Проект о смазочных материалах, применяемых в автомобилях.
Смазочная пластика

Смазочная пластика

Статьи/Обзоры

Когда речь заходит о смазочных материалах, больше всего внимания обычно уделяют моторным маслам, ведь именно они работают в самом «сердце» автомобиля – двигателе. Если развивать сравнение транспортного средства с живым организмом, то без нормальной работы металлического сердца жизнь, конечно, невозможна.

Однако есть множество других, не столь популярных «органов», хорошее состояние которых не в меньшей степени влияет на общее благополучие транспортного средства.

Шарниры и оси приводов акселератора, механизмы стеклоподъемников автомобилей, шаровые шарниры передней подвески, наконечники тяг рулевого управления, игольчатые подшипники карданных шарниров… Перечислять узлы и агрегаты, которым требуется смазка, можно еще очень долго — в таком сложном механизме, как автомобиль, их сотни. Не будем забывать, что герметизировать многие детали и обеспечитьим постоянную подачу масла попросту невозможно. Поэтому смазка может быть нанесена на заводе-изготовителе один раз и на всю «жизнь» узла. Итак, речь пойдет о смазочных материалах, которые принято называть пластичными или консистентными. Эти вещества используют в негерметизированных (не заключенных в картеры) узлах трения.

В целом, на отечественном рынке представлено много продуктов, которые в зависимости от назначения могут различаться рецептурой. Но обобщающее название дала единая для всех пластичных смазок особенность — обратимость процесса разрушения структурного каркаса. Под действием больших нагрузок каркас разрушается, и пластичная смазка работает как жидкостная, а при снятии нагрузки каркас мгновенно восстанавливается, и смазка вновь приобретает свойства твердого тела.

Естественно, что базовой задачей любого смазочного материала является замедление износа. Однако ее выполнение связано с множеством трудностей, обусловленных характером работы конкретного механизма, ведь его эксплуатация может происходить в условиях повышенных нагрузок, скоростей, вибрации и температур. Кроме того, та или иная деталь часто может соприкасаться с внешней средой, которая благодаря наличию воды и разнообразных веществ является агрессивной. Поэтому смазку (обычно она представляет собой волокнистый технический вазелин) часто наносят как раз для предохранения от коррозии наконечников проводов и клемм аккумуляторных батарей, на трущиеся поверхности крышки багажника, упоры капота, двери, пружины крышки топливного бака и т.д. Кроме того, смазка в подвижных узлах пластичная позволяет снизить расход мощности, уменьшая затраты энергии на преодоления трения.

Египетские корни

Консистентные смазки были придуманы человечеством еще тогда, когда ни моторного масла, ни самого мотора не было и в проекте, а единственным «двигателем» четырех и двухколесной «техники» была лошадь. Древние египтяне обратили внимание, что при смазывании осей боевых колесниц растительным маслом или животным жиром с добавлением кальция уменьшается неприятный скрип, да и «подвеска» живет дольше. Первые упоминания об этом явлении относятся к IV тыс. до нашей эры. Такой тип смазки оказался достаточным и применялся еще долгие века, вплоть до XIX столетия. Но появление развитого промышленного хозяйства сделало свое дело: в конце позапрошлого века были разработаны первые пластичные смазки на основе минеральных масел, которые стали эффективно применяться для соответствующей обработки вагонеток в шахтах и промышленных агрегатов, не отличавшихся в то время большими скоростями работы узлов. Эта консистентная смазка, или «брикет», широко применялась до середины XX века, а в некоторых случаях используется до сих пор.

В ХХ веке с развитием паровых машин, автомобильного транспорта, промышленной и сельскохозяйственной техники с каждым днем возрастала потребность в более эффективных смазках. Это привело к появлению пластичных смазок на основе натриевых мыл, алюминия, бария и т.д., к терминологии которых мы вернемся немного позже. Появилась широкая гамма смазок, каждая из которых разрабатывалась для выполнения конкретной задачи: смазка для шасси, подшипников, рулевого механизма, для зубчатых колес, для вагонов, конвейеров, вагонеток и т.д. Около 1950 года появление «универсальной» консистентной смазки, загущенной литиевыми мылами, было встречено с известной долей скептицизма. Однако через несколько лет она стала самой популярной смазкой для автомобилей и промышленных агрегатов. И сегодня литиевая смазка является самой распространенной консистентной смазкой в промышленном мире.

Как производятся смазки

Производство смазки — это сложный физико-химический процесс, который мы рассмотрим на конкретных примерах. Для распространенного типа литиевых смазок проводят реакцию жирового материала и щелочного раствора в базовом масле, формируя таким образом литиевую структуру. Обычно используют такие жиросодержащие материалы, как гидрогенизированное касторовое масло (HCO) или гидроксистеариновую кислоту (HSA). В качестве основания применяют гидроксид лития (LiOH).

