По своей консистенции, смазочные материалы делятся на три категории:
Их применяют в узлах, где невозможно обеспечить постоянное обмывание всей поверхности трения , либо на материалах, которые препятствуют нормальной адгезии жидких масел.
К тому же, их удобно наносить на детали (закладывать внутрь) при сборке узлов, для которых не предусмотрена система орошения при работе.
Технология производства и состав
С точки зрения физических свойств, пластичные смазки, это дисперсия твердых загустителей в жидкой основе. Причем загуститель добавляется настолько высокоструктурированный, что достаточно небольшого процента: не более 10%-15%.
Стандартный состав подобных материалов, следующий:
Основа
Жидкая среда, представляет собой обычное нефтяное либо синтетическое масло, которое получают по тем же технологиям, что и обычные материалы.
Для изготовления сложных и дорогих составов исходные основы могут смешиваться, согласно техническому заданию разработчика. Объем базового жидкого масла: 70%-90%.
Нефтяные основы производятся методом гидроочистки, с помощью водорода. Таким образом снижается сернистость и удаляются асфальтовые составляющие.
Последний пункт особенно важен для повышения у готового продукта антиокислительных свойств. Органические пластичные смазки для автомобилей применяются в несильно загруженных узлах, работающих на невысоких скоростях.
Синтетическая основа, как правило, кремнийорганическая. На ее базе создаются масла для работы в нагруженных скоростных подшипниках, а также редукторах, работающих на высоких оборотах.
Загуститель (10%-15%)
Он не просто добавляется в жидкую основу, для получения однородного состава требуется определенная температура в процессе смешивания, и специальные миксеры.
Затем состав охлаждается до температуры окружающей среды, и после этого физико-химические свойства пластичных смазок не меняются. Разумеется, при соблюдении температурного режима эксплуатации.
В качестве загустителя используются высокомолекулярные соли жирных кислот (более привычное определение – мыло). В составах премиум класса применяются твердые углеводороды, а также неорганические соединения (полимеры, карбамиды, и пр.)
Присадки
Как и любой другой продукт, пластичная смазка содержит присадки. Они улучшают свойства, если базовые характеристики не удовлетворяют заказчика.
Набор свойств типичный:
- противоизносные (противозадирные);
- защита от коррозии;
- соединения, препятствующие окислению самого продукта;
- повышающие адгезию;
- антифрикционные.
Состав наполнителей (10%-20%): тальк, графит, медный порошок мелкого помола, дисульфид молибдена, слюда, и пр.
Основное свойство пластичных смазок
Поскольку полутвердые масла должны удерживаться на поверхности изделий, важной характеристикой является температура каплепадения. Дело в том, что при вращении узлов трения, температура неотвратимо повышается.
Вместе с ней снижается вязкость пластичного материала. После критического нагрева, смазка переходит в жидкое состояние, и просто стекает с рабочей поверхности.
Учитывая критичность этих параметров, определение температуры каплепадения пластичных смазок относится к обязательной процедуре испытаний продукта.
Методика следующая:
Применение и разновидности пластичных смазок
Проведем краткий обзор популярных продуктов. В последнее время производители предлагают новейшую технологию: металлоплакирование.
Этот термин означает, что на рабочей поверхности трения образуется тончайший слой металла, обладающего низким коэффициентом трения.
В качестве примера рассмотрим популярный среди автомобилистов продукт: МС 1000 смазка пластичная металлоплакирующая.
В составе присутствует цинк, который обеспечивает противоизносные свойства. Благодаря постоянной сменяемости масла в рабочей зоне, этот слой само восстанавливается.
Blue MC 1510 высокотемпературная пластичная смазка – предназначена для высоконагруженных подшипников, работающих при высоких температурах. Этот состав выдерживает перепады от -40°C до +350°C.
Обратите внимание
Высокая температура каплепадения сохраняет подшипники при экстремальных температурах: масляная пленка не разрушается, расслоения основы и присадок не происходит.
Срок службы исчисляется сотнями тысяч километров. Благодаря уникальным свойствам, этот продукт имеет допуски ведущих автозаводов.
Пластичная смазка Molykote Longterm изготавливается с добавлением литиевых присадок. Обладает антифреттинговыми свойствами и усиленной адгезией. Такой состав позволяет использовать смазку на высоконагруженных узлах в течение длительного времени без замены.
Основное применение
– муфты, подшипники, шлицевые соединения на крупных агрегатах и строительной технике. Также популярно нанесение подобных пластичных смазок на резьбовые соединения.
Графитовая смазка пластичная изготавливается методом добавления мелкодисперсного порошка в готовый состав при сохранении вязкости.
Применяемость достаточно широкая : от бытовой техники до автомобилей и промышленных агрегатов.
Неплохие антифрикционные и температурные показатели, однако графитовая смазка не выдерживает высоких оборотов рабочего узла. Поэтому перед приобретением следует изучить характеристики устройства, которое будет смазываться.
Водостойкая пластичная смазка для лодочных моторов выпускается практически всеми производителями, и обладает следующими свойствами:
- Высокая степень защиты от коррозии.
- Адгезия и стойкость нанесенного слоя выше среднего.
- Практически нулевая гигроскопичность, нерастворимость в воде.
- Способность к консервации металлических деталей.
- Температурные показатели не относятся к основному требованию допуска.
Виды пластичных смазок для автомобилей — видео
Итог
Пластичные смазки представлены большим разнообразием типов, однако ни одна из них не является универсальной. Для каждого агрегата следует подбирать необходимый состав продукта.
А. Скобельцин
Пластичные смазки – самостоятельный вид материалов, обеспечивающих надежность и долговечность техники (ранее их называли консистентными). Их мировое производство составляет около миллиона тонн в год, что значительно меньше выпуска смазочных масел (около 40 млн. т/год).
Итак, пластичная смазка – это структурированная высокодисперсная система, которая состоит, как правило, из базового масла и загустителя. При обычных температурах и малых нагрузках она проявляет свойства твердого тела, т. е. сохраняет первоначальную форму, а под нагрузкой начинает деформироваться и течь подобно жидкости. После снятия нагрузки пластичная смазка вновь застывает. Основное ее назначение – уменьшить износ поверхностей трения и продлить тем самым срок службы деталей машин и механизмов. В отдельных случаях смазки не столько уменьшают износ, сколько упорядочивают его, предотвращают трение и заклинивание смежных поверхностей, препятствуют проникновению агрессивных жидкостей, абразивных частиц, газов и паров. Смазки, которые практически не изменяют своих показателей качества весь период работы в узле трения, относятся к «вечным» (т. е. закладываются одноразово на весь период работы техники) или долго работающим (с большим периодом замены).
Почти все смазки обладают антикоррозийными свойствами. Для защиты металлических поверхностей от коррозии при транспортировке и длительном хранении разработаны консервационные смазки. Для герметизации зазоров в механизмах и оборудовании, а также соединений трубопроводов и запорной арматуры созданы уплотнительные смазки с лучшими герметизирующими свойствами, чем у масел.
Некоторые смазки специального назначения увеличивают коэффициент трения, изолируют или, наоборот, проводят ток, обеспечивают работу узлов трения в условиях радиации, глубокого вакуума и т. п. По составу это сложные коллоидные системы, состоящие из жидкой основы, которая называется дисперсионной средой, и твердого загустителя – дисперсной фазы, а также наполнителей и присадок. В качестве дисперсионной среды используют различные масла и жидкости. Около 97% пластичных смазок готовят из нефтяных продуктов. Применяются и синтетические масла для смазок, работающих в специфичных и экстремальных условиях: сложные эфиры, фторуглероды и фторхлоруглероды, полиалкиленгликоли, полифениловые эфиры, кремнийорганические жидкости. Изза высокой стоимости такие масла растространены не очень широко.
