Тема 6. Автомобільні пластичні мастила

Тема 6. Автомобільні пластичні мастила

Пласти́чні масти́ла — матеріали основною функцією яких є зменшення зносу деталей, що труться, з метою подовження строку служби машин і механізмів. Поряд із цим пластичні мастила виконують й інші функції. Так, в окремих випадках вони не стільки зменшують знос, скільки упорядковують його, не допускаючи задира, заїдання та заклинювання поверхонь, що труться. Мастила запобігають проникненню до поверхонь, що труться, агресивних рідин, газів, парів, а також абразивних матеріалів (пилу, бруду тощо). Майже всі мастила виконують захисні функції, запобігають виникненню корозії 
металевих поверхонь. Завдяки антифрикційним власивостям, мастила суттєво зменшують енергетичні витрати на тертя, що дозволяє економити потужність машин і механізмів.

У машинах і механізмах є різні вузли тертя (підшипники, ресори, деякі зубчасті передачі, карданні з'єднання тощо), які не вдається змазувати рідкою оливою, тому що до них не можна або невигідно її безперервно подавати. Для мащення цих вузлів використовують пла­стичні мастила (за старою системою класифікації — консистентні).

Пластичні мастила — це мінеральні оливи, згущені до мазеподіб­ного стану. В країнах СНД випускається близько 200 марок пластич­них мастил різного призначення.

Вузли тертя, що змазуються пластичним мастилом, простіші в обслуговуванні, не так часто потребують заміни мастила, постійного нагляду за їхньою роботою.

Мастило за своїм складом є складною речовиною. В найпрос­тішому випадку вона складається з двох компонентів — оливної ос­нови (дисперсне середовище) та твердого загусника (дисперсна фаза).

Кількість загусника в мастилах лежить у межах 5 .30 % (най­частіше 1 .20 %). Він і визначає основні характеристики мастила.

Для перемішування оливи із загусником частину останнього вби­рає олива та розбухає, створюючи структурний каркас мастила. При цьому в чашечках, утворених частинками загусника, що встиг роз­бухнути, знаходиться рідка олива. В такому вигляді мастило нагадує грудку вати, просочену рідиною. Структурний каркас не міцний і при невеликому навантаженні руйнується; тоді олива починає текти, наближаючись до рідкого стану. Цим і забезпечується надійне ма­щення вузлів тертя. Проте, як тільки мастило вивільниться від на­вантаження, воно зразу немовби застигає та міцно утримується на деталях, не стікаючи з них. Ця властивість пластичних мастил дає змогу використовувати їх в негерметизованих, слабко герметизова­них або зношених вузлах тертя.

Більшість мастил мають у своєму складі 80 .90 % нафтових або синтетичних олив, до яких з метою надання їм пластичності вводять 10 .20 % того чи іншого загусника. Крім того, пластичні мастила мо­жуть містити до 5 % води і до 10 % графіту, стабілізатори та інші ре­човини.

Як загусник найчастіше застосовують мила різних металів (нат­рієві, літієві кальцієві), тверді вуглеводні (парафін, церезин і їх су­міші), які здобувають з нафти та інших речовин.

Для виготовлення мильних загусників використовують індивіду­альні жирні кислоти, які одержують із природних жирів та синтетич­них жирних кислот. Перші мастила дістали назву жирових, а другі — синтетичних.

Вуглеводні мастила здобувають сплавленням нафтової оливи з твердими вуглеводнями. Вони мають невисоку температуру плавлен­ня, абсолютно не розчинні у воді, крізь них слабко просочуються во­дяні пари. Ці мастила легко наносяться зануренням деталі в мастиль­ний розплав або за допомогою щітки. Навіть тонкий шар вуглевод­невого мастила (близько 0,5 мм) надійно захищає поверхню від шкідливої дії води та пари. Виходячи з цього, виготовляють такі мас­тила як консерваційні та захисні.

Основні експлуатаційні властивості

До основних властивостей пластичних мастил належать водостій­кість, температура крапання, пенетрація, колоїдна стабільність, ан­тикорозійні та захисні (консерваційні) властивості тощо.

Водостійкість характеризує властивість пластичного мастила не руйнуватись під дією води. Ця властивість визначається зануренням досліджуваного мастила в теплу воду. Неводостійке мастило через 10 .15 хв розчиняється. За цією ознакою мастила поділяють на водо­стійкі та неводостійкі.

Температура крапання — це температура падіння першої краплі пластичного нафтопродукту, який нагрівають у капсулі спеціального термометра.

