Вся электронная библиотека >>>

 Автомобильные смазки  >>>

 

 

Автомобильные пластичные смазки


Раздел: Автомобили

 

2.4. СМАЗОЧНЫЕ СВОЙСТВА

  

Под смазочными свойствами или смазочной способ, ностью обычно понимают антифрикционную эффективность смазочных материалов в узлах трения в отсутствие гидро. динамического режима смазки. В более широком смысле имеется в виду совокупность показателей, характеризующих их антифрикционные, противоизносные и противозадирные свойства.

Доказана зависимость смазочных свойств от способности смазочного материала к образованию на поверхностях трения физических и химических пленок, которые предотвращают прямой контакт этих поверхностей, локализуя сдвиг в объеме или в граничном слое смазки. Антифрикционная и противоизносная эффективность таких пленок зависит от их строения, толщины, механических и физико-химических свойств. Она тем выше, чем больше прочность образуемой смазками пленки в нормальном и меньше в тангенциальном к плоскости сдвига направлении. Наличие в пластичных смазках структурного каркаса, противостоящего действию нагрузок, присутствие в их составе разнообразных поверхностно- и химически активных веществ, образующих антифрикционные поверхностные пленки, обусловливают их частое и эффективное применение в механизмах, эксплуатируемых в граничном режиме трения [29, 31].

В связи со сложностью физико-химических и механо- динамических процессов, происходящих в зоне трения, пока что отсутствуют методы и критерии, которые позволили бы однозначно оценить эффективность смазочного материала как антифрикционного и противоизносного средства. Обычно смазочную способность оценивают по коэффициенту трения, величине износа, по критическим значениям нормальной нагрузки или температуры разрушения смазочной пленки, а также по производным от нагрузки и износа показателям, например по величине индекса задира. С этой целью широко используют машины трения различной модификации с контактом трущихся поверхностей в точке, по линии и иногда по плоскости. По принципу использованного узла трения различают машины шариковые, с цилиндрами, скрещивающимися или трущимися о плоские образцы со скольжением ползуна по диску, возвратно-поступательные и т. п. Наиболее широко распространены машины, в которых этот узел представляет собой пирамиду из четырех шаров. Имеются также двух- и пятишариковые машины [31].

Существуют два принципиально отличных метода оценки (Мазочной способности на машинах трения: коэффициент прения или показатели износа измеряют ь зависимости 0Т температуры или нагрузки. Так, по скачкообразному увеличению коэффициента трения узла четырехшариковой машины, работающей при постоянной нагрузке, небольшой постоянной скорости вращения и при ступенчатом повышении температуры (через 10...20 °С) судят о критической температуре разрыва масляной пленки.

По стандартному методу ГОСТ 9490—75 испытание смазочных свойств на четырехшариковой машине проводят при постоянной температуре, но ступенчатом повышении негрузки. Определяют критическую нагрузку заедания Рк, критическую нагрузку сваривания Р, й индекс задира И3. Смазочные свойства масел и смазок оценивают совокупностью этих показателей. Противоизносные свойства часто оценивают по величине диаметра пятна износа Д„ при заданных времени, температуре испытания и постоянной рабочей нагрузке.

Испытания на машинах трения носят условный характер, так как не моделируют ни одного реального случая работы узла. К тому же результаты испытания одного и того же смазочного материала на различных машинах трения не всегда сопоставимы. Нельзя также считать безукоризненными и используемые в них критерии. Так, Рс относится к области нагрузок, при которых прочность приповерхностного слоя металла на десятичный порядок ниже исходной, в, следовательно, этот показатель не имеет отношения к смазочным свойствам масел и смазок, а И3 вообще не имеет физического смысла. Только Рк характеризует прочность смазочной пленки, поскольку разделяет области умеренного и повышенного износа. Тем не менее такие испытания позволяют сравнить смазочные свойства испытуемых и эталонных материалов в стандартных условиях испытания и оценить влияние на них состава, а также в некоторой степени прогнозировать поведение смазочного материала в условиях эксплуатации.

