Какие соединения обладают низким индексом вязкости
Перейти к содержимому

Какие соединения обладают низким индексом вязкости

  • автор:

Индекс вязкости

Индекс вязкости VI (viscosity index) — это эмпирический (полученный путём эксперимента), безразмерный условный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры.
Индекс вязкости является одной из важнейших характеристик моторных масел и всегда указывается в техпаспорте — TDS (technical data sheet).
Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры. Масло с более высоким индексом вязкости имеет лучшую текучесть при низкой температуре (запуск холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей температуре двигателя. Высокий индекс вязкости необходим для всесезонных масел и некоторых гидравлических масел (жидкостей). Индекс вязкости определяется (по стандартам ASTM D 2270, DIN ISO 2909).
При очистке масел индекс вязкости, как правило, повышается, что в основном связано с удалением из масла ароматических соединений. Высоким индексом вязкости обладают масла гидрокрекинга. Гидрокрекинг является одним из основных методов получения масел с высоким индексом вязкости. Ещё более высокий индекс вязкости у синтетических базовых масел: у полиальфаолефинов — до 130, у сложных полиэфиров — около 150. Индекс вязкости масел можно повысить введением специальных присадок — полимерных загустителей.

Subarist.ru — техническая поддержка автомобилистов

+7 914 572-29-72 (часовой пояс Москва +6)

Вязкостные свойства

Вязкость (viscosity). Вязкость — это внутреннее трение или сопротивление течению жидкости. Вязкость масла, во-первых, является показателем его смазывающих свойств, так как от вязкости масла зависит качество смазывания, распределение масла на поверхностях трения и, тем самым, износ деталей. Во-вторых, от вязкости зависят потери энергии при работе двигателя и других агрегатов. Вязкость — основная характеристика масла, по величине которой частично делается выбор масла для применения в конкретном случае.

Вязкость масла зависит от химического состава и структуры соединений, составляющих масло, и является характеристикой масла как вещества. Кроме этого, вязкость масла также зависит и от внешних факторов — температуры, давления (нагрузки) и скорости сдвига, поэтому рядом с числовым значением вязкости всегда должны указываться условия определения вязкости.

Условия работы двигателя определяют два основных фактора, влияющих на определение вязкости — температура и скорость сдвига.

Вязкость масел определяется при температурах и скоростях сдвига, близких к реальным при эксплуатации. Если масло должно работать при низкой температуре(даже в течении короткого времени), то при этой же температуре должны быть определены и eго вязкостные свойства. Например, на все автомобильные масла, предназначенные для применения зимой, должны приводиться низкотемпературные характеристики.

Вязкость масла определяется при помощи двух основных типов вискозиметров (viscometers):

вискозиметры истечения, в которых измеряется кинематическая вязкость по скорости свободного течения (времени вытекания). Для этой цели применяется капиллярный вискозиметр (capillaryviscometer) или сосуды с калиброванным отверстием на дне — вискозиметры Энглера (Engler), Сейболта (Saybolt), Редвуда (Redwood). В настоящее время для стандартных определений применяется стеклянный капиллярный вискозиметр; он отличается простотой и точностью определения. Скорость сдвига в таком вискозиметре незначительна.

ротационные вискозиметры (rotationalviscometers), в которых определяется ди­намическая вязкость по крутящему моменту с установленной скоростью ротора или по скорости вращения ротора при заданном крутящем моменте.

Вязкость характеризуется двумя показателями — кинематической (kinematicviscosity) и динамической вязкостью (dynamicviscosity). Единицы измерения динами­ческой вязкости: P — пуаз (Р —poise) или сантипуаз сР (сР = mPa-s). Динамическая вяз­кость обычно определяется ротационным вискозиметром. Кинематическая вязкость, п -отношение динамической вязкости к плотности (h/r). Единицы измерения кинематичес­кой вязкости — стоке (Ststoke) илисантистокс (cSt centistoke, I cSt = 1 мм 2 /с). Чис­ленные значения кинематической и динамической вязкости несколько различаются, в за­висимости от плотности масел. Для парафиновых масел кинематическая вязкость при тем­пературе 20 — 100°С превышает динамическую примерно на 15 — 23%, а для нафтеновых масел эта разница составляет 8 — 15%.

Кинематическая вязкость характеризует текучесть масел при нормальной и вы­сокой температурах. Методы определения этой вязкости относительно просты и точны. Стандартным прибором в настоящее время считается стеклянный капиллярный вискози­метр, в котором измеряется время истечения масла при фиксированной температуре. Стан­дартными температурами являются 40 и 100 °С.

Относительная вязкость определяется на вискозиметрах Сейболта, Редвуда и Энглера. Это сосуды с калиброванным отверстием на дне, через которое вытекает точно уста­новленное количество масла. При измерении времени вытекания заданная температура масла в вискозиметре должна поддерживаться с необходимой точностью. Универсальная вязкость Сейболта, определяемая по стандарту ASTM D 88, выражается в универсальных секундах Сейболта SUS(SayboltUniversalSeconds). Этот упрощенный метод определе­ния кинематической вязкости более широко применяется в США. В Европе чаще пользу­ются секундами Редвуда (Редвуда единицы — Redwoodunits) и градусами Энглера (Е°, Englerunits). Градус Энглера — это число, показывающее во сколько раз вязкость масла превышает вязкость воды при 20°С, поэтому вискозиметром Энглера необходимо изме­рить время вытекания воды при 20°С.

