Характеристики и подбор пластичных смазок Molykote

Рассматриваются свойства и особенности пластичных смазок Molykote, определяемые различными сочетаниями используемых базовых масел и загустителей. Приведены общие принципы подбора пластичных смазок по их характеристикам в зависимости от условий работы, конструкционных материалов узла трения, эксплуатационных и конструктивных факторов.

Основные характеристики пластичных смазок Molykote
Подбор пластичных смазок Molykote

 

Пластичные смазки получили в промышленности наибольшее распространение после масел. Их широко применяют в таких узлах и в таком оборудовании, где использование смазочных систем с жидкими материалами нецелесообразно или невозможно.

Свойства и характеристики пластичных смазок определяются, прежде всего, составом их компонентов - базовым маслом, загустителем и дополнительными составляющими (присадками, наполнителями, ингибиторами и т.д.)

 

1. Основные характеристики пластичных смазок Molykote

Пластичные смазки Molykote выпускаются с разнообразными наборами характеристик и предназначены для использования в различных условиях эксплуатации. Номенклатура смазок определяется, прежде всего, широким ассортиментом  применяемых при их производстве компонентов.

Смазки на основе литиевого мыла относятся к многофункциональным, поскольку они удовлетворяют всем основным требованиям и могут использоваться в широком диапазоне условий эксплуатации. Они характеризуются хорошими реологическими свойствами, обеспечивающими широкий рабочий температурный диапазон, высокой стойкостью к старению, хорошей механической стойкостью при низких и средних температурах, хорошей стойкостью к воздействию воды и антикоррозионными свойствами.

При использовании комплексного алюминиевого мыла в качестве загустителя при производстве пластичных смазок на основе минеральных масел высокой очистки и синтетических масел с высокой стойкостью к окислению и термостойкостью получают уникальные смазочные материалы, имеющие допуск на случайный контакт с продуктами питания и питьевой водой. В условиях современного производства случайные контакты традиционных смазочных материалов с пищевой продукцией приводят к изменению ее вкусовых свойств, а также делает опасной для здоровья человека. В этой связи смазочные материалы Molykote с пищевым допуском получили широкое распространение при эксплуатации оборудования по производству пищевых продуктов и в системах питьевого водоснабжения.

Смазки на основе специальных органических загустителей и высококачественных силиконовых масел характеризуются высокой структурной стабильностью и хорошей химической стойкостью. В этой связи многие из пластичных смазок указанной группы так же при случайном контакте не оказывают вредного воздействия на продукты питания и имеют пищевой допуск. Кроме того, благодаря высокой несущей способности и низкому коэффициенту трения смазочные материалы указанной группы рекомендуются для работы в ответственных тяжелонагруженных узлах, работающих в условиях агрессивного воздействия внешней среды.

Пластичные смазки с неорганическими загустителями изготавливаются на основе минеральных или синтетических (полиальфаолефиновое, силиконовое) масел. Такие смазочные материалы очень хорошо работают при высоких температурах. Используемые при их изготовлении загустители (бентонит, кремнезем) при нагревании не подвергаются фазовым превращениям, вследствие чего теплостойкость и вязкостно-температурная характеристика таких смазок определяется только характеристиками базового масла. Кроме того, все смазочные материалы данной группы характеризуются высокой адгезией, водостойкостью и хорошей защитой от износа. Пластичная смазка Molykote 1102 на основе минерального масла и бентонитового загустителя имеет допуск Немецкого союза специалистов газо- и водоснабжения (DVGW), благодаря чему получила широкое применение при эксплуатации запорной арматуры систем газоснабжения.

Введение твердых смазочных материалов (графит, дисульфид молибдена, политетрафторэтилен) в состав пластичных смазок Molykote в виде наполнителей приводит к образованию двух смазочных слоев в узле трения (пластичная + твердая смазки), что существенно повышает несущую способность и антифрикционные свойства получаемого смазочного материала. При этом экспериментальными исследованиями установлен синергетический эффект одновременного добавления графита и дисульфида молибдена в качестве наполнителя при производстве пластичных смазок (см. статьи Графитные смазки Molykote, Дисульфидмолибденовые смазки Molykote).

