Как подобрать смазку?

1. Состав пластичных смазок

По сравнению с различными смазочными материалами, пластичные составы обладают большей плотностью, визуально выглядят гуще. Также имеются отличия в цвете и вязкости. В состав подобной продукции входят следующие компоненты:

• минеральные или синтетические масла составляют базовую основу материала. Также в состав входят полиэфиры, силиконы, парафиновые вещества;

• для придания смазке необходимой консистенции и плотности в ее состав добавляются загустители. Органические и неорганические компоненты, а также комплексные мыла входят в материал в разных пропорциях;

• для повышения стандартных эксплуатационных параметров в смазки добавляются присадки, антикоррозийные, антифрикционные, антиокислительные.

1.1 Основа

Представляет собой жидкую субстанцию. Чаще всего в этом качестве используют нефтяное или синтетическое масло, получаемое с использованием тех же методик, что и обыкновенные материалы.

  • На нефтяных маслах (полученных переработкой нефти).
  • На синтетических маслах (искусственно синтезированных).
  • На растительных маслах.
  • На смеси вышеперечисленных масел (в основном нефтяных и синтетических). В случаях приготовления особо сложных и дорогостоящих составов основы смешивают с учетом пожеланий разработчика. Процент содержания базового жидкого масла составляет от 70 до 90%. Нефтяную основу получают методом гидроочистки, используя водород. Это позволяет снизить серность и исключить асфальтовые частицы. Второе имеет особое значение для увеличения антиокислительных характеристик материала.
    Пластичные смазки органического происхождения используются для машин в мало загруженных узлах, которые работают на пониженных скоростях. База синтетического происхождения чаще всего является кремнийорганической. С ее использованием производят масла, используемые для нагруженных скоростных деталях в редукторах, которые работают на высоких оборотах. Сюда также входят ШРУСы. Пластичные смазочные материалы бывают сменными, требующими периодического обновления, или длительного использования – они закладываются только при производстве. 

1.2 Загустители 

Используется в объеме от 10 до 15% от общего состава. Чтобы получить однородный состав, его недостаточно просто добавить в жидкую основу. Технология предполагает доведение вещества до определенной температуры в ходе соединения, а также применение специальных миксеров. Потом полученную смесь охлаждают до нормальной температуры, после чего физико-химические свойства пластичных смазок остаются неизменными. Конечно же, при условии соблюдения температуры эксплуатации. Загустителем выступают высокомолекулярные соли жирных кислот или, проще говоря, мыло. В элитных составах используют твердые углеводороды, а также неорганические соединения. 

Существует несколько видов загустителей, используемых в смазках. Все они отличаются по своей химической природе и свойствам. К наиболее распространенным можно отнести: 

1. Литиевый. Литиевое мыло является одним из самых популярных и широко используемых загустителей, оно обладает отличной термической стабильностью и повышенной водостойкостью. Эти свойства делают литиевые смазки (lithium grease) универсальными. 

2. Кальциевый. Кальциевые (calcium grease) и комплексные кальциевые смазки (ca-complex grease) эффективно работают в условиях повышенных нагрузок, во влажных условиях. Наиболее распространены в сельском хозяйстве, автомобилестроении и строительстве. 3.Литиевый комплекс. Смазки на литиевом комплексе (lithium complex grease) имеют более высокую температуру каплепадения и повышенную водостойкость по сравнению с простыми литиевыми, это позволяет использовать их при более высоких температурах в неблагоприятных условиях, что существенно расширяет их область применения. 

4.Комплексный алюминиевый. Алюминиевый загуститель обладает температурной стабильностью, отличной адгезией, и главное, высокой водостойкостью. Он широко используются в промышленных смазках, в том числе в «морских». Смазочные материалы на алюминиевом комплексе (aluminium complex grease) не боятся соленой воды. 

5.Полимочевина. Смазка на полимочевинном загустителе (polyurea grease) ультрадолговечна, может использоваться в закрытых системах в качестве «пожизненной». Полимочевинные продукты обладают низкой зольностью и защищают узлы в условиях обводнения, чаще применяются в электродвигателях, во внутренних ШРУС. 

6.Сульфонат-кальциевый. Сульфонат кальция обладает непревзойденной водостойкостью и высокой несущей способностью. Смазки на сульфонате кальция (calcium sulfonate grease) устойчивы к агрессивным средам, имеют повышенные антикоррозионные свойства. Совокупность перечисленных преимуществ делает сульфонат-кальциевые смазочные материалы незаменимыми в тяжелой промышленности. 

7.Бентонитовый (глина). Обеспечивает структурную стабильность смазочного материала при температуре свыше 300°C, это делает бентонитовые смазки востребованными в металлургии. А устойчивость к соленой воде и щелочам открывает дорогу для применения в цехах химической очистки.

Самыми дешевыми являются кальциевые смазки, изготовленные путем загущения промышленных минеральных масел кальциевыми мылами жирных кислот – солидолы. В прежние времена это слово было так популярно, что впоследствии "солидолом" стали называть пластичную смазку в целом, однако это не совсем правильно.

Солидолы отличаются нерастворимостью в воде и имеют очень высокие противоизносные качества. Тем не менее, нормально работают только в узлах с эксплуатационной температурой до 50-65 °С, так что это не позволяет им стать по-настоящему универсальными смазками в современных автомобилях.

Очень универсальными смазочными материалами считаются литолы – смазки, выработанные благодаря загущению нефтяных и синтетических масел литиевыми мылами.

Литолы обладают очень высокой температурой каплепадения (примерно +200 °С), большой влагостойкостью и надежно работают почти при любых нагрузках и тепловых диапазонах. Таким образом, не зря они называются универсальными – их можно применять практически везде, где имеется потребность в пластичной смазке.

Самыми популярными смазками во всем мире являются смазки на основе литиевого загустителя с долей более 75 процентов на рынке. В то же время на конкретных производствах, где всегда прилагались усилия по рационализации технологии с целью сведения к минимуму количества используемых смазок, возрастает потребность в смазках широкого профиля. Это и привело к разработке многоцелевых смазок.

1.3 Присадки

Они входят в состав пластичной смазки. Их добавляют с целью улучшения характеристик продукта, если заказчик не в полной мере удовлетворен базовыми. Их добавление необходимо:

-для придания износостойкости деталям в процессе работы;

-предотвращения коррозии;

-уменьшения вероятности окисления самой смазки;

-повышения адгезии;

-снижения силы трения.

В качестве присадок применяют: тальк, порошок из меди, графит, слюду.

Диапазон применения пластичных смазок довольно широк: они используются, главным образом, в машиностроительной отрасли для смазывания различных видов соединений (резьбовых, «вал-ступица»), подшипников качения, скольжения, редукторов, пружин и т.д.

Основными вариантами применения пластичных смазок являются:

  • обработка трущихся элементов, выполненных из разных марок стали, для снижения степени и скорости их износа;
  • с помощью пластичных смазок обеспечивается эксплуатация подшипников, их герметичность, исключается попадание внутрь влаги и мусора;
  • использование качественных смазочных материалов позволяет снизить до требуемых параметров уровень шума при работе узлов и агрегатов;
  • отсутствие коррозии и окисления – один из ярких примеров эффективного применения подобных материалов;
  • с помощью смазок данного типа удается уменьшить ударные нагрузки на элементы различных механизмов, избежать поломок и дорогостоящего ремонта.

При эксплуатации автомобилей, промышленных узлов и агрегатов, сложного оборудования использование пластичных смазок обязательно.

Консистентные смазки применяются в узлах трения, когда непрерывная подача жидкой смазки невозможна, а также для консервации металлических поверхностей.

Чаще всего используются в:

  • подшипниках и ступицах,
  • канатах и их сердечниках,
  • амортизаторах и сальниках,
  • винтовых и цепных передачах,
  • редукторах.

Предназначение и классификация пластичных консистентных смазок напрямую зависят от состава вещества, общего объема базовой основы, загустителя, присадок. В зависимости от типа оборудования и условий использования применяются различные виды смазочных материалов.

Консистентная смазка при отсутствии значительной нагрузки и при невысоких температурах сохраняет исходную «форму», а при нагревании и при увеличении нагрузки разжижается, при этом не образуя течи и не просачиваясь из уплотнения. Можно сказать, что пластичная смазка выполняет функции жидкого масла, направленные на защиту от коррозии, повышение износостойкости механизмов и узлов, предотвращение так называемых задиров и пр.