Динамическая вязкость обычно определяется ротационными вискозиметрами. Вискозиметры разной конструкции имитируют реальные условия работы масла. Обычно выделяются крайние значения температуры и скорости сдвига. Основные методы определения вязкости моторных масел предусмотрены спецификацией SAE J300 APR97. Эта спецификация устанавливает значения степеней вязкости SAE для моторных масел и определяет порядок измерения необходимых параметров вязкости. Стандартные методы определения динамической вязкости можно разделить на две группы — низкотемпературная вязкость и высокотемпературная вязкость, определяемые в условиях близких к реальным условиям эксплуатации двигателя.

Характеристики низкотемпературной вязкости:

максимальная низкотемпературная вязкость, обеспечивающая запуск холодного двигателя (maximumlowtemperaturecrankingviscosity), определяется при помощи имитатора запуска холодного двигателя CCS(Cold CrankingSimulator) (ASTM D 5293);

максимальная низкотемпературная вязкость, обеспечивающая прокачиваемость маслав двигателе (maximum lowtemperaturepumping), определяется при помощи мини-ротационного вискозиметра MRV(MiniRotary Viscometer) по методу ASTM D 4684;

в качестве дополнительной информации о низкотемпературной вязкости, могут быть определены граничная (предельная) температура прокачивания по ASTM 3829 (borderlinepumpingtemperature) и вязкость при низкой температуре и низкой скорости сдвига (lowtemperature, lowshearrateviscosity), так называемая тенденция к желеобразованию или индекс желирования (gelationindex). Определяется на сканирующем вискозиметре Брукфильда по методике ASTM D 51: (ScanningBrookfieldmethod);

фильтруемость (filterability) моторных масел при низкой температуре показывает тенденцию образования твердых парафинов или других неоднородностей, приводящих к закупориванию масляного фильтра. Некоторое влияние на фильтруемость может оказать наличие воды в холодном масле. Фильтруемость моторных масла определяется по стандарту «General Motors» GM 9099P «Тест на определение фильтруемости моторного масла»(EngineOilFilterabilityTestEOFT) и оценивается как снижение потока в %.

Характеристики высокотемпературной вязкости:

Кинематическая вязкость, определяемая на стеклянном капиллярном вискозиметре при 100°С и низкой скорости сдвига (ASTM D 445).

Вязкость при высокой температуре и высокой скорости сдвига HTHS, определяемая при температуре 150°С и скорости сдвига 10 6 с -1 Определяется: в Америке — с помощью имитатора конического подшипника TBS(TaperedBearingSimulator) (рис. 2.36) по методике ASTM D 4683, а в Европе — на вискозиметре Равенфильда иликонической пробке ТВР, аналогичной конструкции (RavenfieldViscometer, TaperedPlugViscometer), по методикам СЕС L-36-A-90 или ASTM D 4741;

Стабильность к сдвигу (shearstability) — это способность масла сохранять стабильную вязкость при продолжительном воздействии высокой деформации сдвига. Определяется: в Европе с помощью насос-форсунки Бош (Boschinjector), через которую 30 раз пропускается нагретое до 100°С масло и измеряется снижение вяз­кости (СЕС L-14-A-88), в Америке — также (ASTM D 6278) или в стендовом бензи­новом двигателе CRC L-38 после 10 часовой работы (ASTM D 5119).

Рассмотрим некоторые особенности методов определения вязкости. Вискозиметр Брукфильда — это прибор для определения низкотемпературной вязкости при низкой скорости сдвига. Он снабжен комплектом роторов разной величины и формы. Скорость можно менять ступенчато в широких пределах. Во время изменения скорость поддерживается постоянной. Крутящий момент является мерой кажущейся вязкости. Расстояние между статором и ротором сравнительно большое, поэтому счита­ется, что скорость сдвига низка и стенки сосуда вискозиметра не влияют на величину вязкости, которая в этом случае рассчитывается по силе внутреннего трения масла и называется вязкостью по Брукфильду (Brookfieldviscosity) (в Па-с), или кажущейся вязкос­тью (apparentviscosity). Этим методом определяется кажущаяся вязкость автомобильных трансмиссионных масел при низкой температуре (по стандартам ASTM D 2983, SAEJ 306, DIN 51398).

Низкотемпературная вязкость запуска двигателя (lowtemperaturecrankingviscosity) является показателем способности масла течь и смазывать узлы трения в холод­ном двигателе. Она определяется при помощи имитатора запуска холодного двигате­ля CCS (ColdCrankingSimulator) (DIN 51 377, ASTM D 2602). Имитатор CCS является ротационным вискозиметром с малым расстоянием между профилированным (не цилиндрическим) ротором и прилегающим к нему статором. Таким образом, имитируются зазоры в подшипниках двигателя. Специальным двигателем поддерживается постоянный крутящий момент при заданных температурах, а скорость вращения является мерой вязко­сти. Вискозиметр калибруется с применением эталонного масла. Применяется для опреде­ления вязкости запуска (crankingviscosity) в сантипуазах (сП) при разных заданных тем­пературах, соответственно с предполагаемой степенью вязкости SAE для моторного масла (-5° для SAE 25W; -10° для SAE 20W; -15° для SAE 15W; -20° для SAE 10W; -25° для SAE 5W и -30°С для SAE 0W).

Вязкость прокачивания (pumpingviscosity) является мерой способности масла течь и создавать необходимое давление в системе смазки в начальной стадии работы холодного двигателя. Вязкость прокачивания измеряется в сантипуазах (сП = мПа с) и определяется согласно ASTM D 4684 на мини-ротационном вискозиметре MRV. Этот показатель важен для масел, способных желировать при медленном охлаждении. Таким свойством чаще всего обладают всесезонные минеральные моторные масла (SAE 5W-30, SAE 10W-30 и SAE 10W-40). При испытании определяется либо напряжение сдвига, необходимое для разру­шения желе, либо вязкость при отсутствии напряжения сдвига. Вязкость прокачивания определяется при разных заданных температурах (от -15° для SAE 25W до -40°С для SAE 0W). Прокачивание обеспечивается только для масел с вязкостью не более 60 000 mPa s. Наименьшая температура, при которой масло может прокачиваться, называется нижней температурой прокачивания, ее значение близко к наименьшей температуре эксплуатации.

Температурная зависимость вязкости при низкой температуре и ним напряжении сдвига (lowtemperature, lowshearrate, viscosity/temperaturedependentопределяется по методике ASTM D 5133 при помощи сканирующего вискозиметрБрукфильда (ScanningBrookfieldmethod). Этот показатель необходим для оценки способности масла поступать в систему смазки и к узлам трения в холодном двигателе после егодлительного пребывания при низкой температуре. Перед измерением масло должно пpoйти определенный цикл охлаждения, как и при определении равновесной температуре застывания (stablepourpoint). Такое испытание занимает много времени и применяется в основном при разработке новых рецептур масел.

Оценка фильтруемости масел по методу GM P9099 введена в категории SH, SJ и ILSAC GF-1, GF-2 для масел SAE 5W-30 и SAE 10W-30. Этот метод разработан фирмой «General Motors» и применяется ею с 1980 г. Он имитирует закупоривание масляного фильтра осадком, образующимся в присутствии воды и конденсата прорывающихся картерных газов при краткосрочной работе после длительной стоянки. Оценку проводят по относительному снижению скорости потока через фильтр при последовательном испытании масла и смеси масла с водой. Смесь приготавливают медленным перемешиванием в течем 30 с в закрытой мешалке 49,7 г масла, 0,3 г деионизированной воды и сухого льда. После перемешивания смесь в открытом сосуде выдерживают в печи при температуре 70°С в течение 30 мин. Затем ее охлаждают до 20 — 24 °С и выдерживают при этой температуре 48 — 50 ч. Снижение скорости потока не должно быть более чем на 50%.

Стабильность к сдвигу это способность масла сохранять постоянную величину вязкости под воздействием высокой деформации сдвига при эксплуатации. При быстром скольжении поверхностей трения достигается высокая скорость течения масла в узких зазорах и проявляется высокая деформация сдвига, которая вызывает деструкцию молекул полимеров (загустителей) входящих в состав масла. Устойчивость к деформации сдвига является важным показателем для масел, применяемых в современных высокоскоростных, высоконагруженных, мощных и малогабаритных двигателях. Способность масла сохранять стабильную вязкость определяется временем, в течение которого вязкость изменяется до определенной величины. Иногда пользуются показателем индекса стабильности к сдвигу SSI (shearstabilityindex). Он определяется соотношением потери вязкости эффекта загущения полимерным загустителем, выраженное в %. SSI определяется разными методами: в Европе используют дизельную насос-форсунку конструкции Бош (Boschinjector) (CEC L-14-A-88). В Америке этот показатель определяется двумя методами — как в Eвpone (ASTM D 6278) или в стендовом бензиновом двигателе CRC L-; после 10-часовой работы (ASTM D 5119).

При сравнительно небольшой деформации сдвига, полимерные молекулы только раскручиваются, а после снятия напряжения, со временем, могут восстановить свою конфигурацию и вязкость. Такое снижение вязкости называетсявременным (temporaryviscosityloss TVL) и иногда наблюдается при определении HTHS вязкости на ротационном вискозиметре — имитаторе конического подшипника.

Зависимость вязкости от давления

При повышении давления, уменьшается оббьем и усиливается взаимное притяжение молекул и увеличивается сопротивление течению, вязкость масла увеличивается. При повышении температуры имеет место противоположный процесс и вязкость масла уменьшается.

При низкой температуре и высоком давлении вязкость масла в зацеплении шестерен, может увеличиться настолько, что масло станет твердой пластичной массой. Это явление оказывает определенное положительное действие, так как масло в пластичном состоянии не вытекает из зазора сопряженных поверхностей и уменьшает влияние ударных нагрузок на детали.

Вязкостно-температурные характеристики

С повышением температуры вязкость масла понижается. Характер изменения вязкости выражается параболой. Такая зависимость неудобна для экстраполяции для расчетов вязкости. Поэтому кривую зависимости вязкости от температуры строят полулогарифмических координатах, в которых эта зависимость приобретает практически прямой характер.

