Знати основи уніфікації
За останні роки нагромаджений великий науковий та практичний досвід із виробництва й застосування цих матеріалів, суттєво змінились їх номенклатура, асортимент і якість. Найочевиднішими є зміни, що відбулись у створенні нових високоефективних сортів палива, мастильних матеріалів і технічних рідин. При розробці та використанні сучасних паливно-мастильних матеріалів постійно враховуються економічні та екологічні чинники, а також вимоги до міжнародних стандартів до властивостей і оцінки їх якості. Однак досягнення в удосконаленні рівня техніки, продукції нафтопереробної та хімічної промисловості не спрощують проблему вирішення великого кола технічних завдань, пов'язаних із підбором нафтопродуктів, сучасним контролем якості, технічним обґрунтовуванням витрат і раціональним режимом використання їх під час транспортування, зберігання і застосування. Особливо гострою стала проблема економії моторних палив.
Споживачам технічних засобів інколи не просто розібратися у сучасних вітчизняних і міжнародних класифікаціях, що постійно змінюються, зорієнтуватися у різноманітності марок і властивостей нафтопродуктів та застосовувати на практиці рекомендації у виборі того чи іншого експлуатаційного матеріалу з урахуванням конструктивних особливостей машин і механізмів, їх технічного стану та умов роботи. Зокрема, вибір і правильне використання паливно-мастильних матеріалів ускладнюється часто тим, що технічною документацією для багатьох машин передбачено застосовувати велику їх кількість та асортимент. У цих випадках знання основ уніфікації і використання еквівалентних їх замінників можуть мати велике значення в ефективному використанні техніки.
Багато питань виникає перед фахівцями, що експлуатують техніку з використанням альтернативних палив (стисненого та зрідженого газу, метанолу і етанолу, газового конденсату тощо), а також нових синтетичних мастильних матеріалів.
Вирішення подібних та інших завдань можливе тільки на основі отримання фахівцями необхідної інформації, закономірностей, взаємозв’язку і взаємодії хіммотологічної системи: «паливно-мастильні матеріали-техніка-експлуатація».
Одним із найбільш ефективних способів забезпечення надійності і довговічності рухомих з’єднань деталей машин, механізмів і мінімізації енергетичних втрат під час їх експлуатації є використання мастильних матеріалів із певними властивостями. Вони вже давно визнані повноправними конструкційними матеріалами – компонентами вузлів тертя (трібосистем).
Розвиток техніки викликав значну різноманітність умов, у яких працюють мастильні матеріали, і отже, збільшення необхідних функцій, що повинні вони виконувати. Основними функціями мастильних матеріалів є:
- забезпечення низького (в необхідних межах) рівня тертя;
- зниження інтенсивності зношування тертьових тіл;
- запобігання заїдання трібосистем;
- забезпечення відводу тепла з зони фрикційного контакту;
- очищення зон тертя від продуктів зносу або корозії;
- захист поверхонь тертя від корозії і дії зовнішнього середовища;
- ущільнення зазорів та герметизація рухомих з’єднань.
Галузі використання та призначення мастильних матеріалів дуже широкі. Окрім своєї основної функції – змащення тертьових поверхонь машин і механізмів – вони служать робочою рідиною у гідравлічних передачах, створюють електричну ізоляцію у трансформаторах, конденсаторах та оливних вимикачах, знижують вібрацію, шум, забезпечують герметизацію з’єднувальних деталей від прориву газів, пари або рідини тощо. Вказані функції протягом необхідного терміну можуть успішно виконуватися оливами як основним видом мастильних матеріалів, але за умови, що їхня якість буде задовольняти експлуатаційні вимоги. Звичайно, під час експлуатації олива виконує одну чи декілька функцій. Тому виробляють оливи, які мають певне призначення і забезпечують у цій галузі використання найбільший ефект.
Топологія мастил
Усю номенклатуру мастильних продуктів умовно поділяють на конструкційні й технологічні.
Конструкційні мастильні матеріали розглядаються як невід’ємні конструктивні елементи вузлів тертя машин і механізмів. При проектуванні машини конструктор здійснює вибір продукту мащення одночасно з вибором матеріалу та інших параметрів тертьових деталей, і він входить у специфікацію деталей та матеріалів на вироби.
Технологічні мастильні матеріали використовуються при обробці металів різанням і тиском з метою мащення і охолодження інструмента й обробляючого матеріалу. Технологічна олива вибирається технологом і розглядається як невід’ємний елемент прийнятого технологічного процесу.
