Показатели качества пластичных смазок

Механические свойства пластичных смазок характеризуются пределом прочности. Относительно жесткий структурный каркас смазки обладает способностью при воздействии нагрузок до опре­деленного предела обратимо деформироваться аналогично твердо­му веществу. Сначала эти деформации находятся в пределах упру­гих деформаций структурного каркаса и не вызывают его разру­шения. Минимальное напряжение, при котором начинается разру­шение каркаса, называется пределом прочности пластичной смаз­ки. Он определяется с помощью пластомера с масляным прессом, воздействующим на столбик смазки, и составляет в обычном pабочем интервале температур 0,1...6,5 Па, т. е. в миллионы pаз меньше, чем для конструкционных материалов. От предела проч­ности смазки зависят начальное усилие сдвига, например, начало вращения подшипника качения, способность смазки прокачивать­ся но мазепроводам, а также ее способность удерживаться в сма­зываемом узле при воздействии инерционных сил.

При работе в узлах трения нагрузки, действующие на пластич­ную смазку, превышают предел прочности. При переходе за пре­дел прочности начинается течение смазки. В этом диапазоне ее свойства можно охарактеризовать вязкость ю. Однако поня­тие вязкости здесь имеет специфический характер. Для однород­ных жидкостей вязкость не зависит от градиента скорости дефор­мации (ньютоновские жидкости).

Значение вязкости пластичной смазки отражает не

только внутреннее трение между взаимно перемещающимися слоями, но и мгновенное равновесие между процессами разрушения и восста­новления каркаса смазки, которое также зависит от скорости вза­имного перемещения ее слоев. Поэтому вязкость пластичных сма­зок уменьшается с ростом градиента скорости деформации, про­исходит более глубокое разрушение структурного каркаса смазки, связи между частицами загустителя ослабляются, частицы ориен­тируются в направлении движения. При очень большом градиен­те скорости деформации связи между частицами загустителя прак­тически разрушаются полностью и смазка уподобляется загущен­ному маслу. Зависимость изменения вязкости от градиента скоро­сти деформации называют вязкостно-скоростной характеристикой (рис. 9). Чем круче вязкостно-скоростная характеристика, тем вы­ше качество смазки.

Вязкость пластичной смазки зависит не только от градиента скорости деформации, но и от ее температуры: при одной и той же скорости деформации вязкость тем ниже, чем выше темпера­тура смазки. Соответствующая зависимость определяется ВТХ пластичной смазки. По сравнению с маслами она чрезвычайно пологая, так как сопротивление течению смазки обусловлено в основном сцеплением частиц загустителя, которое гораздо слабее зависит от температуры, чем вязкость исходного масла.

Рис. 9. Вязкостно-скоростные характеристики пластичных смазок

1 — масло без загустителя: 2— масло +3 %загустителя; 3—масло + 10 % загустителя; ^ — частота вращения вала

От вязкостных свойств смазок зависят потери мощности на трение, а также возможность подачи смазок к узлам трения но каналам (мазепроводам). Показатель вязкостного сопротивления структурированных систем—эффективная вязкость—имеет смысл лишь тогда, когда указаны градиент скорости деформации и тем­пература, при которых он определялся.

Значение эффективной вязкости пластичных смазок определя­ется на автоматическом капиллярном вискозиметре, в котором смазка выдавливается из капилляра пружинным поршнем с пере­менной скоростью. Измеряется эффективная вязкость в паскаль-секундах (Па-с). Под эффективной вязкостью подразумевается вязкость ньютоновской жидкости, которая при данном режиме те­чения оказывает такое же сопротивление сдвигу, как и пластичная смазка.

Густоту или консистенцию смазок, в какой-то мере отражаю­щую их структурно-механические свойства, контролируют по пенетрации—глубине (в десятых долях миллиметра) погруже­ния в смазку конуса пенетрометра. Чем мягче смазка, тем боль­ше число пенетрации (у смазок для авиационной техники от 170 до 360).

Теплостойкость смазок контролируют по т е м п е р а ту р е каплепадения, при которой из смазки, нагреваемой в спе­циальном приборе, выпадает первая капля. Пластичные смазки применяют при температуре не менее чем на 10...20°С ниже их температуры каплепадения, чтобы избежать вытекания смазки из

узла трения. Смазки с температурой каплепадения ниже 65 °С считаются низкоплавкими, от 65 до 100 °С—среднеплавкими, вы­ше 100 °С—тугоплавкими. Наиболее термостойкие смазки не имеют температуры каплепадения. Их загустители — измельчен­ный до размеров коллоидных частиц силикагель, дисульфид мо­либдена, графит—не плавятся до очень высоких температур. Верхняя температура применения таких смазок определяется тер­мостойкостью входящего в них масла.

С т а б и л ь н о с т ь пластичных смазок — это их способность сохранять заданные физико-химические свойства при воздействии внешних факторов—длительного хранения, изменений темпера­туры, механических воздействий, радиационного облучения и пр.

Коллоидная стабильность определяется способностью смазки сохранять дисперсную структуру пол действием механиче­ских нагрузок. Нарушение коллоидной стабильности определяется величиной синерезиса — явления, заключающегося в отделении жидкости от коллоидной системы, и оценивается по отделению жидкого масла в процентах к массе смазки, которую держат под прессом в течение 30 мин. Отпрессованное масло впитывается стопкой бумажных фильтров.

Химическую стабильность оценивают путем форсирован­ного окисления смазки при повышенной температуре но увеличе­нию кислотного числа (или уменьшению щелочности). При окис­лении происходит изменение механических свойств (предела проч­ности, вязкости н пр.) смазок и накопления в них коррозионно-агрессивных продуктов.

Испаряемость жидкой фазы смазок приводит к повы­шению концентрации загустителя (вплоть до потери пластичности смазки, образования «корки» и растрескивания ее поверхности). Количественное выражение испаряемости смазок дается в про­центах потерн массы смазки в испарителе за 1 ч при 120°С.

3.2.5. Ассортимент пластичных смазок

3.2.5.1. Антифрикционные смазки

На воздушных судах ГА используется широкий ассортимент антифрикционных пластичных смазок. Они служат для уменьше­ния трения и износа в узлах управления ВС и двигателем, в узлах крепления шасси и в механизмах его уборки, в подшипниках ко­лес и различных электроагрегатов, в механизмах спецоборудова­ния н приборов.

Рассмотрим краткие характеристики некоторых из них. ЦИАТИМ-201 (ГОСТ 6267—74) — маловязкое вазелиновое приборное масло МВП, загущенное литиевым мылом стеариновой кислоты (стеаратом лития), содержит антиокислительную и ста­билизирующую присадку дифениламин. Диапазон рабочих темпе­ратур этой смазки—от минус 60 до плюс 90 °С; температура кап-лспадения—не менее 170 °С, пенетрация при 25 °С — 270... 320. Смазка склонна к синерезису, поэтому ее нужно хранить в прох­ладном помещении в мелкой таре, чтобы масло не выжималось под аавлением вышележащих ее слоев (обычная расфасовка и" 850 г).

ЦИАТИМ-203 (ГОСТ 8773—73)—трансформаторное масло. загущенное стеаратом лития с добавлением технического саломаса и осерненных нафтеновых кислот. Содержит также противозадирную присадку трифеннлфосфат. Работоспособно при температурах от минус 50 до плюс 100 °С, используется в трибосопряжениях с высокими удельными нагрузками (узлы трения шасси). Темпера­тура каплепадения—не ниже 150 °С.

ЦИАТИМ-221 (ГОСТ 9433—80) — кремнийорганическая жидкость, загущенная стеаратом и ацетатом кальция (комплекс­ным кальциевым мылом стеариновой и уксусной кислот). Смазка применяется в узлах трения, расположенных в горячей зоне вбли­зи двигателей (например, в подшипниках редуктора стартер-гене­ратора, в подшипниках системы управления). Температура каплепадення — не ниже 200 °С.

