Смазочные материалы широко применяются в современной технике, с целью уменьшения трения в движущихся механизмах. Но существуют узлы и механизмы где невозможно применение жидких смазочных материалов. Именно в таких узлах применяются консистентные или, как их еще называют, пластичные смазки.
Основными областями применения консистентных смазок являются подшипники качения и скольжения, тросы, канаты, шарниры, цепные приводы, открытые и закрытые редукторы. Для таких узлов смазка является первой «линией защиты» от преждевременного износа и выхода из строя.
Находясь в узлах механизмов, консистентные смазки выполняют ряд важных функций. Они смазывают и защищают рабочие поверхности от ржавления и коррозии, снижают износ и трение, защищают от попадания в узлы воды и загрязнений. При этом, в отличие от смазочных масел, они смазывают, в то время когда жидкие смазки вытекают, тем самым, минимизируя расход смазочного материала. Некоторые смазки используются в закрытых узлах «на всю жизнь» и не требуют замены в процессе эксплуатации.
В составе консистентных смазок 65-95% от объема занимает базовое масло. Оно обеспечивает функцию смазки и защиту. В качестве базового масла может быть использовано минеральное или синтетическое масло. Как и для всех технических жидкостей, базовое масло является определяющим основные характеристики продукта.
Загуститель составляет 4-25% от объема смазки. Он действует как «губка» для базовых масел и присадок. Загустители можно разделить на мыльные и немыльные, и они, как и масло-основа, влияют на такие свойства конечного продукта, как, например, температурный интервал применения, водостойкость и противозадирные свойства. Мыльные загустители могут быть простыми и комплексными. Комплексные – более стойкие к температурным нагрузкам из-за повышенной температуры плавления. Мыльные (простые и комплексные): литиевые, кальциевые, алюминиевые, натриевые. Некоторые классификации выделяют еще одну группу мыльных загустителей - смешанную. В них, в качестве загустителя, используют смесь мыл. В немыльных загустителях выделяют две группы: органические и неорганические. Немыльные загустители: бентонит, мелкодисперсная кремниевая кислота, полимочевина, политетрафторэтилен (PTFE).
Добавки (присадки и наполнители) необходимы в пластичных смазках для достижения требуемых рабочих характеристик. Они повышают эксплуатационные свойства базового масла. В составе может присутствовать до 10% таких веществ. Из типичных можно выделить противозадирные и противоизносные присадки, антикоррозионные, антиокислительные и адгезионные присадки. Для обеспечения сухой смазки используются наполнители. Например, дисульфид молибдена, графит, соли и оксиды металлов.
Около 95% пластичных смазок изготавливают на минеральных маслах, оставшиеся 5% производят на синтетических – полиальфаолефинах, натуральных и синтетических эфирах, гликолях, силиконовых маслах и других продуктах.
Существует еще 2 группы особых консистентных смазок, о которых стоит рассказать отдельно. Это так называемые смазочные и монтажные пасты. Смазочные и монтажные пасты, по сути, являются пластичным смазками, содержащими большее количество твердых добавок для улучшения их смазочных свойств. Если стандартные пластичные смазки содержат до 10% наполнителей, то смазочные пасты содержат их – от 10 до 40%, а монтажные пасты – свыше 40%. В монтажных пастах наполнитель может также выполнять функцию загустителя.
Пасты применяют в тех случаях, когда обычные масла и пластичные смазки не способны выдержать жестких условий эксплуатации. Смазочные пасты используют в зажимах, линейных направляющих, винтовых и болтовых соединениях, шариковинтовых передачах, подшипниках качения и скольжения, шпинделях, карданных валах, зубчатых соединениях валов, шарнирных опорах, шестеренчатых муфтах.
Области применения монтажных паст следующие: сборка и прессовка подшипников, дисков, болтов и зубчатых колес, приработочное смазывание тяжелонагруженных подшипников скольжения, направляющих и шпинделей с резьбовым соединением; выправка, вытяжка, прокатка, гибка, перфорирование, прессование и штамповка нержавеющей стали, латуни или температурно-нагруженных резьб, помимо этого, пасты облегчают демонтаж фланцевых соединений при высоких температурах.
В настоящее время нет единой для всех паст классификации, так как их разделение по эксплуатационным свойствам или областям применения – задача сложная.
Из-за большого числа возможных областей применения и их различного состава, консистентные смазки классифицируют, разделяя по основным параметрам.
Одним из основных является стандарт DIN 51 502:2006 "Материалы смазочные и аналогичные вещества. Буквенные обозначения смазочных материалов и маркировка емкостей для смазок, смазочных устройств и мест смазки" ("Designation of lubricants and marking of lubricant containers, equipment and lubricating points"). Он предполагает следующее обозначение:
KP 3 N-20
где:
K – тип смазки;
P – информация о составе;
3 – консистенция (класс NLGI);
N – максимальная рабочая температура;
-20 – минимальная рабочая температура.
Воспользовавшись таблицами из данного нормативного документа можно получить информацию о той или иной консистентной смазке.
Классификация смазок также регламентируется стандартом ISO 6743-9 "Смазочные материалы, индустриальные масла и родственные продукты (класс L). Классификация. Группа Х (пластичные смазки)" (“Lubricants, industrial oil and related products (class L) - Classification - Part 9: Family X (Greases)").
Стоит отметить, что российский ГОСТ 28549.9-2013 идентичен именно ISO 6743-9 "Смазочные материалы, индустриальные масла и родственные продукты (класс L). Классификация. Группа Х (пластичные смазки)".
Обозначение по ISO включает
ISO-L-X-CEHB 2
где:
L – класс смазочных материалов;
X – группа смазочных материалов (пластичные смазки);
С – минимальная рабочая температура;
E – максимальная рабочая температура;
H – уровень защиты от коррозии;
B – наличие противозадирных EP-присадок, (А – отсутствие);
2 – консистенция (Класс NLGI).
Еще стоит отметить классификацию смазок в соответствии с требованиями NSF (National Sanitation Foundation). NSF - это международная некоммерческая организация, которая разрабатывает стандарты и производит сертификацию смазочных материалов пищевого класса. Это очень актуально для пищевой и фармацевтической промышленностей. Классификация пищевых допусков по NSF выделяет несколько различных типов, которые присваиваются смазочным материалам в зависимости от вероятности их контакта с продуктами питания в процессе производства. Смазочные материалы, прошедшие процедуру одобрения NSF заносятся в так называемую «Белую книгу NSF». Все материалы, одобренные к применению в оборудовании пищевой промышленности, опубликованы на сайте www.nsf.org.
Для смазок с допуском Н1 допускается случайный контакт с пищевыми продуктами. Это самый распространенный стандарт для пищевых смазочных материалов. Для смазок с допуском H2 контакт с пищевыми продуктами не допустим. Спецификация H2 гарантирует только то, что продукт не содержит таких высокотоксичных веществ как свинец, кадмий, никель, сурьма, а также ароматизаторов.
Смазки с допуском 3H - это разделительные агенты. Такими смазками смазываются грили, сковороды и другие поверхности, имеющие непосредственный контакт с пищевыми продуктами.
Определить консистенцию смазки можно с помощью класса NLGI. Класс NLGI определяется по величине рабочей пенетрации. Тест на пенетрацию проводится по стандарту ISO 2137:2007 "Нефтепродукты и пластичные смазки. Определение пенетрации пластичных смазок и петролатума конусом" ("Petroleum products and lubricants - Determination of cone penetration of lubricating greases and petrolatum"). Пенетрация, показывает глубину проникновения в смазку, измеряемую в 0,1 мм, стандартного конуса под действием собственного веса при определенных условиях окружающей среды. Пенетрация проверяется после перемешивания (не менее 60 возвратно-поступательных движений для имитации работы смазки в реальных условиях) при 25 ºC.
Также важными характеристиками для смазочных материалов являются следующие:
- Предельная текучесть определяется по методу Кестрниха в соответствии с DIN 51 805. Этот показатель характеризует низкотемпературные свойства смазочного материала. Температура, при которой давление достигает 1400 гПа, считается наименьшей рабочей температурой смазки.
- Сроки службы смазки определяются при практическом испытании в роликовых подшипниках на стенде FAG FE9 по DIN 51 821-1, 2.
- Антикоррозионные свойства смазочных материалов определяются в реальных условиях их применения по EMCOR и DIN 51 802.
- Коллоидная стабильность по DIN 51 817 - это оценка маслоотделения во время хранения пластичной смазки.
- Температура каплепадения - температура, при которой в определенных условиях плавится структурный каркас смазки. На опыте, это температура падения первой капли смазки. Температура каплепадения является лишь ограничительным значением для эксплуатации смазки. Этот показатель либо определяется автоматически по методу IP 396, либо вручную по DIN ISO 2176.
- Водостойкость – статический тест по DIN 51 807-1. Это испытание позволяет получить представление о поведении пластичной смазки при воздействии на нее дистиллированной воды.
- Коррозия медной пластины в соответствии с DIN 51 811. Данное испытание направлено на определение коррозионного воздействия смазки на медь.
- Окислительная стабильность по DIN 51 808 характеризует ее устойчивость к действию кислорода в статичных условиях. Образец смазочного материала подвергается действию кислорода под давлением. Показателем здесь является падение давления. Чем оно меньше, тем лучше окислительная стабильность смазки. Для качественного смазочного материала падение давления составляет менее 0,5 бар. В нормальных условиях испытание проводят в течении 100 ч при температуре 100°C.
- Испытание на четырехшариковой машине трения, DIN 51 350. Целью испытания является определение характера износа в условиях граничного трения для смазочных материалов, содержащих противозадирные присадки. Пластичные смазки, имеющие нагрузку сваривания 2000 Н и более, называют EP смазками. Определение нагрузочной способности на машине Timken целью испытания, как и в предыдущем тесте, является определение противозадирных свойств смазочного материала.
Вопрос о смешиваемости различных смазок обычно встает при их замене. Далеко не все пластичные смазки совместимы друг с другом. Приготовленные на одних и тех же загустителях и базовых маслах обычно считаются смешиваемыми, однако на совместимость влияют еще и используемые добавки, так что полной гарантии здесь нет.
При смешении двух смазок разных марок полученная смесь может иметь свойства хуже, чем каждая из смазок по отдельности. При этом может наблюдаться: снижение термической стабильности; нарушение консистенции (чаще размягчение); расслоение.
Такое ухудшение свойств называется несовместимостью. Смазки, при смешивании которых эти основные признаки отсутствуют, считаются совместимыми. Однако на практике даже смешивание свежей смазки с порцией отработавшей и сильно окисленной смазки той же марки может привести к значительному ухудшению свойств.
Условия хранения смазок влияют на их рабочие характеристики. Консистентные смазки должны храниться в прохладном, сухом и тёмном помещении. Смазочные материалы должны храниться в оригинальной таре, плотно закрытой до момента использования. После использования контейнеры необходимо плотно закрывать. Пластичные смазки обычно имеют большой срок хранения. На их упаковке обычно не указывается дата, до которой следует использовать продукт. При правильных условиях хранения и защите от чрезмерно высоких и низких температур рекомендуемый период хранения составляет два года для пластичных смазок на растительных маслах и до десяти лет для смазок на минеральных и синтетических маслах. После окончания рекомендуемого срока годности пластичные смазки необязательно являются непригодными для использования. Тем не менее, рекомендуется проверить соответствие смазочного материала требованиям и спецификациям.
Подача консистентной смазки в узлы и механизмы может осуществляться в ручном и автоматическом режимах. При ручном смазывании используются шприцы оборудованные смазочными наконечниками (ниппели, штуцеры и сопла). Шприцы могут быть заполнены с помощью фитинга и насоса либо с помощью заводского картриджа со смазкой. Существуют аккумуляторные шприцы со встроенным расходомером для защиты от чрезмерного или недостаточного расхода смазки. Вообще ручное смазывание может быть сложным и неудобным. Для его проведения нередко требуется остановка оборудования. Выполнение задач по ручному смазыванию может быть затруднительным и из-за очень большого количества точек смазывания в масштабах предприятия. Кроме того, в отношении большинства таких точек применяются различные требования к смазыванию. Использование автоматических лубрикаторов — это решение, способное повысить уровень безопасности труда и надёжности оборудования. Лубрикатор предназначен для автоматической регулярной подачи небольшого количества чистой пластичной смазки в точку смазывания, что улучшает рабочие характеристики узлов и механизмов. К основным преимуществам использования автоматических лубрикаторов относятся повышение безопасности труда, увеличение надёжности оборудования и оптимизация техобслуживания.
Существуют автоматические одноточечные лубрикаторы с газовым или электромеханическим приводом и автоматические многоточечные лубрикаторы.
Важность темы смазки можно оценить, например, по данным выходов из строя подшипникового узла. 7 случаев из 10 выхода из строя подшипника связаны со смазкой и эта статистика относится ко всем высококачественным производителям подшипников в мире.
Поэтому необходимо периодически осматривать и обслуживать узлы со смазкой, контролировать условия их работы для того, чтобы продлить срок службы этих узлов. Обслуживание необходимо проводить в соответствии с рекомендациями производителей оборудования. При выборе смазочных материалов также следует руководствоваться требованиями производителей оборудования. Планируемые интервалы пересмазывания должны основываться на ряде факторов, включая: рекомендации производителя, условия эксплуатации, время работы оборудования и план технического обслуживания.
Необходимо следить за наличием смазки в узле трения и ее нормальным состоянием. При ремонте или при разборке и сборке узлов смазыванию нужно уделить самое серьезное внимание, ибо эта операция — залог долговечности. Перед заменой смазки необходимо полностью разобрать узел и удалить старую смазку. Наиболее привычными средствами для очищения являются органические растворители, такие, как бензин, керосин, сольвент. Растворитель наносят на ветошь или щетку и тщательно протирают металлическую поверхность. Если детали небольшие, их лучше полностью опустить в растворитель. Таким образом, смазку можно удалить из всех зазоров и отверстий детали. Но не все виды смазки, особенно устаревшие и засохшие слои с накоплением грязи, поддаются такой обработке. Поэтому лучше использовать для очистки специальные химические средства.
Не желательно для обезжиривания деталей и узлов использовать растворы моющих средств, расщепляющих жиры, так как металл не любит излишней влаги, и такой способ очищения может вызвать появление новых слоев ржавчины (на черных металлах, их сплавах).
Смазки наносятся на очищенную и сухую поверхность тонким и равномерным слоем при помощи кисточки или щетки. Заправка через пресс-масленки осуществляется с помощью шприца. При наличии централизованных систем смазки необходимо регулярно восполнять резервуар со смазкой соблюдая осторожность, чтобы предотвратить попадания загрязнений в смазку.
На большинстве производственных предприятий основная масса консистентной смазки используется при обслуживании подшипников работающих в разных механизмах. В высокоскоростной подшипник закладывают смазку до 30% от свободного пространства в подшипнике. В низкоскоростной подшипник закладывают смазку до 100% от свободного пространства в подшипнике.
Высокоскоростной подшипник – подшипник, у которого параметр n*dm ≥ 500000 мм/мин. Низкоскоростной подшипник – подшипник, у которого параметр n*dm ≤ 500000 мм/мин. (параметр n*dm , где n – относительная частота вращения, dm – это средний (делительный) диаметр подшипника (D+d)/2), где: D – наружный диаметр наружного кольца. d – внутренний диаметр внутреннего кольца.
Недостаточное или избыточное количество смазки снижает надежность работы оборудования и повышает частоту отказов, а также затраты на обслуживание.
Если рекомендации производителя отсутствуют, то за основу можно принять информацию, что пластичные смазки на минеральном базовом масле в среднем (при 8 часовом рабочем дне) служат:
при t: 82ºС – 6 месяцев
104ºС – 3 месяца
149ºС – 1 месяц
>149ºС – от 1 дня до 1 месяца.
Основные зоны контакта при работе с маслами и смазочными материалами – глаза и руки. Поэтому необходимо строго соблюдать правила личной и общей гигиены. Чтобы избежать контакта с телом: используйте маслостойкие перчатки, носите одежду с достаточной степенью защиты, не носите одежду, пропитанную маслом, нельзя использовать такие растворители, как нефть и бензин, для удаления масла с кожи, пользуйтесь защитным кремом. Избегайте вдыхания масляного тумана и паров. Необходимо работать в помещениях с хорошей вентиляцией. Допустимая концентрация для масляных испарений составляет 1-5 мг/см3, согласно рекомендациям Национального исследовательского института по безопасности жизнедеятельности. Если существует опасность попадания масляных брызг в глаза, рекомендуется носить защитные очки. Промасленную ветошь и тару от смазок необходимо хранить отдельно и передавать для уничтожения и захоронения в специализированные организации.
Спасибо! Надеюсь, эта статья была Вам полезной!