За агрегатним станом розрізняють чотири групи мастильних матеріалів: рідкі (оливи); пластичні (мастила), тверді та газоподібні.
Використання у машинах і механізмах мастильного матеріалу того чи іншого виду обумовлено умовами роботи конкретного вузла тертя. Так, для змащування сучасних двигунів внутрішнього згоряння використовують рідкі мастильні матеріали. У випадках, коли мастильний матеріал закладають тільки при монтажу трібосистеми або вводять у нього періодично (для змащування герметичних підшипників кочення, вузлів тертя шасі і рульового керування, карданних шарнірів, для герметизації рухомих ущільнень,сальників, різьбових з’єднань), споживають ефективні мастила.
В умовах тертя, коли оливи і мастила не забезпечують ефективного змащування (при температурах нижче температур застигання олив, або при втраті рухомості мастил, або вище граничних температур їх ефективної роботи, при роботі в умовах глибокого вакууму, коли рідкі і пластичні мастильні матеріали випаровуються, при екстремально низьких швидкостях ковзання), використовують тверді мастильні матеріали.
У специфічних умовах при дуже високих частотах обертання (до 500 тис. хв-1 і вище ), при необхідності виключення стрибків сили тертя при переміщеннях із мінімальною швидкістю ковзання (до сотих часток мм/хв.), у широкому діапазоні температур і тисків, а також у зоні підвищеної радіації дуже ефективне використання газового змащувального матеріалу.
Зазвичай під час експлуатації мастильний матеріал виконує одну або кілька визначених функцій. Тому в народному господарстві використовують мастильні матеріали, які мають певне призначення й забезпечують в різних галузях найбільший ефект. Залежно від призначення оливи поділяють на моторні, трансмісійні, гідравлічні, індустріальні та іншого призначення.
Експлуатаційні вимоги
Виконання мастильних матеріалів своїх функцій протягом необхідного періоду можливе за умови, що їхня якість задовольнятиме експлуатаційні вимоги. Перш за все це - в’язкісно-температурні, протизношувальні, протизадирні, протиокисні, антикорозійні, мийно-диспергувальні та інші властивості.
Важливими характеристиками вважаються також теплопровідність мастильного продукту, його температура спалаху і застигання, схильність до спінення й інші показники властивостей, залежних від функціонального призначення мастильних матеріалів.
Залежно від призначення мастильні матеріали повинні мати:
- оптимальні в'язкісно-температурні властивості для полегшення запуску машин та механізмів у межах температур навколишнього середовища, які потребує експлуатація; для зниження тертя і зносу та скорочення витрат енергоресурсів;
- добру мастильну здатність для забезпечення надійного змащення на усіх режимах роботи машин та механізмів;
- необхідні протиокисні властивості, які забезпечують мінімальну зміну хімічного складу оливи у процесі її роботи;
- добрі мийно-диспергувальні властивості з метою зниження схильності до утворення різного виду відкладень на нагрітих металевих поверхнях і у системі мащення (лаки, нагари, осади);
- високі антикорозійні властивості по відношенню до конструкційних матеріалів, особливо кольорових металів та сплавів при робочих температурах оливи;
- достатні захисні властивості для захисту металевих поверхонь від атмосферної корозії у неробочий період машин та механізмів;
- стійкість до процесів випаровування, спінювання та утворення емульсій.
Крім того, мастильні матеріали не повинні негативно впливати на ущільнюючі матеріали, а також не викликати забруднення навколишнього середовища.
Перелік вимог до мастильних матеріалів конкретного призначення включає велику кількість різноманітних позицій. Ступінь важливості тих чи інших вимог різна. Багато з них суперечні. Тому при визначенні вихідних вимог їх ранжирують за ступенем важливості. Це дозволяє розробнику олив знаходити компроміс між суперечними вимогами.
Із перелічених властивостей загальними майже для усіх груп олив є мастильні, антикорозійні, протиокисні, в той же час як інші, наприклад, мийні, - характерні для олив певного призначення. Деякі властивості є основними тільки у відповідних умовах використання. Вибір показників якості олив, встановлення норм за ними і визначення запасу якості обґрунтовуються та експериментально підтверджуються спільними дослідженнями машинобудівників, експлуатаційників і розробників олив. Затверджений зміст державних, галузевих нормованих показників, які характеризують якість оливи, становить перелік стандартів, технічних умов та інших відповідних документів.
Високі вимоги до якості олив досягаються шляхом вибору необхідної оливної основи (базової оливи) та доданням до неї комплексу присадок.
