|
05.09.2012
Пластичные смазки: Применение, Рынок
Применение смазок
Расширение знаний о базовых маслах и системах загустителей позволяет выбирать и классифицировать смазки на основании их химических и физических характеристик. Выбор смазки всегда представляет собой компромисс между требованиями потребителя и условиями эксплуатации смазки, такими как температура, скорость, нагрузка, включая центробежные силы и вибрацию, интервалы повторного смазывания. Выбор осуществляется на основании сведений о точках смазки при применении для смазывания, например роликовых подшипников, подшипников скольжения, шасси, шарниров, «пятого колеса» (сцепного устройства), дверных замков, переключателей и уплотнений различного типа.
1. Подшипники качения
Промышленность, выпускающая роликоподшипники, — один из главных потребителей смазок — не только обеспечивает производителей стандартными или изготовленными по специальному проекту подшипниками, но и предоставляет консультации и сервисное обслуживание по вопросам проектирования нового и эксплуатации работающего оборудования. Срок службы роликовых подшипников связан с типом применяемой смазки, особенно в экстремальных условиях. В настоящее время разработано сложное испытательное оборудование, предназначенное главным образом для обеспечения лучшего определения ожидаемого срока службы выбранного подшипника в сочетании с выбранной смазкой. Испытательные установки SKF R2F и FAG FE 9 получили широкое распространение в Германии. Требования к смазкам — экологически чистое производство и обеспечение низ¬кого уровня шума — действуют наряду с требованиями к роликоподшипникам — надежностью и достаточным ресурсом. Строжайшие требования к параметрам высокоточных подшипников, малых подшипников для применения в видео- и аудиоаппаратуре, а также подшипников для применения в военной области устанавливались годами.
Принимая во внимание, что около 80% всех подшипников смазывают пластичными смазками, в 1992 г. Американское общество трибологов и инженеров по смазке выпустило книгу, посвященную факторам долговечности роликовых подшипников; Немецкое трибологическое общество опубликовало другую книгу по этой же теме в 1994 г. В этих руководствах описаны способы расчета срока службы подшипников с учетом эффектов трибологических систем. В последней книге особое значение уделено так называемой величине а23, описывающей влияние смазки с учетом размера подшипника, скорости, вязкости и температуры. Текущие сведения о факторах, необходимых для расчета срока службы этих подшипников, изложены в новом руководстве Немецкого трибологического общества, второе издание которого было опубликовано в сентябре 2006 г. В одной из публикаций показано, что срок службы можно существенно продлить путем изменения специфических факторов влияния, неспособствующих уменьшению ресурса, а наоборот, приводящих к его увеличению. Устройство резервуара для смазки подшипников, обеспечивающее увеличение количества используемой смазки, также способно увеличить срок эксплуатации роликовых подшипников.
В целом смазки, применяемые в роликовых подшипниках, таких как шариковые, шариковые радиальные, упорные шариковые, сферические, конические, цилиндрические или игольчатые подшипники, должны обладать стабильностью при эксплуатации. Их стабильность можно проверить путем проведения длительных постоянных тестов пенетрации и Shell-Roller теста (ASTM D 1831). Традиционные литиевые смазки типа NLGI класса 2 рекомендованы для большинства типов подшипников при рабочих температурах до 120 °С. Смазки типа NLGI класса 1 предпочтительны для игольчатых подшипников. Для подшипников, подверженных воздействию температур свыше 120 °С, предпочтительны смазки, загущенные комплексными мылами или полимочевинами. Для подшипников, работающих с большой нагрузкой и на малой скорости, минимальная вязкость базового масла должна составить 200 мм2с-1 при 40 °С. Смазки для применения в условиях холодного климата, в аэрокосмической или военной области должны стабильно работать при температурах до —70 °С. Низкотемпературные рабочие характеристики можно проверить испытанием низкотемпературного крутящего момента (ASTM D1263), низкотемпературной пенетрации (AFNOR NF 760-171) и давления потока (DIN 51 805). В смазках такого типа необходимо использовать базовые масла с достаточно низкими температурами текучести. Для применения в военной области также необходимы смазки с большим ресурсом; этого можно достичь лишь при использовании синтетических базовых масел.