Температура крапання мастила визначає верхню температурну Межу його використання. Вважається, що мастило можна застосову­вати при температурі, на 15 .20 °С нижчій від температури крапання.

За цією температурою, яка в основному залежить від типу загусника мастила поділяють на низько-, середньо- та тугоплавкі.

Пенетрацією називаються умовний показник механічних власти­востей мастил, що чисельно дорівнює глибині проникнення в нього стандартного приладу (конуса), вираженої в десятих частках мілімет­ра. Ця величина характеризує консистентність (густину) мастила, тобто його властивість нести навантаження і чинити опір витіснен­ню з підшипника. Пенетрацію визначають на спеціальному приладі (пенетрометрі), що показує число пенетрації. У позначення мастила входить клас консистенції, який встановлюється залежно від значен­ня числа пенетрації: 00, 0, 1,2, 3, . 7, (див. нижче).

Колоїдна стабільність означає здатність мастила протидіяти ви­діленню оливи під дією навантаження. Вона виражає у відсотках кількість мастила, що виділилось від узятої для випробування його кількості.

Випаровуваність виражає у відсотках кількість мастила, яке випа­рувалось від узятої для випробування його кількості. Процеси випа­ровування і втрати колоїдної стабільності призводять до підвищення концентрації загусника в мастилах, порушенню їхньої однорідності та зниженню пластичності.

Границя міцності — це мінімальне напруження зсуву під дією іне­рційних сил, при якому мастило починає текти внаслідок руйнуван­ня каркаса, створеного загусником. Границя міцності визначає здат­ність мастил утримуватись на поверхні деталей за наявності сили інерції, її визначають на спеціальному приладі — ротаційному плас-товіскозіметрі.

В'язкість пластичних мастил залежить від швидкості деформації й оцінюється ефективною в'язкістю, під якою розуміють в'язкість н'ютонівської рідини, яка при заданому режимі течії чинить такий самий опір зсуву, як і мастило. Крім того, треба знати в'язкісно-швидкісну характеристику — відношення значень в'язкості мастил при сталій температурі, але при двох різних швидкостях деформації. Експлуатаційні характеристики мастил поліпшуються при зниженні їхньої в'язкості, але зношування тертьових деталей при цьому збіль­шується.

В'язкісні властивості мастил визначаються при температурі 70 .100 °С на автоматичних капілярних віскозіметрах типу АКБ, в яких мастило за допомогою пружини продавлюється із змінною швидкістю крізь капіляр.

Механічна стабільність характеризує властивість мастил проти­діяти руйнуванню під навантаженням. Мастило з поганою механіч­ною стабільністю швидко руйнується, розширюється і витікає з вуз­лів тертя. Таким чином, механічна стабільність впливає на границю міцності та в'язкість мастила. Коли воно не працює, ці показники не змінюються або підвищуються, внаслідок чого мастило може за­тверднути й у подальшому не надходитиме до робочих поверхонь з усіма негативними наслідками. Механічна стабільність мастила ви­значається на приладі, який називається тиксометром (на ньому оцінюють границю міцності до та після руйнування мастила).

Під хімічною стабільністю розуміють стійкість мастила до окиснення повітрям. Окиснення призводить до зміни кислотного числа та зменшення границі міцності мастила на зсув. Таке явище, як правило, спостерігається при підвищених температурах (понад 100 °С).

Під протикорозійними властивостями розуміють відсутність ко­розійного впливу мастила на металеві поверхні.

У процесі роботи та зберігання корозійні властивості мастил зна­чно знижуються внаслідок їх окиснення. У зв'язку з цим після довго­го зберігання їх слід перевірити зануренням у них металевих пласти­нок й оглядом їхньої поверхні після витримки при підвищеній тем­пературі протягом певного часу.

Захисні (консерваційні) властивості визначають здатність мастила за­побігати корозійному впливу навколишнього середовища на металеву по­верхню. Консерваційні властивості мастил залежать від їхньої здат­ності утримуватись на поверхні металу, не стікаючи, а також від колоїд­ної та хімічної стабільності, водостійкості, повітропроникності. Кон­серваційні мастила мають запобігати корозії металів в умовах 100 % -ї вологості протягом багатьох місяців і навіть років. Випробування проводять під водою в ексикаторі або в камерах вологості (див. нижче).

