shadow
Все о смазках

Все о смазках

Статьи/Обзоры | 26

Некоторые трибологические законы человек узнал и научился использовать очень давно. Человек палеолита, добывая огонь, использовал явление преобразования работы трения огнива, т. е. приспособления из кремния, дерева или железа, в теплоту, которая служила ему для разведения огня.

Явления трения использовались также при перемещении тяжелых предметов, их транспортировали на санях, которые тянули люди или животные, преодолевая, таким образом, сопротивление трения скольжения. Оно требовало только 30-40 % силы, необходимой для переноски этих предметов.

В Древнем Египте для снижения трения использовали сани. Силы трения скольжения были, однако, слишком велики, и поэтому для уменьшения сопротивления трения скольжения при транспортировании, например, тяжелых деталей каменных фигур под несущие балки подкладывали круглые деревянные катки. За счет этого значительно снижалась сила, необходимая для перемещения тяжелых конструктивные элементов древних строений, поскольку трение скольжения заменялось трением качения. В некоторых случаях трущиеся элементы смазывались маслом для уменьшения сопротивления трения, потому что внешнее трение твердых тел заменялось внутренним трением жидкости.

Накопленный опыт замены трения скольжения трением качения стал фундаментальным для эпохального изобретения, каким стало изобретение колеса. Оно позволило существенно снизить сопротивление трения, потому что трение скольжения было заменено трением качения.

Человек продолжал искать способы облегчения условий работы животным и людям, используемым в качестве тяговой силы в колесном
транспорте. Начались поиски способов уменьшения трения скольжения оси в простых транспортных средствах: колесницах, тачках и в механических устройствах: мельницах, гончарных кругах и т.д. Все применявшиеся тогда методы сводились к усовершенствованию конструкции подшипников скольжения и снижению сопротивления трения скольжения. Подшипники скольжения смазывались. Совершенствовались смазывающие свойства масел путем установления такой консистенции и адгезии, чтобы смазочный материал долгое время находился в зоне трения.

Растительные масла имеют малую вязкость, и поэтому, стекая, они недолго смазывают зоны трения скольжения, кроме того, они быстро высыхают. В связи с этим их стали сгущать и постепенно заменять животными жирами. Оси повозок смазывали также разного рода мазями из древесной смолы. Такие мази получали и из «выкипяченной» долгим нагреванием нефти. Это подтверждается результатами археологических исследований гробниц древних правителей, в которых на осях их колесниц найдены остатки смазки из животных жиров, сгущенных минеральными присадками. Температура плавления этих веществ около 50°С. В архивах имеется перечень растительных масел и животных жиров, использовавшихся для смазывания, составленный Плинием-старшим (23-73 гг. нашей эры). Такого рода смазочные веществ использовались повсеместно до изобретения паровой машины в 1801 г. Только в начале нашего столетия довольно широко стали использовать минеральные масла, а синтетические масла получили распространение лишь в конце 30-х годов. Сначала смазывание было разовым или периодическим, потом появились масляные ванны для смазывающие колец.

Вместе с практическими решениями, касающимися трения, появились первые научные работы по трибологии. Первые научные рассуждения на тему трения твердых тел обнаружены в записях Леонардо да Винчи, датируемых второй половиной XV в., в них много правильных утверждений, подкрепленных расчетами, например, указано на пропорциональность сопротивления трения нагрузке на трущиеся поверхности тел и на то, что тела с шероховатой поверхностью имеют большее сопротивление трения. Таким образом, закон, согласно которому сила трения прямо пропорциональна нагрузке был открыт Леонардо да Винчи, считавшим, что коэффициент трения обычно равен 0,25.

Работы Леонардо да Винчи были забыты, и трением снова стали интересоваться в рамках развития других наук спустя почти два столетия. И. Ньютон сформулировал закон, определяющий зависимость между сопротивлением внутреннего трения жидкости и силой, необходимой для преодоления этого сопротивления.