Поскольку подшипники скольжения зачастую подвержены воздействию влаги или воды, для них рекомендуют применять смазки, загущенные кальциевыми мылами. При размещении в открытом корпусе в атмосфере с большим содержании пыли частое повторное смазывание позволяет вымывать загрязненные смазки.
Оценку величины n • dm (скорость, умноженная на среднюю величину между внутренним и внешним диаметром подшипника) как указание при выборе базового масла правильной вязкости для смазки можно принять лишь в качестве эмпирического правила: ее зависимость от вязкости базового масла еще не установлена, и соответствующего общепринятого метода испытаний пока не существует.
1.1. Интервалы повторного смазывания
Интервал смазывания tf рассчитывают на основании величины F10 для стандартной смазки согласно DIN 51 825 в нормальных условиях окружающей среды при температурах до 70 °С и средней нагрузке на подшипник Р/С < 0,1. На рис. 1 и в табл. 1 приняты во внимание тип подшипника и скорость. Сообщают, что при повышении температуры на 15 К интервал смазывания уменьшается на 50%. При работе в тяжелых условиях интервал смазывания уменьшается от значения tf до пониженного значения tfq согласно формуле
tfq = f1 • f2• f3 • f4• f5 • tf
Сокращающие факторы для смазочных циклов указаны в табл. 2. Во время повторной смазки удалить отработанную смазку практически невозможно. Следовательно, интервал между повторными смазками tfq должен быть снижен с 30% до 50%. Основные рекомендации по расчету необходимого для последующей обработки количества смазки даны в табл. 3.
2. Автомобили, грузовой транспорт, дорожная и строительная техника
Большинство современных автомобилей не нуждается в регулярной смазке, за исключением смазывания дверных петель, замков и запирающих механизмов и выводов полюсов. Из приблизительно 30 скрытых узлов (рис. 9 и 15), требующих смазки в современной машине, только ШРУС (шарниры равных угловых скоростей) нуждаются в значительных количествах смазки. Несмотря на то, что в настоящее время по-прежнему используются традиционные усовершенствованные литиевые смазки, содержащие дисульфид молибдена, для некоторых современных автомобилей более предпочтительны литиевые комплексные или полиуретановые смазки, и их использование будет расти в будущем.
| Наименование |
Тип |
kf |
| Радиальные шариковые подшипники |
Однорядные |
0,9-1,1 |
| Двурядные |
1,5 |
| Радиальные подшипники |
Однорядные |
1,6 |
| Двурядные |
2,0 |
| Шпиндельные подшипники |
α= 15° |
0,75 |
| α= 25° |
0,9 |
| Четырехточечные подшипники |
|
1,6 |
| Самоцентрирующиеся шариковые подшипники |
|
1,3-1,6 |
| Радиально упорные подшипники |
Двурядные |
1,4 |
| Цилиндрические подшипники |
Однорядные |
3-3,5a) |
| Двурядные |
3,5 |
| |
Бессепараторный |
|
| Цилиндрические упорные подшипники |
|
90 |
| Игольчатые подшипники |
|
3,5 |
| Конические роликовые подшипники |
|
4 |
| Бочкообразные сферические роликовые подшипники |
|
10 |
| Сферические роликовые подшипники с губками (E-дизайн) |
|
7-9 |
| Сферические роликовые подшипники с центральной губой |
|
9-12 |
| a)kf= 2 для радиальной нагрузки либо возрастающей упорной нагрузки и kf =3 для постоянной упорной нагрузки. |
|
| Последствия пыли и загрязнения на контактирующих поверхностях подшипников |
Умеренные
Сильные
Очень сильные |
f1 = 0,7-0,9
f1 = 0,4-0,7
f1 = 0,1-0,4 |
| Последствия ударной нагрузки и вибраций |
Умеренные
Сильные
Очень сильные |
f2 = 0,7-0,9
f2 = 0,4-0,7
f2 = 0,1-0,4 |
| Последствия высокой температуры подшипников |
Умеренные (до 75 °С)
Сильные (75-85 °С)
Очень сильные (85-120 °С) |
f3 = 0,7-0,9
f3 = 0,4-0,7
f3 = 0,1-0,4 |
| Последствия высоких нагрузок |
Р/С = 0,1-0,15
Р/С = 0,15-0,25
Р/С = 0,25-0,35 |
f4 = 0,7-0,9
f4 = 0,4-0,7
f4 = 0,1-0,4 |
| Последствия прохождения потока воздуха через подшипники |
Несильный поток
Сильный поток
|
f5 = 0,5-0,7
f5 = 0,1-0,5
|
|
Таблица 3. Количество смазки, необходимой для последующей обработки.