Свойства пластичных смазок Molykote в зависимости от типа дисперсионной (базовое масло) и дисперсной (загуститель) фаз приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Базовое масло/Загуститель Li-мыло Li-комплекс Al-комплекс Ca-комплекс
Минеральное

- низкая испаряемость масла;

- хорошая стойкость к окислению;

- хорошая стойкость к смыванию водой;

- защита от коррозии

- пищевой допуск;

- совместимость с пластмассами и эластомерами;

- хорошая стойкость к смыванию водой;

- высокая несущая способность

- отличная водостойкость;

- хорошие антикоррозионные свойства;

- способность выдерживать очень высокие давления

Полусинтетическое
(минеральное + полиальфаолефиновое)

- низкий коэффициент трения;

- хорошая совместимость с большинством пластиков и эластомеров;

- хорошие характеристики при низких температурах;

- пригодны для долговременного смазывания

Полиальфаолефиновое (PAO)

- широкий диапазон рабочих температур;

- снижение шума и вибраций;

- хорошая совместимость с пластиками;

- низкий коэффициент трения

- широкий диапазон рабочих температур;

- пригодна для долговременной смазки;

- хорошие характеристики при низких температурах;

- хорошая защита от коррозии

- пищевой допуск;

- широкая совместимость;

- широкий диапазон рабочих температур

Силиконовое

- широкий диапазон рабочих температур;

- хорошие характеристики при низких и высоких температурах;

- низкая испаряемость;

- высокая стойкость к окислению;

- хорошая совместимость с пластмассами и эластомерами;

- хорошая устойчивость к смыванию водой

- широкий диапазон рабочих температур;

- высокая стойкость к окислению;

- хорошие характеристики при низких температурах;

- низкий коэффициент трения;

- хорошая защита от коррозии;

- отличная совместимость с большинством пластиков и эластомеров

Полиалкиленгликолевое (PAG)

- широкий диапазон рабочих температур;

- высокая стойкость к окислению;

- хорошие показатели при низкой температуре;

- защита от коррозии и фреттинг-коррозии;

- совместимость с эластомерами;

- высокая стойкость к смыванию водой

Полиэфирное (POE)

- широкий диапазон рабочих температур;

- отличные характеристики при низких температурах;

- антикоррозийные свойства;

- снижение шума и вибраций

- широкий диапазон рабочих температур;

- повышенная несущая способность;

- пригодны для долговременной смазки;

- высокая адгезия;

- пригодны для повышенных скоростей вращения

Таблица 1. Продолжение.

Базовое масло/Загуститель Li-Zn-комплекс Li-Ca-комплекс ПТФЭ Специальный органический загуститель Неорганический
Минеральное

- высокая несущая способность;

- высокая стойкость к окислению;

- устойчивость к истиранию;

- хорошая защита от коррозии

- хорошая стойкость к смыванию водой;

- хорошая термостойкость;

- точка каплеобразования отсутствует;

- не происходит плавление и утечка смазки из узла трения

Полиальфаолефиновое (PAO)

- широкий диапазон рабочих температур;

- отличные характеристики при низких и высоких температурах;

- отличная защита от износа и коррозии

- очень высокая адгезия;

- высокая водостойкость;

- аварийная смазка;

- хорошая защита от износа

Силиконовое

- диэлектрические свойства;

- высокая химическая стабильность;

- широких диапазон рабочих температур;

- отличная водостойкость;

- низкая летучесть;

- пищевой допуск (Molykote G-5032)

Фторсиликоновое

- высокая стойкость к окислению;

- высокая точка каплеобразования;

- широкий диапазон рабочих температур;

- высокая стойкость к смыванию водой;

- устойчива к большинству растворителей и химикатов

- широкий диапазон рабочих температур;

- высокая стойкость к окислению;

- подходит для долговременной смазки;

- высокая точка каплеобразования;

- высокая водостойкость и стойкость к смыванию водой;

- устойчивость к минеральному маслу, топливу и многим химикатам

Перфторполиэфирное (PFPE)

- низкое давление паров (базового масла);

- высокая несущая способность;

- высокая стойкость к химикатам и растворителям;

- выдающаяся устойчивость к высоким температурам;

- хорошая совместимость с эластомерами и пластиками;

- высокая водостойкость;

- пищевой допуск (Molykote HP-300)

 

Основные особенности различных групп пластичных смазок Molykote в зависимости от типа дисперсионной (базовое масло) и дисперсной (загуститель) фаз представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Базовое масло/Загуститель Li-мыло Li-комплекс Al-комплекс Ca-комплекс
Минеральное

- пары трения ММ;

- низкая испаряемость масла;

- хорошая стойкость к окислению;

- хорошая стойкость к смыванию водой;

- защита от коррозии

- пары трения ММ, МП, МЭ;

- пищевой допуск;

- совместимость с пластмассами и эластомерами;

- хорошая стойкость к смыванию водой;

- высокая несущая способность

- пары трения ММ;

- отличная водостойкость;

- хорошие антикоррозионные свойства;

- способность выдерживать очень высокие давления

Полусинтетическое
(минеральное + полиальфаолефиновое)
 

- пары трения ММ, МП, ПП;

- низкий коэффициент трения;

- хорошая совместимость с большинством пластиков и эластомеров;

- хорошие характеристики при низких температурах;

- пригодны для долговременного смазывания

Полиальфаолефиновое (PAO)

- пары трения ММ, МП, МЭ, ПП, ПЭ;

- широкий диапазон рабочих температур;

- снижение шума и вибраций;

- хорошая совместимость с пластиками;

- низкий коэффициент трения

- пары трения ММ, МП, МЭ, ПП;

- широкий диапазон рабочих температур;

- пригодна для долговременной смазки;

- хорошие характеристики при низких температурах;

- хорошая защита от коррозии

- пары трения ММ, МП, МЭ, ПП;

- пищевой допуск;

- совместимость с пластмассами и эластомерами;

- широкий диапазон рабочих температур

Силиконовое

- пары трения ММ, МП, МЭ;

- широкий диапазон рабочих температур;

- хорошие характеристики при низких и высоких температурах;

- низкая испаряемость;

- высокая стойкость к окислению;

- хорошая совместимость с пластмассами и эластомерами;

- хорошая устойчивость к смыванию водой

- пары трения МП, МЭ, ПП;

- широкий диапазон рабочих температур;

- высокая стойкость к окислению;

- хорошие характеристики при низких температурах;

- низкий коэффициент трения;

- хорошая защита от коррозии;

- отличная совместимость с большинством пластиков и эластомеров

Полиалкиленгликолевое (PAG)

- пары трения ММ;

- широкий диапазон рабочих температур;

- высокая стойкость к окислению;

- хорошие показатели при низкой температуре;

- защита от коррозии и фреттинг-коррозии;

- совместимость с эластомерами;

- высокая стойкость к смыванию водой

Полиэфирное (POE)

- пары трения ММ;

- широкий диапазон рабочих температур;

- отличные характеристики при низких температурах;

- антикоррозийные свойства;

- снижение шума и вибраций

- пары трения ММ;

- широкий диапазон рабочих температур;

- повышенная несущая способность;

 - пригодна для долговременной смазки;

- высокая адгезия;

- пригодна для повышенных скоростей вращения

 

Примечание. Обозначение пар трения: ММ – металл/металл; МП – металл/пластик; МЭ – металл/эластомер; ПП – пластик/пластик; ПЭ – пластик/эластомер.

 

Таблица 2. Продолжение.

Базовое масло/Загуститель Li-Zn-комплекс Li-Ca-комплекс ПТФЭ Специальный органический Неорганический
Минеральное

- пары трения ММ;

- высокая несущая способность;

- высокая стойкость к окислению;

- устойчивость к истиранию;

- хорошая защита от коррозии

- пары трения ММ, МП, МС;

- газовый допуск (Molykote 1102);

- хорошая стойкость к смыванию водой;

- хорошая термостойкость;

- точка каплеобразования отсутствует;

- не происходит плавление и утечка смазки из узла трения

Полиальфаолефиновое (PAO)

- пары трения ММ;

- широкий диапазон рабочих температур;

- отличные характеристики при низких и высоких температурах;

- отличная защита от износа и коррозии

- пары трения ММ;

- очень высокая адгезия;

- высокая водостойкость;

- аварийная смазка;

- хорошая защита от износа

Силиконовое

- пары трения ММ, МП, МЭ, ПП, ЭЭ;

- диэлектрические свойства;

- пищевой допуск;

- высокая химическая стабильность;

- широкий диапазон рабочих температур;

- отличная водостойкость;

- низкая летучесть

- пары трения ММ;

- высокая температурная стабильность;

- отсутствие точки плавления;

- высокая стойкость к окислению;

- хорошая устойчивость к смыванию водой

Фторсиликоновое

- пары трения ММ, МП, МЭ;

- высокая стойкость к окислению;

- высокая точка каплеобразования;

- широкий диапазон рабочих температур;

- высокая стойкость к смыванию водой;

- устойчива к большинству растворителей и химикатов

- пары трения ММ;

- широкий диапазон рабочих температур;

- высокая стойкость к окислению;

- подходит для долговременной смазки;

- высокая точка каплеобразования;

- высокая водостойкость и стойкость к смыванию водой;

- устойчивость к минеральному маслу, топливу и многим химикатам

Перфторполиэфирное (PFPE)

- пары трения ММ, МП, МЭ;

- низкое давление паров (базового масла);

- высокая несущая способность;

- высокая стойкость к химикатам и растворителям;

- выдающаяся устойчивость к высоким температурам;

- хорошая совместимость с эластомерами и пластиками;

- высокая водостойкость;

- пищевой допуск (Molykote HP-300)

Примечание. Обозначение пар трения: ММ – металл/металл; МП – металл/пластик; МЭ – металл/эластомер; МС – металл/стекло; ПП – пластик/пластик; ПЭ – пластик/эластомер; ЭЭ – эластомер/эластомер.

 

Таким образом, обширная номенклатура компонентов, используемых при производстве пластичных смазок Molykote, позволяет получать смазочные материалы с широким диапазоном эксплуатационных характеристик. Это обеспечивает их высокую работоспособность в различных сферах применения, включая наиболее ответственные и передовые.

 

2. Подбор пластичных смазок Molykote

Основным требованием при выборе пластичных смазок является соответствие их характеристик условиям работы и конструкции конкретных устройств и узлов трения.

Характеристики пластичных смазок, определяющие их работоспособность в конкретных условиях работы узлов трения, представлены в табл. 3.

Таблица 3. Требования к пластичным смазкам, обусловленные условиями работы узла трения

УСЛОВИЯ РАБОТЫ УЗЛА ТРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА
Контактные давления Несущая способность
Рабочая температура Диапазон рабочих температур
Скорость качения Фактор скорости
Скорость скольжения Зависимость вязкости пластичной смазки от скорости сдвига
Окружающая среда:
  • вода
  • химически агрессивная
  • вакуум
  • радиация
  • продукты питания
  • Водостойкость, антикоррозионные свойства
  • Химическая стойкость
  • Работоспособность в вакууме
  • Радиационная стойкость
  • Пищевой допуск

Основными параметрами работы узлов трения являются контактные давления, рабочий температурный диапазон, скорости качения или скольжения, а так же особенности окружающей среды.

Контактные давления характеризуют нагрузку в узле трения, приходящуюся на единицу площади контактирующих поверхностей. Показателем устойчивости пластичной смазки к контактным давлениям является несущая способность – максимальная нагрузка, при которой еще не происходит разрыва смазочной пленки, и, таким образом, не происходит сваривание контактирующих поверхностей.

Рабочая температура в узле трения зависит от температуры окружающей среды и процессов выделения теплоты в результате трения. Температурный диапазон, в котором смазка соответствует техническим требованиям, называется диапазоном рабочих температур.

Проблемы смазывания узлов трения пластичными смазками наиболее остро стоят:
   • при низких рабочих температурах, связанных с эксплуатацией машин и механизмов
     в холодных климатических зонах либо в зимний период года;
   • при высоких рабочих температурах, связанных с высокой температурой окружающей среды
     либо с интенсивным выделением тепла в результате трения.

При низких рабочих температурах увеличивается вязкость дисперсионной фазы (базовое масло), в результате чего пластичная смазка твердеет и перестает выполнять требуемые функции. При температурах ниже -30…-50° С должны применяться низкотемпературные смазки на маслах с невысокой вязкостью, содержащие небольшое количество загустителя.

С увеличением температуры вязкость смазки уменьшается, она становится мягче и в результате полностью растекается. Поскольку переход смазки в жидкое состояние с ростом температуры происходит постепенно, фиксированной температуры плавления для характеристики термостойкости пластичных смазок нет. Вместо этого для определения температуры перехода смазки в жидкое состояние используют понятие точки каплепадения – температуры, при которой первая капля падает через отверстие в дне чашки со смазкой при ее нагреве. Для пластичных смазок Molykote верхняя граница диапазона рабочих температур устанавливается с определенным запасом ниже точки каплепадения.

В диапазоне рабочих температур от 0…+80° С может работать большинство пластичных смазок, не испытывая отрицательного влияния на свою структуру. При температуре до +120…+130° С могут применяться смазки, загущенные литиевыми мылами, а так же смазки на основе комплексных мыльных, полимерных или неорганических загустителей. При температурах до +150° С, как правило, могут применяться только смазки на основе мыльных комплексов, полимерных и неорганических загустителей. Рабочую температуру до +200…+300° С выдерживают только смазки на основе синтетических масел с высокой термической стабильностью (например, силиконовых), загущенных полимерами или неорганическими веществами.

Важным критерием при выборе пластичной смазки являются скоростные характеристики работы узла трения.

Увеличение частоты вращения (угловой скорости) подшипника качения приводит к росту центробежной силы. Если она превышает силу, определяемую адгезией пластичной смазки, то смазка «сбрасывается» с поверхности вращающихся деталей подшипника. В этой связи для узлов трения качения выбор смазок осуществляется по предельному значению фактора скорости – расчетного параметра, определяемого как произведение среднего диаметра подшипника и скорости вращения, при котором еще обеспечивается эффективная работа пластичной смазки в узле трения.

Одной из важнейших характеристик пластичных смазок, придающих им способность выполнять функции смазочного материала, является вязкость, зависящая от скорости сдвига. При низких скоростях скольжения в узлах трения вязкость пластичной смазки может иметь очень высокие значения. Увеличение скорости скольжения приводит к увеличению скорости сдвига смазки, разрушающей ее структуру и значительно снижающей вязкость. При слишком высоких значениях скорости скольжения вязкость пластичной смазки может принимать значения, при которых смазка перестает выполнять свои функции.

Опыт эксплуатации показывает, что пластичные смазки эффективно работают при скорости скольжения 0,4…2,5 м/с (рис. 1).

 

Рис. 1. Выбор типа смазочного материала по значению скорости скольжения

 

При значениях скоростей скольжения, выходящих за пределы указанного диапазона, рекомендуется применение смазочных материалов другого типа.

Особенности окружающей среды при эксплуатации узлов трения так же оказывают существенные ограничения на применимость пластичных смазок. Например, контакт узла трения с водой в открытых узлах трения, в охлаждающих системах и системах водоснабжения предполагает высокую водостойкость и хорошие антикоррозионные свойства используемой пластичной смазки. При работе узла трения в химически агрессивных средах необходимо применять пластичные смазки с высокой химической стойкостью (инертностью по отношению к химически активным соединениям окружающей среды). В узлах трения, работающих в условиях повышенной радиационной активности, требуется применение специальных смазочных материалов с высокой радиационной стойкостью. Работоспособность смазок в вакуумных системах возможна при малой величине испаряемости входящего в его состав масла. При использовании смазочных материалов в системах питьевого водоснабжения и в оборудовании по производству и переработке продуктов питания требуется наличие допуска на контакт с питьевой водой и продуктами питания.

Особенности конструкции узлов трения налагает на пластичные смазки дополнительные требования (табл. 4).

Таблица 4. Требования к пластичным смазкам, обусловленные конструкцией узла трения

Конструкция узла трения Характеристики смазочного материала
Конструкционные материалы деталей, образующих пару трения Способность работать в парах трения металл/металл, металл/эластомер, металл/пластмасса,
пластмасса/эластомер и др.
Конструкционные материалы, контактирующие с пластичной смазкой Совместимость с пластмассами и эластомерами
Особенности системы смазки Вязкость смазочного материала, его консистенция

 

Смазочные материалы могут оказывать разрушающее воздействие как на конструкционные материалы деталей, образующих пары трения, так и на материалы деталей, контактирующих со смазкой и не входящих в пару трения. В этой связи при выборе пластичных смазок большое внимание уделяется их способности работать в конкретных парах трения (например, металл/металл, металл/эластомер, металл/пластмасса, пластмасса/эластомер и др.), а так же общей совместимости с пластмассами и эластомерами.

Cмазочные системы, которые бы могли эффективно работать с несколькими группами пластичных смазок, обладающими различными эксплуатационными характеристиками, имеют очень сложную конструкцию, что затрудняет эксплуатацию технических изделий, и экономически нецелесообразны. Поэтому на практике применяют смазочные системы, рассчитанные на материалы определенной группы и определенной вязкости. и экономически бывает нецелесообразным. Поэтому выбор смазки зачастую определяется особенностями и параметрами смазочной системы, обслуживающей узел трения.

Помимо этого, любые смазочные материалы, включая пластичные смазки, являются неотъемлемым конструктивным элементом узлов трения, во многом определяющим свойства их надежности (безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость), показатели эффективности работы трибосопряжений (потери на трение, механический КПД) и особенности их влияние на окружающую среду (уровень шумов, вибраций и т.п.).

В связи с этим при выборе пластичных смазок особую группу составляют требования к работе узла трения, обусловленные совокупностью эксплуатационных и конструктивных факторов (табл. 5).

Таблица 5. Требования к пластичным смазкам, обусловленные совокупностью эксплуатационных и конструктивных факторов

Требования к работе узла трения Характеристики смазочного материала
Повышенный ресурс Противоизносные свойства
Повышенный интервал повторного пересмазывания Пригодность для долговременной смазки
Высокий КПД, низкие потери на трение Антифрикционные свойства
Способность выдерживать перегрузки Аварийные свойства
Эффективная приработка Приработочные свойства
Малый пусковой момент Низкие внутреннее трение
и коэффициент трения покоя
 
Низкий уровень шума и вибраций Демпфирующие свойства

Другие статьи