Особенности применения низкотемпературных смазок Setral

Использование консистентной смазки уменьшает трение и износ  поверхности трения, смазка имеет решающее значение для снижения потерь на трение в электродвигателях, редукторах и трансмиссиях, и по мере того, как усложняются узлы и механизмы, характеристики смазок становятся все более сложными. В преддверии наступления зимнего периода для узлов и механизмов,  эксплуатируемых на открытом воздухе, наступает сложные период.


Рисунок 1 Карьерный самосвал БЕЛАЗ в условиях Крайнего Севера

Во избежание аварийных остановок и выхода из строя оборудования, в данной статье мы приведем основные факторы правильного выбора пластичной смазки для температур ниже 0°С с указанием реологических и трибологических характеристик смазок. Низкотемпературными называются смазки, которые благодаря своему компонентному  составу не теряют своих пластичных свойств при морозе, даже если температура эксплуатации достигает -30°С  и ниже. Особенно актуально использование таких смазок северных регионах и районах Крайнего Севера, где промышленное оборудование работает круглогодично. В суровые морозы обычные смазки загустевают настолько, что перестают поступать в зазоры между трущимися механизмами. В итоге их использование становится неактуальным и опасным, т.к.  защита поверхностей трения сводится к нулю.

Консистентная смазка широко используется для смазывания 90% шарикоподшипников из-за ее преимуществ в герметизации зазоров и предотвращения попадания загрязняющих веществ в оборудование.  При смазывании подшипника в условиях холодного климата мы обязательно должны учитывать вязкость дисперсной среды, т.к. при понижении температуры окружающей среды ниже -20°С  вязкость увеличивается, что влечет за собой уплотнение каркаса смазки при этом сопротивление вращению подшипника практически не наблюдется. Однако при понижении температуры ниже -50°С  приводит к необходимости выбора смазки на основе маловязкого синтетического базового масла с уменьшением процента содержания загустителя в составе смазки.


Рисунок 2 График зависимости вязкости от температуры

Концентрация дисперсионной среды (базовое масло) в пластичных смазках обычно составляет от 70 до 95% масс. Применяются как нефтяные, так и синтетические масла и их смеси, в биоразлагаемых смазках растительные масла. Дисперсная фаза – загуститель, 5-30% масс – это мыла различных высокомолекулярных карбоновых кислот, углеводороды (парафины), неорганические и органические вещества.

1. Тип дисперсионной среды (базовое масло)

Вязкость используемого в качестве дисперсионной среды масла определяет вязкостные характеристики смазки, возможность прокачиваемости  при отрицательных температурах в ЦСС  и сопротивление вращению в подшипнике. От состава масла во многом зависят условия применения пластичной смазки, а именно рабочий температурный диапазон, сопротивление воздействия внешних факторов и т.д.

Пластичные смазки, предназначенные для работы в температурном режиме до -50 ℃ и ниже,  относятся к типу морозостойких (низкотемпературных), с верхним рабочим пределом +120℃ ….+130 ℃, а при использовании силиконовых масел и сложных эфиров верхний предел может быть увеличен до + 300 ℃.

В основном для производства морозостойких смазок используются синтетические базовые масла такие как:

- полисилоксаны (силиконы)

- сложные эфиры

- PAO

Данные масла отвечают необходимым требованиям:

- низкая вязкость, не более 100 сСт при +40℃

- низкая температура застывания -60℃ и ниже

- низкая испаряемость при высоких температурах

2. Тип загустителя

В качестве дисперсной фазы  для низкотемпературных смазок применяются литиевые, литиево-комплексные, алюминиевые, сульфонат-кальциевые, полимочевинные загустители и PTFE (тефлон). Бентонитовый загуститель, который показывает прекрасную термостабильность при высоких температурах, не подходит для использования при температурах эксплуатации ниже -20 ℃.


Рисунок 3 Централизованная система смазки крана

2. Консистенция смазки

Консистенция  является важным фактором, влияющим на характеристики смазки. Консистенция смазки выражается в виде десятых долей мм с указанием интервала для каждого конкретного класса NLGI. Согласно классификации NLGI для низкотемпературной эксплуатации в централизованной системе смазки рекомендуются классы консистенции  00/000, 00,0 и 1 для обеспечения прокачиваемости смазки. Применение в зимний период смазок консистенции NLGI 2 и 3  возможно только при закладной (ручной) системе смазывания узла при условии, что в качестве базового масла применяется синтетическое базовое масло (PAO или эфиры).

Консистенция как ключевой параметр любой смазки зависит от концентрации загустителя в смазке, производственных процессов производства, качественных показателей основных компонентов и других факторов. Однако механизм влияния консистенции на реологические свойства, фрикционные и износостойкие свойства консистентных смазок еще предстоит выяснить. Микроструктура загустителя смазки дополнительно влияет на ее трибологические свойства.

3. Реологические свойства пластичных смазок                                                                                                              

Реологические (вязкостные) свойства литиевой и полимочевинной смазок в большей степени зависят от дисперсионной среды (раздел 1) так как она составляет до 85% масс смазки и для низкотемпературного исполнения применяются синтетические масла.

Причем использование полностью синтетической дисперсионной среды может быть неоправданно и добавление даже незначительной доли такого компонента может привести к значительному расширению вязкостно-температурных характеристик и  улучшить подвижность при отрицательных температурах среды, что в свою очередь,  расширяет диапазон рабочих температур смазки. При проведении ряда исследований установлено, что кинематическая вязкость масла, используемого в качестве дисперсионной среды, оказывает некоторое влияние на характеристики прокачиваемости смазок. Так, уровень эффективной вязкости смазок при пониженных температурах напрямую связан с вязкостью и индексом вязкости масла, а не температурой его кристаллизации. Однако, вязкость в меньшей степени влияет на прочностные характеристики, особенно в сравнении с химическим составом дисперсионной среды.



3.1 Прокачиваемость смазок

Вязкостные свойства определяют  прокачиваемость смазок при низких температурах, стартовые характеристики узла трения в режиме трения покоя и сопротивление вращению подшипника при стабильном режиме работы, а также возможность смазывания поверхности трения. В отличие от масел, вязкость смазок зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига. При увеличении скорости деформации вязкость резко снижается, поэтому обычно говорят об эффективной вязкости смазок при данном градиенте скорости и при постоянной температуре.  Например,  эффективная вязкость самой популярной литиевой смазки Литол-24 составляет не более 650 Па· с, при -20°С и среднем градиенте скорости деформации 10 с ˉˡ . При достижении данного показателя более 2 000 Па ·с, смазка полностью теряет пластичность и затвердевает, т.е. перестает функционировать как смазочный материал. В узле возникает режим граничного и затем сухого трения, поверхности трения подшипника разрушаются и узел выходит из строя.

Прокачиваемость определяется Вентметром Линкольна измерением манометрического давления при температурах +30°С , 0°С и минус 30°С.                                                                                                              

Выводы:

При выборе морозостойкой низкотемпературной пластичной смазки для применения при низких температурах окружающей среды, мы должны учитывать всю вышеуказанную информацию для длительной безаварийной работы узлов трения машин и механизмов. Кратко перечислим данные факторы:

- тип базового масла – синтетическое (полисилоксаны, PAO)

- типы загустителей – литиевый, литиево-комплексный, сульфонат-кальциевый, полимочевинный

- класс консистенции NLGI

- прокачиваемость

- нагрузка узла

Пластичные смазки Setral с низкотемпературными свойствами: