16.2 Особливості змазування вузлів тертя

Наявність мастильних матеріалів зменшує знос в парі тертя, тому що при достатній товщині шару мастила, тертя деталей змінюється на тертя між прошарками мастила. Мастила зменшують коефіцієнт тертя. Основною характеристикою мастила є в'язкість. В деяких випадках використовують в якості мастильного матеріалу графіт. В залежності від походження мастильні матеріали розділяють на мінеральні, отримувані з нафти, вугілля, сланцю і інших мінералів; тваринні, отримувані з жиру тварин (китового І риб'ячого жиру і свинячого сала); рослинні, отримувані з рослин (бавовни, рицини, коноплі І т.п.); синтетичні, отримувані шляхом хімічного синтезу. Мастильні матеріали в більшості випадків - це продукт переробки нафти. Вони в залежності від в'язкості бувають рідкими або густими (коне истентн им и).

Працездатність і довговічність технологічного обладнання в значній мірі визначається правильним вибором мастильних матеріалів, ос повною функцією яких є зменшення тертя і усунення зв'язаного з ним явища заїдання деталей, що рухаються або крутяться. Змащування кінематичних пар має велике значення в забезпеченні їх надійності, підвищенні техніко-економічних показників та створює значну частину робіт при проведенні технічного обслуговування обладнання.

Природним, чи нормальним зносом прийнято називати зміну геометричних розмірів деталей або сполучених механізмів, що утворюються в результаті тривалої роботи машини, механізму і є наслідком роботи сил тертя, а також інших причин (дія температури і тиску). У цих умовах змазування має величезне значення в зменшенні зносу. Правильний підбір мастильних матеріалів і встановлення раціонального режиму змазування тертьових пар підвищують термін служби, а порушення режиму змазування або уривчастість подачі змазування викликає в тертьових парах дефект заїдання, поломки і аварії. На величину зносу і коефіцієнт тертя впливає в'язкість, маслянистість, склад і температура мастильної речовини, а також швидкість обертання тертьових поверхонь, конструкція підшипника і мастильного пристрою, питомий тиск, якість обробки і матеріал деталей. У тертьових парах, в залежності від стану поверхонь і режиму змазування розрізняють наступні види тертя ковзання: рідинне, напіврідинне, граничне, напівсухе і сухе. Тому всі мастильні матеріали, що використовуються в кожному механізмі або машині, обгрунтовано підбираються наряду з вибором металу, з якого виготовляються деталі пар тертя.

Мастильне масло подається в вузол тертя без використання будь- яких допоміжних технологічних пристроїв. В такому випадку змащування пар тертя здійснюється масляним туманом, який утворюється зубчатим колесом найбільшого діаметру трансмісії. Рівень заповнення ванни картера мастильним маслом не повинен перевищувати висоту одного зуба. Рідинне тертя відбувається тоді, коли поверхні, шо рухаються цілком розділені суцільним шаром мастильного матеріалу. Коефіцієнт рідинного тертя має величину рівну тисячним часткам, І коливається в межах від 0,003 до 0.010, тобто наближається до кращих результатів, що досягаються в підшипниках кочення. Рідинне тертя досягається безупинною, примусовою подачею масла в зазор між тертьовими поверхнями, при цьому товщина масляного шару змінюється від сотих до десятих часток міліметра. Чим менше зазор між тертьовими парами, тим легше «спливає» вал у підшипнику, тим менше коефіцієнт тертя.

Напіврідинне тертя займає проміжне положення між рідинним і граничним тертями. Напіврідинне тертя цілком не охороняє тертьові поверхні від безпосереднього контакту. Такий режим змазування виникає при малій відносній швидкості руху тертьових поверхонь, високих температурах, грубій обробці поверхонь, великому зазорі між цапфою (валом) і підшипником, при обертанні погнутого вала, а також при зворотно-поступальному русі, при змашенні зубчатих передач, шарикопідшипників і роликопідшипників. У підшипниках ковзання такий режим тертя виникає при луску обладнання або машини.