В отдельных случаях используют растительные масла. Работы в этом направлении весьма перспективны, поскольку материалы на основе компонентов биосферного происхождения значительно безопаснее для окружающей среды, чем минеральные аналоги.
Область применения смазки во многом определяется температурой плавления и разложения дисперсной фазы, а также ее концентрацией и растворимостью в масле. От природы загустителя зависят антифрикционные и защитные свойства, водостойкость, коллоидная, механическая и антиокислительная стабильность смазки. Для придания этих свойств в состав вводят соли высших карбоновых кислот, высокодисперсные органические и неорганические вещества, тугоплавкие углеводороды.
В связи с ужесточением режимов эксплуатации узлов трения в большую часть современных пластичных смазок вводят добавки – присадки и наполнители. Используют присадки следующих типов: противоизносные, противозадирные, антифрикционные, защитные, вязкостные и адгезионные. Многие из них – многофункциональные, т.е. улучшают несколько свойств одновременно.
В качестве наполнителей используются высокодисперсные, нерастворимые в маслах вещества, улучшающие эксплуатационные характеристики смазки, но не образующие в ней коллоидной структуры. Чаще применяют наполнители с низким коэффициентом трения: графит, дисульфид молибдена, сульфиды некоторых металлов, полимеры, комплексные соединения металлов и др. Оксиды цинка, титана и одновалентной меди, алюминия, олова, бронзы и латуни широко используют в резьбовых, уплотнительных и антифрикционных смазках для тяжелонагруженных узлов трения скольжения. Обычно эти наполнители добавляют в объеме от 1 до 30% количества смазки.
За рубежом широко используется две классификации, разработанные Национальным институтом по пластичным смазкам (NLGI). Классификация по вязкости группирует все смазки на 9 классов по диапазону пенетрации. Величину пенетрации определяют методом погружения стандартного металлического конуса в пластичную смазку в течение определенного времени. Чем глубже погрузится конус, тем меньше класс NLGI, мягче смазка и, соответственно, тем легче она будет выдавливаться из зоны трения. Смазки с высоким номером NLGI, напротив, будут создавать дополнительное сопротивление и плохо возвращаться в зону трения. Другая, достаточно широко признанная классификация группирует пластичные смазки в 5 классов, основываясь на областях применения на автомобилях.
В России используется несколько систем классификации – по консистенции, по составу и областям применения. По консистенции смазки разделяют на полужидкие, пластичные и твердые. Пластичные и полужидкие представляют собой коллоидные системы, состоящие из дисперсионной среды, дисперсной фазы, присадок и добавок. Твердые смазки до отвердения остаются суспензиями, состоящими из смолы или другого связующего и растворителя. В них в качестве загустителя используют дисульфид молибдена, графит, технический углерод и т. п. После отверждения (испарения растворителя) твердые смазки превращаются в золи с низким коэффициентом сухого трения.
По составу смазки разделяют на четыре группы.
1. Мыльные. В качестве загустителя используются соли высших карбоновых кислот (мыла). Наиболее распространены кальциевые, литиевые, бариевые, алюминиевые и натриевые смазки. Мыльные смазки в зависимости от жирового сырья называют условно синтетическими, на основе синтетических жирных кислот, или жировыми – на основе природных жирных кислот, например синтетические или жировые солидолы.
2. Неорганические. В качестве загустителя использованы термостабильные высокодисперсные неорганические вещества. Это силикагелевые, бентонитовые, графитные смазки и др.
3. Органические. Для их получения используют термостабильные, высокодисперсные органические вещества. Это полимерные, пигментные, полимочевинные, сажевые смазки и др.
4. Углеводородные. В качестве загустителей используют тугокоплавкие углеводороды: петролатум, церезин, парафин, различные природный и синтетический воск.
По области применения ГОСТ 23258–78 разделяет смазки на антифрикционные, консервационные, уплотнительные и канатные. Такая классификация более удобна для разработчиков техники. Антифрикционные смазки уменьшают износ и трение сопряженных деталей. Консервационные смазки снижают коррозионное разрушение металлоизделий. Уплотнительные смазки герметизируют зазоры и неплотности узлов и деталей. Канатные смазки наряду со снижением коррозионного разрушения стальных канатов также снижают износ отдельных проволок при их трении друг о друга.
Немаловажная проблема – совместимость смазок разного состава. При замене смазочного материала в узле трения не всегда полностью удаляется предыдущая закладка. Так, в шарнирах рулевого управления автомобилей после четырехкратного шприцевания остается до 40% «старой» смазки. При смешении «старой» и «новой» смазок ухудшаются эксплуатационные характеристики смеси по сравнению с исходным продуктом. Эта смесь вытекает из узла трения либо чрезмерно уплотняется, снижая надежность узла. Следовательно, при выборе новой смазкизаменителя потребителю полезно знать, можно ли смешивать смазки разных марок. Основным фактором, определяющим совместимость смазок, является природа загустителя. Жидкая основа, присадки и добавки существенного влияния на совместимость не оказывают. Со смазками всех марок совместимы консервационные материалы, загущенные тугоплавкими углеводородами (парафином, церезином). Совместимы почти все продукты, загущенные стеаратом натрия и оксистеаратом лития. Плохо совместимы смазки с силикагелем, стеаратом лития и полимочевиной.
| Загуститель | Стеарат кальция | Комплекс кальциевого мыла | Стеарат лития | Оксистеарат лития | Стеарат натрия | Силикагель | Полимочевина | Церезин, парафин |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Стеарат кальция | С | Н | Н | С | С | Н | Н | С |
| Комплекс кальциевого мыла | Н | С | Н | С | С | С | С | С |
| Стеарат лития | Н | Н | С | С | Н | Н | Н | С |
| Оксистеарат лития | С | С | С | С | С | С | Н | С |
| Стеарат натрия | С | С | Н | С | С | С | – | С |
| Силикагель | Н | С | Н | С | С | С | – | С |
| Полимочевина | Н | С | Н | Н | – | – | С | С |
| Церезин, парафин | С | С | С | С | С | С | С | С |
Условные обозначения: С – совместимы; Н – несовместимы; «–» – нет данных.
Сейчас в России вырабатывается примерно 150 наименований пластичных материалов в количестве 45…50 тыс. т/год. По структуре производства мыльных смазок Россия значительно отстает от Западной Европы и США, где основными являются литиевые смазки – в США 60% общего объема и в Западной Европе 70%. В России их доля невелика – 23,4%, или около 10 тыс. т/год.
Современные смазки на 12-гидроксистеарате лития, например типа Литол24, хорошо работают в широком диапазоне температур – от –40 до +120 °С, имеют хорошие эксплуатационные свойства, заменяют многие устаревшие продукты, такие как консталин, 113, солидолы и др. Это перспективные и конкурентоспособные материалы.
Более перспективны смазки, приготовленные на комплексном литиевом мыле. Они работают в более широком диапазоне температур (от –50 до +160…200 °С), нагрузок и скоростей. Комплексная литиевая смазка ЛКСметаллургическая в ряде случаев заменяет ИП1, 113, ВНИИНП242, Литол24. Комплексные литиевые смазки также применяются в оборудовании текстильной, станкостроительной, автомобильной и других отраслей промышленности, в подшипниках ступиц колес автомобилей.
Основу отечественного ассортимента – 44,4% – составляют устаревшие гидратированные кальциевые смазки (солидолы), доля которых в развитых странах, например в США, не превышает 4%. Производство натриевых и натриевокальциевых смазок в России составляет 31% общего объема, или до 12,5 тыс. т/год. Эти материалы имеют хорошие характеристики и применяются при температурах от –30 до +100 °С. Доля прочих мыльных смазок в России невелика – 0,3%, или 89 т/год. Это продукты на алюминиевых, цинковых, смешанных мылах (литиевокальциевых, литиевоцинковых, литиевоцинковосвинцовые, бариевосвинцовые и др.), а также получаемые путем смешения готовой смазки с металлическим порошком.