2. Основные показатели качества смазок

Пенетрация (проникновение) – характеризует консистенцию (густоту) смазки по глубине погружения в нее конуса стандартных размеров и массы. Пенетрация измеряется при различных температурах и численно равна количеству миллиметров погружения конуса, умноженному на 10.

Температура каплепадения – температура падения первой капли смазки, нагреваемой в специальном измерительном приборе. Практически характеризует температуру плавления загустителя, разрушения структуры смазки и ее вытекания из смазываемых узлов.

Предел прочности на сдвиг – минимальная нагрузка, при которой происходит необратимое разрушение каркаса смазки и она ведет себя как жидкость.

Водостойкость – применительно 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) послу 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 или температурного воздействия при хранении, транспортировке и применении.

Химическая стабильность – характеризует в основном устойчивость смазок к окислению.

Испаряемость – оценивают количество масла, испарившегося из смазки за определенный промежуток времени, при нагреве до максимальной температуры применения.

Коррозионная активность – способность компонентов смазки вызывать коррозию металла узлов трения.

Защитные свойства – способность смазок защищать трущиеся поверхности металлов от воздействия коррозионно-активной внешней среды (вода, растворы солей и др.).

Вязкость – определяется величинами потерь на внутреннее трение в смазке. Фактически определяет пусковые характеристики механизмов, легкость подачи и заправки в узлы трения.


3. Классификация пластичных смазок

Производители еще не пришли к созданию единой и полной спецификации смазок. Поэтому каждый решает сам (в зависимости от требований стран, где он продает свою продукцию) как маркировать смазку, как ее позиционировать (для чего она и как ее использовать), какие характеристики сообщать.

Смазочные материалы данного типа делятся на несколько категорий в соответствии с техническими характеристиками, составом, вариантам использования. Каждый класс материалов обладает схожими параметрами. Принципы классификации пластичных смазок следующие:

1.1 все смазочные материалы делятся на группы по консистентному состоянию. Выделяют мягкие и твердые смазки, а также несколько дополнительных категорий;

1.2 по составу пластичные смазки делятся на вещества органического и неорганического типа. Всего в данном классе 4 категории;

1.3 по области использования смазки также делятся на несколько групп в зависимости от назначения материала.

Используя общепринятые классификации, можно достаточно быстро определить смазка из какой группы подходит для решения определенных задач.

3.1 Классификация пластичных смазок по консистенции

Существует классификация от NLGI, которую можно увидеть на многих этикетках. Аббревиатура NLGI расшифровывается как National Lubricating Grease Institute (NLGI) - Национальный институт пластичных смазок США. Первый параметр, которым оперирует одноименная классификация, это «консистенция смазки» (проще говоря, степень ее густоты).

В соответствии с методикой института, при помощи лабораторного метода «рабочей пенетрации» измеряется густота. Определение этого параметра производится с помощью пенетрометра с конусом, который опускают на пять секунд в смазку при температуре 25°С. Глубина погружения конуса измеряется и выражается в десятых долях миллиметра. Обычно пенетрацию определяют как у перемешанной, так и не перемешанной смазки. Разница этих показателей характеризует стабильность смазки и способность выдержать механические нагрузки. Кроме того, чем больше численное значение пенетрации, тем мягче смазка.

В соответствии с общепринятой классификацией, по консистентному составу пластичные смазки делятся на 9 классов:

• группы смазок «000» и «00» представляют собой очень мягкие материалы. Визуально такие составы похожи на жидкости;

• к категориям «0» и «1» относятся мягкие смазочные материалы, более густые по сравнению с предыдущими группами;

• вещества, напоминающие по консистенции вазелин, относятся к классу «2»;

• в группу «3» входят практически твердые смазочные материалы, в группы «4» и «5» попадают только твердые вещества;

• если смазка находится в мылообразном состоянии, по консистентному составу ее относят к классу «6».

Все 9 категорий смазочных материалов имеют широкий диапазон применения. Масла из каждой группы широко используются в различных сферах деятельности, выполняют стандартные для смазки функции.

Помимо деления согласно показателю консистенции, NLGI разбивает смазки на категории качества. Для определения соответствия тому или иному классу помимо консистенции определяется температура каплепадения, а также стойкость к окислению и испарению, изменению консистенции, антикоррозионных свойств, совместимость с эластомерами, низкотемпературный момент вращения и т.д.

Рассмотрим представленные NLGI категории подробнее.

Смазки категории NLGI LA используются для элементов ходовой части и шарнирных соединений легковых автомобилей и других транспортных средств с легким режимом работы. Требования к качеству: смазки должны удовлетворительно смазывать элементы ходовой части и шарнирные соединения при частой замене (в легковых автомобилях через каждые 3200 км или чаще). Они должны быть стойкими к окислению и изменению консистенции, а также беречь шарниры и другие элементы ходовой части от коррозии и износа в условиях малой нагрузки. Обычно рекомендуются смазки консистенции NLGI 2, но так же могут быть использованы смазки и других степеней NLGI.

Смазки категории NLGI GA используются для подшипников колес легковых автомобилей, грузовиков и других транспортных средств, работающих как в легком режиме при частой замене смазки в обычных условиях эксплуатации. Требования к качеству: Смазки должны удовлетворительно смазывать подшипники при ограниченной температуре от -20°C до +70°C. Дополнительных требований нет.

Смазки категории NLGI GB используются для подшипников колес легковых автомобилей, грузовиков и других транспортных средств, работающих как в легком, так и в умеренном режиме. Требования к качеству: смазки должны удовлетворительно смазывать в широком интервале температур от -40°C до +120°C и даже до +160°C. Должны быть стойкими к окислению, испарению, изменению консистенции, хорошо защищать подшипники от коррозии и износа. Обычно рекомендуются смазки консистенции NLGI 2, но так же могут быть использованы и смазки других степеней NLGI - NLGI 1 и NLGI 3.

3.2 Классификация пластичных смазок по составу

Кроме консистенции, важной характеристикой каждого вида пластичных смазок является состав. Или природа загустителя. Выделяют 4 категории материалов в соответствии с имеющейся классификацией:

1) мыльные смазки, к которым относятся синтетические и жировые составы, изготавливаются на основе мыла с добавлением карбоновых кислот. Такие материалы могут быть литиевыми, натриевыми, алюминиевыми и другими видами. Например, литол. Являются универсальными в применении. Актуально использование таких смазок в агрегатах с высокими нагрузками.

2) кальциевые материалы являются универсальными в применении, стоят недорого, используются для уменьшения силы трения между узлами. Примером таких смазок является традиционный солидол;

3) в группу неорганических входят силикагелевые, графитные, бентонитовые и асбестовые составы. В качестве загустителя при производстве используется бетонит или силикагель;

4) органические смазки изготавливаются с использованием соответствующих компонентов. В состав группы входят полимерные, полимочевинные, пигментные и сажевые материалы;

5) из парафинов и церезинов производятся петролатумные, парафиновые и церезиновые составы.

6) графитные смазки лучше реагируют на увеличение температуры, сохраняют свои характеристики при сильном нагреве. Используются для обработки шрусов и высоконагруженных элементов, характеризуются отличными антифрикционными параметрами.

По типу загустителя выделяют и другие разновидности смазочных материалов. Все представленные на рынке смазки имеют определенный вариант использования и характерные технические параметры.

3.3 Классификация по назначению (ГОСТ 23258-78)

Использование пластичных смазок возможно в различных целях. Подобные составы можно разделить на несколько категорий в соответствии с вариантами применения:

• антифрикционные материалы -для снижения износа и трения сопряженных деталей, например подшипников качения и ШРУСов.

• консервационные составы применяются для обработки агрегатов и механизмов перед длительным хранением. Эта мера позволяет обеспечить надежную защиту от коррозии и окисления;

• уплотнительные материалы для герметизации зазоров, облегчение сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых, разъемных и подвижных соединений, в том числе и вакуумных систем.;

• канатные смазки используются для обработки металлических тросов, защищают их от коррозии.

Применение, классификация и особенности пластичных смазок существенно отличаются. Все представленные на рынке вещества востребованы и пользуются большим спросом.

Существуют и другие классификации пластичных смазок. При выборе материала необходимо ориентироваться на маркировку продукции и консультации специалистов.

При выборе смазочных материалов желательно отдавать предпочтение известным производителям с безупречной репутацией. Такие материалы соответствуют требованиям нормативных документов.

При выборе смазочных материалов желательно отдавать предпочтение известным производителям с безупречной репутацией. Такие материалы соответствуют требованиям нормативных документов.


Рекомендации по подбору и применению пластичных смазок в вопросах и ответах

Какие факторы следует в первую очередь учитывать при подборе смазки? 

Во-первых, важно правильно подобрать вязкость смазки. Вязкость — определяющая характеристика любой консистентной смазки. Как правило, чем выше вязкость, тем более устойчива смазка к воздействию влаги. Такая смазка повысит эффективность работы в тяжелых условиях или с повышенной нагрузкой. Смазки с низкой вязкостью имеют повышенную прокачиваемость, а значит, эффективнее защищают оборудование при низкой температуре. 

Следующий фактор, который необходимо учитывать, — это присадки, добавляемые в пластичную смазку. При этом важно, как именно используется оборудование, для которого подбирается смазка. Смазки в основном содержат те же присадки, улучшающие рабочие характеристики, что и смазочные масла, и при выборе присадок следует руководствоваться требованиями, обусловленными применением оборудования. Например, для открытых редукторов, работающих при высокой нагрузке, необходимы противозадирные присадки, рассчитанные на очень высокое давление, в то время как для оптимизации работы высокоскоростных элементов с небольшой нагрузкой такие присадки не нужны. Следует также рассмотреть такой фактор, как консистенция смазки. Тип загустителя необходимо подбирать в зависимости от эксплуатационных требований, а если планируется сменить используемую смазку на другую, то должны учитываться и требования совместимости. Каждый загуститель имеет свои особенности, определяющие водостойкость смазки, ее прокачиваемость и способность выполнять свои функции при повышении температуры. Так, в состав пластичных смазок серии Mobil SHC™ входит загуститель на основе литиевого комплекса, который обеспечивает отличные эксплуатационные характеристики, перечисленные выше. 

Когда смазки предпочтительнее смазочных масел? Пластичные смазки применяются вместо масел в основном в тех случаях, когда смазочный материал должен сохранять свое положение внутри механизма, особенно если частая замена смазки затруднительна или неэкономична. Такое требование может быть обусловлено физической конфигурацией механизма, видом движения, типом уплотнения или тем, что смазочный материал выполняет полностью или частично функцию уплотнения, предотвращая утечку смазки или попадание загрязнений. Так как пластичные смазки не являются жидкостями, они, в отличие от масел, не охлаждают и не очищают оборудование. В остальном смазки должны выполнять те же функции, что и смазочные масла. 

Нам нужно оптимизировать затраты на техническое обслуживание и замену смазочного материала. Зависят ли такие затраты от пластичной смазки? Правильно подобранная смазка, эффективно работающая при ваших условиях эксплуатации и обеспечивающую повышенную защиту оборудования, позволяет сокращать расходы в долгосрочной перспективе. Высокая скорость утечки с большой вероятностью приведет к повышению затрат на техническое обслуживание, проблемам с безопасностью и гигиеной труда, росту незапланированных простоев из-за того, что недостаточное количество смазки в системе не обеспечивает надлежащую защиту оборудования. Большое значение имеет и частота замены масла: некоторые низкокачественные смазки быстро вытекают из системы или перестают эффективно защищать механизмы, а это влечет за собой дополнительные затраты на техническое обслуживание и возможную остановку работы для замены смазки. 

Наше оборудование работает при очень высокой температуре. Как это учесть при подборе смазки? Неправильный подбор смазки или ее низкое качество может привести к тому, что оборудование, эксплуатируемое при высоких температурах, будет плохо работать из-за деградации смазки, обусловленной окислением загустителя и базового масла, выделением базового масла из смазки и его испарением. Окисление — это химическая реакция между кислородом и маслом. Скорость этой реакции возрастает при повышении температуры. Недостаточно вязкие и недостаточно стойкие к окислению смазки могут не выполнять свою функцию при повышенной температуре. Как правило, смазки на основе синтетических базовых масел имеют более широкий диапазон рабочих температур, чем обычные смазки на основе минеральных масел.

Совместимость загустителей пластичных смазок?

Вопрос совместимости загустителей всегда был злободневным, но в последние пару лет, с тех пор как иностранные бренды массово ушли с российского рынка, он стал звучать особенно остро. Полностью вычистить узлы от смазки не всегда представляется возможным, и здесь есть несколько путей решения:

  1. Найти смазку, которая ранее использовалась
  2. Купить смазку с тем же загустителем в составе
  3. Найти совместимый с предыдущей смазкой продукт (как правило, главное условие – это загуститель)