Индекс вязкости VI (viscosityindex) — это эмпирический, безразмерный показатель для оценки зависимости вязкости масла от температуры. Чем выше численное значение индекса вязкости, тем меньше вязкость масла зависит от температуры и тем меньше наклон кривой.

Масло с более высоким индексом вязкости имеет лучшую текучесть при низкой температуре (запуск холодного двигателя) и более высокую вязкость при рабочей темпе­ратуре двигателя. Высокий индекс вязкости необходим для всесезонных масел и некото­рых гидравлических масел (жидкостей). Индекс вязкости определяется (по стандартам ASTM D 2270, DIN ISO 2909) при помощи двух эталонных масел. Вязкость одного из них сильно зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным нулю, VI=0), а вяз­кость другого — мало зависит от температуры (индекс вязкости принимается равным 100 единиц, VI =100).. При температуре 100°С вязкость обоих эталонных масел и исследуемо­го масла должна быть одинаковой. Шкала индекса вязкости получается делением разницы вязкостей эталонных масел при температуре 40°С на 100 равных частей. Индекс вязкости исследуемого масла находят по шкале после определения его вязкости при температуре 40°С, а если индекс вязкости превышает 100, его находят расчетным путем.

Индекс вязкости сильно зависит от молекулярной структуры соединений, составляющих базовые минеральные масла. Наивысший индекс вязкости бывает у парафиновых базовых масел (около 100), у нафтеновых масел — значительно меньший (30 — 60), у ароматических масел — даже ниже нуля. При очистке масел их индекс вязкости, как правило, повышается, что в основном связано с удалением из масла ароматических соединений. Высоким индексом вязкости обладают масла гидрокрекинга. Гидрокрекинг является одним из основных методов получения масел с высоким индексом вязкости. Высокий индекс вязкости у синтетических базовых масел: у полиальфаолефинов — до 130, у полиэтиленгликолей — до 150, у сложных полиэфиров — около 150. Индекс вязкости масел можно повысить введением специальных присадок — полимерных загустителей.

Взаимосвязь между вязкостью и температурой базового масла

Вязкость определяется внутренним сопротивлением текучести среды. Как показано на рисунке ниже, если верхняя плита перемещается в правую сторону, когда жидкость заполнена между двумя плитами, величина силы, необходимой для перемещения плиты, отличается в зависимости от типа жидкости. Другими словами, жидкость с высокой вязкостью требует гораздо больше сил.

Абсолютная вязкость выражает абсолютную величину степени липкости, которая сопротивляется направлению движения вещества всостоянии текучести. Кинематическая вязкость является относительным показателем оптимальной степени текучести, которая указывает насколько хорошо вещество течет, поэтому чем меньше его значение, тем лучше показатель текучести.

Вязкость смазочного базового масла определяется молекулярным размером, как показано на рисунке ниже; чем больше молекулярный размер, тем выше вязкость. Размер и структура минеральных базовых масел очень разнообразна. Вязкость определяется средним размером молекул, а синтетические базовые масла имеют одинаковую молекулярную структуру и размер.

В случае минеральных базовых масел, размер и структуры молекул измененяются под воздействием внешних факторов в зависимости отсрока использования, которое в конце концов приводит к изменению вязкости. А синтетические базовые масла являются относительноустойчивыми (больше энергии связи) к внешним факторам, поскольку они имеют одинаковые размеры и структуру, что приводит к замедлению скорости изменения вязкости.

Обычно вязкость смазочных материалов выражает кинематическую вязкость, которая измеряется в сСт, вязкости, которые измеряются не сСт, выглядят слудеющим образом:

сСт (Кинематическая вязкость)

Стоки относятся к кинематической вязкости, выраженной системой единиц С.Г.С., 1/100 выражается в сантитоксах (сСт). Для измерения по всему миру применяются температуры 40 ℃ и 100 ℃ в соответствии с ISO (Международная организация стандарт), в зависимости от классификации вязкости.

②°E (Вязкость по Энглеру)

Измеряется путем деления времени потока пробы масла 200cc на соотношение времени потока воды при 20 ℃. Для измерения используюся температуры 20 ℃, 50 ℃, 100 ℃, в основном используется в Европе.

SUS или SSU (Вязкость в универсальных секундах Сейболта)

Измеряется путем деления времени потока пробы масла 60 мл. Для измерения импользуются температуры 100 ℉, 130 ℉, 210 ℉, в основном используется для определения вязкости базовых масел (в США).

Для автомобильных смазочных материалов применяются эмпирическая классификация вязкости SAE (стандарт SAE J300). Причина названия вязкости, таких как SAE SAE 10W-30 или SAE 40, заключается в том, что значения вязкости, которые раньше измеряли вискозиметром Сейболта, используется и в настоящее время.

Тогда, давайте внимательно узнаем о SUS вязкости, которая обычно указывает вязкость базовых масел. Для вязкости, нижеуказанным устройством измеряется SUS и перед буквой N отображаются секунды.

Например, если SUS 150 секунд — 150N; если SUS 500 секунд, -500N. Обычно, если N ставится после числа, то это означает, что испытание было проведено при 40 ℃; а если после числа ставится BS (Высовязкое цилиндрове масло), то это означает, что испытание было проведено при 100 ℃.

Если измеренное время (секунды) вторично расчитать по нижеприведенной таблице, оно будет выражено единицой кинематической вязкости сСт (сантистоках). Преобразованное значение, соответствующее 500 секундам по нижеуказанной конверсионной таблице, будет равно примерно к 100 сСт.

2. Изменение вязкости в зависимости от температуры

Как правило, вязкость жидкости изменяется в зависимости от температуры. В особенности, в случае смазочных масел (углеводородных), вязкость значительно отличается в зависимости от изменения температуры.

[Индекс вязкости]

Индекс вязкости представляет собой соотношение между вязкостью масла и температуры. Чем выше температура, тем ниже вязкость. В противоположность этому, чем ниже температура, тем выше вязкость. Высокий индекс вязкости означает, что вязкость незначительно изменяется в зависимости от изменения температуры.

Вязкость выражает стабильность масла против изменения температуры, ее способ измерения устанавливается на основе опыта. Часто используется для определения или различия базовых масел (парафиновые базовые масла имеют высокий индекс вязкости, а нафтеновые базовые масла имеют низкий индекс вязкости). Такой итог стал результатом сравнения и преобразования исходя из предположения, что индекс вязкости базовых масел, полученных из сырой нефти в Пенсильвании с отличными вязкостно-температурными характеристиками составляет VI=100, а индекс базовых масел, полученных из сырой нефти побережья Мексиканского залива с плохими вязкостно-температурными характеристиками равен VI=0.

Как правило, при большом количестве содержания парафинов высокий показатель индекса вязкости, а чем больше содержания нафтенов, тем лучше низкотемпературные характеристики.

Основы строения и свойств смазочных материалов 26.07.2016

В качестве базовых масел в первую очередь применяются следующие масла:
1. Минеральные, в т.ч. растительного происхождения.
2. Поли-альфа-олефины.
3. Полигликоли (полиалкиленгликоли ).
4. Полиэфиры различного химического состава.
5. Фосфатный эфир.
6. Полифениловые сложные эфиры.
7. Фторированные эфиры.
8. Силиконовые масла.

Минеральные масла могут применяться в температурном диапазоне от -30°C до max. +150°C. При высоких температурах возникают продукты старения (окисления ), которые влияют на эффективность смазки и в виде твердых отложений (продукты коксования и масляного нагара) осаждаются трансмиссиях и/или гидравлических системах. Процесс старения становится критически заметным при продолжительном воздействии температур от +90°C, а при температурах свыше +140°C минеральные масла старятся очень быстро. Вязкостно-температурные свойства парафиновых масел самого высокого качества хуже, чем у большинства синтетических масел (индекс вязкости max. 95). По отношению к уплотнительным материалам данные масла ведут себя в основном нейтрально. Так же они не разрушают лакокрасочные покрытия, т.е. совместимы с внутренней окраской редукторов.

Полиальфаолефины (ПАО . PAO) — это синтетически полученные углеводородные связи, структура которых представляет собой разветвленные парафиновые углеводороды и поэтому они сходны с парафиновыми минеральными маслами. Однако, в противоположность им, полиальфаолефины обладают отличными низкотемпературными свойствами (температура застывания от -55°C и ниже). По сравнению с минеральным маслом такой же вязкости (при +40°C) они более устойчивы к окислению, а значит и старению, менее склонны к испарению и имеют значительно более высокий индекс вязкости, находящийся в диапазоне температур: от -60°C до +200°C. Они абсолютно устойчивы к сдвигу, смешиваемы с минеральными маслами и сложными эфирами в любых пропорциях. По отношению к уплотнительным материалам не всегда ведут себя нейтрально, воздействие данных материалов с низкой вязкостью может вызвать усадку некоторых уплотнительных материалов.

Сложные эфиры – это органические соединения, возникшие в результате реакции спиртов и органических кислот при отщеплении воды и подразделяющиеся на:
Диэфиры – возникают в результате реакции обмена двухатомной угольной кислоты с одноатомными спиртами.
Полиолиевые эфиры – возникают в результате реакции одноатомной угольной кислоты с многоатомными спиртами.
Масла на базе эфиров сохраняют свою текучесть при низких температурах. Обычно их температура застывании находится в диапазоне: от — 40°C до -70°C. Они характеризуются более высокой стабильностью к окислению и низкими потерями от испарения по сравнению с минеральными маслами. Масла на базе эфиров можно использовать при температурах от -60°C до +200°C. Эфиры можно смешивать с минеральными маслами в любых пропорциях. Благодаря полярному характеру сложные эфиры обладают хорошими растворяющими свойствами. Они обеспечивают растворение возникающих под воздействием температур продуктов окисления и старения в масле до мягкого осадка. С другой стороны, свойство растворять органические материалы приводит к условной совместимости с уплотнительными материалами, которые под воздействием эфиров размягчаются, так же в связи с возрастанием длины и степенью разветвленности молекул размягчение уплотнителей усиливается и кроме этого может быть повреждена лакокрасочная поверхность. Но такая полярность имеет решающее преимущество, которое заключено в том, что масла на базе эфиров имеют отличное химическое сродство металлам и образуют прочно прилипающую плёнку, которую даже при низкой вязкости масла можно подвергать высоким нагрузкам. Сложные эфиры вызывают хорошее срабатывание присадок, но имеют один недостаток, все масла на их основе – низковязкостные.