Класифікація та маркування пластичних мастил

У наш час діють дві класифікації пластичних мастил: стара, що використовувалась до 1979 p., та нова, яку було введено в дію з 1 ли­пня 1979 р. відповідно до ГОСТ 23258 — 78. Тому потрібно знати обидві.За старою класифікацією всі пластичні мастила поділяються на такі групи: антифрикційні, захисні, канатні та ущільнювальні.

Тривалий час у нашій країні основними мастилами не тільки для БДМ, а й для автомобілів старих моделей були кальцієві та натрієві мастила типу солідолу, консталіну, мастила 1-13, УССА тощо. Ці мастила недостатньо водостійкі, працездатні у вузькому інтервалі температур, мають низьку механічну стабільність, витікають із під­шипників та інших вузлів тертя, недовговічні. Це призводило до то­го, що їх часто треба було міняти або доповнювати. На мащення ма­шин витрачалось досить багато часу, а оскільки необхідність мащен­ня залежить від багатьох випадкових чинників, воно проводилось або раніше, або пізніше, ніж це потрібно. Через це підприємства ма­ли великі втрати часу на непланові ремонти машин аварійного хара­ктеру. Починаючи з 1970 p., стали виробляти комплексні кальцієві, барієві та інші мастила. Для автомобільного транспорту особливо перспективною виявилася розробка високоякісних багатоцільових пластичних мастил на основі окситерату літію типу Литол-24. З'явилися й інші, більш якісні мастила: ЛСЦ-15, Фиол-1, Фиол-2, Фиол-2у, Шрус-4, ШРБ-4, Силикол тощо. Багато з них застосовують­ся при складанні машин і до їх капітального ремонту не потребують заміни.

Недостатня довговічність голчастих підшипників карданного ва­ла автомобілів ВАЗ стала причиною заміни в них мастила Литол-24 на Фиол-2у.

Установлення на автомобілі вакуумного підсилювача зумовило необхідність використання нового мастила Силикон. Багатоцільо­ві літієві мастила Литол-24, Фиол-1, а також спеціальні мастила (ЛСЦ-15, ШРБ-4, Шрус-4, Униол-1) майже за всіма показниками перевершують старі мастила (солідоли, 1-13, ЦИАТИМ-201). їхніми перевагами є широкий температурний інтервал, працездатність при підвищеній температурі (120 .130 °С), як правило, задовільні або до­брі мастильні властивості та висока механічна стабільність.

Остання властивість особливо важлива для підшипників ковзан­ня і шарнірних з'єднань, тобто для таких вузлів, де все мастило за­знає деформації. Там, де солідол витікає, Литол-24 зберігає свої вла­стивості, утримується у вузлі та забезпечує тривалу роботу без зміни та додання (періодичність його заміни порівняно з солідолом у шар­нірних рульових й інших тяг підвищується втричі, а у шліцьових з'єднаннях карданного вала — у 5 .6 разів).

При переході від мастила 1-13 у підшипниках маточини коліс на Литол-24 термін роботи до заміни мастила збільшується у 2 .3 рази.

Солідоли, мастило ЦИАТИМ-201 з антипітинговими властивос­тями близькі між собою і значно гірші, ніж Литол-24. Мастило Шрус-4 має ще кращі властивості, воно може застосовуватись для мащення не тільки шарнірів нових автомобілів сім'ї ВАЗ, а й підши­пників зчеплення телескопічних стояків, деталей карбюраторів та ін­ших зчеплених вузлів (шарнірів і підшипників). До недоліків цих ма­стил можна віднести їхню досить високу ціну та малий обсяг випуску.

На нашу думку, наведений аналіз пластичних мастил стане в на­годі не тільки автомобілістам, а й механікам, які експлуатують і роз­робляють інші мастила. Передусім бажано випробувати працездат­ність, нових мастил та сміливіше впроваджувати їх у практику. Вва­жаємо, що це буде рентабельно.

Згідно з ГОСТ 23258 — 78 усі пластичні мастила поділяються на чо­тири групи: антифрикційні, консерваційні, канатні та ущільнювальні.

Антифрикційні мастила призначені для зниження зношення і тертя ковзання сполучених деталей. Вони становлять близько 80 % усіх мастил, що використовуються, та поділяються на 12 підгруп, ко­жну з яких позначають окремою літерою:

• С — загального призначення при звичайних температурах (солідоли для мащення вузлів тертя з робочою температурою до 80 °С);

• О — загального призначення при підвищених температурах (для мащення вузлів тертя з робочою температурою до 110 °С);

• M — багатоцільові (для мащення вузлів тертя з робочою темпе­ратурою -30 . +130 °С в умовах підвищеної вологості. В потуж­них механізмах зберігають свою працездатність до -40 °С);

• Ж — термостійкі (жаростійкі) (для мащення вузлів тертя з ро­бочою температурою до +150 °С та вище);

• H — морозостійкі (низькотемпературні) (для мащення вузлів тертя з робочою температурою -40 °С і нижче);

• И — протизадирні та протизношувальні (для мащення підшип­ників кочення при контактних навантаженнях понад 2500 МПа, а також підшипників ковзання з питомим навантажен­ням 150 МПа. Мастила містять протизадирні присадки або тверді домішки);

• X — хімічно стійкі (для мащення вузлів тертя, що мають контакт з агресивними середовищами — кислотами, лугами тощо);

• П — приладові (для мащення вузлів тертя приладів і точних ме­ханізмів);

• T — редукторні (трансмісійні) (для мащення зубчастих та гвин­тових передач усіх видів);

• Д — припрацьовувальні (дисульфатмолібденові, графітні та інші пасти) (для полегшення складання, запобігання задирам і при­скореного припрацювання тертьових деталей);

• У — вузькоспеціалізовані (галузеві) (для мащення вузлів тертя з забезпеченням прокачування, амальгамування, іскрогасіння. Це автомобільні, залізничні, індустріальні та інші мастила);

• Б — брикетні (для мащення вузлів і поверхонь ковзання із при­строями, що забезпечують використання мастил у вигляді бри­кетів).

Консерваційні (захисні) мастила позначають літерою З.Вони при­значені для запобігання корозії металевих виробів та механізмів при їх зберіганні, транспортуванні й експлуатації.

Канатні мастила позначають літерою К. Вони запобігають зно­шенню та корозії сталевих канатів і просоченню органічних речовин.

Ущільнювальні мастила поділяються на три підгрупи: А — арма­турні, P — різьбові, В — вакуумні.

Маркування пластичних мастил складається з літерних та цифро­вих позначень: великі літери російського алфавіту (С, О, М, Ж, Н, Й, X, П, Т, Д, У, Б, З, К, А, Р, В) характеризують призначення цих мас­тил відповідно до їх класифікації.

Тип загусника позначають літерами російського алфавіту згідно з табл. 8.1.

Таблиця 8.1

Позначення загусників

Загусник	Позначення	Загусник	Позначення
Мило (невідоме) Алюмінієвий Барієвий Кальцієвий Літієвий Натрієвий Свинцевий Цинковий Комплексне мило Суміш мил	M Ал Ба Ка Ли На Св Цн Км М,-М2	Тверді вуглеводні Органічні речовини Пігменти Полімери Уресати Фторвуглеводні Неорганічні речовини Глини (бетонітові та інші) Сажа Сілікагель	Т О Пг Пм УР Фу н Бн Сж Си

Комплексне мастило позначають рядковою літерою К російського алфавіту, після якої записують позначення відповідного мила (кКа, кБа). Суміш двох або більше загусників указують складним позна­ченням (Ка-Ба, Ли-Ба, Св-Пг). На першому місці записують позна­чення загусника, що входить до складу мастила в більшій концентра­ції. Позначення загальних назв загусників M, T, O, H використову­ють тільки тоді, коли загусник не передбачено ГОСТ 23258 — 78 (див. табл. 8.1).

Рекомендований температурний інтервал використання мастила позначають округленим до 10 °С дробом, у чисельнику якого (без знака «мінус») зазначають зменшену в 10 разів мінімальну, а в зна­меннику — максимальну температуру. Наприклад, температурний інтервал -ЗО .+120 °С позначають як 3/12.Тип дисперсійного середовища та наявність твердих домішок у мас­тилі позначають малою літерою російського алфавіту, як зазначено нижче.

Дисперсійне середовище	Позначення
Нафтова олива Синтетичні вуглеводні (алкілароматичні, ізопарафінові тощо) Кремнійорганічні рідини Складні ефіри Галагеновуглецеві рідини Фторсілоксани Перфторанілполіефіри Інші мастила та рідини	н у к э ж ф а п
Тверді домішки
Графіт Дисульфіт молібдену	г д
Порошки
Свинець Мідь Цинк Інші тверді домішки	с м ц т

Мастила, виготовлені на нафтовій оливі, літерою Н не познача­ють, її вводять у позначення мастил, виготовлених на основі суміші нафтової та якої-небудь іншої оливи.