г При исследовании указанными методами смазочных масел, которые являются компонентами пластичных смазок, установлено [31], что в условиях граничного трения основную роль в уменьшении трения и износа играют не вязкостные свойства этих масел, а их смазочная способность, обусловленная, адсорбцией на поверхностях трения молекул различной полярности и образованием граничных пленок, Устойчивых к воздействию контактных нагрузок. Известно, что из неполярной среды, какой являются минеральные масла, на поверхности металла адсорбируется первичная мономолекулярная пленка органических кислот и спиртов, причем к металлу примыкают полярные группы, а внешняя поверхность пленки образована метильными группами углеводородных радикалов адсорбированных молекул. Первичная пленка достраивается бимолекулярными наслоениями, состоящими из' димеров этих ПАВ. В зависимости от конкретных условий толщина граничной смазочной пленки может включать от нескольких до 400...500 молекулярных слоев и достигать толщины около 1 мкм. Толщина пленки пропорциональна окружной скорости. Такие пленки обладают резко выраженной анизотропией механических свойств, которая связана с тем, что силы взаимодействия активных групп молекул с поверхностью металла значительно больше сил взаимодействия в плоскостях, образуемых метильными группами молекул соседних слоев. Неполярные молекулы углеводородов также ориентируются и адсорбируются под действием силового поля металла, но образуют непрочные мономолекулярные пленки, которые легко разрушаются, так как соседние молекулы слабо связаны между собой. Из молекул полярных и неполярных веществ могут формироваться неустойчивые пленки смешанного строения.

Химические сорбционные пленки на поверхности металла могут образовываться жирными кислотами или их эфирами, а также соединениями, содержащими серу, хлор или фосфор и применяемыми в качестве противоизносных и про- тивозадирных присадок. Пленки мыл, образованные жирными кислотами или их эфирами, не обеспечивают работу тяжело нагруженных узлов трения, работающих с выделением значительного количества тепла, так как температура j плавления мыл в большинстве случаев ниже температур, I возникающих в зоне контакта. В таких тяжелых условиях j наиболее эффективны пленки сульфидов, хлоридов, фосфатов и других элементов, обладающие противозадирными свойствами и предотвращающие развитие катастрофического износа. Эффективными в условиях граничного трения являются также некоторые окисные пленки, формирующиеся на металле в результате подвода кислорода из атмосферы или из смазочного материала. Указанные пленки имеют . меньшую по сравнению с чистым металлом механическую прочность и меньшую температуру плавления. Модифици- | рование поверхностей трения в процессе работы приводит I к снижению шероховатости и сопровождается более

равномерным распределением нагрузки в контакте, при этом возможно также п образование маслами сплошной гидродинамической пленки. Модифицирование поверхности трения рсегда вызывает уменьшение силы трения, но не всегда снижает износ. Так, химическое взаимодействие активных соединений с металлом в условиях граничного трения может приводить к несколько большему изнашиванию поверхностей, особенно в период приработки, чем в условиях гидродинамического режима смазки (31].

Таким образом, при подборе соединений, активно влияющих на образование поверхностных пленок и модифицирование поверхностей трения, необходимо находить компромисс между их противоизносной и противозаднрной эффективностью. При этом создается оптимальная (с точки зрения возможности возникновения гидродинамического режима трения) микрогеомстрия поверхностей и предотвращается как заедание и сваривание, так и повышенный износ поверхностей трения.

Значительно улучшает смазочную способность смазок введение в них высокодисперсных порошков кристаллических веществ со слоистой структурой: графита, дисульфида и диселеннда молибдена, диселенидов вольфрама и ниобия, нитрида бора и т. д. Эти вещества нередко используются И самостоятельно в качестве твердой смазки. Заполняя микронеровпости на поверхности твердых тел, порошки со слоистой структурой под влиянием деформаций образуют на них ориентированные пленкп, которые выдерживают большие нагрузки но нормали к кристаллическим поверхностям и легко деформируются в направлении сдвига [31].

Исследования [10] на четырехшариковой машине трения (ЧШМ) в режиме граничного трения показали, что при одинаковом загустителе и различных дисперсионных средах противоизносные свойства пластичных смазок зависят от противоилюсных свойств этих сред. При трении стали по стали они улучшаются в следующем порядке: полисилокса- новые жидкости, нефтяные масла, диэфиры. Тин загустителя Мало влияет па толщину масляной пленки, однако не-полярный загуститель — церезин и в большей степени Молярный — литиевое мыло стеариновой кислоты улучшают, ^'неорганический загуститель — силикагель (осажденный и, особенно, пирогенный) ухудшает противоизносные свойства Дисперсионных сред. Оказалось, что противозадирные свойства церезиновых и литиевых смазок, а также смазок на основе пирогенного силикагеля ниже или аналогичны этим свойствам соответствующих дисперсионных сред, а смазок, приготовленных на осажденном силикагеле,— примерно такие же, как у этих сред, или даже выше. Введение церезина или мыла в дисперсионные среды а концентрации в которой эти загустители обычно содержатся п пластичны; смазках, сглаживает различия между смазками, получениями на средах различной природы, как в отношении показателей протнвоизносных, так и противозадирны свойств. Добавки же спликагеля нивелируют различия п смазочном действии различных загустителей.