Количество смазочного материала (GFT Worksheet 3)
Расчет количества смазки m1, от еженедельной до годичной
m1 = D • В • х, г
Замена смазки X
Недельная 0,002
Месячная 0,003
Годичная 0,004
Расчет количества смазки m2 для сильно укороченного периода повторной смазки
m2 = (0,5 • 20) V, кг/ч.
Расчет количества смазки m3 перед повторным запуском после нескольких лет простоя
m3 = D • В • 0,01, г,
где V— свободное пространство в подшипнике.
(π/4)B(D2 -d2)10-9 - (G/7800), м3 или
(π/4)B(D2 -d2)10-9 - ([G' • 0,4536]/7800), м3,
где d — внутренний (посадочный) диаметр подшипника, мм;
D — выходной диаметр подшипника, мм;
В — ширина подшипника, мм;
G — вес подшипника, кг;
G' — вес подшипника, фунт.
| Трансмиссия |
Тормозная система |
| Подшипники ременного шкива |
Подшипники для системы ABS |
| Подшипники/механизм сцепления |
Детали суппортов |
| Модуль круиз-контроля |
|
| ШРУС |
Электрика |
| Подшипник вентилятора |
Подшипники генератора |
| Подшипник бензонасоса |
Электрические контакты |
| Подшипники турбонагнетателя |
Контакты звукового сигнала |
| Комплектующие кузова и салона |
Система охлаждения и кондиционирования |
| Дверные ручки и петли |
Контакты проводов |
| Дверные замки и защелки |
Температурный датчик |
| Электрический привод антенны |
Подшипник виско-муфты |
| Механизмы дистанционного управления зеркалами |
Подшипник помпы |
| Шестерни механизмов регулировки сидений |
Прочее |
| Направляющие люка крыши |
Колесные подшипники |
| Механизмы стеклоподъемников |
Крестовина |
| Механизм стеклоочистителя |
|
|
Большинство смазок, используемых в автомобилях, таких как смазки для наружных поворотных шарниров, подлючений привода колеса, стартеров, генератора, механизмов регулировки сидений, выжимных подшипников, подшипников ременного шкива, стеклоподъемников и трущихся деталей механизма стеклоочистителя, специфицированы и одобрены большими автомобильными компаниями и разрабатываются в тесном сотрудничестве с производителями смазок. Однако для одних и тех же целей разные автомобильные компании определяют различные смазочные спецификации и одобряют различные смазочные материалы: например, большинство европейских и американских компаний для использования в подшипниках передних колес предпочитают смазки на литиевой основе, в то время как японские производители предпочитают смазки на полиуретановой основе. В стандарте ASTM D 4950 (табл.5 и табл.6) изложены минимальные требования к применяемым в настоящее время смазкам, которые допускается использовать при сервисном обслуживании легковых автомобилей, грузовиков и прочей техники в различных условиях. Смазочные комплексы, удовлетворяющие данным требованиям, могут иметь отметку о сертификации по системе NLGI, показанную в рис.3, эти отметки предоставляются NLGI по запросу.
