Пластичные смазки
В сложном и взаимосвязанном мире современной инженерии надёжность и долговечность механизмов являются первостепенными требованиями. От бесперебойной работы промышленного оборудования до безопасности транспортных систем — каждый компонент должен функционировать безупречно.
В этом контексте пластичные смазки, которые часто недооценивают, играют критически важную роль, обеспечивая стабильную работу и защиту от износа в самых разных условиях.
Данная статья посвящена комплексному анализу структуры, свойств и функциональных характеристик пластичных смазок.
Состав пластичных смазок
Виды использующихся базовых масел
Базовое масло
Минеральные базовые масла
это масла, которые получаются непосредственно из нефти
Синтетические базовые масла
это высокотехнологичные смазочные материалы, полученные путем химического синтеза из специально подобранных сырьевых компонентов
Полусинтетические базовые масла
это смесь минерального и синтетического базового масла
Виды использующихся загустителей
Загуститель
Мыльный
- Простой (Li, Ca, Al, Na)
- Комплексный (Li, Ca, Al)
- Смешанный (Li-Ca, Na-Ca)
Немыльный
- Неорганический (Бентонитовые глины, силикагель)
- Органический и углеводородный (Полимочевина, сажа, церезин)
Мыльные пластичные смазки — это смазки, для производства которых в качестве загустителя применяют мыла (соли высших карбоновых кислот). В свою очередь, их подразделяют: на натриевые; на кальциевые и алюминиевые; литиевые; комплексные (например, комплексные кальциевые, комплексные литиевые).
Структура литиевого мыла под микроскопом
Структура комплексного литиевого мыла под микроскопом
Кальциевое комплексное мыло
Углеводородные пластичные смазки — это смазки, для производства которых в качестве загустителя используются парафины, церезины, петролатумы.
Церезин
Парафин
Неорганические пластичные смазки — это смазки, для производства которых в качестве загустителя используются силикагели, бентониты.
Силикагель
Бентонит
Органические пластичные смазки — это смазки, для производства которых в качестве загустителя используются сажа, полимочевина, полимеры.
Полимер
Сравнительная характеристика различных типов загустителей
| Загуститель | Литиевый | Комплексный литиевый | Литиево-кальциевый | Безводный кальций | Мочевина | Сульфонат-кальциевый | Комплексный алюминиевый | Органоглиняный | Гидратированный кальций |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Адгезивные свойства | Хорошие | Хорошие | Очень хорошие | Очень хорошие | Хорошие | Отличные | Отличные | Хорошие | Хорошие |
| Высокотемпературные свойства | Хорошие | Очень хорошие | Хорошие | Хорошие | Отличные | Очень хорошие | Очень хорошие | Очень хорошие | Плохие |
| Низкотемпературные свойства | Очень хорошие | Очень хорошие | Очень хорошие | Очень хорошие | Хорошие | Хорошие | Хорошие | Очень хорошие | Хорошие |
| Стойкость к окислению | Хорошая | Очень хорошая | Хорошая | Хорошая | Очень хорошая | Хорошая | Очень хорошая | Очень хорошая | Хорошая |
| Высокоскоростные свойства | Хорошие | Хорошие | Хорошие | Очень хорошие | Отличные | Плохие | Хорошие | Хорошие | Хорошие |
| Низкоскоростные свойства | Хорошие | Очень хорошие | Очень хорошие | Очень хорошие | Хорошие | Отличные | Хорошие | Очень хорошие | Хорошие |
| Работа при высоких нагрузках | Хорошая | Очень хорошая | Очень хорошая | Очень хорошая | Очень хорошая | Отличная | Очень хорошая | Очень хорошая | Хорошая |
| Структурная стабильность | Хорошая | Очень хорошая | Очень хорошая | Хорошая | Варьируется | Отличная | Плохая при выс. темп. | Плохая | Хорошая |
| Водонепроницаемость | Хорошая | Хорошая | Очень хорошая | Очень хорошая | Очень хорошая | Отличная | Очень хорошая | Плохая | Очень хорошая |
| Многофункциональность | Отличная | Отличная | Отличная | Отличная | Отличная | Хорошая | Хорошая | Хорошая | Хорошая |
| Прокачиваемость | Хорошая | Очень хорошая | Хорошая | Хорошая | Плохая | Плохая | Плохая | Плохая | Плохая |
Зеленый цвет — свойства лучше, чем у литиевого загустителя. Желтый — свойства хуже, чем у литиевого загустителя
Присадки
- Противозадирные
- Противоизносные
- Адгезионные
- Антикоррозионные и др.
Добавки
- Дисульфид молибдена
- Графит
- Тефлон (PTFE)
- Медь
- Другие порошки металлов
Структура дисульфида молибдена
Графит под микроскопом
Тефлон (PTFE)
Классификация смазок по консистенции (NLGI):
Классификация пластичных смазок по консистенции была разработана Национальным институтом смазок США (National Lubricating Grease Institute, NLGI).
Классификация NLGI предусматривает девять классов консистенции смазки, соответствующих установленному диапазону пенетрации смазки после 60 двойных ходов перемешивания. Согласно классификации NLGI пластичные смазки делят на девять классов в зависимости от уровня пенетрации.
| Класс NLGI | Число пенетрации при 25 ⁰С, 10-1 мм | Консистенция | Область применения | |
|---|---|---|---|---|
| 000 | 445–475 | Очень жидкая | Закрытые зубчатые передачи | |
| 00 | 400-430 | Жидкая | ||
| 0 | 355-385 | Полужидкая | Центральные смазочные системы | |
| 1 | 310-340 | Очень мягкая | ||
| 2 | 265-295 | Мягкая | Шариковые/роликовые подшипники | |
| 3 | 220-250 | Полутвердая | Высокоскоростные подшипники | |
| 4 | 175-205 | Твердая | ||
| 5 | 130-160 | Очень твердая | Открытые зубчатые передачи | |
| 6 | 85-115 | Особо твердая | ||
Основные свойства пластичных смазок
Пенетрация (проникновение)
Характеризует консистенцию (густоту) смазки по глубине погружения в нее конуса стандартных размеров и массы. Пенетрация измеряется при различных температурах и численно равна количеству миллиметров погружения конуса, умноженному на 100. Определяется по ГОСТ 5346.
- Высокий номер NLGI = Более твердая и менее аморфная смазка
- Низкий номер NLGI = Более мягкая и текучая смазка
Прибор, на котором происходят измерения называется пенетрометр.
Вязкость базового масла
От вязкости базового масла при 40 ⁰С зависит сфера применения пластичной смазки:
- Базовое масло ISO 100 применяется для приводов, высокоскоростных подшипников
- Базовое масло ISO 220 применяется для большинства типов оборудования
- Базовое масло ISO 320 применяется для тяжелых нагрузок и средних скоростей
- Базовое масло ISO 460+, применяется для супервысоких нагрузок и низких скоростей
Пенетрометр
Температура каплепадения
Температура каплепадения — температура падения первой капли смазки, нагреваемой в специальном измерительном приборе.
Практически характеризует температуру плавления загустителя, разрушения структуры смазки и ее вытекания из смазываемых узлов (определяет верхний температурный предел работоспособности не для всех смазок).
Определяется по ASTM D 2695.
Метод определения температуры каплепадения:
- Смазку следует поместить на стенку сосуда
- Следует выбрать температуру в печи согласно ASTM D 2695
- Измерить температуру каплепадения смазки, когда первая капля масла стечет с сосуда
Прибор для определения температуры каплепадения
Водостойкость
Водостойкость пластичных смазок измеряется согласно стандарту DIN 51 807 часть 1.
Исследуемая смазка наносится на стеклянную пластину, помещаемую в пробирку, наполненную дистиллированной водой.
Пробирка ставится в водяную баню с заданной температурой на три часа. Изменение вида смазки оценивается визуально по шкале от 0 (изменений нет) до 3 (сильные изменения) при заданной температуре.
Прибор для определения водостойкости
Коллоидная стабильность
Характеризует выделение масла из смазки в процессе механического и температурного воздействия при хранении, транспортировке и применении.
При испытаниях определенное количество пластичной смазки помещается в специальный сосуд, имеющий дно конической формы с отверстиями, под гнет массой 100 г.
Сосуд помещается в термостат с температурой +40 °C на одну неделю. После этого количество отделенного масла относится в % к первоначальной массе смазки. Испытание на маслоотделение регламентировано стандартом DIN 51 817.
Прибор для определения коллоидной стабильности
Трибологические характеристики (ЧШМ)
Трибологические характеристики пластичных смазок тесно связаны с вопросами трения и износа. Это важнейшие показатели, которые определяют свойства смазки в граничных слоях контакта с поверхностью металла в условиях граничного трения.
Трибологические характеристики определяются на четырёхшариковой машине трения (ЧШМ).
ЧШМ — это прибор, который применяется для трибологических исследований смазочных масел и смазок (противоизносные и противозадирные свойства).
Испытание заключается во вращении трёх стальных шариков под нагрузкой против трёх статичных стальных шариков, покрытых смазкой. В ходе испытания измеряются скорость вращения, температура и продолжительность воздействия.
ЧШМ
Показатели, определяемые на ЧШМ:
- Критическая нагрузка (Pk) — нагрузка, при превышении которой начинается интенсивный износ, вызванный задиром в результате разрушения адсорбционного слоя смазки.
- Нагрузка сваривания или предельная нагрузка Рc — это такая нагрузка, при превышении которой шары схватываются (свариваются). Чем выше показатель, тем лучше ЕР-свойства смазки.
- Диаметр пятна износа (Dи) — показатель качества, оценивающий влияние испытуемого продукта на изменение характеристик трения в условиях эксплуатации.
- Индекс задира (Из) — это расчетная величина, связывает три приведенных выше параметра. Чем он выше, тем лучше смазочные характеристики. Измеряется в ньютонах. Определяет, насколько смазка может уменьшить количество повреждений, которые образуются в результате тесного рабочего контакта металлических поверхностей.
Калькулятор объёмов смазки для подшипников
Определение скоростного фактора подшипника
Частота вращения, об./мин.
Наружный диаметр наружного кольца подшипника, мм
Внутренний диаметр внутреннего кольца подшипника, мм
Скоростной фактор подшипника
0
Определение количества закладываемой смазки в подшипник
Ширина подшипника, мм
Вес подшипника, кг
Наружный диаметр наружного кольца подшипника, мм
Внутренний диаметр внутреннего кольца подшипника, мм
Процент заполнения
Расчетное количество смазки
0 г.
*Информация, полученная с помощью калькулятора, носит справочный характер.
Совместимость пластичных смазок
на разных загустителях
Своевременная замена смазок и их совместимость играют важную роль в обеспечении надежной работы техники.
В случае смены одной пластичной смазки на другую необходимо обратить внимание на совместимость базовых масел и загустителей.
Для этого ниже приведены таблицы: «Таблица совместимости загустителей» и «Таблица совместимости базовых масел».
Таблица совместимости загустителей
| Литиевое | Кальциевое | Натриевое | Литиевое комплексное | Кальциевое комплексное | Натриевое комплексное | Бариевое комплексное | Алюминиевое комплексное | Глина (бентонит) | Полимочевина | Комплекс сульфоната кальция | |
| Литиевое | + | • | — | + | — | • | • | — | • | • | + |
| Кальциевое | • | + | • | + | — | • | • | — | • | • | + |
| Натриевое | — | • | + | • | • | + | + | — | • | • | — |
| Литиевое комплексное | + | + | • | + | + | • | • | + | — | — | + |
| Кальциевое комплексное | — | — | • | + | + | • | — | • | • | + | + |
| Натриевое комплексное | • | • | + | • | • | + | + | — | — | • | • |
| Бариевое комплексное | • | • | + | • | — | + | + | — | • | • | • |
| Алюминиевое комплексное | — | — | — | + | • | — | + | + | — | • | — |
| Глина (бентонит) | • | • | • | — | • | — | • | — | + | • | — |
| Полимочевина | • | • | • | — | + | • | • | • | • | + | + |
| Комплекс сульфоната кальция | + | + | — | + | + | • | • | — | — | + | + |
Совместимость
Требуются испытания
Несовместимость
Таблица совместимости базовых масел
| Минеральное/PAO | Эфирное | Полигликолевое | Силиконовое | Полифенилэфирное | |
| Минеральное/PAO | + | + | — | — | • |
| Эфирное | + | + | + | — | • |
| Полигликолевое | — | + | + | — | — |
| Силиконовое | — | — | — | + | — |
| Полифенилэфирное | • | • | — | — | + |
Совместимость
Требуются испытания
Несовместимость
Руководство по выбору пластичных смазок
Пластичные смазки подбираются с учетом сфер и условий применения, их функциональных особенностей для различных сегментов.
Ниже представлен алгоритм подбора пластичных смазок, если нет определенных рекомендаций от производителя.
1 этап. Необходимо определить температурный диапазон работы узла трения
Для выбора пластичной смазки для применения в области высоких температур стоит руководствоваться выбором типа загустителя.
| Тип загустителя в пластичной смазке | Максимальные рабочие температуры |
|
До +120 °С |
|
До +140 … +160 °С |
|
До +160 … +180 °С |
|
До +180… +200 °С |
|
До +200 … +260 °С |
Для выбора пластичной смазки для применения в области низких температур стоит руководствоваться выбором типа базового масла и его кинематической вязкости при 40 °С.
| Тип базового масла | Вязкость базового масла при 40 ⁰С | Минимальная температура |
| Минеральное или синтетическое базовое масло | 1000 сСт и выше | ≥0 °С |
| Минеральное или синтетическое базовое масло | До 460 сСт | 0…-20 °С |
| Минеральное базовое масло | До 220 сСт | -20…-30 °С |
| Синтетическое базовое масло | До 460 сСт | |
| Минеральное базовое масло | До 100 сСт | -30…-40 °С |
| Синтетическое базовое масло | До 220 сСт | |
| Синтетическое базовое масло | До 100 сСт | -40…-50 °С |
| Синтетическое базовое масло | До 32 сСт | -50…-60 °С |
| Синтетическое базовое масло | До 15 сСт | -60 °С |
| Силиконовое (кремнийорганическое) масло | Любой вязкости | Ниже -60 °С |
2 этап. Далее необходимо определить, какой будет уровень влажности (обводнения) при применении выбираемой пластичной смазки
| Тип загустителя | Уровень влажности (обводнения) |
| Любой тип загустителя, соответствующий прочим условиям работы узла | Нормальная атмосферная влажность окружающей среды |
| Любой тип загустителя, соответствующий прочим условиям работы узла, кроме натриевого мыла | Повышенная влажность |
|
Высокая влажность |
|
|
|
Динамическое воздействие воды (вымывание, технологически неизбежное обводнение) |
3 этап. Затем необходимо определить уровень механических нагрузок
От данного показателя будет зависеть вязкость базового масла при 40 ⁰С, а также, какие присадки и добавки будут входить в состав.
| Уровень механических нагрузок | Вязкость базового масла при 40 ⁰С | Наличие присадок и добавок |
| Низкие механические нагрузки | 50-100 сСт | Нет трибологических присадок и добавок |
| Средние механические нагрузки | 100-220 сСт | Трибологические присадки |
| Повышенные механические нагрузки | 220-320 сСт | Трибологические присадки |
| Высокие удельные давления | 320-460 сСт | Трибологические присадки, дисульфид молибдена, графит, фторопласт |
| Высокие удельные давления, динамические (ударные) нагрузки | 460 сСт и выше | Трибологические присадки, дисульфид молибдена, графит, фторопласт |
4 этап. Определяем воздействие агрессивной среды
| Тип загустителя и базового масла | Воздействие агрессивной среды |
| Поликарбомидный комплекс (полимочевина), бентонит + минеральное или синтетическое масло | Растворы щелочей |
| Поликарбомидный комплекс (полимочевина) + минеральные и синтетические базовые масла | Растворы щелочей и кислот |
| PFPE-загуститель + PTFE-базовое масло | Углеводородные растворители |
| PFPE и PTFE смазки | Кислородная среда (кислородное оборудование) |
| PFPE - PTFE смазки | Радиационное облучение |
5 этап. Далее необходимо определить скоростной фактор подшипника
Подбор пластичной смазки в зависимости от скоростного режима подшипника производится расчетным путем по специальной эмпирической формуле:
где
- Dn — скоростной фактор подшипника
- n — частота вращения вала (корпуса), об/мин
- Дн — наружный диаметр подшипника, мм
- Двн — внутренний диаметр подшипника, мм
Далее с помощью полученного значения скоростного фактора Dn с учетом рабочей температуры по специальной таблице или кривым находим значение вязкости базового масла при 40 °С в основе искомой смазки.
График подбора кинематической вязкости базового масла при 40 ⁰С по температурам и скоростному фактору
Таблица подбора кинематической вязкости базового масла при 40 ⁰С по скоростному фактору подшипника
| Скоростной фактор (DN) | Вязкость базового масла при 40 ⁰С |
| <100 000< /td> | > 460 сСт |
| 100 000 | 220 сСт |
| 300 000 | 150 сСт |
| 500 000 | 100 сСт |
| 600 000 | 68 сСт |
| 800 000 | 32 сСт |
| Более 1 000 000 | <15 сСт< /td> |
Таблица подбора класса консистенции NLGI по скоростному фактору и температурам
| Рабочие температуры, ⁰С | Скоростной фактор (DN) | Консистенция по NLGI |
| -35 ⁰С до +40 ⁰С |
|
|
| -18 ⁰С до +65 ⁰С |
|
|
| +40 ⁰С до +135 ⁰С |
|
|
Ассортимент пластичных смазок компании AIMOL
| Название | Цвет | NLGI | Загуститель | Базовое масло | Вязкость базового масла, при 40 ⁰С | Рабочий температурный диапазон, ⁰С |
| AIMOL GREASE LITHIUM CALCIUM EP 2 | Светло-коричневый | 2 | Литиево-кальциевый | Минеральное | 220 | От -20 до +120 |
| AIMOL GREASE LITHIUM EP 0 | Янтарный | 0 | Литиевое мыло | Минеральное | 150 | От -30 до +120 |
| AIMOL GREASE LITHIUM EP 00/000 | Янтарный | 00/000 | Литиевое мыло | Минеральное | 150 | От -30 до +120 |
| AIMOL GREASE LITHIUM EP 1 | Янтарный | 1 | Литиевое мыло | Минеральное | 150 | От -30 до +130 |
| AIMOL GREASE LITHIUM EP 2 | Янтарный | 2 | Литиевое мыло | Минеральное | 150 | От -30 до +130 (кратковременно до +150) |
| AIMOL GREASE LITHIUM EP 2 MOLY | Черный | 2 | Литиевое мыло | Минеральное | 150 | От -30 до +130 |
| AIMOL GREASE LITHIUM EP 3 | Янтарный | 3 | Литиевое мыло | Минеральное | 150 | От -25 до +130 (кратковременно до +150) |
| AIMOL GREASELINE BENTONITE 2 | Светло-коричневый | 2 | Бентонит | Минеральное | 100 | От -10 до +180 |
| AIMOL GREASE LITHIUM COMPLEX EP 2 BLUE | Синий | 2 | Комплексное литиевое мыло | Минеральное | 220 | От -30 до +160 |
| AIMOL GREASELINE LITHIUM COMPLEX EP 2 SHS FLUOR | Светло-коричневый | 2 | Комплексное литиевое мыло | Синтетическое | 32 | От -55 до +150 |
| AIMOL GREASETECH BARIUM COMPLEX EP 1-2 | Светло-коричневый | 1,5 | Комплексное бариевое мыло | Минеральное | 220 | От -10 до +145 |
| AIMOL GREASETECH BARIUM COMPLEX EP 2 SHS | Кремовый | 2 | Комплексное бариевое мыло | ПАО+эфиры | 32 | От -40 до +150 |
| AIMOL GREASETECH FLUOR EP 2 SLS | Белый | 2 | Тефлон PTFE | Фторированный эфир | 500 | От -30 до +250 |
| AIMOL GREASETECH POLYUREA EP 2 | Светло-коричневый | 2 | Полимочевина | Минеральное | 220 | От -20 до +190 |
| AIMOL GREASETECH POLYUREA EP 2 SLS | Кремовый | 2 | Полимочевина | Эфирное | 320 | От -30 до +200 |
| AIMOL GREASETECH CAS EP 2 LS Red | Красный | 1,5 | Сульфонат кальция | Минеральное | 420 | От -25 до +190 |
| AIMOL GREASETECH CAS 460 EP 2 | Коричневый | 2 | Сульфонат кальция | Минеральное | 460 | От -15 до +180 |
| AIMOL GREASETECH CAS EP 2 LS GREEN | Зеленый | 2 | Зеленый | Минеральное | 320 | От -20 до +160 |
| AIMOL FOODLINE GREASE 3H | Белый | 3 | Бентонит | Белое масло | 100 | От -30 до +120 |
| AIMOL FOODLINE GREASE ALUMINIUM COMPLEX HD 2 | Белый | 2 | Комплексное алюминиевое мыло | Полусинтетическое | 510 | От -15 до +150 |
| AIMOL FOODLINE GREASE ALUMINIUM COMPLEX M 0 | Белый | 0 | Комплексное алюминиевое мыло | Белое масло | 220 | От -20 до +130 |
| AIMOL FOODLINE GREASE ALUMINIUM COMPLEX M 00 | Белый | 00 | Комплексное алюминиевое мыло | Белое масло | 220 | От -20 до +130 |
| AIMOL FOODLINE GREASE ALUMINIUM COMPLEX M 1 | Белый | 1 | Комплексное алюминиевое мыло | Белое масло | 220 | От -20 до +130 |
| AIMOL FOODLINE GREASE ALUMINIUM COMPLEX M 2 | Белый | 2 | Комплексное алюминиевое мыло | Белое масло | 220 | От -20 до +130 |
| AIMOL FOODLINE GREASE ASP 2 | Белый | 2 | Комплексное алюминиевое мыло | ПИБ+ПАО | 220 | От -20 до +150 |
| AIMOL FOODLINE GREASE CAS 2 SHS | Бежевый | 2 | Сульфонат кальция | ПАО | 100 | От -40 до +225 |
| AIMOL FOODLINE GREASE CAS 2 SLS | Бежевый | 2 | Сульфонат кальция | ПАО | 420 | От -40 до +240 |
| AIMOL FOODLINE GREASE CAS M 2 HS | Бежевый | 2 | Сульфонат кальция | Белое масло | 100 | От -25 до +220 |
| AIMOL FOODLINE GREASE FLUOR HT 2 | Белый | 2 | Тефлон PTFE | Фторированный эфир | 500 | От -30 до +300 |
| AIMOL FOODLINE GREASE SILICONE 3 | Белый | 3 | Неорганический | Силиконовое (метилполисилоксан) | 1500 (при 25 ⁰С) | От -30 до +200 |
| AIMOL FOODLINE GREASE SLT 2 | Белый | 2 | Комплексное кальциевое мыло | ПАО | 13 | От -60 до +110 |
| AIMOL FOODLINE GREASE TF-S 2 | Белый | 2 | Неорганический | ПАО + ПИБ | 320 | От -40 до +180 |