Хотя И. Ньютон открыл этот закон в 1686 г., он и в наше время остается основным законом ламинарного течения. В. XVII?XVIII вв. произошло быстрое развитие техники (улучшенные водяные колеса, паровая машина и т. д.) и науки. Возникшие в разных странах академии наук занимались и наукой о трении. В 1699 г. оригинальные работы по трению в Ежегодниках французской королевской академии наук опубликовал Г. Амоитон. Он снова открыл забытый закон трения Леонардо да Винчи: сила трения пропорциональна нагрузке на трущиеся поверхности, и трение не зависит от размеров трущихся тел, а коэффициент трения не изменяется и равен 0,3. Оба закона находят применение до сих пор и в ряде случаев дают хорошие рабочие приближения. В 1734 г. преподаватель физики Оксфордского университета Д. Дезагюлье опубликовал «курс экспериментальной философии», в котором имеются рассуждения относительно трения и адгезии при трении.

Рассуждения на тему влияния адгезии на трение появляются и в работах Ш. Кулона, который заметил, что увеличение поверхности контакта приводит к увеличению сопротивления трения. В 1778 г. он первым предложил двухчленную формулу, согласно которой F = А + ВN, где А — характеристика сцепленности, не зависящая от нагрузки. Это была первая формула, в которой учитывались два вида тангенциального сопротивления — зависящего и не зависящего от внешней нагрузки. Однако этот закон был забыт, и до начала XX в. в инженерной практике применялся закон Леонардо да Винчи-Амонтона, который иногда неправильно называют законом Кулона.

Ш. Кулон в 1781 г. опубликовал знаменитую «Теорию простых машин», где он сделал вывод о рассеянии энергии при трении от нагрузки. Это была первая формула, в которой учитывались два вида тангенциального сопротивления — зависящего и не зависящего от внешней нагрузки.

Во второй половине XIX в. уже немало было написано о трении и смазке. Б. Тауэр случайно открыл явление возникновения динамического давления в результате относительного движения слоев смазки. Рейнольдс на основании опытов Б. Тауэра обнаружил, что действие масла — это гидродинамическое явление, связанное с вязкостью масла. Он разработал теорию гидродинамической смазки («О теории смазки и применении ее к эксперименту г. Б. Тауэра, включая опытное определение вязкости оливкового масла», 1886 г.). Несколько раньше, независимо от Рейнольдса основы теории гидродинамической смазки разработал Н. П. Петров («Трение в машинах и влияние на него смазывающей жидкости», 1883 г.).

На переломе XIX и XX вв. растительные масла и животные жиры постепенно были заменены минеральными маслами, получаемыми из нефти. Различие в сохранении слоя, образованного растительными и минеральными маслами, старался объяснить У. Гарди («Избранные труды», 1936 г.). Он создал экспериментальные основы теории граничной смазки и разработал концепцию структуры граничного слоя.

Проблемы граничного трения и трения твердых тел изучал Ф. П. Боуден. Он популяризировал проблемы трения и изнашивания во многих книгах и статьях.

В первой половине XX в. появляются профессиональные объединения, например Американское общество инженеров-смазчиков. В 1960 г. под председательством акад. А. Ю. Ишлинского был создан Научный совет по трению и смазкам АН СССР, организующий исследования, научные конференции и публикующий материалы по этим вопросам. Во многих странах большие коллективы научных работников начинают работать над проблемами трения и изнашивания.

Термин «трибология» впервые был употреблен группой британских экспертов в рапорте парламенту о состоянии проблем смазки. В 1964 г. министр образования и науки лорд Ф. Боуден признал необходимым проанализировать состояние техники, образования и исследований в области смазки машин в Великобритании. Была создана рабочая группа специалистов под руководством проф. Н. П. Джоста. Результаты ее работ были оглашены в марте 1966 г. в виде отчета, в котором впервые в истории оценено значение смазки в народном хозяйстве. По оценкам этого отчета путем улучшения смазочного хозяйства Великобритания могла снизить потери и получить прибыль в полмиллиарда фунтов стерлингов в год. Было отмечено, что причиной столь значительных потерь являлся низкий уровень теоретических и практических знаний и отсутствие специалистов в области трибологии. Было предложено организовать изучение трибологии на всех уровнях. Рабочая группа рекомендовала кроме решения вопросов обучения создать специальные институты, занимающиеся трибологическими исследованиями, изменить статус техников и инженеров-смазчиков, повысить оплату, ввести более высокие квалификационные группы и звание триболога. Это объясняется тем, что «смазчик» как звание социально обесценилось и ассоциируется с человеком в промасленной спецовке с масленкой в руках.

