Смазочные материалы. Виды, свойства, характеристики

Смазочные материалы представляют собой вещества различного происхождения и состава, при обыкновенной температуре находящиеся в жидком, твердом и промежуточном между ними состоянии и предназначенные для устранения трения между соприкасающимися поверхностями разнообразных частей машин.

Смазочные материалы плотно пристают к соприкасающимся поверхностям, вследствие чего последние являются как бы отделенными друг от друга тонким слоем смазки. Чем плотнее смазка прилипает к скользящей поверхности, тем лучше она разделяет трущиеся поверхности. Кроме того, уменьшение трения зависит от вязкости смазочного материала: чем меньше внутреннее трение частиц смазки между собой, тем больше происходит уменьшение общего трения смазочных материалов и частей машин. В результате этих двух зависимостей лучшим смазочным материалом нужно признать такой, который обладает наибольшей липкостью и наименьшей вязкостью.

Расход смазочного материала определяется степенью его вязкости: чем она меньше, тем больше смазки выжимают трущиеся поверхности и тем самым увеличивается расход смазочного материала и обратно.

При выборе смазочных материалов руководствуются следующими факторами:

• давлением скользящих поверхностей друг на друга: чем оно сильнее, тем большей липкостью должен обладать смазочный материал;
• быстротой движения трущихся поверхностей: чем она значительнее, тем меньшей вязкостью должны обладать смазочные материалы, чтобы внутреннее трение их было незначительно;
• температурой трущихся поверхностей: чем она выше, тем большей липкостью и вязкостью должны обладать смазочные материалы, так как при отсутствии этих свойств они будут легко выжиматься и стекать со смазанных поверхностей, следствием чего будет более быстрый износ деталей машин и механизмов.

Моторные масла

Исходя из требований двигателя внутреннего сгорания и температуры окружающего воздуха моторное масло подбирается по двум основным критериям: уровню эксплуатационных свойств по классификации API или ACEA и вязкости по классификации SAE, которая выбирается в зависимости от температуры окружающего воздуха и степени изношенности двигателя.

Классификация моторного масла по API.

Первая классификация масел по условиям их применения и уровням эксплуатационных свойств была предложена Американским институтом нефти (API) еще в 1947 году. С тех пор она неоднократно дополнялась, но принцип разделения масел на две категории «S» и «С» сохранился. К категории «S» (Service) относятся масла для четырехтактных бензиновых двигателей, к категории «С» (Commercial) – масла, предназначенные для дизелей автомобильного транспорта, дорожно-строительной техники и сельскохозяйственных машин.

Уровни эксплуатационных свойств по API в порядке возрастания требований к качеству подразделяются в категории «S» на девять классов (SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ), а в категории «С» – на десять классов (CA, CB, CC, CD, CD-II, CE, CF, CF-2, CF-4, CG-4). Цифры при обозначении классов (CD-II, CF-2, CF-4 и CG-4) дают дополнительную информацию о применяемости данного класса масел соответственно в двухили четырехтактных дизелях. Для обозначения универсальных масел, т. е. таких, которые могут применяться для смазывания бензиновых двигателей и дизелей, принята двойная маркировка, например SF/CC, SG/CD, SJ/СF-4 и т. п.

Классификация моторного масла по ACEA.

Европейская ассоциация автомобильных представителей (ACEA) ввела с 1996 года новую классификацию моторных масел, которая базируется на европейских методах испытания, а также использует некоторые общепризнанные американские моторные и физико-химические методы испытания по API, SAE и ASTM. С 1 марта 1999 г. все новые масла должны соответствовать требованиям ACEA-98. Классификация АСЕА-98 подразделяет моторные масла на три категории (в зависимости от назначения) – А, В и Е:

• А1, А2, А3 – три уровня качества масел для бензиновых двигателей;
• В1, В2, В3, В4 – четыре уровня качества масел для легких дизельных двигателей легковых автомобилей и фургонов на базе легковых автомобилей;
• Е1, Е2, Е3, Е4 – четыре уровня качества масел для тяжелых дизельных двигателей грузовых автомобилей.

Классификация моторного масла по SAE.

Одним из основных свойств моторного масла является его вязкость и ее зависимость от температуры в широком диапазоне (от температуры окружающего воздуха в момент холодного пуска зимой до максимальной температуры в двигателе при максимальной нагрузке летом).

