Представьте себе мир без смазочных материалов. Машины останавливаются, двигатели выходят из строя, а прогресс останавливается. В этой статье мы погрузимся в сложный мир классификации и выбора смазочных материалов, проливая свет на важнейшую роль, которую играют эти невоспетые герои в обеспечении бесперебойной работы наших механических чудес. Присоединяйтесь к нам, поскольку мы исследуем тонкости этой увлекательной области, руководствуясь мнениями опытных экспертов в области машиностроения.
Смазочные материалы можно разделить на четыре различных типа по их физическому состоянию: жидкие смазочные материалы, полутвердые смазочные материалы, твердые смазочные материалы и газообразные смазочные материалы. Каждая категория обладает уникальными характеристиками и находит применение в различных промышленных и механических процессах
1. Жидкие смазочные материалы
Жидкие смазочные материалы представляют собой самую разнообразную и широко используемую категорию смазочных материалов в промышленности. В эту группу входят минеральные смазочные масла, синтетические смазочные масла, масла на биологической основе (животные и растительные) и жидкости на водной основе.
Отличительной чертой жидких смазочных материалов является широкий диапазон вязкости, позволяющий точно подобрать их для механических компонентов, работающих в условиях различных нагрузок, скоростей и температур. Такая универсальность позволяет оптимизировать смазку в широком спектре промышленных процессов и оборудования.
(1) Минеральные смазочные масла: В настоящее время на долю минеральных масел приходится около 90% от общего объема смазочных материалов. Эти масла получают путем смешивания очищенных базовых масел на основе нефти с присадками, улучшающими эксплуатационные характеристики. Присадки обычно включают противоизносные агенты, антиоксиданты, ингибиторы коррозии и модификаторы вязкости, что позволяет адаптировать свойства масла к конкретным условиям применения.
(2) Синтетическое смазочное масло: Созданные путем химического синтеза, синтетические масла обладают превосходными эксплуатационными характеристиками по сравнению с минеральными маслами. Они обладают повышенной термической стабильностью, устойчивостью к окислению и индексом вязкости, что делает их идеальными для экстремальных условий эксплуатации. К распространенным типам относятся полиальфаолефины (PAO), синтетические эфиры и полиалкиленгликоли (PAG).
(3) Масла на биооснове: Полученные из животных жиров или растительных источников, эти экологически чистые смазочные материалы набирают популярность благодаря своей биоразлагаемости и возобновляемости. Рапсовое, соевое и пальмовое масла - распространенные смазочные материалы на растительной основе, а жир кашалота (в настоящее время практически снятый с производства) исторически использовался для изготовления точных приборов.
(4) Жидкости на водной основе: В состав этих смазочных материалов входит вода как ключевой компонент, обеспечивающий отличные охлаждающие свойства и огнестойкость. Они делятся на два основных типа:
2. Полутвердые смазочные материалы (консистентная смазка)
Полутвердые смазочные материалы, обычно называемые консистентными смазками, обладают уникальной консистенцией между твердым и жидким состояниями при стандартной температуре и давлении. Эти смазочные материалы характеризуются коллоидной структурой, обычно состоящей из загустителя, диспергированного в жидком базовом масле.
Смазка обладает несколькими ключевыми свойствами, которые делают ее неоценимой в различных областях промышленности:
Консистенция смазки обычно классифицируется по системе классов Национального института смазочных материалов (NLGI), начиная от 000 (очень мягкая) до 6 (очень твердая). Эта классификация помогает инженерам выбрать подходящую смазку для конкретного применения, исходя из таких факторов, как рабочая температура, нагрузка и скорость.
Современные составы консистентных смазок часто включают в себя передовые присадки для улучшения эксплуатационных характеристик, такие как присадки для работы в условиях повышенного давления (EP) или антиокислители для увеличения срока службы. Выбор загустителя (например, лития, кальция, полимочевины) и базового масла (минерального или синтетического) существенно влияет на свойства смазки и ее пригодность для различных промышленных применений.