В настоящее время трибология признана всеми. Как отдельный предмет она преподается во многих высших и средних учебных заведениях и на курсах повышения квалификации. Созданы специализированные исследовательские центры, во многих институтах трибологические проблемы являются одним из важнейших направлений исследований. Выпущено большое количество книг по трибологии триботехнике, выходят специализированные периодические издания. Во многих странах действуют научные трибологические общества (например, в СССР был Координационный совет по триботехнике Союза НИО СССР). Организуются национальные и международные конгрессы, конференции и симпозиумы.

Огромное значение трибологии и триботехники способствует быстрому их развитию, обучению трибологов всех уровней, росту количества публикаций и созданию исследовательских трибологических центров.

Классификация смазок

Классификация по типу масла (основы) — на нефтяных маслах (полученных переработкой нефти);

  • на синтетических маслах (искусственно синтезированных);
  • на растительных маслах;
  • на смеси вышеперечисленных масел (в основном нефтяных и синтетических).

Классификация по природе загустителя

МыльныеЭто смазки, для производства которых в качестве загустителя применяют мыла (соли высших карбоновых кислот). В свою очередь, их подразделяют на натриевые (созданы в 1872 году), кальциевые и алюминиевые (созданы в 1882 году), литиевые (созданы в 1942 году), комплексные (например, комплексные кальциевые, литиевые) и др. На мыльные приходится более 80% всего производства смазок.
УглеводородныеСмазки, для производства которых в качестве загустителя используются парафины, церезины, петролатумы и др.
НеорганическиеСмазки, для производства которых в качестве загустителя используются силикагели, бентониты и др.
ОрганическиеСмазки, для производства которых в качестве загустителя используется сажа, полимочевина, полимеры.
ВодостойкостьПрименительно к пластичным смазкам обозначает несколько свойств: устойчивость к растворению в воде, способность поглощать влагу, проницаемость смазочного слоя для паров влаги, смываемость водой со смазываемых поверхностей.
Механическая
стабильность
Характеризует тиксотропные свойства, т.е. способность смазок практически мгновенно восстанавливать свою структуру (каркас) после выхода из зоны непосредственного контакта трущихся деталей. Благодаря этому уникальному свойству смазка легко удерживается в негерметизированных узлах трения.
Термическая
стабильность
Способность смазки сохранять свои свойства при воздействии повышенных температур.
Коллоидная
стабильность
Характеризует выделение масла из смазки в процессе механического и температурного воздействия при хранении, транспортировке и применении.
Химическая
стабильность
Характеризует в основном устойчивость смазок к окислению.
ИспаряемостьОценивает количество масла, испарившегося за определенный промежуток времени, при нагреве ее до максимальной температуры применения.
Коррозионная
активность
Способность компонентов смазки вызывать коррозию металла узла трения.
Защитные
свойства
Способность смазок защищать трущиеся поверхности метталлов от воздействия коррозионно-активной внешней среды
(вода, растворы солей и т.д.).
ВязкостьОпределяется величинами потерь на внутреннее трение в смазке. Фактически определяет пусковые характеристики механизмов, легкость подачи и заправки в узлы трения.

На территории стран СНГ выпускается более 100 видов смазок. По применяемому загустителю первое место занимают кальциевые смазки. В отличие от других стран, где производство базируется на жирах, в странах СНГ значительная часть кальциевых смазок выпускается на базе жирных синтетических кислот, получаемых в результате окисления парафина. Ниже рассмотрены важнейшие марки смазок.

В бывшем СССР до 1979 года наименования смазок устанавливали произвольно. В результате одни смазки получили словесное название, другие — номер, третьи — обозначение создавшего их учреждения. В 1979 году был введен ГОСТ 23258-78 (действующий в настоящее время в России), согласно которому наименование смазки должно состоять из одного слова и цифры.

Общего назначения

МыльныеК антифрикционным смазкам общего назначения относят солидолы — наиболее дешевые пластичные смазки. Они водостойкие, хорошо защищают металлы от коррозии, имеют достаточно хорошие противоизносные свойства. У них, однако, низкие температуры плавления и механическая стабильность. В последнее время наблюдается тенденция сокращения выпуска солидолов, хотя их доля в производстве смазок продолжает оставаться высокой.

Общего назначения для повышенных температур

КонсталинПри температурах выше 60-70°С используются Na и Са-смазки. В настоящее время их выпуск сокращается в связи с применением в большинстве узлов трения многоцелевых смазок.

Многоцелевые

Литол-24, Литол-24рк, Фиол-1, Фиол-2, Фиол-3Многоцелевые смазки можно применять в различных узлах трения (подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых и цепных передачах и т. п.), рассчитанных на использование пластичных смазок. Они во всех случаях могут служить заменой смазок общего назначения и в большинстве узлов трения — смазок общего назначения для повышенных температур. Многоцелевые смазки не предназначены для замены морозостойких, термостойких, приборных и других специализированных смазок.

Термостойкие

ЦИАТИМ-221, ВНИИНП-231В некоторых узлах трения температуры достигают 200-250°С и выше. Для таких условий выпускаются (в небольших количествах) термостойкие смазки, из которых наиболее перспективными и распространенными являются ЦИАТИМ-221, ВНИИНП-207, ВНИИНП-231.

Морозостойкие

ЦИАТИМ-201, Лита, Зимол, МС-70, МУС-ЗАЭти смазки предназначены для механизмов, работающих при низких температурах (до -60°С). Выпускается более 10 марок морозостойких смазок, из которых наибольшее распространение получили ЦИАТИМ-201, Лита, Зимол.

Приборные смазки

ОКБ-122-7, ЦИАТИМ-202, ВНИИНП-223, ВНИИНП-228, ВНИИНП-260К приборным смазкам относят смазки, предназначенные для приборов, счетно-решающих устройств и точных механизмов. Помимо специализированных смазок в ряде точных устройств и приборов могут использоваться и другие смазки, из которых чаще всего применяются ЦИАТИМ-201 и ГОИ-54п.

Для электрических машин

ВНИИНП-242, ЭШ-176, СВЭМ, Фиол-4, ЛДСВ прошлом в электродвигателях использовали различные смазки общего назначения. Специализированные смазки для электрических машин применяются сравнительно недавно, за исключением ВНИИНП-242, используемой обычно в подшипниках электромашин.

Консервационные

Пушечная, ЗЭСКонсервационные смазки применяются в самых различных условиях в зависимости от климатических факторов и условий хранения законсервированной техники. Они могут использоваться для внутренней консервации или для защиты наружных поверхностей различных машин, механизмов и других изделий.

Канатные

Канатная 39уАналогично консервационным смазкам.

Зарубежные аналоги отечественных смазок

За рубежом фирмы-производители вводят наименования смазок произвольно из-за отсутствия единой для всех классификации по эксплуатационным показателям (за исключением классификации по консистенции). Это привело к появлению огромного ассортимента пластичных смазок (по различным оценкам — несколько тысяч наименований).