Наиболее полное описание соответствия вязкостно-температурных свойств масел требованиям двигателей содержится в общепринятой на международном уровне классификации SAE3000. Она подразделяет моторные масла на шесть зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) и пять летних (20, 30, 40, 50, 60) классов вязкости. Чем больше число, входящее в обозначение класса, тем выше вязкость масел, относящихся к нему. Всесезонные масла обозначаются сдвоенным номером, первый из которых указывает на минимальные значения динамической вязкости масла при отрицательных температурах и гарантирует пусковые свойства, а второй – определяет характерный для соответствующего класса вязкости летнего масла диапазон кинематической вязкости при 100 °С и динамической вязкости при 150 °С.

Наряду с обычным минеральным маслом, продуктом прямой переработки нефти, существует масло синтетическое, полученное в результате реакции синтеза при взаимодействии различных молекул веществ животного или растительного происхождения.

Масло, приготовленное на синтетической основе, как правило, на 20–30 % дороже, однако оно обеспечивает более длительный период работы двигателя до очередной замены масла, а при регулярном использовании – долгую жизнь двигателю.

«Синтетика» – прекрасный смазочный материал, многие его показатели превосходят аналогичные показатели масел с нефтяной основой: лучшая вязкость, меньшая испаряемость, более широкий диапазон рабочих температур, более высокая сопротивляемость окислению.

Синтетическое масло обеспечивает легкий пуск двигателя в сильные морозы и прекрасно защищает изнашивающиеся детали при больших нагрузках, позволяя экономить топливо, да и эксплуатационный расход масла снижается.

Моторные масла производства стран СНГ в целом по качеству значительно уступают зарубежным. По действующей классификации все масла, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания, называются моторными и в зависимости от рекомендуемых областей применения подразделяются на шесть групп (А, Б, В, Г, Д, Е). Для двигателей автомобилей используются только масла групп Б, В, Г. Внутри каждой группы масла подразделяются на марки.

Условное обозначение масла состоит из буквы М, числа, указывающего вязкость масла, буквы, определяющей группу масла, а также индексов 1 или 2, обозначающих, что масло предназначено для карбюраторных двигателей или дизелей. Отсутствие индекса свидетельствует о том, что масло можно применять для обоих типов двигателей. Буква И после обозначения группы указывает на то, что в масле содержатся импортные присадки. Например, в марке масла М-8Г1 буква М означает, что это масло моторное, цифра 8 – характеристика вязкости, буква Г с индексом 1 показывает, что масло относится к группе Г и предназначено для смазывания карбюраторных двигателей.

По показателям вязкости масла СНГ подразделяются на 22 класса.

Масло для бензопил. Двухтактное моторное масло состоит из базового масла и присадок, как и масло для четырехтактных двигателей. В качестве присадок применяют различные растворители, которые улучшают смешивание масла с топливом, перекачиваемость и распыление масла. В обычных двухтактных маслах доля растворителей примерно 20 %. В некоторых случаях это может отрицательно отражаться на смазывающих свойствах при высоких температурах.

Использование масла в двухтактных двигателях зависит от условий эксплуатации двигателя. Поэтому в разных двухтактных двигателях необходимо использовать масло, предназначенное именно для данного типа двигателя бензоинструмента.

В двигателях, работающих при высоких температурах, а к ним относятся и бензопилы, необходимо использовать масла, содержащие металлические присадки. Их главное свойство – отличное смазывание при высоких температурах, но, к сожалению, по мере улучшения смазывания отрицательной чертой становится большое образование сажи. При низких рабочих температурах в камере сгорания и на свечах образуется нагар. Поэтому не рекомендуется оставлять инструмент, работающий на холостых оборотах, на длительное время.

Масла для двухтактных двигателей окрашиваются в синий, зеленый или красный цвет, чтобы потребитель мог отличить смесь бензина с маслом от чистого бензина. При подборе масла для двухтактных двигателей необходимо руководствоваться рекомендациями производителей двигателей, которые в большинстве случаев указывают процентное соотношение смеси – масло/бензин.

По классификации API масла для двухтактных двигателей делятся на четыре группы:

• TA (TSC-1) – масла, предназначенные для малых двигателей с рабочим объемом до 50 см³ с воздушным охлаждением. Такие двигатели применяются на мопедах, мотокосах и в малых электрогенераторах;
• TB (TSC-2) – масла, предназначенные для скоростных двигателей с рабочим объемом 30–200 см³ с воздушным охлаждением, работающих при больших нагрузках. Такие двигатели применяются на мотороллерах, мотоциклах, бензопилах;
• TC (TSC-3) – масла, предназначенные для двигателей с высокими требованиями к качеству масла, большим соотношением топливо/масло. Применяются в мотоциклах, снегоходах и др. (кроме моторных лодок). Соответствуют требованиям ASTM D 4859-97;
• TD (TSC-4) – масла, предназначенные для подвесных двигателей моторных лодок с водяным охлаждением. Соответствуют требованиям качества ASTM D 4681-87 и NMMA TC-W.

Существует также классификация Японской организации автомобильных стандартов (JASO). По уровню требований масла делятся на три категории: FA, FB и FC. Требования повышаются слева направо (т. е. от А к С).

Для смазки цепей бензопил применяются специальные масла, имеющие высокие смазывающие свойства, улучшенные антикоррозийные и антиизносные свойства, способствующие снижению загрязнения цепи. В качестве примера можно привести масла марок ELF SUPER BOIS, FORESTELF PRO 100, ELF BOIS.

Смазки

В бывшем СССР до 1979 года наименования смазок устанавливались произвольно. В результате одни смазки получили словесное название, другие – номер, третьи – обозначение создавшего их учреждения. В 1979 году был введен ГОСТ 23258-78, согласно которому наименование смазки должно состоять из одного слова и цифры.

Смазки классифицируют по консистенции, составу и областям применения.

По консистенции смазки разделяют на пластичные, полужидкие и твердые.

Пластичные и полужидкие смазки представляют собой коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды, дисперсной фазы, а также из присадок и добавок. Наибольшее применение пластичные смазки получили в подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых, винтовых и цепных передачах, многожильных тросах. Наиболее существенные, влияющие на эффективность применения пластичных смазок следующие факторы:

• особенности узлов трения и условия эксплуатации смазок (температура, нагрузка, скорость перемещения трущихся пар);
• совместимость смазок с конструктивными материалами;
• совместимость смазок друг с другом при их возможном смешивании.

Твердые смазки до отвердения являются суспензиями, дисперсионной средой которых служит смола или другое связующее вещество и растворитель, а загустителем – дисульфид молибдена, графит, технический углерод и т. п. После отвердения (испарения растворителя) твердые смазки представляют собой золи, обладающие всеми свойствами твердых тел и характеризующиеся низким коэффициентом сухого трения.

По составу смазки разделяют на четыре группы.

1. Мыльные смазки, для получения которых в качестве загустителя применяют соли высших карбоновых кислот (мыла). Мыльные смазки в зависимости от применяемого для их получения жирового сырья называют условно синтетическими (анион мыла – радикал синтетических жирных кислот) или жировыми (анион мыла – радикал природных жирных кислот). Например, синтетические или жировые солидолы.
2. Неорганические смазки, для получения которых в качестве загустителя используют термостабильные с хорошо развитой удельной поверхностью высокодисперсные неорганические вещества. К ним относят силикагелевые, бентонитовые, графитные, асбестовые и другие смазки.
3. Органические смазки, для получения которых используют термостабильные высокодисперсные органические вещества. К ним относят полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые и другие смазки.
4. Углеводородные смазки, для получения которых в качестве загустителей используют высокоплавкие углеводороды (петролатум, церезин, парафин, озокерит, различные природные и синтетические воски).

В зависимости от типа дисперсионной среды различают смазки на нефтяных и синтетических маслах.

По области применения смазки разделяют:

• на антифрикционные (снижение износа и трения сопряженных деталей);
• узкоспециализированные (отраслевые);
• консервационные (предотвращение коррозии металлических изделий и механизмов при хранении, транспортировании и эксплуатации);
• уплотнительные (герметизация зазоров, облегчение сборки и разборки арматуры, сальниковых устройств, резьбовых, разъемных и подвижных соединений);
• канатные (предотвращение износа и коррозии стальных канатов).

При эксплуатации бензопил в основном применяются антифрикционные и консервационные смазки.

К антифрикционным смазкам общего назначения относят солидолы – наиболее дешевые пластичные смазки. Они водостойкие, хорошо защищают металлы от коррозии, имеют хорошие противоизносные свойства. При температуре выше 60–70 °С используются натриевые и кальциевые смазки.

Выпускаются смазки данного типа следующих марок: Солидол С, Солидол Ж, Графитин, Графитин Ж.

Область применения: относительно грубые узлы трения механизмов и машин, транспортных средств, сельскохозяйственной техники, ручной инструмент, шарниры, винтовые и цепные передачи, тихоходные шестеренчатые передачи и т. п. Имеют хорошую водостойкость, коллоидную стабильность, защитные свойства, но узкий диапазон рабочих температур (tр от –20 до +65 °С) и низкую механическую стабильность.

Антифрикционные смазки общего назначения для повышенных температур выпускаются следующих марок: Смазка 1-13, Консталин, Литин-2. Предназначены для смазывания узлов трения качения и скольжения механизмов и машин. Работоспособны при температуре от –40 до +120 °С.

Многоцелевые антифрикционные смазки можно применять в различных узлах трения (подшипниках качения и скольжения, шарнирах, зубчатых и цепных передачах и т. п.), рассчитанных на использование пластичных смазок. Во всех случаях они могут служить заменой смазок общего назначения и в большинстве узлов трения – смазок общего назначения для повышенных температур. Эти смазки водостойки и работоспособны в широком интервале скоростей, температур и нагрузок, имеют хорошие защитные свойства.

Многоцелевые смазки не предназначены для замены морозостойких, термостойких, приборных и других специализированных смазок. К этой группе относятся следующие смазки: Литол-24, Литол-24РК, Литол-24М, ШРУС-4М, Фиол-1, Фиол-2, Фиол- 2М, БНЗ-3. Представляют собой смесь нефтяных масел, литиевых мыл 12-оксистеариновой кислоты и пакета присадок. Смазки имеют хорошие консервационные свойства, хорошо защищают металлические изделия от коррозии. Предназначены для применения в узлах трения колесных, гусеничных транспортных средств и промышленного оборудования, работающих при температуре от –40 до +120 °С. Применение указанных типов смазок позволяет сократить расход пластичных смазок, снизить износ оборудования и увеличить срок службы оборудования.

В некоторых узлах трения температура достигает 200– 350 °С и выше. Для таких условий выпускаются термостойкие антифрикционные смазки, из которых наиболее распространенными являются ЦИАТИМ-221, ВНИИНП-207, ВНИИНП-231, ВНИИНП-246. Этот вид смазок представляет собой синтетическое масло, загущенное комплексным кальциевым мылом с добавлением антиокислительной присадки. Эти смазки предназначены для смазывания подшипников качения электромашин, систем управления и приборов с частотой вращения до 10 000 об./мин, узлов трения и сопряженных поверхностей металл–металл и металл–резина, работающих при температуре от –60 до +250 °С.

При более низких температурах и в маломощных механизмах следует закладывать низкотемпературные антифрикционные смазки или многоцелевые антифрикционные смазки. Эти смазки предназначены для механизмов, работающих при низких температурах (до –60 °С). Выпускают более 10 марок морозостойких смазок, из которых наибольшее распространение получили Лита, Зимол, ЦИАТИМ-201, МС-70, МУС-3А.

При наличии агрессивных сред рекомендуется применять антифрикционные химически стойкие смазки: ЦИАТИМ-205, ВНИИНП-279, ВНИИНП-280, ВНИИНП-282, ВНИИНП- 294, ВНИИНП-295. Смазки устойчивы к воздействию концентрированных неорганических кислот, щелочей, аминов, гидразинов и т. д. Имеют высокую водостойкость и защитные свойства. Работоспособны на воздухе при температуре от –50 до +150 °С, в агрессивных средах при температуре от –50 до +50 °С.

Консервационные (защитные) смазки применяются для защиты от коррозии металлических изделий, предотвращения ржавления изделий из черных и цветных металлов, консервации металлических изделий и механизмов при транспортировании или длительном хранении. Имеют высокие адгезионные и консервационные свойства, водостойкость, удерживаются на наклонных и вертикальных поверхностях. Рабочая температура от –50 до +50 °С. Применяют смазки марок ПВК, ВТВ-1, ПН и др.

Промывочные материалы

Если масло в двигателе грязное и имеет явно выраженные частицы парафинов и шламов или если двигатель отработал больше положенного моторесурса до замены масла, рекомендуется промыть двигатель.

Продукцию для промывки двигателя можно разделить на три группы.

1. Специальное промывочное масло. Заливается в двигатель после слива отработанного моторного масла. В своем составе содержит повышенное количество активных моющих присадок и имеет увеличенное щелочное число. Произведено из базовых минеральных масел. После его заливки мотор должен поработать на холостом ходу 10–15 мин (без нагрузки). После этого масло максимально сливается и двигатель заполняется маслом, которое по классу и вязкости рекомендовано производителем. После использования промывочного масла можно заливать в двигатель любой тип масла, от минерального до синтетического. Производители промывочного масла это предусматривают: его остатки безвредны для двигателя.
2. Промывочные жидкости. Используются так же, как и промывочное масло.
3. Моющие добавки к моторному маслу – «Пятиминутка». Способ применения «Пятиминутки» (концентрата моющих присадок) очень простой. Она заливается непосредственно перед заменой в старое масло, и двигатель работает 10–20 мин на холостом ходу. Отработанное масло сливается и заменяется на новое.