ВНИИ НП-220 (ТУ 38 101475—74) — кремнийорганнческая жидкость ПЭС-С-2, загущенная комплексным мылом стеарата и ацетата кальция с добавлением дисульфида молибдена; содержит присадку дифениламин. Используется для подшипников качения с частотой вращения до 6000 мин-', работоспособна при темпера­турах от минус 60 до плюс 150°С.

ВНИИ НП-231 (ОСТ 3801ПЗ—76)—кремнийорганическая жидкость ПЭС-С-2, загущенная техническим углеродом марки ДГ-100. Работоспособна при температурах от минус 60 до плюс 250 °С.

ВНИИ НП-242 (ГОСТ 20421—75) — индустриальное масло, загущенное стеаратом лития, содержит дисульфид молибдена и присадку дифениламин. Используется в тяжелонагруженпых уз­лах трения, работоспособно при температурах от минус 30 до плюс 110°С.

ВНИИ НП-246 (ГОСТ 18852—73) — кремнийорганическая жидкость, загущенная фталоцианиновым пигментом. Работоспо­собна при температурах от минус 60 до плюс 2SO°C и в вакууме до 1.33.10-⁴ Па.

Сапфир ВНИИ НП-261 (ТУ 38 401341—81) —смесь минераль­ного масла и пентаэритритового эфира, загущенная смешанным загустителем — комплексным кальциевым мылом и фталоцианиновым пигментом. Предназначена для подшипников колес шасси,. работоспособна при температурах от минус 55 до плюс 200 °С.

Свинцоль-02 (ТУ 38 101578—76) —смазка ЦИАТИМ-203 с до­бавлением порошка свинца. Используется в тяжелонагруженных узлах трения, работоспособна при температурах от минус 50 до плюс 100 °С.

Смазка № 9 (ТУ 38 001116—73) —масло МВП, загущенное стеаратом бария и стеаратом свинца. Используется при больших нагрузках при качении и скольжении металлов, работоспособна при температурах от минус 60 до плюс 80 °С;

Эра (ВНИИ НП-286 М) ТУ 38 101950—83 — синтетическое углеводородное масло, загущенное литиевым мылом. В перспек­тиве должно стать основной авиационной смазкой общего назна­чения, заменив ЦИАТИМ-201 и частично ЦИАТИМ-203, ОКБ-122-7. Не оказывает вредного воздействия на резиновые тех­нические изделия, работоспособно при температурах от минус 60 до плюс 120°С. Предназначено для узлов трения системы управ­ления ВС, в редукторах электромеханизмов силовых приводов ме­ханизации крыла и др.

Атланта (ВНИИ НП-254) ТУ 38 40146—83 — смесь синтети­ческого углеводородного масла и сложных эфиров, загущенная литиевым мылом. Содержит комплекс металлоплакирующих доба­вок, придающих ей высокие противозадирные свойства. Работоспо­собна при температурах от минус 60 до плюс 150 °С. Предназна­чена для особо тяжелонагруженных узлов скольжения с контакт­ными давлениями 150...250 МПа. Ее применяют в шарниро-бол-товых соединениях шасси самолетов, зубчатых и винтовых пере­дачах.

СЭДА (ТУ 38 401320—80) разработана взамен смазок ВНИИ НП-207, ВНИИ НП-281, ЦИАТИМ-221, ОКБ-172-7 для подшипни­ков электроагрегатов.

Графитная смазка БВН-1 (ГОСТ 5656—60)—минеральное масло, загущенное коллоидным графитом с добавлением порош­ка ГОИ-54. Используется для смазки сопрягаемых поверхностей труб.

Смазка ОКБ-122-7 (ГОСТ 18179—72) — смесь полисилоксановой жидкости и масла МС-14, загущенная стеаратацетатом каль­ция, содержит присадку дифениламин. Используется в подшипни­ках приборов при частотах вращения до 25 000 мин"'.

Паста ВНИИ НП-225 (ГОСТ 19782—74) — кремнийорганичес­кая жидкость с дисульфидом молибдена. Используется для сма­зывания резьбовых соединений, работоспособна при температурах ^до 250 °С.

Паста ВНИИ НП-232 (ГОСТ 14068—68) — индустриальное масло с дисульфидом молибдена и стеаратом лития. Использует­ся в узлах трения систем управления. Паста работоспособна до температуры 120 °С, при более высоких температурах при высыха­нии жидкой фазы может работать как твердая смазка (до 350 °С).

Паста ПФМС-4с (ТУ 602917— 79) — полифенилметилсилоксановая жидкость, загущенная измельченным графитом и пигмент­ным загустителем. При испарении жидкости загуститель выпол­няет смазочные функции примерно до температуры 500 °С.

3.2.5.2. Защитные смазки

Защитные смазки служат для предохранения металлических поверхностей от коррозионного действия внешней среды. Они должны быть вязкими и способными хорошо удерживаться на смазываемой поверхности, обладать высокой влагостойкостью и влагонепроницаемостью, быть стабильными при обычной темпера­туре. Температура плавления их должна быть невысокой, чтобы обеспечить возможность простого нанесения их на защищаемую поверхность в разогретом состоянии (пульверизатором, кистью, окунанием).

В качестве защитных смазок на самолетах, вертолетах и двигателях применяют улучшенную пушечную смазку ПВК (ГОСТ 19537—83), смазку АМС-3 (ГОСТ 2712—75) и консерва-ционное масло К-17 (ГОСТ 10877—76).

Смазка ПВК получается путем сплавления масла цилиндрово­го 11 (35...25%), петролатума ПК (60...70%), церезина (4%), содержит 1 % антикоррозионной присадки МНИ-7.

Смазка АМС-3 состоит из высоковязкого масла (вапора) и алюминиевого мыла стеариновой кислоты. Обеспечивает надеж­ную защиту от коррозионного воздействия воды, в том числе мор­ской.

Смазка К-17 предназначена для внутренней консервации сис­тем и полостей двигателей и их агрегатов. Состоит из масел МС-20 (55...60%) и трансформаторного (до 40%), загущенных литиевым мылом (около 2%), содержит синтетический каучук (1 %) для лучшего образования пленки, а также антиокислитель­ную и антикоррозионную присадки.

3.2.5.3. Уплотнительные смазки

Уплотнительные смазки предназначены для уплот­нения и герметизации соединений и кранов. Для уплотнения и гер­метизации соединений топливной, масляной и гидросистем применяют бензоупорную (ГОСТ 7171—78) смазку БУ, получаемую загущенном окисленного касторового масла цинковым мылом, в -качестве стабилизатора используют глицерин (4 %).

3.2.5.4. Твердые смазочные материалы

Твердые смазочные материалы применяют в уз­лах трущихся деталей механизмов, работающих в условиях, иск­лючающих возможность использования жидких минеральных и синтетических масел или пластичных смазок. К таким условиям относятся низкие и высокие температуры, глубокий вакуум, раз­личные агрессивные среды.

Наиболее рациональным является использование твердых сма­зочных материалов в виде тонких покрытий, прочно закрепленных на поверхности металла связующими, в качестве которых широко используют фенольные, эпоксидные, кремнийорганические смолы, фторопласт-4, силикат натрия и др.

Различают следующие основные типы твердых смазок:

— - слоистые твердые смазочные материалы (дисульфиды мо­либдена и вольфрама, графит, нитрид бора, фталоцианины и др.);

— химически активные покрытия (сульфидные, хлоридные, фосфидные, фосфатные, оксидные и др.);

— лтягкие металлы (свинец, индий, олово, кадмий, серебро, медь, цинк и др.);

— полимерные материалы (фторопласт-4, капрон, нейлон, по­лиэтилен, политетрафторэтилен, полиамид и др.);

— композиционные смазочные материалы, представляющие собой комбинацию отдельных видов твердых смазок.

Наибольшее значение в качестве смазочных веществ приобре­ли слоистые твердые материалы графит и дисульфид молибдена. Они характеризуются тем, что атомы, лежащие в одной плоскости, находятся друг к другу ближе, чем в различных слоях. Например, в решетке графита расстояние между атомами углерода в слое равно 1,42-10-¹⁰ м. между слоями—3,44-10-¹⁰ м. Это обусловли­вает различную прочность связей между атомами в различных направлениях, в результате чего под действием внешних сил про­исходит скольжение одних слоев кристаллов относительно других.

Графит является эффективной слоистой твердой смазкой до температуры примерно 450 °С. Коэффициент трения графита при­нимают равным 0,08...0,11. Вода и адсорбированные пары значи­тельно улучшают его смазывающие свойства.

Дисульфид молибдена MoS2 — синевато-серый порошок с ме­таллическим блеском. Он обладает хорошими адсорбционными способностями по отношению к большинству черных и цветных ме­таллов. Смазочная способность MoS2 обусловлена выраженным слоистым строением кристаллов — расстояние между атомами се­ры, находящимися в различных слоях кристалла, почти в четыре раза больше, чем внутри слоев. Из всех твердых слоистых мате­риалов коэффициент трения MoS2 самый минимальный (0,05... 0,095). Несущая способность граничной смазочной пленки дисуль­фида молибдена выше, чем у любых смазочных масел. На возду­хе пленка MoS2 работоспособна до 450 ° С, а в вакууме — до 1100°С.

Фталоцианины (меди C32H16N8Cu, железа C32H16N8Fe и др.) — металлсодержащие полициклические органические соединения, обладающие крупными плоскими молекулами со слабыми меж­молекулярными связями. Характерной особенностью этих веществ является то, что наряду с физической адсорбцией они образуют хемосорбированные пленки на поверхностях металлов. Обладают хорошей термической (670 °С) и радиационной стойкостью, ста­бильны при контакте с воздухом и водой.

В узлах трения авиационной техники применяют следующие твердые антифракционные смазки.

Смазка ВНИИ НП-209 (ТУ 38 10186—75) получается при на­несении суспензии, изготовленной из дисульфида молибдена в бутилацетате в присутствии связующего вещества — кремнийорганической смолы, на трущиеся металлические поверхности. Использу­ется при температурах от минус 70 до плюс 750 °С и в вакууме до 1,33-10-⁷ Па.

Смазка ВНИИ НП-212 (ТУ 38 101594—80) состоит из дисуль­фида молибдена, диспергированного в этиловом спирте в присут­ствии связующего—мочевиноформ альдегидной смолы.

Смазка ВНИИ НП-251 (ТУ 38 101584—80) состоит из графита, диспергированного в легком растворителе с органическим связую­щим. Используется при температурах от минус 70 до плюс 350 °С.

Методические указания

Многообразие трущихся сочленений авиационной техники по­требовало разработки и создания многих марок и типов смазоч­ных материалов — жидких, пластичных и твердых.

При изучении смазочных масел основное внимание необходимо уделить важнейшим их эксплуатационным свойствам: смазываю­щей способности, термоокислительной стабильности, вязкостным и коррозионным свойствам. Зная условия работы смазочных ма­сел в различных типах двигателей, легко понять требования, кото­рые предъявляются к маслам для этих двигателей. Изучая марки масел, следует обратить внимание на достоинства и недостатки нефтяных и синтетических смазочных масел.

Изучая пластичные смазки, обратите внимание на классифи­кацию их по назначению, типу основы и загустителя, влияние ка­чества загустителя на эксплуатационные свойства смазок. Необ­ходимо знать перспективу унификации смазок и улучшения их эксплутационных

Литература [1]; [3]; [4]. свойств.

Контрольные вопросы

1. Для чего предназначены и каковы функции смазочных масел?

2. Что такое смазывающая способность масел и как она оценивается?

3. Какими показателями оценивается ВТХ масел?

4. Как влияет химический состав масла на его термоокислительную ста­бильность?

5. В чем преимущества и недостатки нефтяных и синтетических масел для ГТД?

6. Как классифицируют пластичные смазки по назначению, типу основы и загустителя?

7. Что такое эффективная вязкость пластичной смазки?

8. Каков состав смазки Сапфир ВНИИ НП-261?

Ч. Какие основные типы твердых смазок вы знаете?

4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЖИДКОСТИ

Дата добавления: 2015-07-11