Компоненты HCO и/или HSA и LiOH растворяют в базовом масле, управляемым нагревом и размешиванием формируется структура мыла. Примерно после 3-5 часов обработки продукт поступает на конечную стадию (продолжительностью 2-4 часа), в процессе которой добавляется большая часть базового масла и присадок. Охлаждением, перемешиванием и размолом формируется однородная масса смазки.

Иногда для производства «комплексной» смазки на первом этапе добавляется еще один, третий компонент, к примеру — жирная кислота. Так, для комплексной литиевой смазки наиболее распространенными являются себациновая, азелаиновая или борная кислоты.

Благодаря использованию «комплексной» смазки может быть достигнута более высокая рабочая температура смазки. Повышение этого показателя, обеспеченное использованием комплексных загустителей, в свою очередь, оказывает положительный эффект на смазку в целом. Однако действие присадок ограничено типом используемого базового масла.

Чтобы пластичные смазки можно было применять по основному назначению, показатели их качества должны отвечать требованиям, установленным стандартами и техническими условиями. Рассмотрим основные параметры подробнее.

Температура каплепадения является показателем температурной стойкости смазки. При достижении данной температуры, определяемой в лабораторных условиях, происходит падение первой капли смазки, нагреваемой в специальном приборе. Надежное смазывание узлов трения без вытекания смазки обеспечивается, если рабочая температура узла на 15-20°С ниже температуры каплепадения пластичной смазки. В зависимости от значения температуры каплепадения, смазки делят на тугоплавкие, среднеплавкие и низкоплавкие. В тугоплавких смазочных материалах в качестве загустителя используются литиевое или натриево-кальциевое мыло. Температура каплепадения составляет от 120 до 185°С. Среднеплавкие (к ним относят солидолы и графитную смазку) изготовлены на основе кальциевых видов мыла. Их температура каплепадения находится в пределах 75-105°С. Низкоплавкие (защитные смазки) изготавливаются на базе немыльных загустителей. В данном случае температура каплепадения не превышает 60°С.

Пенетрация характеризует густоту смазки. Значение пенетрации, выражаемое целым числом десятых долей миллиметра по шкале пенетрометра, представляет собой глубину погружения в смазку испытательного стандартного конуса под действием собственной массы (150 г) в течение пяти секунд. Если пенетрация смазки равна 250, это значит, что конус за отведенное время опустился в смазку на глубину 25 мм. Чем выше значение пенетрации, тем меньше густота (консистенция) данной смазки. Смазки с большим значением пенетрации применяются зимой, а с меньшим – летом.

Водостойкость (отношение к воде). Этот показатель характеризует способность смазки противостоять растворению в воде. Антифрикционные смазки, загущенные литиевыми (например, «Литол-24») и кальциевыми мылами (солидолы всех марок), не растворяющимися в воде, являются влагостойкими. Защитные смазки, для создания которых используют углеводородные загустители, совершенно нерастворимы в воде. Антифрикционные смазки, изготовленные на кальциево-натриевых мылах, отличаются недостаточной влагостойкостью, поэтому их можно применять только в узлах трения, надежно защищенных от проникновения воды.

Предел прочности позволяет судить о способности смазки удерживаться на вращающихся деталях: чем выше предел прочности, тем надежнее удерживается смазка в подшипниках качения. Значение предела прочности солидолов при +50°С не превышает 0,02 Па, а у высококачественной пластичной смазки «Литол-24» он равен 0,045 Па при 20°С.

Содержание свободных щелочей, органических кислот и механических примесей. Количество свободных щелочей, определяющих коррозионную агрессивность смазок, не должно превышать 0,1…0,2 % общей массы. Свободные органические кислоты и механические примеси, вызывающие абразивный износ деталей, вообще не должны присутствовать.

Вязкость пластичных смазок является одним из важнейших эксплуатационных показателей. Вязкость пластичной смазки, в отличие от вязкости масла, может изменяться при одной и той же температуре в довольно широких пределах и зависит от скорости перемещения ее слоев относительно друг друга. Чем быстрее продавливают смазку через капиллярную трубку, тем меньше становится вязкость. Поэтому при определении этого параметра нужно фиксировать не только температуру смазки, но и скорость ее подачи через капилляр. Вязкость пластичных смазок при постоянной температуре зависит от скорости деформации. Вязкость смазки, определенная при заданной скорости деформации и температуре, является постоянной величиной и называется «эффективной вязкостью». Для жидких нефтепродуктов вязкость не зависит от скорости деформации, в связи с чем эффективная вязкость совпадает с динамической. Эффективную вязкость пластичных смазок определяют с помощью автоматического капиллярного вискозиметра.

Виктор Кондратенко

AutoExpert

Яндекс.Метрика