Полигликоли (полиалкиленгликоли , ПГ (ПАГ ), PG) — материалы обладающие высокой устойчивостью к окислению, хорошими вязкостно-температурными свойствами (высокий индекс вязкости) и морозостойкостью (низкая температура застывания). Их применяют в температурном диапазоне от -50°C до +200°C. Данные материалы не смешиваемы с маслами на минеральной и полиальфаолефиновой основах, однако возможно смешивание со сложными эфирами (требуется последующее подтверждение работоспособности методом технических испытаний). При определённых обстоятельствах полиалкиленгликоли могут разрушать уплотнения, лакокрасочные покрытия и даже металлы (например : алюминий, сепаратор подшипника и т.д.). В некоторых случаях практического применении может потребоваться поверка на совместимость с некоторыми видами уплотнений. Растворимость в них присадок только условная – при температурах свыше +180°C они испаряются, практически не образуя осадок. Обладают превосходными смазывающими свойствами, которые при использовании других масел возможно достичь только добавлением так называемых EP-присадок (Extreme Pressure англ. – высокое давление).

Силиконовые масла (Si ) – обладают исключительно хорошими свойствами при низких температурах, высокой антиокислительной стабильностью, а также высоким индексом вязкости. Их допустимо применять при температурах от -60°C (и ниже) до +250°C. Силиконовые масла не смешиваемы с другими видами масел. По отношению к уплотнительным материалам и лакокрасочным поверхностям нейтральны. Самый большой недостаток – слабое поверхностное натяжение и слабая полярность, что затрудняет образование на поверхности прочной смазочной плёнки. Они отлично подходят для смазки пар трения полимер-металл и полимер-полимер, но не подходят для смазывания тяжелонагруженных трансмиссий, агрегатов и механизмов. Производятся с различными классами вязкости. Растворимость обычных присадок в них плохая.

Алкоксилфторовые масла – в отношении термической и химической стабильности превосходят все другие синтетические масла. Они обладают очень хорошими вязкостно-температурными свойствами, у них кроме всего прочего относительно высокая плотность примерно = 1,9 г/мл. По отношению к уплотнительным материалам, лакокрасочным покрытиям и полимерам они нейтральны. Диапазон температур применения: от -30°C до +250°C (и выше). Алкоксилфторовые масла не смешиваются ни с какими другими видами масел. Поскольку они термически стабильны и выдерживают высокие нагрузки, то они в основном используются в качестве базовых масел для высокотемпературных смазок. Однако их низкое сродство с металлами требует специальную предварительную обработку поверхности трения. Данные материалы имеют очень высокую стоимость. Присадки в них не растворимы, поэтому процесс их добавления в масло чрезвычайно трудоёмок.

Загуститель – это материал, задача которого состоит в том, чтобы превратить жидкое базовое масло в консистентный материал, не стекающий с места смазывания. С одной стороны загуститель не должен растворяться в масле, с другой он должен вступать с ним в тесное взаимодействие. Не растворяясь он должен разбухать в базовом масле, образовывая желеобразную массу и сепарировать небольшое количество масла для обеспечения точки смазки.

Смазки с загустителем-мылом:

Кальциевые – обладающие очень хорошей водостойкостью и адгезионной способностью по отношению к металлам. Значительный недостаток – низкая максимальная температура применения, примерно равная +60°C. Это обусловлено тем, что стабильную структуру кальциевой смазки можно получить только при содержании порядка 10% от массовой доли мыла. Если удалить эту так называемую гидратную воду, то последует разделение структуры смазки на масло и мыло, смазка размягчится. Кроме всего прочего они не обладают достаточной механической стабильностью для смазки подшипников качения при большом числе оборотов. Однако идеально подходят для смазывания подшипников качения и скольжения с низким и средним числом оборотов в условиях влажности при температурах ниже +60°C. Обычно производятся с вязкостью от 10 м м² /с до 100 м м² /с при +40°C. Наиболее распространённый класс вязкости NLGI 2. Для целей герметизации так же выпускается смазка 3 класса. Более высокий класс загущения встречается крайне редко. Для применения при низких температурах, примерно до -40°C можно встретить такие смазки классов 1 или даже 0.

Натриевые – наименее распространенные смазки. Однако у них есть преимущества для отдельных конкретных целей применения, например, из-за своей длинноволокнистой структуры они применяются для смазки закрытых трансмиссий, а так же для высокооборотных шпиндельных систем подшипников. Максимальная температура применения составляет около +100°C. Существенный недостаток данной группы смазок — плохая водостойкость, причиной которой является растворимость натриевого мыла в воде. Способность растворять в себе небольшое количество воды существенно не изменяя консистенцию зачастую рассматривается как преимущество с точки зрения антикоррозионной защиты. Производятся исключительно консистенции классов 0, 00 и 000 на основе минеральных базовых масел. Вязкость базового масла обычно составляет от 100 м м² /с до 220 м м² /с. Смазки консистенции 1 и 2 встречаются крайне редко.