Доля немыльных смазок, приготовленных на неорганических загустителях (аэросилы, силикагели, сажа, бентонит), в России всего 0,2%, или менее 10 т/год. Главным образом это узкоспециализированные термостойкие (до 200…250 °С) и химически стойкие смазки. В США доля этих материалов – 6,7%. Немыльные смазки готовят на органических загустителях – полиуреатах, пигментах. Полиуреатные продукты нового поколения, приготовленные на нефтяных и синтетических углеводородных маслах, работают при температурах до 220 °С и по этому показателю близки к термостойким тефлоновым смазкам на основе перфторполиэфиров, выгодно отличаясь от последних значительно меньшей ценой. В США доля производства этих материалов составляет 6% и непрерывно увеличивается. В России полиуретановые смазки не выпускают.
Объемы производства отечественных углеводородных материалов составляют 3 тыс. т/год. В основном это консервационные и канатные смазки. Полужидкие смазки типа Трансол200, Редукторная вырабатывают в России в объеме всего около 20 т/год.
| Тип смазки | 1992 г. | 2000 г. | ||
|---|---|---|---|---|
| % | тыс. т | % | тыс. т | |
| Мыльные | ||||
| Литиевые | 17,23 | 16,8 | 21,75 | 9,83 |
| Литиевые комплексные | 0,16 | 0,16 | 0,09 | 0,04 |
| Натриевые и натриево-кальциевые | 2,28 | 2,22 | 28,83 | 13,03 |
| Кальциевые гидратированные | 62,67 | 61,1 | 41,42 | 18,72 |
| Кальциевые комплексные | 0,42 | 0,41 | 0,93 | 0,42 |
| Прочие мыльные | 1,36 | 1,33 | 0,29 | 0,1316 |
| Неорганические | 0,08 | 0,08 | 0,02 | 0,008 |
| Органические | – | – | – | 0,0004 |
| Углеводородные | 6,46 | 6,3 | 6,64 | 3,0 |
| Полужидкие | 9,23 | 9 | 0,04 | 0,02 |
| Всего | 100,00 | 97,5 | 100,00 | 45,2 |
Анализ отечественного ассортимента смазок позволяет сделать следующие выводы. В России сохраняется неблагоприятная структура ассортимента: большая доля низкокачественных гидратированных кальциевых смазок и незначительная доля высокоэффективных литиевых. Комплексные литиевые смазки выпускают в малых количествах. Большинство пластичных материалов массового применения морально устарело еще 20…30 лет назад, ассортимент практически не обновляется.
Экономический рост, особенно в автомобильной, металлургической, нефтегазодобывающей отраслях промышленности, стимулирует рост потребления пластичных материалов, в том числе высококачественных автомобильных смазок, смазок для металлургического оборудования, работающего при максимальной температуре до 150 °С, а также арматурных и резьбовых.
Пластичные смазки.
1. Общие положения.
Пластичные смазки используют главным образом для смазывания негерметизированных (не заключенных в картеры) узлов трения автомобилей, в которых невозможно применение жидких масел.
Пластичные смазки находятся в пластичном, мазеобразном состоянии и представляют собой коллоидную (дисперсную) систему, состоящую из жидкой и твердой фаз.
В этой системе твердая фаза (загуститель) образует структурный каркас, который удерживает в своих ячейках жидкую фазу.
Жидкой фазой являются минеральные масла в объеме от 75 до 90 % по массе, твердой фазой являются загустители в виде кальциевого, натриевого, литиевого, цинкового, магниевого и бариевого мыла. Данные мыла являются жирными солями мягких металлов.
Смазки, предназначенные для смазывания узлов трения, являются антифрикционными.
Смазки, предназначенные для предохранения деталей от коррозии, являются консервационными. Консервационные смазки получают загущением минеральных масел углеводородами (парафином, церезином), находящимися при нормальной температуре (20°С) в твердом состоянии.
Выпускаются также канатные и уплотнительные смазки.
В пластичные смазки вводятся противоизносные, противозадирные и противоокислительные присадки и наполнители.
Смазки применяются для смазывания подшипников ступиц передних и задних колес, шкворней поворотных цапф, шлицевых соединений карданного вала, пальцев рессор, подшипников водяного насоса, шарниров рулевых управлений, валов педалей тормоза и сцепления, деталей электрооборудования и т.д.
2. Показатели качества смазок.
Чтобы пластичные смазки соответствовали условиям их работы в конкретном узле трения, их выбирают по нормируемым ГОСТами и техническими условиями показателям качества.
Температура каплепадения – показатель температурной стойкости смазки. Если температура плавления смазки равна рабочей температуре смазываемого узла или ниже ее, то смазка начинает вытекать из узла трения. Надежное смазывание узлов трения без вытекания смазки обеспечивается, если рабочая температура узла на 15-20°С ниже температуры каплепадения пластичной смазки.
В зависимости от значения температуры каплепадения пластичные смазки делятся на следующие виды:
а) тугоплавкие – температура каплепадения от 105 до 185°С. К ним относятся Литол-24, ЯНЗ-2, №158, ЦИАТИМ-201, имеющие загустителями литиевые или натриево–кальциевые мыла;
б) среднеплавкие – температура каплепадения от 65 до 105°С (солидол и графитная смазка УСс-А);
в) низкоплавкие – температура каплепадения не превышает 65°С. К ним относятся защитные смазки ПВК и ВТВ-1, созданные на загустителях из углеводородов.
Число пенетрации – характеризует густоту смазки и ее способность проникать в зазор между трущимися поверхностями и удерживаться там.
Пенетрацией называют величину в условных единицах, указывающую глубину погружения в испытываемую смазку металлического конуса расчетных размеров и веса в определенный промежуток времени (0,5 сек) при температуре 25°С.
Чем больше глубина погружения конуса, тем подвижнее смазка и тем выше число пенетрации. Для летних смазок число пенетрации находится в пределах 150-200 единиц, для зимних – 250-300, для всесезонных – 200-300 единиц.
Предел прочности – способность смазок удерживаться на вращающихся деталях. Определяется предел прочности в лабораторных условиях. Чем выше предел прочности, тем надежнее удерживается смазка в подшипниках качения. Оценивается предел прочности минимальной нагрузкой в г/см 2 или Па, при которой происходит сдвиг одного слоя смазки относительно другого. Чтобы смазка удерживалась в подшипниках ступиц колес автомобиля, предел ее прочности при 50°С должен быть не менее 2,0 г/см 2 .
Вязкость характеризует текучесть смазки при достаточно высоких напряжениях сдвига. По показателю вязкости оценивается прокачиваемость смазки по маслоканалам и через пресс-масленки. Для обеспечения хорошей прокачиваемости смазка должна обладать невысокой вязкостью, особенно при низкой температуре.
3. Наименование и обозначение пластичных смазок (ГОСТ 23258-78).
Наименование пластичной смазки должно состоять из одного слова. Для различных модификаций одной смазки, дополнительно к наименованию используются буквенные или цифровые индексы.
Примеры наименования : силикол, карданная, солидол С, фиол-1, литол-24 и т.д.
Обозначение смазки по ГОСТ 23258-78 кратко характеризует ее назначение, состав и свойства.
Обозначение состоит из 5 и (пяти) буквенных и цифровых индексов, расположенных в следующем порядке и указывающих:
1 – группу (подгруппу) в соответствии с назначением смазки;
2 – загуститель;
3 – температурный интервал применения;
4 – дисперсионную среду;
5 – консистенцию смазки.
3.1. В зависимости от назначения устанавливают группы и подгруппы смазок, указанные в таблице 1.
Таблица 1.
| Группа | Основное назначение | Подгруппа | Индекс | Применяемость |
| Антифрикционные | Предназначены для снижения износа и трения скольжения сопряженных деталей | Общего назначения для обычных температур (солидол) | С | Узлы трения с рабочей температурой до 70°С |
| Общего назначения для повышенных температур | О | Узлы трения с рабочей температурой до 110°С | ||
| Многоцелевые | М | Узлы трения с рабочей температурой от минус 30 до плюс 130°С в условиях повышенной влажности среды | ||
| Термостойкие | Ж | Узлы трения с рабочей температурой 150°С и выше | ||
| Морозостойкие | Н | Узлы трения с рабочей температурой минус 40°С и ниже | ||
| Противозадирные и противоизносные | И | Подшипники качения при контактных напряжениях выше 2500 МПа (25000 кг/см 2) и подшипники скольжения при удельных нагрузках выше 150 МПа (15000 кг/см 2) | ||
| Химические | Х | Узлы трения, имеющие контакт с агрессивными средами | ||
| Приборные | П | Узлы трения приборов и точных механизмов | ||
| Редукторные (трансмиссионные) | Т | Зубчатые и винтовые передачи всех видов | ||
| Приработочные (графитные и другие пасты) | Д | Сопряженные поверхности с целью облегчения сборки, предотвращения задиров и ускорения приработки | ||
| Узкоспециализированные (отраслевые) | У | Для применения в отдельных отраслях техники (автомобильные и др.) | ||
| Брикетные | Б | Узлы и поверхности скольжения с устройствами для использования смазки в виде брикетов | ||
| Консервационные | Предназначены для предотвращения коррозии металлических изделий при хранении, эксплуатации и транспортировке | — | З | Металлические изделия и механизмы всех видов, за исключением стальных канатов |
| Канатные | Предназначены для предотвращения износа и коррозии стальных канатов | — | К | Стальные канаты и тросы, органические сердечники стальных канатов |
| Уплотнительные | Предназначенные для герметизации зазоров | Арматурные | А | Запорная арматура и сальниковые устройства |
| Резьбовые | Р | Резьбовые соединения | ||
| Вакуумные | В | Первичные и разделительные соединения и уплотнения вакуумных систем |
3.2. Тип загустителя обозначают буквами русского алфавита в соответствии со следующими индексами:
кальциевое мыло — Ка; литиевое мыло — Ли; натриевое мыло — На; цинковое мыло — Цн; органические вещества — О и т.д. по ГОСТ 23258-78.
3.3. Рекомендуемый температурный интервал применения обозначают округленно до 10°С дробью. В числителе указывают (без знака минус) уменьшенную в 10 раз минимальную температуру, в знаменателе – максимальную температуру применения смазки.
3.4. Тип дисперсионной среды и присутствие твердых добавок обозначают строчными буквами русского алфавита в соответствии с индексами:
Н — нефтяное масло; У — синтетические углеводороды; К — кремнийорганические жидкости; Г — графит (твердые добавки) и т.д. по ГОСТ 23258-78.
3.5. Индекс класса консистенции
смазки обозначают арабскими цифрами в соответствии с табл. 4.
Таблица 4.
| Пенетрация при 25°С по ГОСТ 5346 | Индекс класса консистенции |
| 445-475 | 000 |
| 400-430 | 00 |
| 355-385 | 0 |
| 310-340 | 1 |
| 265-295 | 2 |
| 220-250 | 3 |
| 175-205 | 4 |
| 130-160 | 5 |
| 85-115 | 6 |
| Ниже 70 | 7 |
3.6. Примеры обозначений:
СКа 2/8-2. Буква «С» обозначает смазку общего назначения для обычных температур (солидол); «Ка» – загущена кальциевым мылом; «2/8» – применение при температурах от минус 20 до 80°С; отсутствие индекса дисперсионной среды – приготовлена на нефтяном масле; «2» – пенетрация 265-295 при 25°С.
МЛи 3/13-3. Буква «М» обозначает многоцелевую смазку; «Ли» – загущена литиевым маслом; «3/12» – температура применения от -30 до 120°С; отсутствие индекса дисперсионной среды – приготовлена на нефтяном масле; «3» – пенетрация 220-250 при 25°С;
УНа 3/12 э3. Буква «У» – узкоспециализированная смазка; «На» – загуститель натриевое масло; «3/12» – температура применении от -30 до 120°С; «э» – приготовлена на сложном эфире; «3» – пенетрация 220-250 при 25°С.
Характеристики наиболее часто применяемых смазок (Литол-24 и других) приведены з
ТРЕНИЕ – это сила, возникающая на границе контакта двух движущихся относительно друг друга тел, препятствующая движению одного тела по поверхности другого. В технике влияние трения крайне негативно, так как оно неизбежно влечет за собой непроизводительные расходы энергии, износ машин и механизмов. Ежегодный ущерб, который наносит трение экономике ведущих технически развитых стран мира, исчисляется биллионами Евро. Поэтому неудивительно, что лучшие ученые, лучшие умы в области трибологии – науки о трении – бьются над проблемой снижения трения и, соответственно, уменьшения непроизводительных энергозатрат, износа машин и механизмов.Специалисты компании Liqui Moly также вносят весьма существенную лепту в общее дело борьбы с трением и износом. И, в первую очередь, это передовые, уникальные и подчас не имеющие аналогов разработки в области создания и производства так называемых энергосберегающих смазочных материалов.
Существуют различные виды трения: трение скольжения, трение качения и комбинированное трение качения/скольжения. Для снижения потерь на трение и, соответственно, уменьшения износа поверхностей используются самые разнообразные смазывающие материалы: масла, консистентные смазки, пасты и лаки скольжения.
Пасты отличаются наличием в составе твердых смазывающих компонентов: графита, дисульфида молибдена, керамики, металлов, что позволяет обеспечить достижение наилучших высокотемпературных свойств. В тех случаях, когда конструкция узла трения исключает возможность использования жидких масел, или когда нет необходимости в охлаждении деталей узлов и механизмов, наиболее подходящим смазочным материалом являются пластичные смазки. Пластичные смазки можно представить как некое «загущенное» базовое масло. При этом особо стоит отметить тот факт, что смазывающая пленка, создаваемая пластичной смазкой, всегда оказывается толще, нежели создаваемая только базовым маслом.
На первый взгляд, структура высококачественных пластичных смазок сходна со структурой жидких масел: то же базовое масло, те же присадки, загустители. Однако основное различие между ними заключается в типе загустителя. Тип, количество загустителя, его химические свойства – все это, в конечном итоге, и определяет получение пластической смазки заданной консистенции (классификация по NLGI).
Различные комбинации базовых масел и загустителей обеспечивают, соответственно, и получение пластических смазок с различными служебными свойствами и характеристиками, которые используются для решения тех или иных конкретных задач.
Пластичные смазки с высокими эксплуатационными характеристиками находят широкое применение в тех случаях, когда условия работы исключают использование обычных масел. Между тем, прогресс во многих областях техники неразрывно связан с увеличением производительности оборудования, что, как правило, ведет и к ужесточению условий его эксплуатации. Именно поэтому в последнее время столь существенно возрастает роль специальных смазочных матриалов, которые, с одной стороны, позволяют обеспечить высокопроизводительную работу современного и подчас весьма дорогостоящего оборудования, а с другой стороны, надежно защищают его от износа и преждевременного выхода из строя.
Существуют два основных пути снижения трения и износа. Первый путь – это использование химически активных присадок, которые либо повышают способность смазочного материала выдерживать большие нагрузки, либо, воздействуя непосредственно на металл, сглаживают его микрошероховатость. Второй путь – это применение пластичных смазок с плакирующими присадками, содержащих в своем составе мелкодисперсные частицы специального вещества или соединения (в виде тончайших пластинчатых включений) – дисульфид молибдена, графит или керамику. Эти включения, осаждаясь на поверхности металла, делают ее более гладкой.