Литол-24Shell: Alvania 3, R3, Cyprina 3, RA
Mobil: Mobilux 2, 3, EP2, EP3; Mobilgrease MP
British Petroleum: Energrease L2, LS3
Exxon: Beacon 3
Castrol: Castrol LM, LMX
Agip: Agip F1 CR MU3; Agip F1 CP FC3
Teboil: Multi-Purpose Grease
Texaco: Hytex EP-2
Unocal 76: Multiplex Red Grease 2
Valvoline: General Multi Purpose Grease
ЛСЦ-15Shell: Aeroshell 6
Mobil: Mobilux 2, EP2
Teboil: Multi-Purpose Grease
ШРБ-4Klueber Lubrication: Centoplex 132 BV
FIAT: KB-521
ШРУС-4Klueber Lubrication: Caxtrobase MS 20
Texaco: Hytex EP-2
Dow Corning: Molikot VN2461C
Фиол-2УKlueber Lubrication: Centoplex 278M
Castrol: Castrol MS 3 Grease
FIAT: MRM-2
Фиол-2МShell: RetinaxAM
Mobil: Mobilgrease Special
British Petroleum: Energrease L21-M
Exxon: Beacon Q2
Castrol: Spheerol LMM; Castrolease LMM, MS3
Texaco: Glissando FL 738, FLA22 Texalube F; Molytex 2
FIAT: Jota-2M
КСБKlueber Lubrication : Centoplex 3 CU
ДТ-1FIAT: SP-349
ЦИАТИМ-201Mobil: Mobiltemp SHC 32
Teboil: O-Grease
ВНИИ НП-242Shell: Alvania grease 3; Retinax AM; Alvania EP2
Mobil: Mobilgrease Special; Mobilux EP2, EP3
British Petroleum: Energreaser L21-V
Exxon: Beacon EP2, Q330, 3
Castrol: Castrolease LMM, MS3
Texaco: Glissando FL 738; Texalube F
№158Nyco Interm Inc: Nyco Grease 57
ЛЗ-31Shell: Aeroshell 7, 11
Mobil: Mobilgrease 22
Exxon: Beacon 325
Texaco: Low Temp EP

Применение смазок в узлах автомобиля

Литол-24, ЛСЦ-15, Зимол, ЛитаРегулируемые подшипники ступицы, нерегулируемые подшипники полуоси.
Литол-24, ЛСЦ-15Подшипники промежуточной опоры карданного вала.
Фиол-2М*, Литол-24, Зимол, №158, ЦИАТИМ-201Подшипники генератора, стартера и других электродвигателей, оси октан-корректора распределителя зажигания.
Фиол-2У*, ШРУС-4*, №158Игольчатые подшипники карданных шарниров.
ШРУС-4Шарниры равных угловых скоростей.
ШРБ-4, ШРУС-4, Литол-24Шарниры подвески рулевого управления, имеющие пресс-масленки.
ШРБ-4*Герметизированные разборные шарниры подвески.
ШРБ-4*Герметизированные не разборные шарниры подвески.
ЛСЦ-15*, Литол-24Шлицевые соединения.
ЛСЦ-15*, Литол-24, ЦИАТИМ-201Оси, валики, подшипники скольжения, петли, тросы в оболочке.
ЦИАТИМ-201Гибкий вал спидометра.
ЛСЦ-15*Шарниры и оси привода педалей газа, выключения сцепления.
ВНИИ НП-242*, Фиол-2УШарниры подвески и рулевого управления легковых автомобилей ГАЗ.
Графитная, Лимол, ВНИИ НП-232Рессоры.
ДТ-1Монтаж деталей, работающих в узлах резина-металл.
ЛСЦ-15*Стеклоподъемники, замки, стопорные механизмы дверей.
* — Применяется в качестве несменяемой на весь период эксплуатации.

Словарь терминов

Трибология — это наука о трении и процессах, сопровождающих трение. Название этой научной дисциплины образовано из греческих слов «трибос» — трение и «логос» — наука. Трибология как научная дисциплина охватывает экспериментально-теоретические исследования физических (механических, электрических, магнитных, тепловых), химических, биологических и других явлений, связанных с трением.

Триботехника — это упорядоченные знания о практическом применении трибологии. Трению сопутствуют процессы трибологического изнашивания, и использование этих знаний на практике является важным разделом триботехники.

Трибология является наукой о внешнем трении твердых тел и внутреннем трении твердых и жидких тел, а триботехника — наукой о практическом применении трибологии при проектировании, изготовлении и эксплуатации трибологических систем.

Трибологическая система — это комплекс элементов, включая связи, существующие между этими элементами и их свойствами.

autoExpert


Яндекс.Метрика