Граничне тертя виникає тоді, коли між тертьовими поверхнями утворюється настільки тонкий шар змазування, шо він утрачає несучу здатність і порушується гідродинаміка кручення. При цьому режимі змазування швидкість зносу в сотні разів менше, ніж при сухому терті.

Напівсухе тертя відбувається в тому випадку, коли плівка змазування уривається і відбувається змішане тертя.

Сухе тертя відбувається при відносному русі твердих шорсткуватих слабо змазаних поверхонь. При сухому терті відбувається найбільший знос тертьових поверхонь, а попадання пилу або піску значно прискорює знос.

Позитивний вплив змазування виявляється також у тім, що воно знижує втрати потужності на тертя, забезпечує амортизацію ударних навантажень у сполучених деталях, знижує шум і вібрацію. Змазування також с ефективним засобом від корозії, якшо в маслі відсутні сліди води або інших розчинів.

Під час подачі масла в зону тертя підвищується температура мастильного матеріалу, знижується його в'язкість, що приводить до зниження мастильних властивостей. При цьому підвищується знос пар тертя. Щоб утримати температуру масла в заданих межах масляні системи забезпечують холодильниками.

Мінеральні масла - це рідкі мастильні матеріали, отримувані вакуумною переробкою мазуту. їх розділяють на індустріальні - для змазування механізмів і моторні - для змазування двигунів внутрішнього згоряння; трансмісійні - для трансмісійних передач; циліндрові - для змазування поршневих машин; приладові - для змазування різних механізмів, приладів і апаратів І масла для спеціальних механізмів. Для змазування кінематичних пар використовують досить великий асортимент мастильних матеріалів, який налічує 1000 найменувань. Але це не означає, що для вибору мастильного матеріалу можливо використовувати вільно вибрані мастила і в любій кількості. Порядок використання мастильних матеріалів для конкретного обладнання регламентується картами змащування, що входять в комплект експлуатаційної документації, яка поставляється разом з технологічним обладнанням заводом- постачал ьником.

В особливу групу можна виділити мастила, шо консервують, з захисними присадками, які призначені для запобігання від корозії важкодоступних поверхонь. У маркіровці масла цифрами позначають його в'язкість, а буквами позначається спосіб очншення й область застосування: У - вилужене, ДО - кислотного очищення, 3 - селективного очищення, М - моторне, І - індустріальне, 3 - загущене (масло М6Б - моторне масло, кінематичною в'язкістю при 100"с дорівнює 6-10"⁶ м~/с. буква Б визначає область застосування).

Консистентні (пластичні) мастила отримують у результаті механічного змішування мінеральних масел у кількості до 90% із загусниками до 20%. У якості загусників застосовують кальцієві, літієві, натрієві, барієві мила високомолекулярних жирних кислот, тверді вуглеводні (парафін, церезин, петролатум), штучні жирні кислоти й інші речовини.

Найбільше застосування при експлуатації машин і механізмів отримали змазування з кальцієвими (солідоли) і натрієвими (косталіни) загусниками.

Головною властивістю консистентних змащень є визначена пластичність і зберігання своєї форми подібно твердим тілам, а при значних навантаженнях - текти, як високов'язкі рідини. Завдяки цьому консистентні мастила володіють рядом властивостей, які не властиві рідким маслам: утримуватися на відкритих поверхнях і поверхнях, що рухаються, включаючи вертикальні; заповнювати зазори між тертьовими поверхнями І перешкоджати попаданню абразивних часток із зовнішнього середовища; перевершують рідкі масла по консервуючим властивостям, і тому ефективно використовуються для для захисту поверхонь від корозії.

До недоліків консистентного змазування можна віднести великий опір при передачі тепла і нездатність змазування видаляти з поверхні тертя продукти зносу.

При маркіровці консистентних мастил перша буква вказує область застосування змазування (У - універсальна, А - автотракторна, і - індустріальна, Ж - залізнична), а друга - означає приналежність до групи (Н - низькоплавка, 3 - середньоплавка, Т - тугоплавка) або найменування механізму для спеціальних змащень.

Солідолом змазуються деталі рухливих з'єднань, що працюють в умовах підвищеної вологості при невеликій температурі нагрівання - до 50-70°С.

Косталіни і мастило №1-13 застосовують для змазування деталей, працюючих при температурі до 150°С, добре захищених від проникнення вологи.

Тверді мастильні матеріали (графіт, дісульфід молібдену) можна використовувати при температурі від -250 - +350°С, при яких звичайні мастильні матеріали не придатні.

Фізико-хімічні властивості мастильних матеріалів:

• тільність мастильних матеріалів знаходиться в межах 0,87-0,95 г/см\ вона не робить істотного впливу на масло;

в'язкість (внутрішнє тертя), властивість масла чинити опір переміщенню однієї її частини щодо іншої під впливом прикладеної зовнішньої сили. Вона підрозділяється на: динамічну - сила опору робиться рідиною при переміщенні одного її шару щодо іншого зі швидкістю І м/с при площі кожного шару їм' і на відстані між ними їм (Пас); кінематична - являє собою відношення динамічної в'язкості до щільності рідини при температурі визначення (вода при температурі 20°С має в'язкість, рівну 1-Ю"⁶ м²/с). В'язкість мастила залежить від температури і тиску. З підвищенням температури в'язкість зменшується, а з підвищенням тиску в'язкість мастила збільшується;

• температура спалаху - температура, при якій масло виділяє пари, що спалахують від вогню. Ця температура служить показником випаровування і вогненебезпечності мастила. При підборі масла з однаковою в'язкістю вибирають ту, що має велику температуру спалаху;

• температура затвердіння - температура, при якій масло втрачає свою рухливість. Температура затвердіння перевіряється по меніску в пробірці діаметром 15 мм, що прн нахилі на 45° не повинен мінятися на протязі однієї хвилини;

• маслянистість, чи липкість, характеризує здатність масла прилипати до поверхні, що змазується, і пручатися видавлюванню з зазорів між ними. Наявність води в маслі є причиною появи корозії металу, зменшенню в'я^'^ті і липкості масла.

• кислотність масла вказує на наявність у ньому вільних кислот, що викликають корозію металу. Кислотність масла виражається кислотним числом, що являє собою число міліграмів їдкого капія, необхідного для нейтралізації вільних кислоту 1см³ масла.

• коксове число характеризує схильність масла до утворення нагару і дорівнює процентному вмісту коксу в наважці масла.

У рідких мастилах вміст твердих домішок допускається не більше 0,05%.

Основними фізико-хімічними властивостями консистентних змащень є міцність, теплостійкість, вологостійкість, стабільність, антикорозійнІсть і вміст механічних домішок.

Міцність консистентного змазування визначається її здатністю пручатися дії сил. що зривають її з поверхні, що змазується. Мінімальна межа міцності змазування при робочій температурі повинна бути не менше 180-200 Па. При збільшенні температури міцність змазування зменшується.

В'язкість змазування оцінюється числом пенетрації, рівним глибині занурення в мастило стандартного металевого конуса масою 150 грам за період часу 5 секунд.

Теплостійкість характеризується температурою краплепадіння, при якій відбувається падіння першої краплі змазування, нагрітої в спеціальному приладі. Якщо краплепадіння відбувається при температурі менше 65°С - називається низькоплавкою; 60-100°С - до середньоплавкою, більше 100°С - тугоплавкою.

Вологостійкість консистентних мастил характеризується їхньою здатністю протистояти розчиненню і змиванню водою й утворенню разом з нею різних емульсій.

Стабільність характеризується здатністю консистентних змащень зберегти свої первісні властивості при тривалій роботі або зберіганні.

Антикорозійність мастил визначається ступенем їхнього впливу на металеві пластинки, поміщені в мастило.

V консистентних мастилах наявність механічних домішок не повинна перевищувати 0,6%.