Литиевые – смазки объединяющие в себе преимущества кальциевых и натриевых смазок. Они обладают хорошей водостойкостью, хоть и не такой ярко выраженной как у кальциевых смазок, кроме этого, их максимальная температура применения около +140°C. Сегодня эти смазки используются в большинстве случаев, т.к. кроме этого они устойчивы к сдвигу и имеют стабильную структуру. В качестве загустителя используется литий-12-гидроксистеарат. В качестве базовых масел обычно используют минеральные масла с вязкостью от 10 м м² /с до 1000 м м² /с при температуре +40°C. Характерная вязкость как правило в диапазоне от 80 м м² /с до 200 м м² /с. Вязкости от 10 м м² /с до 50 м м² /с используют, как правило, если необходимо получить хорошие низкотемпературные свойства примерно до -50°C. Более высокая вязкость, как правило свыше примерно 250 м м² /с нужна для производства смазок выдерживающих высокие нагрузки при низких скоростях. Наиболее часто применяются в установках централизованной смазки. В этой группе преобладают смазки 2 класса консистенции, хотя не менее редко встречаются смазки 1 и 3 классов, а также материалы классов 0 и 00.

Бариевые – смазки уступающие литиевым по температурным режимам, но превосходящие их по водостойкости. Температуры применения составляют порядка от -20°C до +120°C. По применяемости базовых масел и их вязкости аналогичны литиевым смазкам, за исключением применения вязкости от 10 м м² /с до 50 м м² /с, так как данные смазки не рассчитаны на применение при очень низких температурах. Преобладающий класс вязкости согласно NLGI 2, гораздо реже могут встречаться и другие классы. В данное время этот тип смазок мало распространён и практически не рекомендуется ОЕМ* в связи с появлением поликарбамидных (полимочевинных ) и сульфонат кальциевых смазок (превосходят бариевые смазки в несколько раз по всем основным параметрам, включая водостойкость), хотя ещё и продолжает выпускаться некоторыми производителями. Кроме всего прочего бариевое мыло является достаточно токсичным и вредным для окружающей среды и человека.

Литиево-кальциевые – смазки с комбинированным загустителем с большей долей лития и меньшей кальция обладает всеми положительными качествами литиевых пластичных смазок, но обладают большей водостойкостью, практически равной кальциевым смазкам.

Комплексные пластичные смазки — возникают в результате одновременного или последовательного омыления различных кислот одним омылителем. Т.е. комплексные смазки – это смазки, кислотные компоненты которых состоят из смеси различных кислот. Их можно применять при значительно более высоких температурах, чем обычные смазки.

Комплексные кальциевые – смазки которые можно применять в подшипниках качения при прерывной досмазке при температурах до +160°C, при непрерывной досмазке до +200°C. По сравнению с обычными кальциевыми смазками их водостойкость меньше, то же самое имеет место в отношении стабильности по сравнению с обычными литиевыми. Достаточно не плохо работают при высоких нагрузках даже без специальных ЕР-присадок. При температурах свыше +160°C в централизованных системах смазки они начинают затвердевать с последующим разрушением мыльного загустителя, образуя карбонат кальция и кетон, что делает их значительно более легко воспламеняемыми, чем любые другие. В качестве базового масла для производства комплексных кальциевых смазок используется минеральное масло с вязкостью от 50 м м² /с до 200м м² /с при +40°C. Преобладающий класс NLGI 2.

Комплексные алюминиевые – смазки предназначенные для долговременного использования при температурах около +150°C. У них относительно хорошая водостойкость. При температурах свыше +150°C структура мыла необратимо разрушается, что с одной стороны можно считать преимуществом при работе с централизованными системами смазки, однако, с другой стороны, это приводит к сильному износу подшипника и требует обильного дополнительного смазывания. Производятся на основе минеральных масел вязкостью от 50 м м² /с до 400 м м² /с при +40°C преимущественно 2 класса консистенции. Часто можно встретить эти смазки в виде аэрозолей 0, 00 и 000 классов, используемые в них базовые масла вязкостью от 400 м м² /с до 2500 м м² /с.

Комплексные литиевые – температурный предел при долговременно использовании комплексных литиевых смазок находится в районе примерно +150°C, однако с возможностью применения при кратковременной температурной нагрузке до +200°C без постоянного досмазывания. Хорошо зарекомендовали себя прежде всего для применения в качестве смазочного материала небольших высокоскоростных подшипников, например, подшипников колёс автомобилей или подшипников вентиляторов. Для подшипников большого размера они подходят меньше. Имеют преимущественно 2 класс консистенции, базовое масло минеральное с вязкостью около 150 м м² /с при +40°C. При очень низких (до -60°C) или очень высоких температурах (до +1200°C), а также для подшипников с большим числом оборотов (n x c/m до 1.5х106) применяют смазки на базе эфиров, полиальфаолефинов или их смеси. Для смазки арматуры используются силиконовые масла с очень высокой вязкостью (до 40000 м м² /с).

Другие виды пластичных смазок:

Бентонитовые смазки – выдерживают температуры до +150°C. Они относительно водостойки. Бентонит, с химической точки зрения, это чистый глинозем. При термических перегрузках склонны к очень сильному коксованию, что представляет большой производственный риск, который можно предотвратить, используя только очень интенсивное досмазывание большим количеством смазки. Вытекания смазки, характерное для других видов смазок при долговременных высоких температурах, не наблюдается. Данные смазки производятся 2 класса консистенции и ниже на базе минерального масла вязкостью около 500 м м² /с при +40°C. Они не совместимы с другими пластичными смазками.

Гелевые смазки – это смазки, загустителем в которых выступают хорошо растворяющиеся кремниевые кислоты, которые имеют вид аморфного, белого, очень мелкого порошка. Используются при температурах до +150°C. В качестве базовых масел применяется минеральные масла вязкостью 200 м м² /с при +40°C. Так же могут применяться и синтетические масла вязкостью от 400 м м² /с до 9000 м м² /с или выше (для арматурных смазочных материалов).

Графитные смазки – это смазки с различными типами загустителей в которых твёрдым смазочным веществом выступает чёрный или серебристый графит. Температурный режим данных материалов: от -30°C до +140°C, при использовании синтетических базовых масел положительная температура применения может достигать примерно до +190…+210°C Базовые масла как правило минеральные с вязкостью от 80 м м² /с до 200 м м² /с. Основной класс консистенции NLGI 2.

Дисульфид молибденовые смазки – дисульфид молибдена (MoS2 ) служит твёрдым смазочным веществом, внешне напоминает чёрный графит, но обладающий гораздо более высокими показателями смазывания (уменьшения трения) и устойчивости к высоким термическим нагрузкам. В зависимости от базового масла смазка может надёжно работать при температурах: от -50°C до +700°C, так как в зоне высоких температур после выгорания базового масла создаётся термически стабильная сухая смазочная плёнка. Как правило такие типы смазок подразделяются на смазки, компаунды и пасты. Вязкость базовых масел может колебаться от 100 м м² /с до 9000 м м² /с. Наиболее распространённый классы NLGI 2, также могут встречаться 1 и 3 классы.

Поликарбамидные (полимочевинные ) смазки – смазки с поликарбамидами на минеральном базовом масле способные выдерживать долговременное воздействие температур до +180°C, с кратковременными термонагрузками вплоть до +230°C. При использовании синтетических базовых масел эти значения выше на 20-30°C. Эти смазки превосходят смазки на литиевых и комплексных литиевых мылах по высоко и низкотемпературным свойствам, водостойкости и служат минимум в два раза дольше их. Хорошо подаются в централизованные системы смазки. Благодаря интенсивной по сравнению с другими пластичными смазками связи масла и загустителя их рекомендуют применять при вибрационных нагрузках, т.к. загуститель органический, то при высоких температурах он улетучивается не образуя золы. Основные классы NLGI 1 и 2, иногда встречается промежуточный класс 1.5. Показатель вязкости базовых масел от 200 м м² /с до 400 м м² /с. Очень часто рекомендуются ОЕМ как несменяемые смазки на весь срок службы узлов машин.

Фторопластовые (PTFE , ПТФЕ) – смазки загустителем и твёрдым смазочным веществом в которых служит фторопласт, он же политетрафторэтилен или иначе говоря Teflon®. Работоспособны как правило при температурах от -60°C до +250°C, без доступа воздуха до +280°C. Рабочие режимы температур зависят от показателей базовых масел. Вязкость базовых масел может колебаться от 100 м м² /с до 500 м м² /с. Как правило производятся с классом консистенции 2, хотя могут встречаться также 1 и 3 классы загущения. Обладают не плохой устойчивостью к водным средам и являются наиболее биологически безопасными смазками из выше перечисленных.

Перфторполиэфирные (PFPE , ПФПЕ) – смазки в которых могут использоваться, в зависимости от целей применения, различные типы загустителей, чаще всего PTFE (Тефлон ), но базовым маслом всегда служит перфторполиэфир. Работоспособны как правило при температурах от примерно -30°C до +280°C, без доступа воздуха до +300°C. Вязкость базового масла как правило от 100 м м² /с до 400 м м² /с. Наиболее распространённые классы консистенции согласно NLGI 1 и 2. Очень редко можно встретить и другие классы вязкости. Пригодны для работы в кислородных установках. От всех других пластичных смазок их отличает достаточно высокая стоимость, связанная с тем, что перфторполиэфирное масло (термически сверхстабильное синтезированное масло) во всём мире, получают в очень малых количествах.

Компаунды и пасты – смазки производимые на основе различных базовых масел и типах загустителей с внесением достаточно большого количества твёрдых смазочных материалов. Чаще всего служат как разделительные (компаунды /пасты), противозадирные (пасты ) и уплотняющие материалы (компаунды ). Как правило не подходят для смазки подшипников качения и скольжения. Пределы температур работоспособности примерно от -60°C до примерно +1400°C. Вязкость базового масла зависит от его типа, и может быть в пределах от 200 м м² /с до 9000 м м² /с. Наиболее распространённый класс согласно NLGI 1, но также могут встречаться классы вязкости 2 и 3.

Твёрдые смазочные материалы (вещества , ТСМ (В )) – предназначены для внесения в масла и смазки с целью предания дополнительных смазывающих или иных свойств в зависимости от требований предъявляемых ОЕМ*.

Существуют следующие виды (с различным % содержанием, как правило, указываются в характеристиках смазочных материалов их производителями):
1. Комплексные.
2. Медные.
3. Алюминиевые
4. Цинковые.
5. Никелевые.
6. Графитные.
7. Дисульфид молибденовые.
8. Неметаллические.
9. Керамические.

*Примечание: ОЕМ или О.Е.М. (Original Equipment Manufacturer) – производители оригинального оборудования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *