Автомобильные присадки и добавки

Пластичные смазки и добавки к ним

Современный автомобиль содержит множество деталей и соединений (ступицы колес, карданные шарниры, рессоры, водяные насосы и т. д.), которые или не удается эффективно защитить жидкими смазочными материалами, или к ним невозможно или сложно подвести масляную магистраль, или смазочная жидкость не задерживается в этих узлах.

Для их смазывания применяют густые мазеобразные вещества, которые раньше называли тавотами, потом консистентными, а теперь принято называть пластичными смазками. Их достоинством является то, что они остаются в смазываемом узле не только под действием силы тяжести (эффект Бингема), но и под действием центробежных сил и даже при нагревании. При невысокой температуре и отсутствии нагрузки пластичные смазки сохраняют форму, приданную ранее, а при нагреве в результате трения размягчаются, но при этом остаются в зоне трения и через уплотнения не вытекают.

Более того, данные смазки частично выполняют уплотнительные и защитные функции от попадания в узел трения загрязнений из окружающей среды.

Пластичные смазки получают методом компаундирования, когда к жидким маслам для улучшения их свойств добавляют специальные загустители и присадки различного функционального назначения. По консистенции они занимают промежуточное положение между жидкими маслами и твердыми смазочными материалами и ведут свою историю от смазок для древних колесниц, опор массивных ворот и воротов для подъема воды.

Базовое масло, конечно уже не оливковое, а полученное в результате переработки нефти или синтезированное, составляет до 90 % объема пластичной смазки. Известь, применяемую «первопроходцами», сменили производные высших карбоновых кислот, исключительно устойчивых к высоким нагрузкам и температурам, которые являются каркасом — загустителем и составляют до 20 % мас.

Пластичные смазки различаются по типу загустителя и базового масла. Известны пластичные смазки с мыльным загустителем и с другими типами загустителей (табл. 9).

Таблица 9. Типы загустителя пластичных смазок

В базовую основу с загустителями добавляются специальные присадки или добавки, составляющие 0,5…2 % и предназначенные для улучшения антифрикционных и противоизносных свойств.

По назначению пластичные смазки не отличаются от жидких смазочных масел: снижение износа, предотвращение задиров, защита от коррозии и т. д.

К специфическим свойствам следует отнести:

— способность смазывания изношенных пар трения (с большими зазорами);

— возможность использования в негерметичных и в открытых узлах трения;

— высокая адгезия (способность прочно удерживаться на смазываемых поверхностях);

— продолжительные сроки эксплуатации и хранения и др.

Международная классификация пластичных смазок по консистенции NLGI (National Grease Institute, USA) делит их на девять классов (от 000 до 6), критерием деления которых является уровень пенетрации. Она определяется с помощью пенетрометра с конусом, который опускают на пять секунд в смазку с фиксированной температурой 25 °C. При этом глубина погружения конуса регистрируется в десятых долях миллиметра. Обычно сравнивают пенетрацию у перемешанных и не перемешанных смазок. Различие в этих показателях характеризует стабильность смазки воспринимать заданные механические нагрузки. Чем выше номер класса, тем смазка более густая.

К другим важным свойствам пластичных смазок относятся:

1. Температура каплепадения — температура падения первой капли смазки, которая характеризует способность смазки снижать трение и изнашивание трущихся поверхностей, уменьшать общее загрязнение смазки за счет перемещения частиц износа и внешних загрязнений, а также надежно разделять трущиеся поверхности и предотвращать непосредственный контакт при высоких нагрузках.

2. Прокачиваемость — свойство, которое имеет высокое значение в централизованных системах смазки, особенно при низких температурах.

3. Антикоррозионная способность — способность смазки предотвращать коррозию трущихся поверхностей, в том числе в открытых передачах при контакте с окружающей средой.

4. Водостойкость — стабильность смазки не поглощать воду.

Авторами разработан новый метод оценки восстанавливающих свойств металлоплакирующих пластичных смазок при безразборном восстановлении подшипников качения автотракторной техники.

Для испытаний были взяты два подшипника качения двигателя трактора К-701 (8ГПЗ-307А, 18ГПЗ-207), имеющие биение в поперечном сечении 120 и 100 мкм, которое было измерено при помощи специального приспособления с индикаторной головкой (рис. 17).

Рис. 17. Схема оценки восстанавливающих свойств препарата: 1 — подшипник качения; 2 — фиксатор (база); 3 — индикаторная головка; I, II — крайние положения верхнего кольца; F1= F2 — сила нажатия на внешнее кольцо

Измерение суммарного износа подшипника качения производили следующим образом. Подшипник устанавливали посадочным отверстием (внутренней обоймой) на базу 2, к внешнему кольцу подводили индикаторную головку 3, жестко связанную с базой. Отжимали внешнее кольцо до упора влево, а затем вправо, регистрируя показания индикаторной головки. Таким образом, устанавливали суммарный износ дорожек качения и рабочих тел подшипника, который складывается в общем случае из износа восьми контактных поверхностей.

Затем производили безразборное воосновление подшипника. Для обработки внутреннее кольцо подшипника качения закреплялось на валу, поджималось гайкой, и собранный узел устанавливался в шпиндель токарно — винторезного или вертикально — сверлильного станка. Внешнее кольцо зажималось специальным приспособлением, похожим на плашкодержатель для нарезания резьбы, и затем вся конструкция фиксировалась на направляющих станка. За счет усилия сжатия внешнего кольца регулировались осевые нагрузки в обойме подшипника.

При вращении внутреннего кольца подшипника внешняя обойма оставалась неподвижной. В зону трения подавалась металлоплакирующая пластичная смазка при помощи шприца (нагнетателя). После обработки подшипники качения очищались от остатков смазки, тщательно промывались в бензине, а затем просушивались.

Визуальный осмотр внешнего и внутреннего колец подшипников и тел качения после применения металлоплакирующей смазки — восстановителя выявил наличие на них сплошного медного покрытия. Повторное измерение суммарного износа этих подшипников качения выявило уменьшение поперечного биения на первом на 20, а на втором — на 40 мкм.

Применение подшипников качения для оценки реметаллизирующих (восстанавливающих) свойств целесообразно из соображений одновременной обработки (нанесения покрытия) сразу восьми поверхностей трения. Толщина покрытия, нанесенного на одну поверхность, составила 2,5 и 5 мкм, а на одну зону трения 5 и 10 мкм.

В то же время, данное исследование показало, что условия эксплуатации существенно сказываются на результатах безразборного восстановления за счет металлоплакирования мягкими металлами. Оказалось, чем выше износ соединения, тем меньше толщина нанесенного покрытия. Большие износы не позволяют достигать необходимых контактных давлений и температур в зоне трения, а следовательно, обеспечивать выход поверхностной энергии, необходимой для образования покрытия высокого качества и толщины.

В связи с этим, для оценки восстановительных свойств консистентных смазок данным методом было рекомендовано применять подшипники, имеющие суммарные износы не более 100 мкм.

Практически все фирмы — производители автохимических препаратов выпускают также добавки к трансмиссионным маслам и пластичные смазки — восстановители.

Так, французская компания Actex S. A . предлагает металлоплакирующую пластичную смазку Lubri Grease на основе лития и свинцово — серебряно — медного сплава для высоконагруженных узлов — ступиц, приводов и т. д.

Екатеринбургская фирма «ВМП» выпускает многоцелевую металлоплакирующую смазку «Вымпел»; НПК «ВМПАВТО» аналогичную смазку «МС 1000»; бельгийская фирма NV. MARLY SA п роизводит пластичную смазку с медью «COPPER Compound», предназначенную для снижения износа подшипников ступиц, ШРУС, крестовин, шаровых опор, наконечников рулевых тяг и других деталей, а американская компания Permatex Inc . выпускает металлоплакирующую высокотемпературную смазку с микрочастицами никеля, работающую при температуре 1300 °C, марки «Nickel Anti‑Seize Lubricant», которая предназначена для снижения износа и схватывания болтов выпускного коллектора, глушителя и т. д… Другая американская компания S tepUp Brands Inc . производит высокотемпературную литиевую смазку High Temperature Bearing Lithium Grease д ля смазывания шариковых и роликовых подшипников качения всех типов при скоростном режиме до 10 000 мин-1, высокие противозадирные и антифрикционные свойства которой обеспечиваются применением кондиционера металла SMT 2.

В трансмиссионных маслах и консистентных смазках, где опасность деструкции (разложения), выпадения в осадок и засорения фильтров не столь актуальна, применение смазочных материалов на основе дисульфида молибдена, графита и других слоистых модификаторов достаточно эффективно. Например, Permatex Inc ., предлагает противозадирную смазку «Anti‑Seize Lubricant», содержащую мелкодисперсные частицы алюминия, меди и графита и предназначенную для снижения износа и коррозии, предотвращения схватывания различных резьбовых соединений, работающих в условиях наличия соли и влаги.

На автомобильном рынке смазочных материалов большое место принадлежит пластичным смазкам, главным компонентом которых является ультрадисперсный фторопласт с размером частиц менее 1 мкм.

Фторопластовые или тефлоновые смазки имеют высокую механическую стабильность, работают в широком диапазоне температур, инертны к большинству химических реагентов и растворителей, обладают высокой химической стойкостью ко многим агрессивным средам, обладают антикоррозионными, антиадгезионными, антифрикционными, антипригарными, водоотталкивающими свойствами, а также дезактивирующими свойствами против радиационного излучения, имеют высокие диэлектрические характеристики.

Также успешно применяются в пластичных смазках эпиламы. Так, промышленная группа «Автостанкомпром» рекомендует эпилам марки 6СФК-180–05 для особо жестких условий эксплуатации (при очень высоких и низких температурах, работа в агрессивных средах и наличие ударных нагрузок), где обычные смазки не могут быть использованы, например, в подшипниках ШРУС, авиационной и другой транспортной технике.

Как видим, пластичные смазки — это автохимический (нефтехимический) продукт, содержащий не только химические присадки — загустители, но и различные антифрикционные и противозадирные добавки.