит коррозионный износ. При этом продукты химического взаимодействия (оксиды) отделяются при трении или смываются смазочным маслом.

При эксплуатации тракторов, автомобилей, комбайнов и других самоходных машин изнашивание деталей носит более сложный, комплексный характер, Например, изнашивание гильз цилиндров двигателя и поршневых колец происходит под действием абразива (дорожная или почвенная пыль), продуктов сгорания топлива, образующих агрессивную среду (серная кислота и т.д.), а также высокой температуры, давления и кислорода воздуха. Для этой группы деталей сочетаются закономерности всех трех видов износа.

Изучая характер изнашивания трущихся поверхностей, следует учитывать попадание в смазочное вещество влаги, пыли, продуктов изнашивания, органических кислот и другие явления.

 

Виды смазочных материалов и требования, предъявляемые к ним

По происхождению масла различают:

— минеральные, или нефтяные, являются основной группой выпускаемыхсмазочных масел (более 90%). В зависимости от способа получения ониклассифицируются на дистилятные, остаточные, компаундированные или смешанные;

— растительные и животные, имеющие органическое происхождение.Растительные масла получают путем переработки семян определенных растений,вырабатываются касторовое, горчичное и сурепные масла. Животные маславырабатывают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир, костное масло и др.). Органические масла по сравнению с нефтяными обладают более высокими смазывающими свойствами и более низкой термической устойчивостью. Поэтому их чаще используют в смеси с нефтяным;

— синтетические, получаемые из различного исходного сырья различнымиметодами (каталитическая полимеризация жидких или газообразных углеводородовнефтяного и ненефтяного сырья; синтез кремнийорганических соединений- полисилокеанов; получение фторуглеродных масел и т.д. Синтетические масла обладают всеми необходимыми свойствами, однако из-за высокой стоимости применяются только в самых ответственных узлах трения.

По агрегатному состоянию смазочные материалы делятся на:

— жидкие смазочные масла, которые в обычных условиях являются жидкостями,обладающими определенной текучестью (нефтяные и растительные масла);

— пластичные, или консистентные, смазки, которые в обычных условияхнаходятся в мазеобразном состоянии (технический вазелин, солидолы, консталины, жиры и др.) Они подразделяются на антифрикционные, консервационные, уплотнительные и др;

— твердые -смазочные материалы, которые не изменяют своего состояния поддействием температуры, давления (графит, слюда, тальк и др.). Их обычно применяют в смеси с жидкими или пластичными смазочными материалами.

По назначению смазочные материалы делятся на масла:

— моторные, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания;трансмиссионные,   применяемые   в   трансмиссиях   тракторов,   автомобилей, комбайнов, самоходных и других машин;

— гидравлические — для гидросистем различных машин. По температуреприменения различают;

— низкотемпературные, для температуры не более 60°С;

— среднетемпературные, применяемые при температурах 150 — 200°С;

— высокотемпературные, используемые в узлах, которые подвергаютсявоздействию температур до 300°С и выше (моторные масла).

Смазочные масла должны обладать соответствующими вязкостью и индексом вязкости; высокой термоокислительной устойчивостью и хорошими противокоррозионными свойствами; противоизносными качествами и хорошей прокачиваемостью при различных температурах окружающей среды. Масла должны обеспечивать максимально возможный срок службы и не образовывать на поверхностях деталей различные отложения.

Чтобы удовлетворить весь комплекс требований, предъявляемых к смазочным маслам широко используют специальные добавки (присадки).

 

Виды и назначение смазок

Пластичные смазки представляют собой мазеобразные продукты. Вещество пластичной смазки состоит из структурною каркаса, образованного твердыми частицами загустителя (дисперсная среда), и жидкого масла, включенного в ячейки этого твердого каркаса (дисперсионная среда).

Пластичные смазки состоят из смеси минерального масла и других жидкостей (80 — 90%) и загустителя (10 — 20%); в небольшом количестве вводятся наполнители; стабилизаторы и присадки, Основное свойство смазке придает загуститель.

Загустители бывают мыльные и немыльные. К мыльным относятся соли натуральных и синтетических жирных кислот, из которых наиболее широко применяются кальциевые, литиевые, натриевые, бариевые, алюминиевые, цинковые, свинцовые соли др. Смазки с этими загустителями могут быть средне- и высокотемпературными.

К немыльным загустителям относятся твердые углеводороды- парафины, церезины, воски, озокериты и подобные им продукты. Смазки с такими загустителями являются влагостойкими и низко температурными. Они применяются в основном как консервационные защитные смазки.

Нефтяные масла используют прежде всего для производства смазок общего назначения, работоспособных в интервале температур от -60 до 150°С. Для узлов трения, работающих за указанным диапазоном температур, применяют смазки, приготовленные на синтетических маслах. На них можно приготовить смазки, работоспособные от -100 до 350°С и выше.

Из кремнийорганических жидкостей наиболее часто в качестве дисперсионных сред используют полиметилсилоксаны и полиэтилсилоксаны.

Назначение смазок весьма обширно: смазывание открытых и негерметичных узлов трения и механизмов, труднодоступных узлов трения, где следует обеспечить длительный срок службы смазки; длительная консервация машин и рабочих поверхностей; герметизация подвижных уплотнений, наполнение герметизированных подшипников; смазывание механизмов, в которых недопустимо разбрызгивание смазочного масла и т.п.

В соответствии с ГОСТ 23258 — 78 пластичные смазки по применению делятся на : антифрикционные — общего назначения для обычных и повышенных температур, многоцелевые, низкотемпературные и

высокотемпературные; защитные — общего назначения и канатные; уплотнительные _ арматурные, резьбовые и вакуумные.

Показатели качества для всех видов смазок следующие: внешний вид, содержание воды и механических примесей, коррозионная активность. Показатели качества для отдельных видов смазок — предел прочности; температура каплепадения; эффективная вязкость; содержание свободных щелочей и органических кислот; коллоидная и механическая стабильность; термоупрочнение; испаряемость; содержание водорастворимых кислот и щелочи; показатели защитных, противозадирных и противоизносных свойств; растворимость в воде.

 

Наименование и обозначения смазок

Наименование смазки обычно состоит из одного слова, а для модификации дополнительно используют буквенные или цифровые индексы. Обозначения пластичной смазки характеризует ее назначение, состав и свойства. Обозначение состоит из 5 буквенных и цифровых индексов, которые располагаются в следующем порядке и указывают: группу (подгруппу) в соответствии с назначением смазки; загуститель; рекомендованный (условный) температурный интервал применения; дисперсионную среду; консистенцию смазки.

Группу или подгруппу смазки обозначают индексами — прописными буквами русского алфавита: С — общего назначения для обычных температур (солидолы); О -общего назначения для повышенных температур; М -многоцелевые; Ж — термостойкие; Н — морозостойкие; И — противозадирные и противоизносные; X — химически стойкие; П. -приборные и т.д.

Тип загустителя (мыло, углеводороды твердые, органические, неорганические) в смазке обозначают также буквами русского алфавита. Индексы загустителей смазок: Мыла (М): алюминиевое (Ал), бариевое (Ба), кальциевое (Ка), литиевое (Ли), натриевое (На), свинцовое (Св), цинковое (Ци), комплексное (кМ), смесь мыл (Mi-M2);

Углеводороды твердые (Т);

Органические (О): пигменты (Пг), полимеры (Пм), уреаты (Ур), фторо-углероды (Фу);

Неорганические (Н): глины (бетонитовые и др.) (Бн), сажа (Сж), силика-гель (Си).

Индексы М. О, Н применяют только в тех случаях, когда загуститель входящий в одну из трех групп, не предусмотрен выше приведенным перечнем.

Рекомендуемый температурный интервал применения смазки обозначают дробью. В числителе указывают (без знака минус) уменьшенную в 10 раз максимальную температуру (например, индекс 3/12 соответствует температурному интервалу от -30 до 120°С).

Тип дисперсионной среды и присутствие твердых добавок обозначают строчными буквами.

Индексы для составляющих смазки.

Дисперсионная среда: нефтяное масло (н), синтетические углеводороды (у), кремнийорганические жидкости (ж), фторсилоксаны (ф), перфторалкил-полиэфиры (а), прочие масла и жидкости (п);

Твердые добавки: графит (г), дисульфид молибдена (д), порошки свинца (с), меди (м), цинка (ц), прочие твердые добавки (т).

Смесь двух и более масел обозначают составным индексом нк, уэ и т.д. На первом месте ставят индекс масла, входящего в состав дисперсионной среды в большей концентрации. Индекс (п.) применяют в тех случаях, когда входящее в состав дисперсионной среды той или иное масло не предусмотрено указанным перечнем.

Индекс класса консистенции смазки обозначают арабскими цифрами.

Примеры обозначения пластичных смазок.

Смазка СКа 2/8 — 2: буква С -смазка общего назначения для обычных температур (солидол); Ка -загущенная кальциевым мылом; 2/8 — предназначена для применения при температурах -20 … 80°С; отсутствие дисперсионной среды — приготовлено на нефтяном масле; 2 — пенетрация 265-296 при 25°С.

Смазка УНа 3/12 эЗ: буква У -узкоспециализированная; На -загущена натриевым мылом; э -приготовлено на сложном эфире.

 

Краткая характеристика пластичных смазок

Наиболее распространенными водостойкими смазками являются кальциевые смазки- солидолы. Основную часть вырабатываемых солидолов составляют синтетические.

Синтетические солидолы СКа 2/7 — 2 (ГОСТ 4636-76) готовят загущением масел средней вязкости гидратированными кальциевыми мылами синтетических жирных кислот, полученых окислением парафинов.

Пресс солидол С используют для смазывания узлов трения шасси автомобилей; солидол С- в качестве летней и зимней смазки для различных узлов трения.

Жировые солидолы (ГОСТ 1033-79) загущаются кальциевыми мылами жирных кислот, входящих в состав естественных жиров. Марки: пресс -солидол Ж и солидол Ж.

Графитная смазки СКа 2/8-гЗ (ГОСТ 3333-80) приготовляется из высоковязкого цилиндрового масла с введением кальциевого мыла и графита. Применяется для смазывания рессор.

Автомобильная смазка ОНаКа 3/10-2 (ГОСТ 9432-60) предназначена для смазывания подшипников ступиц колес и др. узлов автомобилей. Хорошо смазывает подшипники качения.

Смазка МЛи 4/12-3 (Литол-24) (ГОСТ 21150-75) — антифрикционная многоцелевая водостойкая. Предназначена для применения в узлах трения колесных и гусеничных транспортных средств, работающих при температуре -40 … 120°С. В нее добавлена антиокислительная присадка.

Смазка УЛи 4/13-эЗ (ЛЗ-31) (ГОСТ 24300-80)- представляет собой синтетическое масло, загущенное стеаратом лития и содержащее вязкостную, антиокислительную и антикоррозионную присадки. Применяется для смазывания закрытых подшипников качения, работающих в интервале температур от — 40 до 130°С.

Смазки ЦИАТИМ -201 (ГОСТ 6267-74) и ЦИАТИМ 203- предназначены для смазывания механизмов, работающих с малым усилием сдвига при температуре -60 … 90°С.

Карданная смазка УНа 2/10-2 (AM) (TOCT5730-51) применяется при смазывании поворотных цапф переднего ведущего моста автомобилей.

Высокотемпературная смазка ЦИАТИМ-221 (ГОСТ 9433-80)-предназначена для узлов трения; работающих при температуре 150 … 250°С.

Консервационная смазка ПВК- предназначена для защиты от коррозии металлических изделий. Работоспособна при температуре от -50 до 50°С.

 

Требования и основные виды смазки

Смазки для автомобилей. В автомобилях смазыванию подлежат подшипники качения ступиц колес, шарниры рулевого управления, подшипники водяного насоса выжимные подшипники муфты сцепления и т.д. Условия работы смазки в этих узлах трения различны

Широко распространенными смазками для автомобилей являются: автомобильная, синтетический солидол и жировой пресс- солидол Ж, Литол-24,. ЛЗ-31, ЦИАТИМ-201, карданная AM, ПВК, графитная и др.

Для шарниров поперечной и рулевой тяг, шкворней поворотных кулаков, скользящих вилок и шлицев карданных валов, ступиц передних и задних колес, подшипников водяных насосов и других сборочных единиц рекомендуются солидол С, Литол-24;   для   выжимного   подшипника   муфты   сцепления   ЛЗ-31,   подшипников генератора- ЦИАТИМ-201; для смазывания рессорграфитная смазка; шарниров полуосей и переднего ведущего моста- карданная AM, Литол-24; для консервации- солидол С, ПВК, и т.д.

Срок замены смазки большинстве случаев составляет 2-3 тыс. ч.; для шарниров рулевых тяг 1500ч.; для ступиц колес- 6-8тыс.ч.

Расход смазки ОД-0,2кг на 100л израсходованного топлива.

Смазки для тракторов. В тракторах смазывают узлы трения подвески, ходовой части, управления. В основном используют солидол С. Для подшипника водяного насоса, главной передачи, муфты сцепления применяют смазку 1-13, для генераторов — смазку ЦИАТИМ-201.

Для консервации рекомендуются солидол С или смазка ПВК. Срок замены смазки тракторов в зависимости от вида узла трения составляет от 8 до 240 и 500 ч работы. Расход пластичных смазок в большинстве тракторов составляет 0,5-0,8% от расхода топлива.

Смазки для сельскохозяйственных машин. Для смазывания узлов трения и подшипников применяют солидолы. Расход смазок для простых машин составляет 10-15г/га, для комбайнов-100- 140г/га.

Методы оценки основных показателей и свойств смазок

Показателями качества смазки являются ее упругопластические и прочностные характеристики.

Предел прочности. Критическая нагрузка, превышение которой нарушает пропорциональность между нагрузкой и деформацией, после чего смазка начинает вести себя как жидкость. Такая критическая нагрузка, или напряжение сдвига, называется пределом прочности, который выражается в Па (г/см ). При температуре 20-120°С он равен 50-2000 Па. (0,5-20г/см2).

Предел прочности смазок на сдвиг определяют с помощью пластомера К-2 (ГОСТ 7143-73). Метод основан на определении давления, под действием которого при заданной температуре (20°С) происходит сдвиг смазки в капилляре пластомера.

Важным свойством смазок является их способность восстанавливать прочность после снятия деформации.

Пенетрация характеризует густоту смазки. Значение пенетрации, выражаемое целым числом десятых долей мм по школе пенетрометра, представляет собой глубину погружения в смазку стандартного конуса под действием собственной массы (150г) в течение 5с. Если конус за 5с опустился в смазку с температурой 25°С на глубину 25мм, то ее пенетрация равна 250.Чем выше значение пенетрации, тем меньше густота (консистенция) данной смазки. Пенетрацию смазок определяют по ГОСТ 5346-78. Для смазок значение пенетрации ровно 200-400. Температура каплепадения характеризует температуру плавления смазки и определяется по ГОСТ 6793-74.

Практически установлено, что смазка сохраняет работоспособность до такой температуры смазываемого узла, которая на 15-20°С ниже температуры ее каплепадения. Для современных смазок, загущенных тугоплавкими загустителями (литиевыми или бариевыми мылами), этот показатель не характеризует отмеченных свойств. Так, разность между температурой капле падения смазок и температурой узла должна быть не менее 70-80°С.

Вязкость пластичных смазок является одним из важных эксплуатационных показателей. Эффективная вязкость пластичных смазок определяют с помощью автоматического капиллярного вискозиметра АКБ (ГОСТ 7163-63).

Стабильность характеризует устранение смазкой первоначальных свойств в условиях хранения и применения. Для смазки важны физическая стабильность; устойчивость к радиации, характеризуемая химической стабильностью; инертность к воде, агрессивным средам, окислению кислородом воздуха и т.д.

Испаряемость оценивают потерей массы смазки в условиях определенных температур и времени (ГОСТ 7934.1-74).

Различают стабильность коллоидную, механическую и химическую (против окисления). Их определяют соответственно по ГОСТ 7142-74, ГОСТ 19295-73 и ГОСТ 5734-76.

Водостойкость определяет устойчивость смазки к растворению ее в воде, а также неизменяемость ее свойств при попадании влаги. Здесь же учитываются гигроскопичность и проницаемость смазок по отношению к воде и пару.

Противозадирные и противоизносные свойства важнейшие-характеристики смазок, и оценивают их с помощью различных машин трения.

Коррозионную активность смазок определяют по ГОСТ 7934.5-74 следующим образом. Металлические пластины погружают в смазку, выдерживают и затем осматривают. Браковочными признаками являются изменения цвета пластины, появление на ней коррозионных точек и пятен.

Защитные свойства пластичных смазок определяют по ГОСТ 0,054-75. При этом на металлическую пластинку наносят слой смазки, выдерживают ее в условиях повышенной относительной влажности воздуха и температуры без конденсации, с периодической или постоянной конденсацией влаги на образце. Затем сравнивают цвет и блеск поверхностей испытуемой пластинки и образца.




map