Таблица 5. ASTM D 4950 спецификации классов LA и LB
LA классификация
Компоненты ходовой части и универсальные узлы с легкими условиями работы:
• частые повторные смазки;
• некритические условия использования.
LB классификация
Компоненты ходовой части и универсальные узлы, условия работы — от легких до тяжелых условий:
• удлиненные периоды повторной смазки;
• высокие нагрузки;
• жесткие вибрационные нагрузки;
• подверженность воздействию воды и иных загрязняющих веществ.
Таблица 6. Стандарт ASTM D4950 и спецификации GA, GB и GC
Используемые обозначения классифицируемых смазок колесных подшипников:
Классификация GA
Типовой сервис колесных подшипников с легкими условиями работы:
• частые повторные смазки;
• некритические условия использования
Классификация GB
• типовой сервис колесных подшипников с легкими и средними условиями работы;
• обычный городской и внедорожный сервис.
Классификация GC
Типовой сервис колесных подшипников с легкими и тяжелыми условиями работы:
• повышенный нагрев подшипников;
• частые остановки и сервис (автобусы, такси, полиция);
• повышенный износ тормозов (буксировка трейлера, перевозка тяжестей, вождение в горах).
Многоцелевые смазки на литиевой основе пришли на смену множеству других смазок в грузовиках и строительной и дорожной технике. Общепринятые смазки на основе литиевого мыла, требующие частой повторной обработки, все еще в ходу для колесных подшипников грузовиков и трейлеров. Для современных грузовиков и трейлеров с пролонгированной сменой масла необходимы смазки на основе литиевого комплекса с полусинтетическими или синтетическими маслами. Литиевые смазки, содержащие черные твердые смазочные материалы, рекомендованы для применения с «пятым колесом», для ходовой части и планетарных подшипников строительного оборудования. Многие грузовики, автобусы и большинство строительного оборудования используют централизованные смазочные системы, спроектированные для полужидких смазок типа NLGI класса 00 или 000, для бортовой (встроенной) повторной смазки. Для остальных систем требуются смазки типа NLGI класса 2. Литиевые смазки оптимизированы и рекомендованы для использования при низких температурах, обладают хорошей прокачиваемостью и низким уровнем маслоотделения.
3. Металлургическая промышленность
В Европе комплексные кальциевые и иногда полимочевинные смазки на основе минеральных масел применяют для смазывания непрерывно работающего металлургического оборудования. На рынке США предпочтительны комплексные алюминиевые и полимочевинные смазки, а японские машиностроители рекомендуют, главным образом, полимочевинные смазки. В Европе и США возрастает промышленное значение смазок на основе кальций-сульфонатного комплекса благодаря их высоким противозадирным характеристикам и отличным антикоррозийным свойствам. Некоторые производители роликовых подшипников оборудуют машины непрерывного литья подшипниками с двумя и тремя уплотнениями с непрерывным смазыванием, предпочтительно с использованием синтетической полимочевинной смазки. Если уплотнение подшипников не является герметичным, повторное смазывание способствует очищению. Загрязненную смазку, ограничивающую ресурс подшипника, вычищают.
Традиционные ЕР литиевые смазки, комплексные кальциевые смазки, смазки на основе кальций-сульфонатного комплекса, литиевые комплексные смазки, алюминиевые комплексные смазки, основой которых являются минеральные масла, применяют в оборудовании для горячей прокатки. В Индии провели успешное испытание титановой комплексной смазки местного производства. Большинство потребителей интересуют базовые масла с минимальной вязкостью 200 мм2/с при 40 °С. Смазывание стана горячей прокатки осуществляют в соответствии с системой чередования смен. В целом подшипники не подвергают повторному смазыванию в ходе рабочего процесса, а делают это только во время эксплуатационного обслуживания. Многие различные смазки, например традиционные противозадирные литиевые смазки, литиевые комплексные смазки, кальциевые комплексные смазки и смазки на основе кальций-сульфонатного комплекса, основой которых являются минеральные масла, используют при эксплуатации оборудования для холодной прокатки. Для улучшения водостойкости в современных смазках используют литиево-кальциевые смешанные масла. Некоторые кальциевые комплексные смазки помогают существенно увеличить срок службы подшипников травильных установок.
4. Горная промышленность
Открытые разработки (карьеры), на которых работают гидравлические экскаваторы, самосвалы, колесные ковшовые экскаваторы и конвейерные системы перемещения угля и пустой породы, являются активными потребителями смазочных материалов. Для данного назначения применяют литиевые, литиево-кальциевые смешанные мыльные смазки или литиевые комплексные смазки с вязкостью базового масла >350 мм2/с при 40 °С и эффективной композицией противоизносных и противозадирных присадок. Кроме того, рекомендованы твердые черные смазочные материалы. Поскольку оборудование подвергается воздействию пыли, воды и грязи, уплотнение подшипников определяет их срок службы, при этом уплотнение должно быть совместимым со смазкой.
Длина проволочных канатов, используемых на экскаваторах, драгах и в подземных шахтах, измеряется километрами. При производстве проволочных канатов применяют смазки для защиты от коррозии и минимизации трения отдельных проволок при растяжении каната под нагрузкой. Количество смазочного материала во внутреннем объеме должно составлять около 25% от веса внутренней части. Слои смазочных материалов на основе воскообразных смол наносят в процессе изготовления оборудования для того, чтобы гарантировать смазывание отдельных проволок и пучков. После изготовления проволока должна быть защищена от коррозии; это обеспечивается покраской или нанесением смазки на битумной основе с растворителем. В некоторых странах проволочные канаты поддерживают в рабочем состоянии путем очистки поверхности и повторного смазывания. Во многих странах до сих пор применяют продукты на основе битума, но эти продукты вытесняют смазки, не содержащие битума, или даже биоразлагаемые смазочные материалы. Важно нанести смазку на вершину желобчатого шкива или вскоре после намотки каната на барабан, когда после интенсивного скручивающего движения или сброса нагрузки проволока открывается и происходит активное впитывание смазки. Смазки для лебедок, предпочтительно литиевые комплексные смазки с улучшен¬ной водостойкостью, увеличивают срок их эксплуатации на несколько лет.
5. Железнодорожные смазки
В зависимости от устройства системы привода локомотива требуется применение либо трансмиссионного масла, либо трансмиссионной смазки. Слабая герметизирующая способность таких смазочных материалов приводила к протечкам, которые обычно минимизировали посредством использования продуктов на основе битума. Вязкость современных смазок, приготовленных на основе минерального масла, загущенных литиевым или натриевым мылом, составляет до 2000 мм2/с при 40 °С. Смазки для тягового двигателя не описывают в терминах консистентности: эффективную вязкость обычно проверяют при помощи вискозиметра Брукфильда, например со шпинделем номер 3 при 93 °С и при 4 об/мин получают результат от 5000 до 10 000 сПз.
Буксовые подшипники смазывают традиционными литиевыми противозадирными смазками. Разработки осевых букс, готовых к сборке, и повышение скорости современных поездов привели к необходимости усовершенствования высокотемпературных характеристик и увеличению срока службы смазок. Смазывание железнодорожных стрелок, гребней колес (применяемое, главным образом, в Европе) и изгибов рельсовых путей, применяемое в основном в США и Канаде, вызывает экологические проблемы. Биоразлагаемые смазки на основе сложных эфиров обладают лучшими водозащитными характеристиками и большей износостойкостью. Условия применения требуют, чтобы эти смазочные материалы были распыляемыми.
6. Передаточные механизмы
Для этих устройств применяют волокнистые смазки на основе натриевого мыла типа NLGI класса 0, 00 или даже 000. Несмотря на то, что по таким параметрам, как несущая способность, износостойкость и адгезия эти смазки оценивают как «очень хорошие», возрастает значение смазок на литиевой основе и смазок на основе синтетических углеводородов или полигликолей. Довольно сложные смазки используются в передаточных механизмах непрофессиональных бытовых инструментов. Смазки для современных сверлильных устройств должны выполнять несколько задач — смазывать передаточный механизм, подшипники и поршень, осуществляющий перфорацию. Приводные инструменты для профессионального применения предъявляют еще более строгие требования к таким характеристикам смазки, как низкотемпературный крутящий момент, высокотемпературные рабочие параметры и срок службы. Кольцевая зубчатая передача представляет собой тип передачи, широко применяемой в крупномасштабных системах во многих отраслях добывающей промышленности. Эти открытые передаточные механизмы требуют смазок с отличными адгезионными свойствами на основе высоковязких масел. Подобные смазки обычно наносят на зубцы передачи распылением при помощи централизованной системы смазки. Кольцевой передаточный механизм занимает ключевую позицию в производственном процессе, поэтому требуется его точная настройка и подбор смазочных материалов. Большинство производителей адгезивных смазок разработали для этого собственные схемы эксплуатационного обслуживания с особым вниманием к трибологическим моментам и предлагают данный сервис своим клиентам.
7. Применение в пищевой промышленности
Смазки для смазывания машин, применяемых при обработке пищевых продуктов, должны отвечать специфическим требованиям, связанным с продовольственным законодательством, здравоохранением, а также вкусовыми и ароматическими свойствами продуктов. Данные характеристики должны быть подтверждены в ходе испытаний, утвержденных на международном уровне и в соответствующих организациях.
Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) выпустило список ингредиентов, разрешенных для применения в смазочных составах пищевого класса (21 CFR §178.3570): белые масла перечислены в 21 CFR §178.3620. Министерство сельского хозяйства США (USDA) санкционировало использование соответствующей готовой продукции. USDA Н-1 приводит перечень продуктов, которые можно использовать при переработке пищевых продуктов там, где возможен случайный и неизбежный контакт между пищевым продуктом и смазочным материалом. Максимальное разрешенное присутствие в пищевых продуктах смазок на основе белых и синтетических масел составляет 0,1 г/кг. Поскольку USDA прекратила свою деятельность в 1999 г., разработкой стандартов и сертификацией продуктов, применяемых в пищевой промышленности и системах снабжения питьевой водой, в настоящее время занимается Национальный фонд санитарной защиты NSF (Энн Арбор, США).
8. Текстильные станки
Поскольку смазки могут вызвать загрязнение тканей, смазочные материалы для данного назначения изготавливают на основе белых масел и загущают водорастворимыми натриевыми мылами, таким образом, они легко удаляются при стирке.
9. Устройства для нанесения смазочных материалов
Смазки наносят вручную в перчатках или кистью, а также с помощью специальных устройств, шприцев для смазок и насосов для любых типов тары (например, жестяных банок, ведер, барабанов или даже контейнеров для насыпных грузов). Насосы могут быть ручными, электрическими или пневматическими. Большинство насосных систем снабжено следящими пластинами, помещаемыми в контейнер. Пластина перемещается вслед за уровнем смазки. Резиновая манжета должна прилегать к внутренней поверхности смазочного контейнера для того, чтобы избежать засасывания воздуха.
Грузовики, автобусы, строительное и деревообрабатывающее оборудование, сталелитейное оборудование и оборудование для холодной прокатки, бумажные фабрики, полиграфические машины, прессы, экскаваторы для открытых разработок и многие другие промышленные машины снабжены централизованными системами смазки. Эти системы могут быть предназначены для смазок типа NLGI класса 2 в качестве систем параллельного типа для однолинейных или двухлинейных систем смазки, обычно включающих вентили и коллекторы, или систем серийного типа, обычно включающих современные дозирующие устройства поршневого типа. Для смазок типа NGLI классов 00 и 000 используют однолинейные системы, оснащенные вентилями, аналогичные централизованным системам распределения масла. Количество смазки и интервалы смазывания контролируют механически или при помощи электроники. Смазки подбирают специально для точек смазки, однако они должны отвечать особым требованиям, например прокачиваемость при низких температурах, пониженное маслоотделение и отсутствие склонности к затвердеванию в устройствах. Смазки не должны содержать пузырьков воздуха, поскольку в этом случае может быть нарушен процесс доставки смазочного мате¬риала к точкам смазки.
Во время хранения и нанесения следует следить за чистотой смазок, поскольку любые загрязнения повышают риск уменьшения срока службы. Поскольку поверхности, смоченные маслом, захватывают пыль, контейнеры со смазкой следует хранить в закрытом виде.
10. Специальное применение и вечное смазывание
Огнеупорные смазки согласно спецификации Британского национального управления угольной промышленности (British Coal) до сих пор изготавливают на основе фосфонатных сложных эфиров или их смесей с другими базовыми маслами. С 1970 г., когда Шпенглер и Вунш описали применение смазок в прецизионных инструментах, никаких существенных перемен в данной области не произошло. То же относится и к применению смазок на атомных электростанциях. Сообщают о новых открытиях в области применения смазок для космических аппаратов и в условиях глубокого вакуума. До сих пор используются смазки на основе перфторполиалкильных эфиров, но привлекают внимание также смазки на основе полиалкилированного циклопентана. В этих областях применения используют главным образом смазки для «вечного смазывания». Подразумевается, что они будут служить десятилетиями, и факторами, ограничивающими их применение, являются в первую очередь износ и высокие рабочие температуры.
11. Применение в сочетании с полимерными материалами
Существует три варианта совместного использования смазок и полимерных материалов: смазки могут содержать полимеры в качестве загустителей, твердых смазочных материалов и присадок; полимеры могут быть герметизирующими материалами; кроме того, они могут представлять собой один из твердых компонентов пары трения или даже оба этих компонента. Несмотря на то, что в случаях, где важно взаимодействие герметизирующего материала со смазками, в первую очередь принимают во внимание свойства базового масла там, следует всегда принимать во внимание влияние присадок, особенно ЕР. Возможна даже миграция молекул мыла внутрь полимера. Несмотря на то, что трибологические обоснования применения твердых полимерных материалов были подробно описаны Бартеневым и Лаврентьевым в 1981 г., Уетцем в 1985 г и Ямагучи в 1990 г., а краткий обзор публикаций по трибологии пластиков был опубликован в 1994 г., подробное описание процессов смазывания полимерных материалов представили только Шпенглер и Вунш. Ранее для испытания воздействия смазок на полимерные материалы применяли испытание маятником по методике Баркера. Автоматизация этого способа позволила разработать устройство для более полной оценки параметров трения и износа. Доказана также необходимость испытания на склонность полимера к образованию трещин при воздействии смазки и механического напряжения. Смазывание полимеров или пар трения полимерметалл является областью, в которой применимы силиконовые смазки, более предпочтительны фторированные силиконовые смазки, а наилучшим вариантом являются смазки на основе перфторполиалкилэфиров. Несмотря на то, что силиконовые смазки, изготовленные с добавлением высокодисперсного оксида кремния, следует применять в качестве смазок общего назначения и герметизирующих материалов, силиконовые смазки с обычными загустителями иногда предпочтительны по сравнению с другими синтетическими смазками. Например, смазки, содержащие стеарат кальция или 12-гидроксистеарат кальция, разрешены для использования в пищевой промышленности, хотя даже в этом случае возникают проблемы с совместимостью, например с полиоксиметиленом (ПОМ) и диметилсиликоновыми маслами. Кроме того (что в первую очередь необходимо для базовых масел), следует избегать сползания при помощи эпиламизации, т. е. нанесения на полимер фторированного полимера в большом разведении, образующего подобие сетки на твердой поверхности, что вызывает резкое падение поверхностного натяжения.