При разработке современных смазочных материалов с супевысокими эксплуатационными характеристиками в Liqui Moly успешно применяют оба эти метода. При этом возникает синергетический эффект, когда два используемых способа снижения трения и изнашивания взаимно усиливают действие друг друга. В результате достигается качественно иной, существенно более высокий результат, нежели простое «арифметическое» сложение эффективности воздействия каждого в отдельности взятого метода. В конечном итоге, все это позволяет получать качественно новые смазочные материалы, с более высокими эксплуатационными характеристиками и пролонгированным сроком сменности, а также в большей степени и полнее удовлетворять потребности потребителя.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАСТИЧНЫХ СМАЗОК
ВОДОСТОЙКОСТЬ Применительно к пластичным смазкам обозначает несколько свойств: устойчивость к растворению в воде, способность поглощать влагу, проницаемость смазочного слоя для паров влаги, смываемость водой со смазываемых поверхностей.
МЕХАНИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ Характеризует тиксотропные свойства, т.е. способность смазок практически мгновенно восстанавливать свою структуру (каркас) после выхода из зоны непосредственного контакта трущихся деталей. Благодаря этому уникальному свойству смазка легко удерживается в негерметизированных узлах трения.
ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ Способность смазки сохранять свои свойства при воздействии повышенных температур.
КОЛЛОИДНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ Характеризует выделение масла из смазки в процессе механического и температурного воздействия при хранении, транспортировке и применении.
ХИМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ Характеризует в основном устойчивость смазок к окислению.
ИСПАРЯЕМОСТЬ Оценивает количество масла, испарившегося за определенный промежуток времени, при нагреве ее до максимальной температуры применения.
КОРРОЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ Способность компонентов смазки вызывать коррозию металла узла трения.
ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА Способность смазок защищать трущиеся поверхности металлов от воздействия коррозионно-активной внешней среды (вода, растворы солей и т.д.).
ВЯЗКОСТЬ Густота смазок описывается степенью проникновения по данным из таблиц и может быть приведена к клас- сификации по NLGI.
Реологические свойства смазок (структурная вязкость) гораздо меньше зависят от температуры, чем у ма- сел. Самыми распространенными являются мылозагущенные смазки, где в качестве загустителя использу- ются литиевые, натриевые, кальциевые и другие соли жирных кислот (мыла). Такие смазки становятся жид- кими, когда температура каплепадания превышена. Отлично от совместимости базовых масел, загустители должны рассматриваться на совместимость для совместного использования. Любая несовместимость отри- цательно влияет на производительность смазок. Современные смазки сформированы таким образом, что во время критических нагрузок их присадки создают смазывающую пленку, которая обеспечивает надеж- ность функционирования. Определяется величинами потерь на внутреннее трение в смазке. Фактически определяет пусковые характеристики механизмов, легкость подачи и заправки в узлы трения.
Число пенетрации (вязкость для консистентных смазок) определяется по глубине проникновения конуса в слой смазки под действием силы тяжести. Так определяется принадлежность смазки к определенному клас- су NLGI.
СТРОЕНИЕ СМАЗОК
МАРКИРОВКА СМАЗОК
КОНСИСТЕНТНЫЕ СМАЗКИ
ПРИМЕНЕНИЕ: При тяжелых условиях эксплуатации и для шарниров равных угловых скоростей. Используется при сборке, обслуживании и ремонте автомобилей. Применяется в машиностроении, включая полиграфическое оборудование и т.д.
ПРИМЕНЕНИЕ: Стандартная для пластических смазок. Не допускает смешение с другими аналогичными продук- тами. Перед закладкой смазки подшипниковый узел должен быть чистым и сухим. Упаковка 400 гр. (картуш) рас- считана специально под шприц высокого давления.
ПРИМЕНЕНИЕ: Применяется для смазки ступичных подшипников автомобилей с дисковыми тормозами или универсально для высоконагруженных узлов. Не рекомендуется смешивать с другими типами смазок.
ПРИМЕНЕНИЕ: Стандартная для пластических смазок. Наносится на сухие очищенные поверхности. Не рекомендуется смешивать с другими типами смазок.
ПРИМЕНЕНИЕ: Используется для надежной смазки подшипников, петель и направляющих скольжения. Идеально подходит для применения в домашнем, садовом хозяйстве, для хобби, гаража и мастерской. Перед нанесением необходимо тщательно очистить поверхность от загрязнений и остатков прежнего смазочного материала. На места скольжения наносить тонким слоем. При использовании соблюдайте предписания автопроизводителей.
 |
СМАЗКА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИВОДОВ. Бинарная синтетическая низкотемпературная смазка для всевозможных приводов. Легко прокачивается. Обладает отменной смазывающей способностью при температурах от –600С до +1500С и выше. Отлично воспринимает давление благодаря наличию ЕР-присадок, снижает износ. Сверхустойчива к старению, защищает от коррозии, имеет широкий температурный диапазон применения. Подходит для смазки пластмасс и любых других материалов. Обеспечивает надежное смазывание высокоскоростных подшипников, шнеков и других промышленных приводов. Применяется для пар трения металл/пластик в коробках передач, для смазки оружейных механизмов и т.п. Соответствует немецкому индустриальному стандарту: DIN 51502 KР НС 2 N-60. |
 |
ПРИМЕНЕНИЕ: Обычно для пластических смазок. Перед нанесением обрабатываемые поверхности трения должны быть тщательно очищены и высушены. Не допускается смешивать с другими пластичными смазками.
ПРИМЕНЕНИЕ: Применяется аналогично консистентным смазкам для приводов и подшипников.
 |
Синтетическая смазка для слабонагруженных комбинированных пар трения из пластмасс, резины, металла. Устраняет скрипы. Смазывает направляющие скольжения стекол и люков, шлифы стеклянных химических реакторов, механизмы из комбинированных материалов – пластмассы, металла и резины (механизмы принтеров, факсов, кофеварочных машин и др.). Защищает от износа и преждевременного старения детали из пластика и резины. Рекомендуется использовать при сборке уплотнений гидравлических механизмов и тормозных цилиндров. Химически инертна, не токсична, не горит и не поддерживает горение. Соответствует немецкому индустриальному стандарту: 51 502: S-40 KSI2. [ПРИМЕЧАНИЕ:] В 2010 году выпущена специальная 50-ти граммовая упаковка с поролоновым аппликатором, предназначенная для нанесения смазки на уплотнения дверей и окон, артикул 7655. |
 |
СМАЗКИ В АЭРОЗОЛЬНОЙ УПАКОВКЕ
По составу принципиально не отличаются от смазок в обычной фасовке. Благодаря наличию высокоактивных компонентов обладают чрезвычайно высокой проникающей способностью. Помогают быстро и без поломок разъединять прикипевшие и заржавевшие метизы. Незаменимы при проведении ремонтных работ, сборке и разборке узлов и механизмов. Экономят время и существенно повышают производительность труда. Сотни применений на производстве, ремонтных мастерских, в гараже и в быту.
Пасты, в отличие от пластичных смазок, содержат дополнительные твердые компоненты. Поэтому они не утрачивают свою работоспособность даже тогда, когда базовое масло подверглось термической или хими- ческой деструкции.
ПРИМЕНЕНИЕ: Используется для смазки, предупреждения пригара и защиты от коррозии конструкционных элементов, работающих при высокой температуре, включая высоко нагруженные штекерные и винтовые соединения. В частности, может использоваться для обработки резьбы свечей зажигания, соединений суппортов механизма дисковых тормозов, штекерных соединений системы выпуска и т.д.
