Пластичные консистентные смазки: Консистентные смазки - описание, виды, характеристики, свойства

Содержание

Статья о пластичных смазках. Роль смазки в работе подшипника. Виды пластичных смазок.

Пластичные смазки, используются повсеместно. Они обслуживают промышленные станки и конвейеры, сельскохозяйственную технику и городской электротранспорт, подшипниковые узлы, работающие на предельных скоростях и при высоких температурах. Подобные условия эксплуатации диктуют особое внимание к качеству продукта, соответствию всех его характеристик ГОСТу и условиям использования. Пластические смазки позволяют экономить на смазочном материале и успешно применяются как закладные и консервационные, обеспечивая герметичную защиту узла. Свойства смазки определяют компоненты, которые входят в её состав: масло, загуститель, добавочные модифицирующие присадки.

Одним из важнейших условий работы подшипника является правильная его смазка. Недостаточное количество смазочного материала или неправильно выбранный смазочный материал неизбежно приводит к преждевременному износу подшипника и сокращению срока его службы.

Смазка определяет долговечность подшипника не в меньшей мере, чем материал его деталей. Особенно возросла роль смазки с повышением напряженности работы узлов трения: с повышением частот вращения, нагрузок и в первую очередь температуры (наиболее значительного фактора, обусловливающего долговечность смазочного материала в подшипнике).

Пластичная смазка в подшипниковых узлах выполняет следующие основные функции:

образует между рабочими поверхностями необходимую упруго гидродинамическую масляную пленку, которая одновременно смягчает удары тел качения о кольца и сепаратор, увеличивая этим долговечность подшипника и снижая шум при его работе;
уменьшает трение скольжения между поверхностями качения, возникающее вследствие их упругой деформации под действием нагрузки при работе подшипника;
уменьшает трение скольжения, возникающее между телами качения, сепаратором и кольцами;
служит в качестве охлаждающей среды;
способствует равномерному распределению тепла, образующегося при работе подшипника, по всему подшипнику и предотвращает этим развитие высокой температуры внутри подшипника;
защищает подшипник от коррозии;
препятствует проникновению в подшипник загрязнений из окружающей среды.

Смазывание подшипников качения в основном выполняется с помощью пластичных смазочных материалов (пластичными смазками) и жидких масел.

Главными критериями выбора вида смазочного материала являются рабочие условия подшипников качения, а именно:

температура,
нагрузка,
скорость вращения,
колебания,
вибрации,
ударная нагрузка,
влияние окружающей среды (температура, влажность, агрессивность и др.).

Жидкие масла являются, несомненно, наиболее предпочтительными для смазывания подшипников. Во всех случаях, где это возможно, следует применять именно их. Существенным преимуществом жидких масел по сравнению с пластичной смазкой является улучшенный отвод тепла и частиц изношенного материала от узлов трения, а также отличная проникающая способность и отличное смазывание. Однако по сравнению с пластичной смазкой недостатками жидких масел являются конструкционные расходы, необходимые для того, чтобы удержать их в подшипниковом узле, а также опасность их утечки. Поэтому на практике по возможности стараются применять пластичные смазочные материалы. Основное преимущество пластичной смазки перед жидким маслом заключается в том, что она более длительное время работает в узлах трения и снижает, таким образом, конструкционные расходы. Более 90% всех подшипников качения смазываются именно пластичной смазкой.

Пластичные смазки – это мазеобразные продукты, чьи состав и свойства разработаны для снижения трения и износа при превышении широчайшего предела температур и периода времени. Смазки бывают твердыми, полужидкими или мягкими, состоящими из:

загустителей,
смазочной жидкости, выступающей в качестве базового масла,
добавок (присадок).

Рисунок 1.1 — Микроструктура пластичной смазки

Масло, присутствующее в смазочном материале, называется его базовым маслом. Пропорции базового масла могут изменяться в зависимости от типа и количества сгустителя и возможного применения смазки. Для большинства смазок, содержание базового масла колеблется от 85% до 97%.

В качестве базовых масел используют:

минеральные масла,
синтетические масла, в том числе сложноэфирные синтетические и силиконовые масла;
на растительных маслах;
на смеси вышеперечисленных масел (в основном минеральных и синтетических).

Наиболее широкого применяются пластичные смазки на основе минерального масла и металлических мыл, металлических комплексных мыл, неорганических и органических загустителей. Они пригодны для работы при температуре до 150 ºС.

Синтетические смазки превосходят минеральные по ряду качеств, таких как неокисляемость, низко- и высокотемпературные характеристики, устойчивость по отношению к жидким и газообразным реагентам. Специальное синтетическое базовое масло и загуститель играют немаловажную роль в определении вышеуказанных свойств.

Сложноэфирное синтетическое масло – это сочетание кислоты, спирта и воды в качестве субпродукта. Сложные эфиры высоких спиртов с двухосновными жирными кислотами формируют сложноэфирные масла, используемые в качестве синтетических смазочных масел и базовых масел. Такие пластичные смазки обычно используются для низких температур и высоких скоростей.

Различные виды силиконового базового масла имеют в своем составе метил силикона, фенил метил силикона, хлорофенилметил силикона и т.д. В дополнение к обычным металлическим и комплексным мылам, синтетические органические загустители имеют важное значение для производства силиконовых смазок. Они позволяют полнее использовать хорошие высокотемпературные характеристики силиконовых масел. Силиконовые смазки также имеют очень хорошие низкотемпературные параметры. Недостатком является малая нагружаемость смазочной пленки силиконовой смазки. Они непригодны для трения скольжения металла по металлу, так как может появиться значительный износ или рифление.

В последнее время получили распространение пластичные смазки на основе перфторированного полиэфирного масла (PFPE), обладающего исключительной термической стабильностью и нетоксичностью, способностью работать в условиях глубокого вакуума и нейтральностью к широкому спектру химических веществ. Смазки с использованием PFPE разрабатываются специально для эксплуатации в условиях:

высоких температур — до 300 ºС;
глубокого вакуума — остаточное давление до 10^-10 Па и менее;
агрессивных сред;
возможного контакта с пищевыми продуктами;
контакта с различными полимерами.

Растительные масла в качестве базовых масел пластичных смазок применяются крайне редко. В основном, когда требуются применение возобновляемых ресурсов и возможность биологического распада. Масло из семян рапса — очень экономически эффективное натуральное эфирное базовое масло. Узкий температурный диапазон ограничивает возможности использования. Подсолнечное масло имеет более широкий температурный диапазон. Однако более высокая цена ограничивает экономические возможности использования.

Для снижения себестоимости в ряде случаев смешиваются дешевые и дорогие виды или сорта базовых масел. Однако при этом эксплуатационные свойства пластичных смазок, основанные на смешанных маслах, могут ухудшиться.

Загустители делятся на мыльные и немыльные, и сами по себе придают смазке определенные свойства. Мыльные смазки могут быть разделены на простые и сложные (комплексные) мыльные смазки, каждая из которых определяется названием катиона, на котором основано мыло (т.е. литиевые, натриевые, кальциевые, бариевые или алюминиевые мыльные смазки).

Смазочные вещества, изготовленные из алюминиевых мыл и минеральных масел, характеризуются прозрачностью, хорошим сцеплением и хорошей устойчивостью к воде. Они были очень важны в 1940-х годах, но в настоящее время их место занято другими смазками, например литиевыми. Это связано с тем, что смазки с алюминиевым мылом более устойчивы к сдвигу, имеют относительно низкую точку каплепадения (около 110⁰С), и они могут превращаться в гель. Максимальные температуры колеблются в пределах от 60⁰С до 100⁰С.

Рисунок 1.2 — Структура пластичной смазки на основе комплексного алюминиевого мыла и минерального базового масла

Смазочные материалы, производящиеся из комплексных алюминиевых мыл и минеральных или синтетических базовых масел имеют высокую температурную стабильность, хорошую водостойкость; расчетные температуры находятся в пределах до 140^ºC, точка каплепадения в некоторых случаях может превышать 250^ºC.

Смазки, производимые из бариевого или комплексного бариевого мыл с минеральными или синтетическими базовыми маслами имеют хорошую водостойкость, высокую нагружаемость и высокую устойчивость к сдвигам. Точка каплепадения для смазки на основе бариевого мыла составляет около 150^ºC, точка каплепадения для смазок на комплексного бариевого мыла может превышать 220^ºC в некоторых случая (в зависимости от их консистенции). За последние три десятилетия смазочные материалы на основе комплексного бариевого мыл хорошо зарекомендовали себя во всех областях промышленности. Промышленное производство смазок на основе комплексного бариевого мыла достаточно сложно.

Смазочные материалы основаны на минеральных или синтетических маслах со сгустителями в виде металлических мыл кальция точка каплепадения смазки на основе кальциевого мыла составляет менее 130^ºC. Сегодня Са-12-гидроксистеарат используется почти для всех простых кальциевых смазок. Эти смазки разрушаются, если термически перегружены, т.к. вода в загустителе испаряется.

В применимых диапазонах температур приблизительно до 70^ºC, смазки на основе кальциевых мыл становятся водоотталкивающими и полностью водостойкими. Соответственно, концентрация загустителя остается высокой. Если происходит перегрев, то образуется большое количество золы. Смазки на основе кальциевого мыла имеют ограничения только при использовании для роликоподшипников, но эти смазки используются в качестве герметичной смазки для предотвращения попадания воды. Современные смазки на основе комплексного кальциевого безводного мыла имеют диапазон температур, превышающий 120/130^ºC, а также точку каплепадения свыше 220^ºC. Они имеют хорошую водостойкость в указанном диапазоне температур.


Рисунок 1- Структура пластичной смазки на основе литиевого мыла и минерального базового масла	Рисунок 2 — Структура пластичной смазки на основе литиевого мыла и базового масла на основе сложных эфиров

Смазки на основе минеральных или синтетических масел, загущенные литиевым мылом (рисунки 1-2), отвечают современным стандартам высокого качества, широкого применения и относятся к универсальным смазкам. Сегодня Li-12-гидростеарат используется практически во всех простых литиевых смазках. Они водонепроницаемы, имеют высокую точку каплепадения (около 180^ºC), и имеют хорошие и очень хорошие высокотемпературные характеристики, зависящие от базового масла и его вязкости. Смазки на основе комплексных литиевых мыл характеризуются высокой термической стойкостью с точкой каплепадения, превышающей 220^ºC, а также высокой стойкостью к окислению.

Смазочные материалы, изготовленные с применением натриевых или комплексных натриевых мыл и минеральных масел, имеют хорошие адгезионные свойства. Вместе с водой они превращаются в эмульсию, и таким образом, совершенно теряют водостойкость. Малое количество воды поглощается без этого вредного воздействия, но если будет большее количество воды, то смазка превратиться в жидкость и у нее появиться способность к вытеканию. Натриевые смазки имеют относительно малые низкотемпературные характеристики, с диапазоном расчетных температур от –20 до 100^ºC. Смазки на основе комплексного натриевого мыла имеют лучшую стойкость к высоким температурам (до 160^ºC), и водостойкость в пределах до 50^ºC. Смазки на основе комплексных натриевых мыл, содержащие минеральные или синтетические масла, считаются хорошими смазками для высокотемпературных и длительных применений.

Гелевая смазка содержит неорганический загуститель, т.е. бентонит или силикагель. Этот загуститель состоит из очень тонко распределенных твердых частиц. Пористая поверхность этих частиц имеет свойство поглощать масла. Гелевые смазки не имеют четко определенной точки каплепадения или точки плавления. Они применяются в широком диапазоне температур, водостойкие, но сопротивляемость коррозии часто относительно слабая, что подходит для использования при высоких скоростях и больших нагрузках.

Полимочевины – это синтетические органические загустители для смазочных материалов. Их точки каплепадения и точки плавления в зависимости от их консистенции превышают 220⁰С. Они обладают превосходной водостойкостью и хорошей смазочной способностью для металлопластиковых пар трущихся деталей и для эластомеров в зависимости от типа базового масла и вязкости. Полиуретановые смазки (таблица 3.10) на основе отдельных видов минеральных или синтетических масел являются хорошими смазками, используемыми длительное время и при высоких температурах.

Использование пластиков как синтетических органических загустителей привело к новым разработкам в области смазочных материалов. PTFE (тефлон) — один из самых термоустойчивых загустителей для высокотемпературных смазок и смазок длительного использования, базовыми маслами которых являются высококачественные масла, такие как перфторалкиловое сложноэфирное синтетическое масло. Смазки, загущенные PTFE, не имеют определенных точек каплепаденияи точек плавления. Из-за своей сравнительно низкой точки плавления, PE (полиэтилен) достаточно редко используется в качестве загустителя.

Присадки препятствуют износу и коррозии, обеспечивают дополнительный эффект снижения трения, улучшают сцепление смазки и предотвращают повреждения при пограничном и смешанном процессе трения. Таким образом, присадки улучшают качество, технические характеристики и, особенно, области применения смазки.

В качестве стандартных смазочных материалов для закрытых подшипников используются пластичные смазки на основе литиевого загустителя и минерального масла с консистенцией NLGI 2 или 3, обеспечивающие работу в диапазоне температур -20 … 100 ºС. В случае эксплуатации в особых условиях применяются специализированные пластичные смазки. Ниже приведены характеристики и основное назначение пластичных смазок применяемых в некоторых видах подшипников российского производства и ряда зарубежных производителей.

Для нормальной работы подшипников достаточно небольшого количества смазочного материала. Переполнение подшипникового узла смазкой приводит не только к большим механическим потерям, но и к ухудшению ее свойств из-за повышенной температуры и непрерывного перемешивания всей массы смазок — последняя размягчается и может вытекать из подшипникового узла. Правильное количество смазки для подшипников качения зависит от конфигурации подшипника, скорости, дополнительной направляющей поверхности и уплотнений. Общих правил использования не существует из-за разницы направляющей поверхности подшипников качения и конфигурации.

Для смазывания подшипников выпускается большое разнообразие пластичных смазок. Некоторые из них, в зависимости от области применения.

Информация частично взята с сайта http://www.snr.com.ru/e/lubrications_1_2.htm

Область применения пластичных смазок:

Смазки общего назначения

Смазки пластичные общего назначения применяются во всех областях машиностроения, металлургии, транспорта, сельского хозяйства. Работают в узлах трения при температуре до +70^о С.

Графитная смазка

Солидол Ж

Солидол С

Смазки пластичные для повышенных температур применяются в энергетике, металлургии, химической и пищевой промышленности. Работоспособны при температуре до +110^о С.

Консталин

Смазка 1-13

Многоцелевые смазки

Многоцелевые пластичные смазки для узлов трения машин и механизмов различных отраслей промышленности, сельского хозяйства и транспорта. Работоспособны при температуре от -30^о С до +130^о С в условиях повышенной влажности.

Фиол-1, Фиол-2

Литол-24

Лимол

Термостойкие смазки

Смазки для узлов трения, работающих при температурах свыше +150^о С.

ВНИИНП-246

ВНИИНП-231

ВНИИНП-219

ВНИИНП-210

ВНИИНП-207

Циатим-221

Смазка Графитол

Низкотемпературные смазки

Пластичные смазки для применения в узлах трения при температурах ниже -40^о С.

Лита

смазка ГОИ-54п

Циатим-203

Зимол

Химически стойкие смазки

Смазки, стойкие к воздействию агрессивных химических сред.

ВНИИНП-294

ВНИИНП-283

ВНИИНП-282

Циатим-205

Приборные смазки

Приборные смазки для узлов трения приборов и точных механизмов, работающих при невысоких нагрузках.

Смазка ОКБ-122-7

Циатим-201

Автомобильные смазки

Смазки пластичные для применения в узлах автомобилей.

Смазка №158

Шрус-4

Железнодорожные смазки

Смазки пластичные, разработанные для железнодорожного транспорта.

ЖТ-79Л, ЖТ-72

ЛЗ ЦНИИ

ЖРО

СТП-з, СТП-л

Металлургические смазки

Металлургические смазки созданы специально для применения в металлургии.

Смазка ЛС-1П

Смазки индустриальные

Узкоспециализированные смазки для различных отраслей промышленности.

Смазки электроконтактные

Смазки токопроводящие для электрических контактов.

УВС Суперконт, Суперконтакт

УВС Экстраконт, Экстраконтакт

УВС Примаконт

ЭПС-98, ЭПС-90, ЭПС-150, ЭПС-250

Смазки консервационные

Пластичные смазки, предназначенные для защиты от коррозии.

Смазка консервационная пушечная ПВК

Смазки канатные

Канатные смазки и пропиточные составы.

Торсиол-35, Торсиол-55

Канатная БОЗ

Смазки резьбоуплотнительные (резьбовые)

Смазки для уплотнения резьбовых соединений

Арматол-60

Арматол-238

Р-402

Р-416

Р-113

Резьбол Б

Компания Центр-Ойл производит пластичные смазки.

типы, назначение, характеристики и применение

Консистентные или пластичные смазки представляют собой уникальный продукт, так как в зависимости от эксплуатационных и внешних условий, они могут менять свою структуру, переходя из твёрдого состояния в жидкое и обратно. Их используют для защиты деталей механизмов и узлов автомобиля, в которых невозможно применение жидких смазочных материалов. Существуют разные типы пластичных смазок созданных с учётом конкретных задач и условий, в которых будет эксплуатироваться техника.

Консистентные смазки: применение

Данный вид смазочных материалов используется во многих отраслях. Индустриальные пластичные смазки применяются для обработки подшипников, шарниров, цепных приводов, тросов, канатов, открытых и закрытых передач, шаровых опор и других деталей. Они в первую очередь защищают рабочие поверхности механизмов от износа, значительно снижая силу трения

Различные типы консистентных смазок позволяют уберечь детали от коррозии и воздействия агрессивных факторов внешней среды (грязь, пыль, снег, вода, химические реагенты и т. п.). Они очищают соприкасающиеся части узлов автомобиля от загрязнений, сохраняя их герметичность и увеличивая рабочий ресурс. При повышенной нагрузке на механизмы, обеспечивается отвод тепловой энергии, что исключает поломки агрегатов.

Пластичные смазки: виды

При выборе конкретного продукта следует учитывать, что назначение и состав пластичных смазок различаются. Они бывают следующих видов:

В зависимости от базовой основы — минеральные и синтетические. Этот параметр во многом определяет главные характеристики пластичных смазок. Синтетические смазочные материалы изготавливают из эфиров, силиконовых масел, гликолей и т.д.
В зависимости от используемого загустителя — мыльные и немыльные. Последние бывают органические и неорганические. К ним относятся: бентонит, полимочевина, мелкодисперсная кремниевая кислота и другие вещества. Мыльные загустители применяют простые и комплексные. Наиболее часто встречаются кальциевые, натриевые, литиевые и алюминиевые типы.

Для улучшения определённых свойств в консистентную смазку добавляются присадки и наполнители (до 10%). Например, для обеспечения твёрдости продукта в его состав включают графит, соли и оксиды металлов.

Консистентная смазка: свойства

Характеристики консистентной смазки определённого типа зависят от базовой основы, применяемого загустителя и добавок. Подбирая смазочный материал для конкретных узлов автомобиля (кардан, подшипники ступиц, ШРУС и другие), следует ориентироваться на требования производителя и рекомендации специалистов.

Выделяют следующие основные свойства пластичных смазок

антикоррозийные;
противозадирные;
антиокислительные;
разделительные;
противоизносные;
уплотняющие;
адгезионные;
защитные (от вибрации, высоких температур, загрязнений и т.д.).

Качественная консистентная смазка, имея оптимальные характеристики и меняя свою структуру, при любых условиях сохраняет отличные свойства.

Она обладает высокой устойчивостью к выдавливанию и создаёт прочную плёнку на смазываемых узлах техники, повышая его ресурс и снижая риск повреждений.

Консистентная пластичная смазка от компании ТоталЭнерджис

Нефтяная французская компания TotalEnergies в течение многих лет успешно поставляет на рынок качественные смазочные материалы для автомобилей и прочей техники. В зависимости от назначения пластичных смазок, бренд предлагает несколько качественных продуктов линеек MULTIS и CERAN. В последнем случае в качестве загустителя выступает сульфонат кальция.

Серия MULTIS создана с использованием комплексного литиевого загустителя. Она соответствуют мировым стандартам ISO 6743-9, DIN 51502 и является абсолютно безопасной для здоровья человека, так как не содержит тяжёлых металлов. Её можно смешивать с большинством выпускаемых смазочных материалов на мыльной основе и применять в различных областях.

Более подробную информацию о продуктах ТоталЭнерджис можно получить на официальном сайте компании. Любой товар можно купить онлайн или в торговых точках доверенных партнёров французского бренда.

Выбор подходящей смазки для пластиковых деталей

Всегда полезно смазывать пластиковые детали, когда это возможно, поскольку это снижает трение и износ, снижает энергопотребление и увеличивает срок службы деталей. Например, исследования показали, что пластиковые подшипники скольжения со смазкой служат в пять раз дольше, чем несмазанные. При выборе смазки для пластиковых деталей наиболее важным фактором является совместимость смазки с пластмассовым материалом.

Определение совместимости смазочных материалов и пластмассовых деталей

Для проверки совместимости смазочных материалов с пластмассами производители отслеживают изменения физических свойств пластмассы в условиях скорости, нагрузки и окружающей среды. Эти свойства включают вес, объем, твердость, прочность и относительное удлинение. Каждый производитель определяет предел допустимых изменений, но обычно диапазон составляет от 7% до 10%. Оценивая эти тесты, убедитесь, что они отражают наихудшие из возможных условий, поскольку и смазочные материалы, и пластмассы более подвержены изменениям при высоких температурах и неблагоприятных условиях, особенно при высоких динамических нагрузках. Выбор несовместимой смазки для пластиковых деталей может привести к растрескиванию пластика под напряжением, обесцвечиванию, потере стабильности размеров или структурной целостности.

Как выбрать смазку для пластиковых деталей

Существует три основных критерия выбора смазки для пластиковых деталей:

1. Химия

Совместимость смазочного материала с пластиком во многом определяется его химической структурой. Смазки на основе силикона, перфторированного PFAE, минеральных масел и синтетических углеводородов (SHC или PAO) обычно хорошо работают с пластмассами. Сложные эфиры и полигликоли, как правило, несовместимы с пластиком, хотя есть исключения в зависимости от типа пластика. Иногда добавки могут вызвать нежелательную или непреднамеренную реакцию между смазкой и пластиком. Твердые добавки, такие как графит и дисульфид молибдена, могут проникать в пластиковую деталь и ослаблять ее. И наоборот, твердые добавки ПТФЭ могут быть полезны в определенных случаях, например, для обеспечения сухой смазки или снижения трения при запуске.

2. Вязкость

Масла с высокой вязкостью – масла с VG по ISO 100 и выше – с меньшей вероятностью проникают, растрескиваются или иным образом неблагоприятно воздействуют на пластмассовые материалы. Для более легких нагрузок требуются масла с более низкой вязкостью для предотвращения вязкостного сопротивления, в то время как для более высоких нагрузок требуются масла с более высокой вязкостью для поддержания смазочной пленки от начала до конца. Для смазок консистенция NLGI 1 или 0 помогает уменьшить трение и шум, создаваемый смазкой (смазочный шлепок).

3. Устойчивость к старению

Смазочные материалы с большей вероятностью воздействуют на пластмассовые детали по мере их старения. Вот почему синтетические смазочные материалы, обладающие высокой устойчивостью к старению, являются лучшим выбором для долгосрочного применения. Побочные продукты дегазации пластика, в частности формальдегид и стирол, ускоряют процесс старения смазочного материала и должны быть сведены к минимуму, если это возможно.

Как выбрать смазку для пластиковых шестерен

3D Insider поддерживается рекламой и зарабатывает деньги за клики, комиссионные от продаж и другими способами.

Пластмасса — один из самых универсальных материалов, изобретенных человечеством, который произвел революцию практически во всех отраслях и изменил привычки потребителей как в лучшую, так и в худшую сторону. Будучи дешевым и простым в производстве, пластик быстро стал альтернативой конструкционным материалам, таким как сталь, дерево или бетон. По тем же причинам некоторые компании стали использовать пластиковые шестерни вместо металлических.

Как и в случае со стандартными металлическими шестернями, смазка является важным аспектом использования пластиковых шестерен. Однако сходство химического состава пластмасс с большинством смазочных материалов может оказаться проблематичным. Какие смазочные материалы подходят для пластиковых шестерен? Нужны ли вообще смазочные материалы?

Почему используются пластмассовые шестерни?

На первый взгляд пластик может показаться непрактичным материалом для шестерен. Ведь они гораздо менее долговечны и более подвержены износу по сравнению с металлами. Однако факт остается фактом: пластиковые шестерни являются важными компонентами многих коммерческих и промышленных объектов. В настоящее время многие предприятия пищевой промышленности, производители химикатов и медицинского оборудования в той или иной степени используют пластиковые шестерни.

Пластмассовые шестерни лучше всего подходят для тех мест, где металлы особенно уязвимы. Они дешевы, просты в изготовлении, легки, работают тихо и не ржавеют. Современные разработки в технологии производства пластмасс сделали пластиковые шестерни еще более жизнеспособной заменой в последние годы, сократив разрыв в производительности пластиковых и металлических деталей.

Малый вес пластиков означает, что они несут меньшую инерцию при движении, что позволяет лучше контролировать их движения. Это сделало пластиковые шестерни предпочтительной технологией для высокоточных приложений, таких как оборудование, используемое для аэрокосмических путешествий или в армии.

Хотя пластмассам не хватает жесткости и устойчивости к нагрузкам, присущим металлам, способность пластмасс деформироваться под нагрузкой помогает увеличить срок их службы. Когда каждый зуб пластиковой шестерни сцепляется с другой шестерней, материал в месте контакта немного деформируется и распределяет нагрузку по более широкой площади. Благодаря этому принципу распределения нагрузки пластиковые шестерни могут противостоять износу и оставаться в рабочем состоянии дольше.

Конечно, пластмассовые шестерни подходят не для всех применений. Пластмассы резко реагируют на экстремальные температуры, влияя на такие важные параметры, как размер, прочность и жесткость. Воздействие чрезмерной влаги может привести к набуханию пластикового механизма, в то время как пластик может быстро разлагаться под воздействием определенных химических соединений.

Что делает смазка для пластиковых шестерен?

Лучший способ подчеркнуть важность смазки — описать, что происходит с шестернями, когда они работают без смазки. Когда набор зубьев шестерни входит в контакт, точка контакта испытывает сжимающее напряжение, которое распространяется и перемещается по мере вращения шестерни. Из-за повторяющихся и длительных сжимающих нагрузок на зубья пластиковый материал может подвергаться любому из следующих воздействий:

Выделение тепла
Повышенное трение
Увеличение энергии, необходимой для продолжения вращения шестерни
Износ внешней поверхности
Ускоренная эрозия из-за свободного мусора
Открытые неровности поверхности

Помимо ускорения износа пластиковых шестерен, отсутствие смазки также снижает эффективность работы пластиковых шестерен. В долгосрочной перспективе инвестиции в хорошую систему смазки окупаются тем, насколько она сокращает время простоя и потребность в замене деталей.

Что именно делает смазка? По сути, он образует очень тонкую пленку, которая разделяет две поверхности зубьев шестерни, позволяя шестерне вращаться без прямого контакта зубьев. Смазочные материалы также имеют более низкий коэффициент трения, чем пластиковый материал шестерен, что снижает потери работы на трение и тепловыделение.

Нужна ли смазка для пластиковых шестерен?

Ценность смазочных материалов признают практически все, кто когда-либо работал с зубчатыми передачами. Они замедляют скорость износа деталей зубчатых колес, предотвращают нагрев оборудования и позволяют зубчатым колесам работать с наименьшим возможным объемом работы. Однако пластмассы представляют собой особый случай по двум причинам: стандартные смазки на нефтяной основе нельзя использовать для пластиковых шестерен, а некоторые пластмассовые шестерни предназначены для использования без смазки.

Некоторые пластмассовые шестерни могут быть покрыты смазочными материалами, такими как ПТФЭ, силикон или графит. Они называются «внутренними смазками» и существенно влияют на коэффициент трения на поверхности пластиковых шестерен. Однако существуют определенные условия эксплуатации, при которых использование внешней смазки выгодно, даже если используемые пластиковые шестерни уже имеют встроенную внутреннюю смазку.

Однако вопрос химической совместимости очень важен, когда речь идет о пластиковых шестернях. Пластмассы более уязвимы к химическому разложению по сравнению с металлами, и это становится еще более очевидным, если учесть, что большинство смазочных материалов производятся на нефтяной основе. Подробнее о химической совместимости мы поговорим позже, но можно отметить, что смазочные материалы могут быть полезны для пластиковых шестерен только в том случае, если для конкретного применения выбрана подходящая смазка.

Как выбрать подходящую смазку для пластмассовых шестерен

Учитывая наши знания о важности пригодности смазки для пластмассовых шестерен при определении ее рабочих характеристик, на какие характеристики следует обращать внимание? Если вы не хотите оставлять это на волю случая, вы можете выбрать смазку, которая может предоставить таблицу совместимости, где вы можете проверить материал вашей пластиковой шестерни. Однако вы также можете провести собственную проверку, приняв во внимание следующие факторы:

1. Химическая совместимость

Фактором номер один, который следует учитывать, является совместимость смазочного материала с материалом пластиковой шестерни. Это означает, что контакт между смазкой и зубчатым колесом не приведет к преждевременному износу зубчатого колеса, что может привести к образованию ямок или трещин на поверхности зубчатого колеса в течение длительного времени. Помимо базового масла смазочного материала, при этой оценке также необходимо учитывать любые присадки.

Как правило, любая смазка на нефтяной основе повреждает пластик. Сюда входят многие смазки, масла и вазелин. Вместо этого большинство производителей пластмасс рекомендуют либо белую литиевую смазку, либо смазку на силиконовой основе. Литиевая смазка, изготовленная из комбинации жирных кислот и либо гидроксида лития, либо карбоната лития, встречается гораздо чаще.

При проектировании системы, в которой используются пластмассовые шестерни, возможно, стоит знать, какие пластмассы наиболее реакционноспособны и наиболее подвержены химическому разрушению. Реактивные пластики включают полистирол, смолы АБС, поликарбонат, поливинилхлорид, полифениленоксиды и полисульфон. С другой стороны, известно, что нейлон, сложные полиэфиры, полиэтилен, полипропилен и сложные полиэфиры терефталата обладают высокой химической стабильностью.

2. Термическая стабильность

Когда речь заходит о термической стабильности смазочного материала, следует учитывать оба конца спектра. При низких температурах некоторые смазочные материалы могут терять свои пленкообразующие свойства из-за повышенной вязкости. Однако некоторые смазочные материалы могут начать вытекать из системы при воздействии высоких температур. Хуже того, некоторые соединения могут начать полностью разрушаться за пределами установленного для них температурного диапазона. При оценке термической стабильности смазки необходимо тщательно учитывать условия работы ваших пластиковых шестерен.

3. Хорошая смазывающая способность

Низкий коэффициент трения является одной из важных характеристик хорошего смазочного материала. На самом деле, хороший смазочный материал должен работать в тех условиях эксплуатации, для которых он предназначен, даже в условиях высоких нагрузок.

4. Подходящая вязкость

Смазка должна быть достаточно вязкой, чтобы образовать тонкую и равномерную масляную пленку, разделяющую движущиеся части шестерни. Защитная пленка должна быть однородной, равномерно распределенной по поверхности шестерни, иметь возможность проникать в небольшие углубления и иметь минимальное выдавливание даже при воздействии нагрузки.

Стоит отметить, что пластмассовые шестерни со встроенными внутренними смазками, такими как ПТФЭ или силикон, могут препятствовать пленкообразующей способности внешних смазок. По этой причине большинству конструкторов приходится выбирать между использованием пластиковых шестерен с внутренней смазкой или использованием внешних смазок со стандартными пластиковыми шестернями без встроенных специальных составов.

Заключительные мысли

Универсальность пластика как материала для машиностроения может удивить некоторых, особенно тех, кто знает, что пластик используется только для производства потребительских товаров.

Пластичные консистентные смазки: Консистентные смазки — описание, виды, характеристики, свойства