Лекция требования к смазочным материалам

Вид материала

Лекция

Содержание Твердый смазывающий материал Пластичные смазки Дисперсная среда Свойства ТСМ Полимерные покрытия и уравнение ТСМ органического происхождения Пластичные и смазывающие материалы Вязкостные свойства пластичных смазок Механическая стабильность пластичной смазки Смазывающие свойства пластичных смазок Специальные жидкости Низкозамерзающие охлаждающие жидкости Теплоемкость и теплопроводность Жидкости для гидравлических систем автомобилей Вязкостно-температурные свойства Анти-коррозионные свойства Арматизаторные жидкости Арматизаторная жидкость – Пусковые жидкости Вязкость и индекс вязкости Температура вспышки ... Полное содержание

Подобный материал:

• Финансово экономическое обоснование принятия федерального закона специального технического, 197.36kb.
• Новые топлива с присадками и добавками, 242.98kb.
• Смазки, индустриальные масла и связанные с ним продукты, 120.24kb.
• Правительство Российской Федерации, утвердив своим постановлением от 12 октября 2005, 97.92kb.
• Программа вступительного экзамена в магистратуру направление 270800, 74.49kb.
• До 80 вырабатываемых нефтепродуктов приходится на бензины автомобильные, топлива для, 78.15kb.
• Технические требования к материалам Технические требования к материалам, предоставляемым, 355.51kb.
• «Добавка к смазочным материалам». Суть изобретения, 17.85kb.
• Концепция тренажера уровня установки. Требования к тренажеру (лекция 3, стр. 2-5), 34.9kb.
• Лекция №3, 143.52kb.

ЛЕКЦИЯ


Требования к смазочным материалам

Классифицируются по агрегатному состоянию.

Основная функция смазочного материала – снижение трения до необходимого уровня, предотвращение заедания узлов трения, уменьшение интенсивности изнашивания трущихся тел, обеспечивают отвод теплоты из зоны фрикционного контакта удаление продуктов износа и коррозии, защиту трения по действием внешней среды, уплотнение элементов зазоров.

Для обеспечения долговечности и надежности смазывающих материалов необходимо, чтобы смазочный материал сохранял свои свойства во всем диапазоне работы и смазывающий материал не должен оказывать воздействия на контактирующий материал, должен быть пожаро- и взрывобезопасными, воздействие на окружающую среду должно быть сведено к минимуму. Это достигается путем оптимизации выбора состава смазывающего материала, конструкции узлов трения с помощью соответствующих организационно-технических мероприятий.

Классификация по агрегатным состояниям:

• жидкие (масла)
  
• пластичные (пластичные смазки)
  
• твердые
  
• газообразные
  

Жидкие смазывающие материалы представляют собой базовые масла, в которые добавлены присадки.

Присадки – вещества, введение которых обеспечивает те или иные свойства, а в некоторых случаях приобретение новых.

Твердый смазывающий материал – материал, нанесенный каким-либо методом на поверхность трения тонким слоем, обладающим значительно меньшим сопряжением сдвигу, чем сопряжение сдвигу материала из которого изготовлена деталь и поверхность трения.

Пластические смазки занимают промежуточное положение между маслами и твердыми смазочными материалами (пластические смазки характеризуются как твердообразные продукты).

Пластичные смазки являются многокомпонентными коллоидными системами, держащими дисперсионную среду и дисперсную среду.

Дисперсионная среда – жидкая основа, чаще всего масло.

Дисперсная среда – твердый загуститель, который вводится по составу 5-30%.

Пластические смазки содержат добавки для улучшения эксплуатационных свойств. Под действием твердого загустителя, жидкое масло становится малоподвижным, подобно твердому телу не меняет под действием собственного веса своей формы, течь начинает под действием нагрузок превышающих предел прочности.

Газообразные смазывающие материалы: воздух, некоторые инертные газы, газообразные вещества (водяной пар). Применение того или иного смазывающего материала диктуется работой узла трения.

В тех условиях, когда пластичные смазывающие материалы не обеспечивают эффект смазывания, температура ниже температуры застывания масел, либо температура выше предельной, в условиях глубокого вакуума, при ионизирующем излучении, экстремально низких скоростях скольжения.