Антипригарная медная паста находит самое широкое применение в машиностроении, химической и нефтехимической промышленности, электротехнической промышленности и некоторых других областях.
КЕРАМИЧЕСКАЯ ПАСТА. Синтетическая высокотемпературная смазка. Разработана на основе технологий нанокерамики с использованием синтетической базовой смазки. Предотвращает пригорание, прикипание, обеспечивает плавное скольжение деталей тормозной системы и других высоконагруженных механизмов, работающих в условиях сильного нагрева и высоких температур. Идеальна для обработки крепежных элементов системы выхлопа, нерабочих поверхностей тормозных колодок и направляющих суппортов. Устраняет скрипы тормозных механизмов. Отличные антикоррозионные и противоизносные свойства. Температура применения от –40°С до +1400°С. Устойчива к действию воды, кислот и щелочей. Одобрена VW Group. ПРИМЕНЕНИЕ: Для защиты от прикипания резьбовых и иных соединений. Наносится на предварительно очищенные поверхности. Для профессионального применения.  |
|
 |
Специальная синтетическая, высокотемпературная паста с содержанием керамики, предназначенная для тормозной системы. Обладает очень высокой адгезией. Устойчива к действию солей и попаданию воды. Уменьшает и предотвращает появления скрипов и шумов при работе тормозов, например, между накладкой тормозной колодки и опорой. Улучшает надежность работы тормозной системы в целом. Температурный диапазон применения от -40°С до +1200°С.  |
Пластические смазки – материалы представляющие смесь смазочного масла и твёрдого вещества загустителя для образования структурного каркаса.
По назначению можно выделить две основные функции пластических смазок: уменьшение износа и защиту деталей от коррозии.
В соответствии с классификацией по назначению предусмотрено четыре группы пластических смазок: антифрикционные, консервационные, уплотнительные и канатные. По составу смазки, в зависимости от типа загустителя делятся на углеводородные, мыльные, неорганические и органические.
По сравнению с жидкими смазочными материалами (маслами) смазки обладают рядом преимуществ, уступая им в то же время по некоторым свойствам.
Преимуществами смазок перед маслами являются:
– хорошее удержание на наклонных и вертикальных поверхностях;
– меньшее изменение вязкости в зависимости от температуры;
– лучшие показатели противоизносных и противозадирных свойств;
– лучшая защита металлических поверхностей от коррозионного воздействия внешней среды;
– высокая герметичность узлов трения, предохранение их от проникновения нежелательных продуктов;
– более надёжная и эффективная работа в жестких условиях эксплуатации при одновременном воздействии высоких температур, давлений, ударных нагрузок, переменном режиме скоростей и так далее;
– экономичность в применении благодаря более продолжительной работоспособности, меньшему расходу и меньшим затратам на обслуживание техники.
К недостаткам смазок следует отнести отсутствие отвода тепла от смазываемых деталей, более сложную систему подачи пластической смазки к узлу трения и низкую стабильность мыльных смазок к окислению.
Маркировка пластических смазок характеризует их назначение состав и свойства (Таблица 4.2).
Она состоит из пяти буквенных и цифровых индексов, расположенных в порядке, указывающем подгруппу классификации, загуститель, рекомендуемый (условный) температурный режим применения, дисперсную среду, консистенцию смазки.
Таблица 4.2. – Подгруппы пластических смазок
| Буква | Назначение | Буква | Назначение |
| С | Общего назначения для обычных температур (солидолы) | Т | Редукторные трансмиссионные |
| О | Общего назначения для повышенных температур | Д | Приработочные (графитовые и другие) |
| М | Многоцелевые | У | Узкоспециальные (отраслевые) |
| Ж | Термостойкие | Б | Брикетные |
| Н | Морозостойкие | З | Консервационные |
| И | Противоизносные и противозадирные | К | Канатные |
| Х | Химически стойкие | А | Арматурные |
| П | Приборные | Р | Резьбовые |
| В | Вакуумные |
Рекомендуемый температурный режим применения обозначают округленно до 10°С дробью. В числителе уменьшенная в 10 раз минимальная температура без знака минус, а в знаменателе, также уменьшенная в 10 раз максимальная температура без знака плюс.
Пример: СКа 2/8 – 2:
С – смазка общего назначения;
Ка – загущена кальциевым мылолм;
2/8 – температурный режим от –20 до +80°С;
2 – пенетрация 265-295 при 25°С.
Тугоплавкие смазки и солидолы заменяют по пенетрации, температуре каплепадения и основе. Заменяющая смазка должна иметь пенетрацию не выше, а температуру каплепадения не ниже, чем у заменяемой смазки.
Рабочие жидкости
Требования к рабочим жидкостям, используемым в гидросистемах, отличаются от требований к смазочным маслам, так как они служат передатчиком энергии от двигателя к рабочим органам и одновременно должны смазывать и охлаждать движущиеся детали гидросистемы. Большие давления в гидросистеме (35 МПа) и большой перепад рабочих температур (–60°..+50°С) предъявляют определённые требования к гидравлическим жидкостям.
Рабочие жидкости для гидросистем должны:
– обладать высокими смазывающими и антикоррозионными свойствами;
– иметь высокую противопенную стойкость;
– иметь низкую температуру застывания;
– обладать достаточной вязкостью;
– обеспечивать минимальные потери (утечки при высоких температурах и минимальные потери давления при низких температурах);
– обладать совместимостью с материалами гидросистемы;
– не взаимодействовать с заменяемой жидкостью;
– быть долговечными, экономичными и недефицитными.
Рабочие жидкости в зависимости от эксплуатационных свойств делятся на группы, каждая из которых разделяется на классы по кинематической вязкости.
Таблица 4.3. – Группы гидравлических масел по эксплуатационным свойствам
Условные обозначения рабочих гидрожидкостей включает буквы и цифры:
· Первая группа знаков – МГ (минеральные гидравлические;
· Вторая группа знаков – цифры, обозначающие класс кинематической вязкости;
· Третья группа знаков обозначается буквами и указывает принадлежность к группе по эксплуатационным свойствам.
Пример обозначения: МГ – 15 – В.
Изучить самостоятельно тормозные и охлаждающие жидкости.
Лекция 5
СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАННОГО УРОВНЯ
ДОЛГОВЕЧНОСТИ И БЕЗОТКАЗНОСТИ МАШИН
ТРЕБОВАНИЯ К НАДЕЖНОСТИ МАШИН
Для потребителей дорожных машин, как и многих технических объектов, важнейшим показателем является сокращение суммарных затрат на их приобретение и поддержание в технически исправном состоянии. В связи, с этим приведенные затраты рассматривают совместно.
Повышение надежности не может являться самоцелью и используется для снижения суммарных затрат перераспределением составляющих между сферами производства и эксплуатации. По мере повышения надежности затраты на производство машин растут, а на ремонты и обслуживание в процессе использования снижаются. При недостаточной надежности будет обратное соотношение. На современном этапе развития техники можно изготовлять машины с любой, в том числе и самой высокой, надежностью. Однако это может привести к чрезмерно большим затратам в производстве, не соответствующим снижению затрат в эксплуатации.
Надежность в конечном итоге оценивают соотношением затрат на производство объекта и поддержание его в технически исправном состоянии. Это соотношение анализируют одновременно с суммарными затратами и с учетом других показателей, оно может рассматриваться как уровень надежности.
Для выбора оптимального уровня надежности принят критерий, удельные приведенные затраты с уд :
где С – затраты на производство (изготовление) машины и поддержание её в технически исправном состоянии;
П – производительность объекта.
В этом случае возможны два варианта:
1) Для народного хозяйства общим критерием является максимум производительности П при требуемом приемлемом уровне затрат С.
2)Или минимум затрат С при требуемой производительности П.
