Ассоциация EAM
Ассоциация эффективного управления производственными активами

5.4. Жидкие смазочные материалы (характеристики)

Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с.

Типы жидких масел

  • минеральные масла, получаемые как продукт перегонки нефти;
  • синтетические масла;
  • растительные масла, работающие при низких и высоких температурах:
    • льняное;
    • конопляное;
    • касторовое;
    • пальмовое;
  • животные масла, которые добавляют в минеральные масла при особых условиях трения:
    • свиное сало;
    • спермацетовое масло;
    • костные масла.

Физико-химические свойства смазочных масел

Смазочные масла отличаются друг от друга своими физико-химическими свойствами:

  • удельным весом;
  • вязкостью;
  • температурами вспышки и застывания;
  • содержанием различных примесей;
  • степенью очистки;
  • коксуемостью;
  • липкостью;
  • стабильностью.

Удельный вес масел 0,89-0,96.

Вязкость – внутреннее трение, возникающее между слоями масла при относительном перемещении под влиянием внешней силы. Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость.

Динамическая вязкость – измеряется касательной силой (в Н), приходящейся на единицу площади (1 м2) одной из двух горизонтальных плоскостей, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга при условии, что одна из этих плоскостей неподвижна, а вторая движется со скоростью 1 м/с, а пространство между ними заполнено исследуемым маслом.

Если сила равна 1 Н, то единица динамической вязкости измеряется – 1 Па×с. Размерность динамической вязкости μ ранее измерялась в кг×с/м2 (пуаз). 10 пз = 1 Па×с. Вода при t = 20 °С имеет динамическую вязкость 1 спз (сантипуаз).

Отношение динамической вязкости μ к плотности ρ при той же температуре называется кинематической вязкостью (удельный коэффициент внутреннего трения):

μk = μ / ρ.

Если единица плотности масла 1 кг/м3, то единица кинематической вязкости 1 м2/с. Раньше единицей измерения кинематической вязкости был стокс, измеряемый в см2/с (ст). Сотая часть стокса – сантистокс. Кинематическая вязкость дистиллированной воды при +20 °С равна 1 сСт.

Условная вязкость – отношение времени истечения стандартного объёма масла через калиброванное отверстие при температуре 50 °С или 100 °С ко времени истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 20 °С. Для пересчёта условной вязкости в кинематическую и динамическую пользуются приближенными формулами.

Величина, обратная вязкости, называется текучестью. Вязкость смазочных масел изменяется не только от температуры, но и от давления. С увеличением давления вязкость растёт. Вязкость масел обратно пропорциональна температуре.

Влияние температуры на вязкость

Неизбежные при работе оборудования колебания температуры изменяют вязкость и скорость износа деталей. Слишком густое или слишком жидкое масло отрицательно влияет на поверхности трущихся деталей, уменьшая при этом их долговечность.

С повышением температуры вязкость уменьшается. Зависимость вязкости от температуры – нелинейная.

Индекс вязкости:

μk50 / μk100.

Температурный коэффициент вязкости:

ТКВ = (μk0 – μk100) / μk50.

Чем меньше ТКВ, тем выше эксплуатационные свойства масел.

Температура застывания – температура, при которой масло теряет текучесть и приобретает свойства пластической массы. Чтобы определить температуру застывания, масло наливают в пробирку площадью поперечного сечения 1 см, охлаждают и наклоняют на угол 45°. Уровень масла не должен изменять своего положения в течение 1 мин. Чем лучше масло сохраняет текучесть, тем более пригодно оно для смазки узлов трения машин, работающих в условиях отрицательных температур. Подвижность масла сохраняется в некоторых случаях при температуре на 10-15 °С ниже, чем указано в характеристиках.

Антиокислительная стабильность

Независимо от условий применения минеральные масла в результате действия кислорода воздуха окисляются с образованием продуктов окисления (кислот, смол, карбонидов). При этом изменяются физико-механические свойства масел: увеличивается (уменьшается) вязкость, повышается кислотное число. Чем выше рабочая температура масла и чем больше длительность пребывания постоянного объёма в механизме (маслобаке), тем интенсивнее протекает окисление и тем больше продуктов окисления скапливается в масле. Это приводит к нарушению нормальной работы механизма (загрязнению, коррозии, прекращению движения), что вызывает через определённое время необходимость замены отработанного масла свежим.

Противокоррозийные свойства – определяются чувствительностью цветных металлов и сплавов к действию органических кислот, находящихся в минеральных маслах. Противокоррозийные свойства оцениваются:

  • кислотным числом (в мг КОН, затраченных на нейтрализацию 1 г масла), которое характеризует содержание в масле водорастворимых кислот и щелочей;
  • коррозией поверхности стальных и медных пластинок после их длительного пребывания в масле – характеризует присутствие в масле сернистых соединений, что недопустимо.

Прочие характеристики жидких масел

Температура вспышки – температура, при которой масло выделяет пары, воспламеняющиеся от поднесенного к ним огня. Температура вспышки определяется содержанием легкокипящих или легкоиспаряющихся частей масла. Пригодность масла для работы в соприкосновении с сильно нагретыми поверхностями определяется температурой вспышки.

Температура воспламенения – температура, при которой масло загорается и горит не менее 5 секунд.

Маслянистость, гибкость, смачиваемость – способность масла прилипать к поверхности. Оценивается в условных единицах. Самой лучшей маслянитостью обладает свиное масло – 100, рыбий жир – 69, касторовое масло – 57, авиационное масло – 16, машинное масло – 13.

Коксуемость – свойство масел выделять твёрдый осадок (кокс) при нагреве без доступа воздуха до t = 500…600 °С. Мерой коксуемости служит коксовое число – количество осадков, полученных прокаливанием 10 г масла.

Зольность – качество очистки масла и наличия в нём несгораемых веществ, равна количеству остатка, полученного после выпаривания, сжигания и прокаливания навески масла. Чем меньше зольность, тем лучше.

Эмульгируемость – способность масел образовывать с водой трудно разделимые смеси. Оценивается числом деэмульсации – временем (в минутах) полного разделения масла и воды.

Присадки

  • вязкостные – изменяют вязкость при повышении температуры;
  • моющие – удаляют загрязнения на стенках трубопровода;
  • дисперсионные – понижают температуру застывания;
  • противоизносные – усиливают прочность масляной плёнки, разделяющей поверхности трения;
  • антиокислительные – повышают сопротивление масла окислению кислородом воздуха и увеличивают срок его службы;
  • антипенные;
  • антизадирные – содержат серу, хлор, фосфор, образуют нестойкие соединения, защищающие поверхность металла от схватывания.

Выбор смазочных масел

При выборе определённого сорта масла должны быть учтены индивидуальные особенности рассматриваемой машины. В зависимости от условий и характера работы машин для их смазки употребляются масла различной вязкости, температуры вспышки и степени очистки. Для машины с большой удельной нагрузкой и небольшой скоростью следует применять более вязкие масла.

Для маркировки масел по ГОСТ применяются следующие условные индексы:

  • цифра показывает среднюю кинематическую вязкость в сантистоксах данного сорта масла;
  • буквы обозначают масло:
    • Л – лёгкое;
    • С – среднее;
    • Т – тяжёлое (высоковязкое);
    • В – выщелоченное;
    • А – автотракторное;
    • К – кислотной очистки;
    • С – селективной очистки;
    • З – загущенное.

Чаще всего в подшипниках качения используют минеральные масла прямой перегонки без присадок. Масла, содержащие присадки, которые улучшают определенные свойства смазочного материала, используют в особых случаях. Синтетические масла применяются в подшипниках в крайних случаях, например, при очень низких или очень высоких температурах. Характеристики смазочной плёнки синтетического масла могут отличаться от характеристик минерального масла при одинаковой вязкости.

Выбор масла основан на величине вязкости, необходимой для эффективного смазывания подшипника при рабочей температуре. Вязкость масла зависит от температуры – то есть уменьшается с ростом температуры. В подшипниках качения рекомендуется применять масла с высоким индексом вязкости (малые изменения при росте температуры) – не менее 85 единиц.

Для того, чтобы в месте контакта тела качения с дорожкой образовывалась достаточно толстая масляная плёнка, масло при рабочей температуре должно обладать какой-то минимальной вязкостью. Кинематическая вязкость минерального масла, которая необходима, чтобы при рабочей температуре смазка была эффективной, определяется при помощи диаграммы (рисунок 5.8). Определённые типы подшипников, например, сферические роликоподшипники, конические роликоподшипники и сферические упорные роликоподшипники, обычно при сходных условиях имеют более высокие рабочие температуры, чем подшипники других типов, например, радиальные шарикоподшипники и роликоподшипники с цилиндрическими роликами.

Диаграмма для определения кинематической вязкости масла

Рисунок 5.8 – Диаграмма для определения кинематической вязкости масла

Выбор смазки для зубчатых передач

При расчёте систем смазки нужно выбрать сорт масла, выбрать метод смазывания, рассчитать подачу насоса, определить диаметр трубопровода. Вязкость масла рассчитывается по формуле:

ВУ50 = 5 × 10–3 × m × q,

где m – коэффициент, зависящий от окружной скорости (если V < 8 м/с, то m = 1,6); q – усилие на единицу длины зуба.

Если рабочая температура масла выше 50 °С, в формулу вводится поправка:

ВУ50 = 5 × 10–3 × m × q × (t / 50)-a,

где а = 2,3 + (0,005 × ВУ50 – 0,04 / ВУ50).

Выбор метода смазывания осуществляется на основе расчёта теплового баланса. Если количество теплоты, выделяемое в узлах трения механизма, выводится в окружающую среду (температура масла не превышает 60 °С), применяется любой метод смазывания (например, погружением). Если количество теплоты, выделяемое в узлах трения механизма, не выводится в окружающую среду (температура масла превышает 60 °С), применяются циркуляционные системы смазки. Разность температуры масла между входом и выходом не должна превышать 10-15 °С.

Периодичность замены масла

Масло меняется 1 раз в год, если температура при погружении не более 50 °С. Если температура свыше 100 °С, замена масла должна проводиться каждые три месяца.

При циркуляционной системе смазки, масло можно очищать, регулировать и контролировать его качество и замену.

Индустриальные масла бракуются в следующих случаях:

  1. Вязкость отличается от нормы, установленной ГОСТом, более чем на 2 °ВУ (выше или ниже).
  2. Реакция водной вытяжки масла кислая. Кислая реакция обычно проявляется при значительно возросшем кислотном числе. Это способствует коррозии металлов – образуются металлические мыла в виде мазеобразных осадков. В первую очередь такой коррозии подвергаются цветные металлы.
  3. Снизилась температура вспышки – на 6-7°С и более.
< 5.3. Пластичные смазочные материалы (особенности, способы подачи и контроля) Содержание 5.5. Жидкие смазочные материалы (особенности, способы подачи и контроля) >

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Аналогичные записи
  • 7.7. Обработка поверхности Обозначение шероховатости поверхности (смотри таблицу 7.3, таблицу 7.4): – знак I применяется для поверхности, вид обработки которой конструктором не устанавливается; – знак II применяется для поверхности, которая должна быть обработана удалением слоя материала, например, точением, фрезерованием, сверлением, шлифованием, полированием, травлением и т.п.; – знак III применяется для поверхности, образуемой без удаления слоя материала, например, литьём, [...]
  • 7.6. Основы термообработки Термообработка металлов и их сплавов — процесс целесообразно выбранных операций нагрева и охлаждения, в результате которого повышаются механические свойства, изменяются физические свойства, а следовательно, увеличивается срок эксплуатации деталей. Основными видами термообработки являются: отжиг, нормализация, закалка и [...]
  • 7.5. Сопротивление материалов Модуль Юнга (модуль упругости первого рода) Е, МПа, Н/мм2 — постоянная упругости в законе Гука в пределах, когда деформация пропорциональна напряжению. Модуль Юнга численно равен напряжению, увеличивающему длину образца в два раза: для стали, Ест = (2,0-2,2)×105 МПа; для чугуна, Еч = 1,2×105 МПа; для меди, Ем = 1,0×105 МПа; для алюминия, Еал = 0,6×105 МПа; [...]
  • 7.4. Мерительный инструмент Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с. Мерительный инструмент В зависимости от назначения в процессе производства средства измерения и контроля линейных и угловых величин подразделяются на [...]
  • 7.3. Обозначения и свойства сталей, бронз, баббитов Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 [...]

Поддержите нас

Подписка

Рубрики