В опорах при очень высоких частотах вращения 100 000 и более исключить скачки трения при перемещениях с минимальной скоростью скольжения (сотые мм в мин) широком диапазоне давления и температур, зонах с повышенной радиацией – применяют опоры с газовой смазкой.

Выбор смазывающего материала используют схему Лонсдаун

тв. с




пл. с

нагрузка скорость скольжения

масло




газ


Твердые смазки входят между трущимися поверхностями с целью предотвращения их непосредственного контакта и локализации сдвиговой деформации в слое твердого смазывающего материала, что обеспечивает снижение энергетичных потерь в процессе трения.

Твердые смазывающие материалы применяют для условий, когда пластичные смазки неэффективны: при экстремально высоких нагрузках вплоть до нагрузок вызывающих контакт поверхности, при экстремально высоких и экстремально низких температурах вплоть до криогенных, при работе в глубоком вакууме, в т.ч. космическом, в условиях ядерной радиации, жидком кислороде, различных агрессивных средах.

Твердые смазывающие материалы эффективны смазывать неметаллические пары трения, не загрязняя окружающую среду. В качестве ТСМ применяют некоторые вещества или слоистую структуру: графиты, диселениды, дихалькогениды тугоплавких металлов, плоские пленки мягкого металла, солей или оксидов, химические соединения, образованные непосредственно на поверхности трения, полимеры.


Свойства ТСМ

Наиболее распространенные среды свойств ТСМ графит, дихолькогениды молибдена, вольфрама, ниобия, тальк, слюда, гексагональный нитрид бария…

Благодаря ориентации частиц ТСМ кристаллической плоскостью базиса параллельной напряжению трения и соответствующей действию сдвиговых дефектов, обеспечивается локализация этих деформаций в смазывающем слое.

Поскольку связи между параллельными плоскостями базиса в свойствах ТСМ существенно слабее, чем между атомами в плоскостях базиса, обеспечивается легкий сдвиг и этим плоскостям.

Высокая анизотропия механических свойств графита

Частицы графита абсорбируют на базовой плоскости металла, за счет того что наблюдается ….. в атмосферных условиях, особенно во влажном воздухе), обладают антифрикционными и противоизносными свойствами.

При удалении акцентрукционных пленок с трущихся поверхностей ………… фазовая поверхность графита увеличивается в 5-6 раз. Следовательно в воздухе, в вакууме графит неэффективен.

Свойства графита:

1. Малая химическая активность;
   
2. Стоимость к воздействию большинства кислот и щелочей;
   
3. Практическая инертность по отношению к радиационному излучению;
   
4. Хорошая тепло и электропроводность;
   

Графит применяют как в составе ТСМ так и в качестве компонента различных антифрикционных металлов, например, чугун, графит содержащие смазки.

Гихолькогениды – дисульфиды, диселониды, детеллуниды.

Десульфид молибдена имеет гексогональную кристаллическую решетку, в параллельных плоскостях чередуются слои атамов молибдена, каждый из которых с обеих сторон окружен прочно связанными с ними слоями атомов серы. При таком составе дисульфид молибдена обеспечивает смачивающую способность без наличия паров или газов. Используется как антифрикционный материал при криогенных температурах. При температурах больше 800^оС дисульфид молебдена может разлагаться.

В атмосферных условиях дисульфид молибдена имеет низкий коэффициент трения и нагрев до 200 ^оС приводит к потере смазочных свойств. В атмосферных условиях при температуре более 300 ^оС коэффициент возрастает из-за окисления оксида, образуется триоксид молибдена корорый обладает хорошим смазочным действием. Пленки дисульфида молебдена выдерживают большое нормальное давление до 300 МПа статичных условиях до 600 МПа.

Пленки обладают хорошей абдензией для повышения долговечности покрытий на основе дисульфида молибдена к нему добавляются в качестве модификаторов сульфиды некоторых металлов, модификаторов, проводят обратку покрытия сероводородом.

Перспектива применения совместно дисульфида молибдена и графита в различных пропорциях в зависимости от требования к ТСМ и перспективное введение дисульфида и графита в другие смазочные соединения.

Антифрикционные покрытия получают химическим путем. К этим ТСМ отностя хлориды, сульфиды, фосфаты.