Рынок смазочных материалов
В 2004 г. во всем мире было израсходовано 36,1 млн т смазочных материалов. Из них 1,2 млн т составили пластичные смазки. По данным NLGI, в 2004 г. было произведено 828,442 т смазок, при этом следует принять во внимание, что в эти данные внесли вклад лишь около 67% мировых производителей пластичных смазок. Наиболее широко используются литиевые смазки (56,9%). Их доля составляет 15,1%, за ними с долей 8,5% следуют традиционные кальциевые смазки (табл. 7). Несмотря на то, что смазки на основе литиевого мыла являются наиболее распространенными продуктами во всем мире, существуют значительные различия между местными рынками по отношению к другим сортам смазок. На рынках США и Канады наиболее востребованы литиевые комплексные смазки (33,3%), уровень потребления алюминиевых комплексных смазок выше среднего мирового (9,3%).
| Система загустителя |
% |
| Традиционное литиевое мыло |
56,9 |
| Литиевое комплексное мыло |
15,1 |
| Традиционное кальциевое мыло |
7,4 |
| Алюминиевое комплексное мыло |
4,8 |
| Полимочевина . |
4,6 |
| Кальциевое комплексное мыло |
3,1 |
| Органофильные глины |
2,5 |
| Натриевое мыло |
1,4 |
| Безводное кальциевое мыло |
1,1 |
| Другие металлические мыла |
0,7 |
| Другие загустители |
2,4 |
|
В Европе потребление кальциевых комплексных смазок (6,2%) выше среднего мирового, однако ниже потребления литиевых комплексных смазок (10,4%). В Япо¬нии полимочевинные смазки (21,4%) уступают традиционным литиевым смазкам (58,2%); обе эти величины превышают общемировые (табл. 8). Среди смазок на кальциевых комплексных мылах доля кальций-сульфонатных комплексных смазок держится на уровне 40% и постепенно возрастает.
| Загустители |
Мировая доля |
США |
Европа |
Япония |
| Комплексы лития |
1,5 |
33,3 |
10,4 |
1,8 |
| Комплексы алюминия |
4,8 |
9,3 |
5,0 |
1,7 |
| Полимочевина |
4,6 |
6,4 |
2,1 |
21,4 |
| Органобентонит |
2,5 |
5,4 |
2,2 |
0,7 |
| Комплекс кальция |
3,1 |
4,1 |
6,2 |
0,3 |
|
Главный потребитель смазочных материалов — автомобильный рынок, доля потребления на котором составляет около 50%. В зависимости от конкретной структуры потребления в стране он составляет менее 50% в странах с высокоразвитой промышленностью и более 50% в странах с менее развитой промышленностью. В основном применяют традиционные литиевые смазки, традиционные кальциевые смазки, зачастую натриевые смазки для регулярного смазывания грузовиков, строительного, сельскохозяйственного, деревообрабатывающего оборудования, а также ретроавтомобилей. Рынок промышленных смазочных материалов включает множество различных типов смазок, в том числе нестандартных. Крупными потребителями являются сталелитейные производства, горные разработки, особенно открытые, железнодорожные компании, автомобильные компании и производители различных машин; обычно они связаны с множеством поставщиков. Зачастую поставщики подчеркивают наличие разнообразных смазок с различными рабочими характеристиками. Среди потребителей промышленных смазок очень важным сектором является производство и применение роликовых подшипников; их потребители в дополнение к высококачественным традиционным литиевым смазкам все больше нуждаются в специфических смазочных материалах.
Что касается биоразлагаемых смазок, то в Германии смазочные материалы, ранее использовавшиеся в переключателях, полностью заменены на биоразлагаемые смазки на основе сложных эфиров. Успешно завершены испытания биоразлагаемых смазок для гребней колес в Австрии, Нидерландах и Германии. В Канаде испытания биоразлагаемых смазок для смазывания железнодорожных путей показали, что они обладают улучшенными характеристиками по допустимой нагрузке и износостойкости.
Роман Маслов.
По материалам зарубежных изданий.
|