Установлено, что противоизносные свойства литиевые смазок изменяются в соответствии с изменением против;;- износпых свойств и степенью очистки нефтяного масла от ароматических соединении, причем существует оптимум т;.- кон очистки. На примере дисперсий разной концентрации стеарата лития в неполярном нефтяном масле показано, что противоизносные свойства мыльномасляных композиций I достигают оптимума вблизи критической концентрации мшцллообразования мыла (для стеарата лития около 0,01% масс.). При более высоких концентрациях, когда образуется сплошная пространственная структура, характер- пая для пластичных смазок, эти свойства несколько ухудшаются, так как затрудняется обновление упорядочен ной адсорбционной пленки мыльных молекул на поверхностях трения. Обнаружена большая противоизпосная эффективность литиевых мыл стеариновой кислоты по сравнению г мылами синтетических жирных кислот, что может быт:, связано с присутствием в последних активных кислородсодержащих продуктов окисления парафина. Смазки на осно ве стеаратов Li и Na по смазочным свойствам близки но уступают кальциевым смазкам [48],

При исследовании влияния концентрации мыл (стеара и 12-окспстеарат литии, кальциевое комплексное мыло) на смазочную способность пластичных смазок установлено, чтч с ростом полярности молекул мыла возрастает смазочная способность смазок, приготовленных на неполярных средах. С ростом концентрации загустителя от 5 до 30% толщина смазочной пленки может увеличиться в 1,5...4,3 раза.

 Одной из проблем при использовании в пластичных смазках полярных загустителей является их совместимость с противоизносными и протпвозадирными присадками. Многие из таких присадок, принадлежащих к органическим соединениям и содержащих S, С1. Р и др., являются активными модификаторами структуры, которые снижают загущающий эффект загустителя, разупрочнян мыльные и снликагелевые смазки. Эффективным методом снижения разупрочняюшсго действия поверхностно-активных веществ является введение в состав смазок нсполярных загустителей (например, церезинов), а также порошкообразных кристаллических веществ слоистого строения, используемых как добавки, улучшающие смазочную способность масел и смазок: графита, дисульфида молибдена и т. п. С этой целью могут быть использованы также порошки металлов или их окислов, полимеры и другие относительно неактивные вещества, Возможно ослабление отрицательного действия присадок на объемные свойств мыльных смазок путем подбора соответствующей дисперсионной среды и условий гомогенизации.

Специализированные автомобильные смазки значительна различаются по смазочным свойствам, так как должны удовлетворять специфическим требованиям конкретных у лов и механизмов автомобилей. Например, смазки, содержа щие присадки — ШРБ-4 (для шарниров рулевых тяг) шрус-4 и крус (для карданных шарниров равных угловы скоростей) характеризуются наиболее высокими показателя ми смазочных свойств среди отечественных автомобильные смазок и не уступают лучшим зарубежным образцам аналогичного назначения. Довольно высокими смазочным) свойствами обладают литиевые смазки, применяемые н игольчатых подшипниках крестовин карданных валов. Эт< смазка № 158, содержащая фталоцианин меди и фиол- 2у с присадкой MoS'). Вместе с тем смазка карданная AM, используемая в карданных шарнирах равных угловых скоростей типа Вейс на автомобилях ЗИЛ, по своим смазочным свойствам не лучше смазок общего назначения и многоцелевой смазки литол 24 и значительно уступает зарубежным карданным смазкам Esso Ladex HPF-2; Shell Aluania ЕР-2; Olistamoly-2 и др., которые содержат эффективные противоизносные и противозадирные присадки

При эксплуатации автомобиля, особенно в условиях повышенной запыленности окружающей среды, большое значение приобретает способность пластичных смазок противостоять абразивному износу узлов трения. В наиболее Г тяжелых случаях эксплуатации концентрация пыли в смазке может достигать 25%, в результате чего ресурс узлов трения снижается в два и более раз. Установлено, ; что пластичные смазки могут существенно снижать абразив- : ный износ, причем в сочетании с герметизацией узлов и применением оптимальных конструкционных материалов результат возрастает в еще большей степени. Наиболее эффективны смазки, содержащие некоторые кислородсодержащие органические соединения, особенно многоатомные , спирты и их эфиры в количестве 2...5%. В присутствии естественных и искусственных абразивных материалов такие смазки способны в 1,5...2,5 раза снизить износ поверхностей 1 трения. Это связано со способностью поверхностно-активных веществ проникать в микротрещины абразивных частиц, снижать прочность частиц и ускорять процесс их разрушения в зоне трения под воздействием нагрузок. Как эффективная | добавка такого рода к смазкам различного состава хорошо зарекомендовал себя этиленгликоль.

Изучение внешнего вида поверхностей трения с помощью электронного микроскопа и профилографа-профилометра показало, что снижение абразивного износа этих поверхностей при наличии в смазке этиленгликоля сопровождается увеличением их шероховатости в начале опыта и постепенным уменьшением ее по мере разрушения абразивных частиц. Это указывает на способность этиленгликоля еще и пласти фицировать поверхность металла.

На абразивный износ оказывают влияние состав и свойства пластичных смазок. Так, увеличение концентрации и загущающего эффекта загустителя, а также понижение вязкости дисперсионной среды усиливают абразивный износ. Величина абразивного износа зависит также от тиксотропных свойств смазок и фазовых превращений, происходящих с мыльными загустителями при изменении температуры. К наиболее эффективным смазкам для предотвращения абразивного износа относятся литиевые и, особенно, литиево-углеводородные смазки.

Испытание смазки литол-24 с добавкой 4% этиленгликоля в ступицах колес автомобилей, эксплуатируемых в запыленных карьерах, выявило возможность увеличения срока службы подшипников ступиц колес автомобилей на 14%. Еще большего эффекта следует ожидать от разработки специальных смазок оптимальной рецептуры, особенно при их использовании в недостаточно герметизированных или открытых узлах трения, эксплуатируемых в условиях повышенной запыленности.

Одним из наиболее распространенных видов повреждения автомобильных подшипников качения в процессе эксплуатации является питтинг их рабочих поверхностей, причем наиболее чувствительны к питтингу игольчатые подшипники крестовин карданных валов. Возникновение питтингового поражения зависит не только от условий эксплуатации, но и от состава и свойств применяемых смазок. Однако анти- питтинговые свойства смазок не нормируются и, как правило, не определяются.

Антипиттинговые свойства смазочных материалов можно оценить на шариковых машинах трения и стендах с реальными подшипниками. Так, при оценке антипиттинговых свойств автомобильных смазок полезной оказалась стандартная машина ЧШМ-3,2 с модифицированным рабочим узлом: нижние шары не закрепляются и свободно перекатываются в специальном испытательном кольце.

Эти же смазки были испытаны в игольчатых подшипниках на стенде с замкнутым силовым контуром, имитирующем работу крестовин карданных валов автомобилей. Определяли глубину лунок, образующихся на поверхности шипа крестовины, и концентрацию железа в работавшей смазке ( 23). И в этом случае, как и на ЧШМ-3,2, лучший результат показали смазки крус и фиол-2у, которые характеризуются наиболее высокими показателями смазочных свойств при испытании по ГОСТ 9490—75. Таким образом, была подтверждена доминирующая роль анти- питтинговых свойств для смазок, применяемых в игольчатых подшипниках крестовин карданных валов.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Автомобильные пластичные смазки

 

Смотрите также:

  

АВТОМОБИЛЬ. Смазка тросов управления

Как заменитель можно использовать Литол-24, смазку № 158 или ЦИАТИМ-201, в крайнем случае — моторное масло. Смазки, которые сильно густеют при низких температурах, например солидол или 1-13, применять не рекомендуется...

 

Система смазки дизельного двигателя. Масляный насос. Масляные...

Система смазки. Масляный насос приводится в действие от шестерни коленчатого вала через дополнительную промежуточную шестерню.
0215 кг пластичного смазочного материала (смазка Литол-24; ЯНЗ-2; 1-13Ж). ... www.bibliotekar.ru/spravochnik-59/8.htm.

 

АВТОМОБИЛЬ. Смазка шарниров передней подвески и рулевых тяг

Как заменитель пригоден Литол-24, в крайнем случае — солидол. Неводостойкие смазки, например 1-13, употреблять для смазки названных узлов нельзя, так как они быстро эмульгируются и смываются водой, проникающей в шарнир через неплотности.

 

Масла и смазки применяемые в автомобилях. Двигатель автомобиля

Выпускаются жировые консталины 1-13, УТ-1, УТ-2 и синтетические ЯНЗ-2, 1-13с и Литол-24. Буква Т обозначает, что смазка тугоплавкая. Консталин применяется для смазки деталей, защищенных от влаги.

 

Эксплуатационные средства, антифриз тосол, амортизаторная жидкость....

В продажу выпускаются различные смазочные материалы (масло автомобильное АС-8, масло М-10Г для автомобиля «Жигули», масло гипоидное, смазка графитная «УСА», смазка «Литол-24», смазка «ПВК», смазка «Фиол-1», смазки ЦИАТИМ, смазка 1-13, смазка ШРБ-4...