Которые образуются ра набочих поверхностях контактирующих деталей вследствие химической реакции металла с веществами содержащимися в жидкой или газовой фазе при высоких температурах 600-900 ^оС.

Образовавшиеся при этом пленки имеют существенно меньшую (по сравнению с основным металлом) прочность на сдвиг и обладают хорошей абдезией к обложке – эти качества обеспечивают высокую эффективность смазочного действия.

Термохимичесские методы, образование ТСМ непосредственно на поверхности трения в ряде случаев бывает весьма эффективными. Они обеспечивают лучшее использование дисульфида молибдена т.к. к таким методам можно закрепить частицы дисульфида молибдена с ориентацией на поверхность трения.

Мягкие металлы (протекторные твердые смазки) образуют на поверхности трения пленку в которой реализуются сдвиг деформации, таким образом предотвращая изнашивание основного металла, а низкое сдвиговое сопротивление металла пленки или мягкого металла обеспечивается невысоким коэффициентом трения. Протекторные смазки хорошо известны в тонкие пленки из золота (Au), серебра (Ag), свинца (Pb), индия (Tn), бария (Ba) и калия (Ca) fтр = 0.3

С уменьшением толщины пленки сила трения убывает до некоторого критического значения – до толщины 0,0001 мм. При пленке тоньше, сила трения резко возрастает.


Полимерные покрытия и уравнение ТСМ органического происхождения

Протекторные механические смазки могут представлять собой полимерное покрытие покрывающее поверхность трения. Наиболее широко используются полимеры: полиэтилен, капрон, нейлон, особенно политетрафторэтилен.

Политетрафторэтилен чрезвычайно стоек, несмачиваем большинством жидкостей, не горит.

Политетрафторэтилен совмещает кристаллические и аморфные структуры.

Взаимодействия между молекулами и кристаллами политетрафторэтилен осуществляет слабыми силами Вандер Вальса низкую сопротивляемость сдвигу. При трении молекулы политетрафторэтилана переносятся на деталь и ориентируются в направлении скольжения. При умеренных нагрузках и скоростях политетрафторэтилен превосходит все смазочные материалы, при повышении скорости и нагрузки трение и износ ПТФЭ возрастает. Обладает низкой теплопродностью, недостаточная механическая прочность, большой коэффициент линейного расширения, невысокая адгезия покрываемой поверхности.


Пластичные и смазывающие материалы

Эксплуатационные свойства:

Если конструкция из латуни сделана так, что в ней реализован уменьшенный удельный расход смазываемого материала, вплоть до одноразовой его закладки, для обеспечения всего ресурса его работы, то в качестве смазываемого материала используют пластичную смазку. Густой мазеобразный продукт, который прочно прилегает к поверхностям трения, хорошо удерживается на них, не сбрасывается инерционными силами при движении, обеспечивается полноценное смазывание поверхностей трения.

Применение пластичных смазок позволяет упростить конструкцию смазываемого сопряжения и снизить затраты, так же гермитезацию.

Недостатки:

1. Хуже отводят тепло из зоны фрикционного контакта и не выносят продуктов износа;
   
2. Низкая стабильность к окислению.
   

Пластичные смазки представляют собой высокострукторованную тексатронную дисперсии твердого загустителя в жидкой среде. Такое строение пластичных смазок позволяте не вытекать из узлов трения, в т.в. когда между каркасом находится жидкая основа может протекать.

Важной прочностной характеристикой является предел прочности на сдвиг и зависимость от внешних воздействий.

Предел прочности на сдвиг – минимальное напряжение при достижении которого, происходит необратимая деформация (сдвиг смазки). Эта величина характеризует способность рабочей поверхности пластичных смазок выступать к рабочим поверхностям, удерживаясь на них, не стекать с наклонных и вертикальных поверхностей и не вытекать из негерметезированных узлов трения. Если предел прочности излишне велик, то смазка не подтекает к гамологенному контакту, предел прочности на сдвиг с ним при увеличении температуры смазки.

Вязкостные свойства пластичных смазок:

• прокачеваемость смазок, их сопротивление относительному перемещению трущихся тел, а также сопротивление относительному перемещению, а также способность обеспечить скоростную смазку;
  
• вязкость пластичных смазок зависит от градиента скорости сдвига;
  
• с увеличением градиента скорости сдвига, динамическая вязкость снижается.
  

Значит разупрочненные пластичные смазки при интенсивном механическом воздействии к вытеканию ее из узла трения, а чрезмерное уплотнение при восстановлении каркаса может затруднить подачу смазки к углу трения.

Механическая стабильность пластичной смазки обусловлена типом концентрации загустителя, наличием в системе поверхостно-активных веществ.

О механических свойствах пластичных смазок оценивается по безразмерной величине пенетрация. Этот показатель чисто сравнительных определяет рабочие характеристики смазки по удобной для оценки воспроизводимости свойств пластичных смазок в условиях производства или контнольный показатель.


Смазывающие свойства пластичных смазок

Противоизносные, противозадирные, антифрикционные – являются функцией состава смазки, технологии ее приготовления, степенью заполнения узла трения, толщины смазочного слоя.

Существенным фактором проявления смазочных свойств пластичных смазок условие вступления легосости подтекания смазочного материала в зону трения. Смазочные свойства пластичных смазок оцениваются на их шариковой машине трения.

Ресурс работы пластичной змазки в узле трения обычно оценивается эксперементально, особенно в подшипниках качения.

По назначению пластичные смазки делятся на антифрикционные, снижающие износ и трение сопряжения деталей и предотвращающие заедание.

Консервационные смазки которые снижают коррозионное разрушение деталей.

Уплотнительные смазки – герметизируют зазоры и неплотности узлов и деталей.

Пластичные смазки состоят из 2-х компонентов: масло дисперсионной среды и дисперстная фаза загустителя. Последняя образует структурный каркас и определяет свойства пластичной смазки. В тоже время на структурные свойство смазок большое влияние оказывает дисперсионная среда воздействующая на изменение размеров частиц дисперстой фазы на их ориентацию друг относительно друга при построении конечной структуры смазки.

Считается, что до 60% масла прочно связаны со структурным каркасом смазки, остальные 40% масла удерживаются в ячейках каркаса.

В состав пластичных смазок входят модификаторы – структуры, обеспечивающие формирование оптикальной структуры смазок, и добавки: малораствор, присадки и твердые наполнители. Последние обеспечивают необходимый уровень основных пластичных смазок, состоящие 80-90% массы смазки представляют собой нефтяное (70-95%), синтетичные или растительные масла.

Перспективным сырьем для пластичных смазок являются растительные масла. Продукты переработки растительных масел обаладают высокой термостабильностью и экологичностью. Дисперстная фаза или загуститель определяет основные загустительные характеристики смазок и делится на 4 основные группы:

1. Смазки мыльные. Загустители в которых являются мыло, жиры кислот;
   
2. Смазки углеродные. Загуститель – высокоплавкие или твердые углеводородные (нефтяные);
   
3. На неорганические загустители. Загустителями в них термически устойчивые с развитой удельной поверхностью высокодисперстные неорганические вещества;
   
4. Смазки на органических загустителях. Загуститель – твердое химическое и гдродинамическое устойчивый с развитой удельной поверхностью высокодисперстные органические вещества.
   

80% смазки на мыльных загустителях – распространены по типу катеона. Их делят на: натриевые Na, кальцевые Ca, литиевые Li, бариевые Ba.

Состав и строение анионной части малокул мыла определяется составом жирового сырья. Эффективный комплекс мыльной смазки приготовленной на мыла высшие жиры кислот, соли много минеральных кислот.

Калоидная структура мыльных смазок образована лентовидными игольчатыми частицами (волокнами) анизометрической формы. В одном или двух измерениях размеры таких частиц меньше 1 мкм.

Смакзи, где в качестве загустителя используется модифицированный деоксид кремния (селико гель) модифицированные бентанитовые глины технические угелеводороы. Эти смазки обаладют широким температурным диапозоном работоспостобностью, фактически при работе с радиоактивными средами, хорошая радиоционной стабильной.

В качестве загустителя так же применяют твердые водороды: резины, петралатуни, парафины. Они легкоплавки, используются в тех смазках, что радиационные. Есть модификатор структуры. Органического и неорганического происхождения необходимо для формирования.

Требования коллоидной структуры пластичных смазок.

Органически модифицированные: смолы, нефтекислоты, вводят в смазку до формирования структуры, а также при их изготовлении.

Технология поверхостно активного вещества

• тпродукты окисления дисперсионной среды;
  
• избытки жирового сырья;
  
• продукты его превращения;
  
• неорганически модифицированные структуры…
  
• избыток воды, избыток щелоча в мыльных смазках.
  

Добавки маслорастворительной присадки, твердые добавки и их компоненты.

В качестве наполнителей в пластичные смазки входят твердые смазывающий материал: сульфиды, селениды, дисульфид молибдена и т.д. от 1/100 до 100 микрон.

Антифрикционные пластичные смазки подразделяются на смазки общего назначения и специальные смазки.

Антифрикционные смазки общего назначения:

для обычных температур до 80 ^оС и повышенных температур. Специальные антифрикционные смазки, противоизносные, противозадирные, химически и радиационно стойкие.

Выпускаются многоцелевые пластичные смазки.

Полужидкие пластичные смазки занимают промежуточное положение между смазкой и пластичной смазкой – структурирующие системы с низкой 2-4% концентрацие загустителя подобно пластичной смазки. Под действием своего веса текут, т.к. высокая вязкость. Наиболее часто их применяют при зубчатых передачах различного назначения.

Недостаток: плохой теплоотвод от трущихся поверхностей повышение энергетических потерь по сравнению с жидкими маслами при увеличении частоты вращения.


Специальные жидкости

Охлаждающая жидкость.

Количество тепла от общего 30% отводится через систему охлаждения.

Требования к охлаждающей жидкости:

1. Охлаждающая жидкость должна обладать высоким % кипения и испарения;
   
2. Большие теплоемкость, теплопроводность;
   
3. Низкая температура застывания не ниже 60 ^оС;
   
4. Небольшая вязкость;
   
5. Недолжна вызывать коррозию сплавов;
   
6. Не разрушать резиновые изделия;
   
7. Не вспениваться;
   
8. Не дицифитность, безопасность, экология, дешивизна.
   

Вода как охлаждающая жидкость:

Достоинства: теплоемкость, вязкость, безопасность, безвредность.

Недостатки: низкая температура замерзания 0^о, увеличение объема при замерзании, общая жесткость…

Состоит из временной и постоянной жесткости воды временная жесткость воды обусловлена рекорбонатами, Ca(HCo₃) ^t CaCo₃ H₂Co₃

Постоянная жесткость воды обусловлена соли, которые не попадают в осадок CaSO4, CaCl2, MgSo4, MgCl2, MgSiO

В качестве единици жесткости воды принимают мг эвив солей на один литр воды

1 мг эевивалентен мг эквивалентных солей на 1 литр.

Классификация вод по жесткости

Группа жесткости	Общая жесткость	Влияние на накипеобразование
Очень маягая вода	Меньше или = 1.5 мг экв на л.	Накипь не образуется
Мягкая вода	1.5-4	Почти накипь не образуется
Среднежесткая вода	4-8	Образуется накипь и необходимо не реже 2-х раз в год удалять ее
Жесткая вода	8-13	Быстро откладывается накипь, не рекомендуется применять без предварительного смягчения или отслоения присадок
Очень жесткая вода	>12	Ппц, система охлаждается быстро забив накипью, без смягчения применять нельзя.

1. Устраняется временная жесткость кипячением. Образуется соль и углекислая кислота;
   
2. Так же очищаем от жесткости воду путем химической обработки (добавляем соду и гашеную известь до выпадения осадка);
   
3. Фильтрация через катеониты (природные или искусственные, мелкопористые аллюмысиликаты натрия);
   
4. Антинакипины – вещества которые используются для удаления накипи в вводятся в систему охлаждения;
   

В качестве антинакипит используют гексо метофосфат натрия (NaPO₃)₆, K₂SL₂O₇, Na₃PO₄, 12H₂O. В воду используемаой в системе охлаждения, не должны попадать нефтепродукты, т.к.:

1. Образуются такие соединения (в процессе работы масла) которые легко входят в состав накипи и снижают теплопроводность;
   
2. Возможно вспенивание воды и выброс ее из системы охлаждения.