Поскольку строительные объемы должны быть выполнены, обеспечим производительность машин условно постоянной и будем минимизировать затраты с уд в удельном исчислении (то есть будем рассматривать второй вариант).
Уровень надежности, представляющий собой отношение затрат на приобретение и поддержание в работоспособном (исправном) состоянии, необходимо находить за определенную наработку t, так как t влияет на затраты, связанные с поддержанием надежности. Примем за наработку ресурс до капитального ремонта t p – ресурс от начала эксплуатации до первого капитального ремонта. Будем иметь в виду, что одновременно с уровнем надежности необходимо выявить ресурс t p машины, а его определяют по критерию снижения эффективности.
С учетом сделанных предпосылок преобразуем соотношение (5.1). Если рассматривать производительность П как функцию только надежности машины, то П зависит в основном от коэффициента К т. и технического использования. Поскольку по мере увеличения наработки коэффициент К т . и уменьшается, необходимо вводить резерв для обеспечения прежней производительности, что связано с затратами c npo ст (t) на приобретение (изготовление) дополнительного числа машин, компенсирующих простои.
Если принять за меру измерения максимально возможную производительность машины стоимостью С о и ресурсом t p в данных условиях, характеризуемую с позиций надежности максимальным коэффициентом технического использования К т.и max . , то затраты на компенсацию простоев
(5.2)
где К т.и .(t) – средний коэффициент за наработку t.
Удельные затраты на приобретение прямо пропорциональны стоимости машины (без остаточной стоимости при списании и стоимости шин) С о и обратно пропорциональны общей производительности или общей наработке t. Следует иметь в виду, что все показатели, влияющие на производительность, кроме t в данном случае надо принимать постоянными. Следовательно, средние удельные затраты на приобретение (изготовление)
Поддержание надежности связано со стоимостями, во-первых, устранения отказов и неисправностей, частота появления которых меняется в зависимости от общей наработки (переменные затраты), и, во-вторых, проведения регулярных работ, например, таких, как смазочные (постоянные затраты). Первые из перечисленных затрат превалируют.
Переменные затраты с п. н (t ) являются функцией наработки t и зависят от стоимости запасных частей с з. ч и материалов с м трудовых затрат на устранение отказов с тр, а также от соответствующей части косвенных расходов. Потери от простоев с прост (t) также учитывают при определении с п.н (t ).
Учитывая сделанные предпосылки, критерий можно записать в виде
(5.4)
где с пн.ср.общ (t ) – общие средние удельные затраты на устранение отказов и неисправностей и на техническое обслуживание,
где с пн.ср (t) – средние удельные затраты на устранение отказов и неисправностей;
с т.о – затраты на техническое обслуживание.
Сформулируем теперь рассматриваемый критерий в окончательном виде. За критерий оптимизации принимают минимальную сумму средних удельных затрат на изготовление (приобретение) машин и поддержание их в работоспособном состоянии, обеспечивающем постоянную, максимально возможную в данных условиях производительность.
Соотношение (5.4) описывает средние удельные затраты в сферах производства (первый член) и эксплуатации (второй член). Но экспериментально определить можно не средние, а удельные интервальные затраты на поддержание надежности в эксплуатации
С пн.ин (t)=с з.ч (t) + с тр (t) + с м (t) + с прост (t). (5.6)
Удельные интервальные затраты, описываемые уравнением (5.6), повышаются по мере увеличения наработки, что объясняется характером изменения параметра потока отказов машины, и коэффициента технической готовности как функций наработки.
Наблюдение за эксплуатацией машин позволяет выявить удельные затраты на поддержание надежности по интервалам наработки с пн.ин (t). Закономерность протекания кривой c n н. н (t) как функции общей наработки определяется аппроксимированием этих данных. Для этого используют формулу степенной функции (в тн./ч)
(5.7)
где b – угловой коэффициент, тн/ч n +1 .
На рис. 5.1 соотношение (5.7) отражено кривой 1 показывающей удельные затраты на поддержание надежности при их интервальной оценке. Однако для использования уравнений (5.4) и (5.5) необходимо определить средние удельные затраты с начала эксплуатации.
Для этого определим площадь под кривой 1 на интервале наработки от 0 до t и поделим ее на t :
(5.8)
Рис.5.1. Удельных затрат на приобретение и поддержание надежности от наработки t
Уравнение (5.8) отражено кривой 2 на рис. 5.1. Ее ординаты меньше ординат кривой 1 в 1/(п + 1) раз, что видно из сопоставления соотношений (5.7) (5.8).
Затем отразим кривой 3 средние удельные затраты на приобретение в соответствии с соотношением (5.3).
Средние суммарные удельные затраты (в тн/ч) на приобретение с пр (t) и поддержание надежности с пн.ср (t) определяются уравнением
(5.9)
и кривой 4.
Поскольку затраты с пн. (t) уменьшается, а с пн. ср (t) повышается по мере увеличения наработки t, то имеется наработка, при которой сумма этих затрат минимальна. Эта наработка и является ресурсом, отклонение от которого приводит к повышению удельных затрат.
Для определения минимальных затрат с уд. min , соответствующих оптимальному ресурсу t p , возьмем производную уравнения (5.9) и приравняем ее нулю (вторая производная положительная)
(5.10)
тысч.ч
(5.11)
чем и решается задача определения ресурса по избранному критерию. Однако равенство (5.10) позволяет определить не только ресурс t p ,но и соотношение между затратами на изготовление машины и переменными затратами на поддержание надежности при наработке t = t p .
(5.12)
Правая часть равенства (5.12) отражает суммарные переменные затраты с пн (t p) на поддержание надежности за ресурс t p:
(5.13)
что позволяет использовать равенство (5.12) для нахождения n :
(5.14)
Соотношение (5.14) показывает, что при оптимальном ресурсе t p переменные затраты на поддержание надежности за ту же наработку в п раз меньше стоимости изготовления машины.
В связи с этим можно преобразовать для случая t = t p и с уд = с уд. min уравнения (5.4) и (5.5)
(5.15)
и представить графически (рис. 5.2.) как площади S o суд . min R = А и S otpR = В затраты в производстве и переменные в эксплуатации за ресурс t p .
Отношение этих площадей согласно уравнению (5.14) численно равно п. Чем больше п при прочих равных условиях, тем выше уровень надежности, и наоборот
 |
 |
| |
Рис. 5.2. Затраты на приобретение и поддержание надежности машин
Как показал анализ экспериментальных данных, у моделей машин довоенного выпуска показатель п < 1, послевоенного выпуска п = 1, а текущего производства п = 1,5 с тенденцией увеличения до п = 2.
Уравнение (5.15) позволяет совместно рассматривать п и стоимость объекта С о , выявляя методом последовательного приближения минимальное значение с уд. min . То же относится и к соотношению величин с то, C 0 и с уд. min .
Изменение показателя степени п при t [уравнение (5.7)] приводит к соответствующему изменению соотношения площадей А и В отражающих затраты в производстве и эксплуатации, т. е. изменению уровня надежности. Для увеличения показателя п необходимо снизить затраты на поддержание надежности на наработке от 0 до t < t p .
Это может быть достигнуто увеличением среднего ресурса деталей, лимитирующих надежность, и снижением разброса их ресурса, а также улучшением ремонтопригодности машины, снижающей трудоемкость работ и простои.
Совершенствование показателей долговечности элементов, как правило, повышает затраты на их изготовление. В соответствии с этим увеличивается и стоимость объекта С о . Целесообразность повышения затрат на производство машин проверяют уравнением (5.15) при предварительном выявлении межремонтного ресурса по уравнению (5.11).
Затраты на техническое обслуживание с т. о [уравнение (5.15)] также следует снижать. Но при этом необходимо учитывать, что, во-первых, объем технического обслуживания влияет на скорость изнашивания и, следовательно, на ресурс t p , а во-вторых, снижение с т. о без изменения t p может повысить стоимость машины С о. Проверкой вариантов выявляют оптимальное решение по критерию минимума удельных затрат, что принципиально возможно с использованием электронно-вычислительных машин.
Методика данного расчета, как и вообще сложных инженерных расчетов, связана с применением ряда коэффициентов. Кроме того, прогнозируется эффективность технологических и конструктивных мероприятий, которые отражены в распределениях ресурсов деталей. Поэтому возникает необходимость в опытной эксплуатации и испытаниях, в процессе которых конструкция должна доводится до ранее установленных показателей.
5.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕЖРЕМОНТНОГО РЕСУРСА. УПРАВЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТЬЮ МАШИН В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Межремонтный ресурс - ресурс между смежными капитальными ремонтами машин. Определяют его принципиально так же, как и ресурс до первого капитального ремонта, но с тем отличием, что стоимость машины С 0 в уравнении (5.11) принимают условно равной стоимости капитального ремонта, что оправдано отсутствием фактических данных по стоимостям машин, направляемым в капитальный ремонт. Межремонтный ресурс меньше, примерно на 20% ресурса до первого капитального ремонта.
Управление надежностью преследует цель полной реализации свойств надежности машин, заложенных при конструировании и обеспеченных производством как новых, так и капитально отремонтированных машин.
Для достижения этого необходимо при регламентированных затратах С пн (t p), определяемых по соотношению (5.13), обеспечить выполнение ресурса по значению не менее t p , рассчитанного по соотношению (5.11). Это требует минимизировать скорость изнашивания деталей и сборочных единиц, что уменьшает удельные затраты на устранение отказов и неисправностей, а следовательно, при одних и тех же суммарных затратах на устранение отказов можно обеспечить больший ресурс t p .
Рис. 5.3. Области допустимых состояний машины
На рис. 5.3 кривые 1 и 4 и ресурс t p отражают результаты подконтрольной эксплуатации и расчетов по аналогии с рис. 5.1. Рассмотрим рис. 5.3 с позиций управления. Под кривой 1 находится пространство (плоскость) возможных состояний управляемой системы – надежности машины, а область допустимых состояний – заштрихованная площадь соответствует затратам С пн (t p).
Основная задача управления заключается в таком воздействии на управляемую систему, чтобы отражающая ее точка не находилась выше кривой 1 , т. е. не занимала положение, показанное кривой 1" , так как в этом случае регламентированные затраты С пн (t p ) будут исчерпаны за ресурс t" p и t" p < t р (заштрихованные площади равны), а суммарные удельные затраты с" уд. min > с уд. min
Последующая задача управления заключается в минимизации ординат отражающей точки. В результате получим кривую 1" и t" p , при этом t" p > t p и c" y д min < с уд min , a площадь под кривой 1", ограниченная абсциссой t" p , вновь будет численно равна С пн (t р ). Для решения этой задачи требуется минимизировать угловой коэффициент b в соотношении (5.7). При этом имеется в виду, что уровень надежности п = const.
Для решения рассмотренных задач необходима информация о состоянии управляемой системы.
В интересах точности желательно располагать систематической информацией о расходе средств на каждую машину по всем составляющим уравнения (5.6). Это практически сложно или даже невозможно.
В реальных условиях эксплуатации в достаточно полной мере учету поддаются лишь затраты на запасные части. Точность и достоверность информации здесь обеспечиваются бухгалтерским учетом. Но именно запасные части, как правило, лимитируют техническое состояние машин. Существует тесная связь (коэффициент корреляции r>= 0,7 ) между затратами на запасные части и поочередно трудовыми затратами А, затратами на материалы В и компенсацию простоев С. Поэтому критерием, характеризующим нормальное использование ресурса, можно считать расход запасных частей как функцию наработки.
Поэтому для управления процессом использования ресурса следует рассчитывать суммарные стоимости С з.ч (t р ) за ресурс и удельные расходы запасных частей с з.ч (t р) по интервалам наработки и рассматривать их в качестве норматива. С учетом сделанных предпосылок преобразуем уравнение (5.6)
с пн. ин (t) = C з. ч + C тр + C м + C прост = C з. ч (1 + A +B + C), (5.16)
затем уравнение (5.12)
(5.17)
и, на конец, уравнение (5.7)
(5.18)
Затем фактические расходы, информация о которых должна быть систематической (например, ежеквартальной), необходимо сопоставить с расчетными нормативными данными по интервалам наработки. Если фактические расходы не превышают нормативных, то процесс эксплуатации данной машины протекает нормально. В противном случае необходимо выявить причину перерасхода (неквалифицированное управление, низкое качество технического обслуживания, применение топлив, масел и смазок, не соответствующих конструкции машины и т. п.) и принять соответствующие меры.
Таким образом, метод управления надежностью машин в эксплуатации сводится к следующему.
1. Устанавливают норму расхода запасных частей (в денежном выражении) по моделям машин и соответствующий ей ресурс. Эта норма является основной, при достижении суммарного нормативного расхода машину направляют в капитальный ремонт или списывают. Ресурс дает возможность судить, правильно ли эксплуатируется машина.
2. Нормы расхода запасных частей устанавливают по интервалам ресурса. Это позволяет обеспечить систематический контроль за техническим состоянием машины, использованием ее ресурса, выявить факты неправильной эксплуатации и своевременного принятия, соответствующих мер
3. Фактический расход запасных частей сопоставляют с нормативным расчетным.
Лекция 6
6. Система планово-предупредительного технического обслуживания и ремонта техники
6.1. Основные понятия и определения системы ППР
Для поддержания машин в исправном и работоспособном состоянии при их эксплуатации используется система планово-предупредительного технического обслуживания и ремонта техники (система ППР и ТО). Система ППР и ТО основана на непрерывном контроле состояния машин, профилактическом характере основных мероприятий и на жестком планировании их по времени выполнения и по объему работ.
Система называется плановой потому, что все её мероприятия осуществляются по заранее разработанному плану, и предупредительной потому, что мероприятия носят предупредительный характер (восстановление работоспособности машины или её узлов не дожидаясь их выхода из строя).
Система ППР – это совокупность взаимосвязанных технических средств, документации и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества машин. Система ППР представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий, проводимых в плановом порядке для обеспечения работоспособности и исправности машин в течении всего срока их службы при соблюдении заданных условий и режимов эксплуатации.
Система ППР построена на периодичности чередования технических обслуживаний и ремонтов, виды которых, а также периодичность и состав работ установлены заводом изготовителем в эксплуатационной и ремонтной документации для каждой машины
В системе ППР и ТО используются следующие основные понятия и определения .
Межремонтный цикл – время работы машины в часах от начала эксплуатации до первого капитального ремонта или между двумя очередными капитальными ремонтами.
Периодичность ремонтов и ТО – время работы машины в часах между 2-мя очередными одноименными ремонтами или ТО.
Техническое обслуживание – комплекс работ для поддержания исправности или работоспособности машины (объекта) при подготовке и использовании по назначению, при хранении и транспортировке. Комплекс работ должен быть минимальным, но достаточным для решения задач ТО.
Задачами ТО являются:
1) снижение скорости изнашивания;
2) обеспечение требуемого уровня вероятности, безотказной работы в периоды между обслуживаньями;
3) эффективное использование топлива, шин и других эксплуатационных материалов с позиций исправности машин.
Структура межремонтного цикла – количество, периодичность и наименование ремонтов и ТО за межремонтный цикл.
Рис. 6.1. График структуры ремонтного цикла одноковшового экскаватора: периодичности ТО-1, ТО-2, ТО-3 и Т, и К соответственно – 60, 240, 960 и 5760 м.ч.