3. Твердые смазочные материалы
Твердые смазочные материалы работают по трем основным механизмам, каждый из которых использует уникальные свойства материала для снижения трения и износа в механических системах. Эти смазочные материалы особенно ценны в экстремальных условиях, когда обычные жидкие смазочные материалы могут выйти из строя.
Первая категория образует на поверхностях трения прочную пленку с низкой прочностью на сдвиг, имитирующую граничную смазку. Эта пленка прочно прилипает к подложке и в то же время обеспечивает легкий сдвиг между поверхностями скольжения, эффективно снижая трение и износ. В качестве примера можно привести дисульфид молибдена (MoS2) и дисульфид вольфрама (WS2).
Ко второму типу относятся твердые смазочные материалы из мягких металлов, таких как свинец, индий и серебро. Эти материалы используют присущие им низкую прочность на сдвиг и высокую пластичность для обеспечения эффективной смазки. Под нагрузкой они легко деформируются, создавая тонкий защитный слой между движущимися частями, который воспринимает относительное движение с минимальным сопротивлением.
Третий механизм связан с пластинчатыми твердыми телами с характерной слоистой кристаллической структурой, примером которых могут служить графит и гексагональный нитрид бора. Эти материалы обладают слабыми межслойными связями, что позволяет легко сдвигать их параллельно базальным плоскостям. Эта структурная особенность позволяет образовывать на сопрягаемых поверхностях пленку переноса, способствующую плавному взаимному перемещению.
В промышленности наиболее широко используются твердые смазочные материалы:
Эти твердые смазочные материалы находят широкое применение в аэрокосмической, автомобильной и тяжелой промышленности, где они часто превосходят жидкие смазочные материалы при экстремальных температурах, давлениях и условиях окружающей среды.
4. Газовые смазочные материалы
Газы, как сжимаемые жидкости, подчиняются принципам гидродинамики и теории смазки, что позволяет им работать в качестве эффективных смазочных материалов при определенных условиях, аналогично их жидким аналогам.
Преимущества газовых смазочных материалов многообразны:
Однако газовые смазочные материалы имеют и определенные ограничения:
Эти характеристики делают газовую смазку особенно подходящей для высокоскоростных и малонагруженных применений, таких как воздушные подшипники в прецизионном метрологическом оборудовании, турбомашинах и некоторых аэрокосмических компонентах. Выбор между газовой и жидкой смазкой в конечном итоге зависит от специфических требований конкретного применения, включая скорость, нагрузку, температуру и экологические соображения.
Базовое масло - основной компонент смазочных материалов, обычно составляющий от 80% до 95% от общего объема, и служит носителем для присадок, улучшающих эксплуатационные характеристики. Базовые масла делятся на два основных типа: минеральные и синтетические.
(1) Минеральное масло
Минеральные масла, получаемые из сырой нефти в процессе ее переработки, в большинстве стран, включая нашу, делятся на три основные категории в зависимости от их молекулярной структуры и свойств:
(2) Синтетическое масло
Синтетические базовые масла создаются путем контролируемых химических реакций, в результате которых образуются молекулы с особыми, желаемыми свойствами. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с минеральными маслами:
Эти характеристики делают синтетические масла предпочтительным выбором для высокопроизводительных приложений и представляют собой будущую траекторию развития технологии смазочных материалов.
Синтетические масла в настоящее время незаменимы в аэрокосмической отрасли и быстро набирают обороты в промышленном оборудовании. Наиболее распространенные типы синтетических базовых масел включают:
Присадки - это незначительные, но очень важные компоненты, включаемые в состав смазочных материалов для существенного улучшения определенных характеристик или придания новых свойств. Они выполняют следующие функции:
(1) Моющие средства.
В основном используются в маслах для двигателей внутреннего сгорания для удаления лака и углеродистых отложений со стенок цилиндров и поршневых колец. Они также эффективно диспергируют частицы камеди и сажи в масле, предотвращая их скопление и образование более крупных, потенциально вредных частиц.
(2) Антиоксиданты.
Эти соединения препятствуют процессу окисления смазочного масла, тем самым продлевая срок его службы и сохраняя его эксплуатационные характеристики на протяжении длительного времени. Они действуют путем нейтрализации свободных радикалов и расщепления перекисных соединений.
(3) Противоизносные средства.
Эти присадки повышают устойчивость масла к износу и задирам, образуя защитную пленку на металлических поверхностях. Они снижают износ оборудования, предотвращают заедание или спекание и особенно важны в условиях высокого давления и высоких температур.
(4) Средства для придания маслянистости.
Эти присадки, также известные как модификаторы трения, снижают коэффициент трения и улучшают смазочные характеристики за счет образования прочной, адсорбированной пленки на металлических поверхностях. Эта пленка обеспечивает граничное смазывание в тяжелых условиях эксплуатации.
(5) Металлические деактиваторы.
Они образуют пассивную пленку на металлических поверхностях, минимизируя коррозионное воздействие масла на металл и препятствуя каталитическому окислению масла ионами металлов. Это особенно важно для систем, содержащих медь или ее сплавы.
(6) Улучшители индекса вязкости.
Эти полимерные присадки повышают индекс вязкости масла, улучшая его вязкостно-термические характеристики. Они расширяются при более высоких температурах, противодействуя естественной тенденции масла к разжижению, что позволяет поддерживать адекватную смазку в широком диапазоне температур.
(7) Ингибиторы ржавчины.
Эти добавки воздействуют на поверхность металла, предотвращая появление ржавчины или коррозии при контакте с водой. Они образуют защитный барьер, который отталкивает воду и препятствует ее взаимодействию с поверхностью металла.
(8) Депрессанты точки застывания.
Они снижают температуру застывания масла, изменяя кристаллизацию частиц парафина при низких температурах, тем самым улучшая низкотемпературную текучесть и прокачиваемость масла. Это очень важно для холодного пуска и работы в низкотемпературных условиях.
(9) Пеногасители.
Эти присадки изменяют склонность масла к вспениванию, снижая поверхностное натяжение и заставляя поверхностные пузырьки быстро лопаться. Это предотвращает захват воздуха, который может привести к снижению эффективности смазки и усилению окисления.
(10) Эмульгаторы и антиэмульгаторы.
Эмульгаторы используются в эмульгирующих маслах для образования однородной и стабильной эмульсии с водой, необходимой для некоторых видов смазочных материалов, например, жидкостей для металлообработки. И наоборот, антиэмульгаторы, или деэмульгаторы, используются в смазочных материалах общего назначения для быстрого отделения воды от масла, сохранения целостности смазочного материала и предотвращения коррозии.
Загустители являются важнейшим компонентом консистентной смазки, принципиально отличающим ее от смазочного масла. Смазка представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую из загустителей, диспергированных в базовом масле, а также присадок, улучшающих эксплуатационные характеристики. В результате такого уникального состава получается твердое или полутвердое вещество с вязкоупругими свойствами, способное выдерживать высокие нагрузки и сохранять свою структуру при сдвиге.
Загустители играют многогранную роль в рецептуре смазок, оказывая существенное влияние на ряд ключевых свойств:
Выбор соответствующих загустителей имеет решающее значение для адаптации свойств смазки к конкретным условиям применения, от высокоскоростных подшипников до тяжелого промышленного оборудования, работающего в сложных условиях.
Выбор смазочного масла зависит от трех основных факторов: фактических условий эксплуатации оборудования, спецификаций или рекомендаций производителя и рекомендаций поставщика масла. Хотя рекомендации производителя обычно служат основой для выбора смазочного материала, очень важно учитывать конкретную нагрузку, скорость и температурные условия работы оборудования в реальных условиях.
При выборе смазочного масла решающее значение имеют следующие показатели эффективности:
Вязкость служит основным критерием для классификации и градации смазочных масел, играя решающую роль в определении качества и эксплуатационных характеристик. Оптимальная вязкость для смазывания оборудования определяется на основе проектных спецификаций или расчетных данных, часто со ссылкой на стандартные отраслевые таблицы вязкости и условия эксплуатации.
Температура застывания - это косвенный показатель текучести смазочного масла при низких температурах, что очень важно для хранения, транспортировки и использования в холодных условиях. Согласно передовой практике, рабочая температура должна быть на 5-10 °C выше температуры застывания, чтобы обеспечить достаточную текучесть и смазывание.
Температура вспышки, являясь ключевым показателем безопасности, имеет решающее значение для безопасного хранения, транспортировки и использования смазочного масла. Общее правило заключается в том, что температура вспышки должна быть как минимум на 50% выше, чем максимальная ожидаемая рабочая температура. Например, в двигателе внутреннего сгорания, где температура масла в нижней части корпуса не превышает 120°C, минимальная температура вспышки моторного масла должна быть установлена на уровне 180°C.
Это свойство указывает на устойчивость масла к деградации при высоких температурах и в присутствии кислорода, что влияет на срок его службы и эксплуатационные характеристики с течением времени.
Современные смазочные масла часто содержат присадки для улучшения специфических свойств, таких как противоизносные характеристики, коррозионная стойкость и моющие свойства. Выбор подходящего пакета присадок имеет решающее значение для оптимизации эксплуатационных характеристик в конкретных областях применения.
Убедитесь, что выбранный смазочный материал совместим с материалами оборудования, включая уплотнения, прокладки и металлические поверхности, чтобы предотвратить разрушение или химические реакции.
Учитывая сложность показателей эффективности смазочных масел и значительные различия между разными типами, окончательный выбор должен быть сделан на основе рационального анализа условий эксплуатации оборудования, требований производителя и технических характеристик нефтепродукта. При принятии окончательного решения рекомендуется проконсультироваться как с производителями оборудования, так и с производителями смазочных материалов, особенно в критических случаях или при значительном отклонении условий эксплуатации от стандартных параметров.
Правильный выбор смазочного материала имеет решающее значение для оптимальной работы и долговечности оборудования. Каждый смазочный материал обладает уникальными характеристиками, соответствующими конкретным областям применения, что затрудняет прямую замену. Если замена становится неизбежной, придерживайтесь этих комплексных рекомендаций, чтобы свести к минимуму потенциальные риски:
(1) Выберите заменитель из того же семейства смазочных материалов или с близкими эксплуатационными характеристиками. Это обеспечит совместимость с уплотнениями, подшипниками и другими компонентами системы. Обратите особое внимание на тип базового масла, пакет присадок и эксплуатационные характеристики (например, стандарты API, ISO, DIN).
(2) Поддерживайте постоянство вязкости в узком диапазоне. Кинематическая вязкость масла-заменителя не должна отличаться от исходной более чем на ±15% при рабочей температуре. Предпочтение следует отдавать вариантам с чуть более высокой вязкостью для обеспечения достаточной толщины пленки и несущей способности, особенно в условиях граничной смазки.
(3) По возможности выбирайте заменители более высокого качества. Улучшенные базовые масла (например, масла группы III или синтетические масла) и передовые технологии присадок могут обеспечить повышенную окислительную стабильность, улучшенную защиту от износа и увеличенные интервалы обслуживания. Однако если полная замена масла невозможна, убедитесь в его совместимости с материалами системы и существующими смазочными материалами.
(4) Комплексно рассмотрите условия эксплуатации оборудования. На выбор заменителя должны влиять такие факторы, как диапазон температур окружающей среды, возможные загрязнения, уровень влажности и колебания нагрузки. Для применения при экстремальных температурах могут быть предпочтительны синтетические смазочные материалы с высоким индексом вязкости (VI) для поддержания надлежащей вязкости в более широком диапазоне температур.
(5) Обратитесь к производителям оборудования и поставщикам смазочных материалов за конкретными рекомендациями. Они могут предоставить ценную информацию о потенциальных проблемах совместимости, компромиссах в отношении производительности и любых необходимых изменениях в графиках или процедурах технического обслуживания после замены смазочного материала.
(6) При замене несовместимых смазочных материалов выполняйте тщательную промывку, чтобы предотвратить побочные реакции или образование отложений. Внимательно следите за работой оборудования после замены, включая анализ масла через сокращенные интервалы времени, чтобы убедиться, что новый смазочный материал соответствует требованиям системы.
По возможности следует избегать смешивания смазочных масел различных типов, марок, производителей и условий эксплуатации (новых или бывших в употреблении) из-за возможной несовместимости и ухудшения эксплуатационных характеристик. Следующие комбинации строго запрещены:
(1) Специальные или специфические масла не должны смешиваться с другими типами масел.
(2) Масла, рассчитанные на эмульсионную стойкость, не должны сочетаться с неэмульсионными вариантами.
(3) Аммиакостойкие турбинные масла должны храниться отдельно от стандартных турбинных масел.
(4) Цинксодержащие противоизносные гидравлические масла несовместимы с безопасными для серебра гидравлическими жидкостями.
(5) Обычные трансмиссионные масла нельзя смешивать со смазками для червячных передач из-за различий в пакетах присадок и требованиях к вязкости.
Однако некоторые комбинации масел могут быть приемлемы при определенных обстоятельствах:
(1) Продукция одного и того же производителя с сопоставимыми показателями качества и техническими характеристиками.
(2) Различные фирменные продукты от одного производителя при условии, что они имеют схожие базовые составы и химические добавки.
(3) Базовые масла разных типов, если они смешаны в рецептуре без присадок (хотя в современных смазочных материалах такое встречается редко).
(4) Типы масел, которые продемонстрировали свою совместимость в ходе тщательных испытаний на смешивание и исследований стабильности.
(5) Масла для двигателей внутреннего сгорания, несмотря на наличие различных присадок, могут смешиваться в аварийных ситуациях
При выборе консистентной смазки в первую очередь следует учитывать ее назначение, а именно роль в смазывании, снижении трения, защите и герметизации.
Для смазок, снижающих трение, основными факторами являются устойчивость к высоким и низким температурам, нагрузка и скорость вращения.
Для защитных смазок основное внимание уделяется контактирующим средам и материалам, особенно защитным свойствам и стабильности для металлов и неметаллов. Для уплотнительных смазок следует учитывать контактирующие материалы и среды, а также совместимость смазки с материалом (особенно с резиной), чтобы выбрать подходящую смазку.
При выборе смазки следует учитывать рабочую температуру, скорость вращения, величину нагрузки, условия работы и способ подачи смазки в механизм. Общие соображения включают следующие факторы:
(1) Температура.
Температура оказывает значительное влияние на смазочные материалы.
Обычно считается, что когда рабочая температура точки смазки превышает верхний предел температуры консистентной смазки, ускоряются потери на испарение, окислительная деструкция и коллоидная усадка базового масла консистентной смазки.
При каждом повышении температуры на 10-15℃ скорость окисления смазки увеличивается в 1,5-2 раза, а срок службы смазки сокращается вдвое. Рабочая температура точки смазки также изменяется в зависимости от температуры окружающей среды.
Кроме того, на рабочую температуру точки смазки могут влиять такие факторы, как нагрузка, скорость, непрерывная работа и переполнение смазкой.
Для сред с высокой температурой окружающей среды и машин, работающих при высоких температурах, следует использовать смазку, устойчивую к высоким температурам. Температура общей смазки должна быть на 20-30℃ ниже точки каплепадения (температуры).
(2) Скорость вращения.
Чем выше рабочая скорость смазываемых компонентов, тем большее напряжение сдвига испытывает смазка, и тем значительнее повреждение волокнистой структуры, образованной загустителем, что сокращает срок службы смазки.
Если скорость работы оборудования увеличивается вдвое, срок службы смазки сокращается до одной десятой от первоначального.
Компоненты, работающие на высоких скоростях, выделяют больше тепла и с большей скоростью, что может привести к разжижению смазки и ее вытеканию. Поэтому в таких случаях следует использовать более густую консистентную смазку.
(3) Нагрузка.
Выбор подходящей смазки в зависимости от нагрузки является ключевым аспектом в обеспечении эффективного смазывания.
Для мест смазки с высокой нагрузкой следует выбирать смазку с высоковязким базовым маслом, высоким содержанием загустителя и превосходными противозадирными и противоизносными свойствами. Проникновение смазки в конус напрямую зависит от нагрузки, которую она может выдержать в процессе эксплуатации.
Для работы в условиях высоких нагрузок следует выбирать смазку с меньшей проницаемостью конуса (более высокой вязкостью).
Если работа связана с тяжелыми и ударными нагрузками, следует использовать смазку с присадками для работы в условиях повышенного давления, например, содержащую дисульфид молибдена.
(4) Условия окружающей среды.
Под условиями окружающей среды понимается рабочая среда и окружающая среда точки смазки, например, влажность воздуха, пыль, наличие агрессивных веществ.
Во влажной среде или в ситуациях, связанных с контактом с водой, следует выбирать водостойкие смазки, такие как смазки на основе кальция, лития, комплексного кальция или комплексного сульфоната кальция. В тяжелых условиях вместо смазки на основе натрия с низкой водостойкостью следует использовать смазку, предотвращающую ржавчину.
В средах с сильной химической средой следует использовать синтетические смазки, устойчивые к химическим средам, например, фторуглеродные смазки.
(5) Другие факторы.
Помимо вышеперечисленных моментов, при выборе смазки следует учитывать и ее экономическую эффективность.
Это предполагает всесторонний анализ того, насколько использование смазки продлевает цикл смазывания, количество добавок смазки, расход смазки, частоту отказов подшипников и затраты на обслуживание, а также другие факторы.
(6) Взаимосвязь между вязкостью смазки и ее применением.
Таблица: Диапазон применимости в зависимости от вязкости смазки.
| Класс NLGI | Область применения |
| 000 класс, 00 класс | В основном используется для смазки открытых зубчатых передач и редукторов. |
| 0 Оценка | В основном используется для смазки открытых зубчатых передач, редукторов или централизованных систем смазки. |
| 1 класс | В основном используется для смазки игольчатых или роликовых подшипников, работающих на высоких скоростях. |
| 2 класс | Наиболее широко используется для смазывания противоизносных подшипников, работающих при средних нагрузках и средней скорости. |
| 3 класс | В первую очередь используется для смазывания противоизносных подшипников, работающих при средних нагрузках и средних скоростях, а также автомобильных колесных подшипников. |
| 4 класс | В первую очередь используется для смазки подшипников и манжет валов в водяных насосах и других высоконагруженных, низкоскоростных системах. |
| 5 класс, 6 класс | В основном используется для смазки в особых условиях, например, для смазки горловины шаровой мельницы. |
Контрольные индикаторы неисправности смазки
| Проект | Контрольные индикаторы выхода из строя смазочной жидкости |
| Точка каплепадения | Смазочный материал следует отбраковывать, если температура каплепадения попадает в следующие диапазоны: 1. Температура падения (температура) смазки на литиевой основе ниже 140°C. 2. Температура каплепадения (температура) композитной смазки на основе лития ниже 200°C. 3. Температура падения (температура) смазки на основе кальция ниже 50°C. 4. Температура каплепадения (температура) композитной смазки на основе кальция ниже 180°C. 5. Температура падения (температура) смазки на основе натрия ниже 120°C. |
| Вязкость | Если проницаемость конуса смазки изменяется более чем на +20%, смазку следует выбросить. |
| Содержание масла | Если процентное соотношение содержания масла в использованной смазке к содержанию масла в новой смазке ниже 70%, смазку следует выбросить. |
| Содержание золы | Если скорость изменения зольности испытуемого образца превышает 50%, смазку следует отбраковать. |
| Коррозия | Если смазка не прошла тест на коррозию медной ленты, ее следует выбросить. |
| Окисление | Если смазка издает сильный прогорклый запах или кислотность смазки на основе лития превышает 0,3 мг/г (KOH), ее следует заменить новой. |
| Механические примеси | Если в процессе эксплуатации в смазку попадают частицы размером более 125 мкм, ее следует заменить новой. |
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT