Смазочные материалы и их назначение¶

Смазочный материал (от лат. lubricante — «смазывающий») — вещество, вводимое между трущимися поверхностями для снижения силы трения, уменьшения износа, отвода тепла и защиты деталей от коррозии. К смазочным материалам относят жидкости (масла), пластичные (консистентные) смазки, твёрдые смазки и газообразные среды. Они применяются в двигателях, механизмах, подшипниках, зубчатых передачах и технологическом оборудовании практически во всех отраслях промышленности и на транспорте.

¶Назначение и функции

Основная задача смазочного материала — разделить трущиеся поверхности тонким слоем вещества, чтобы заменить сухое трение скольжения внутренним трением самой смазки. Это снижает коэффициент трения в десятки раз. Помимо этого смазка выполняет ряд других функций:

• Отвод тепла. Циркулирующее масло уносит тепло от нагретых узлов к радиатору или картеру.
• Защита от износа и задиров. Плёнка препятствует прямому контакту микронеровностей металла.
• Удаление загрязнений. Смазка уносит продукты износа и нагар к фильтрам.
• Герметизация. Плёнка уплотняет зазоры, например между поршнем и цилиндром.
• Защита от коррозии. Присадки нейтрализуют кислоты и образуют защитные слои на металле.

¶Классификация

¶По агрегатному состоянию

¶По происхождению основы

Минеральные масла получают из нефти путём перегонки и очистки. Синтетические (полиальфаолефины, сложные эфиры, силиконы) синтезируют химически — они стабильнее при экстремальных температурах. Полусинтетические представляют собой смесь первых двух. Растительные и животные масла применяют ограниченно, чаще в специальных областях.

¶Ключевые характеристики

• Вязкость — главный параметр, определяющий несущую способность плёнки. Измеряется в мм²/с (сантистоксах) и классифицируется по системам SAE, ISO VG.
• Индекс вязкости — показывает, насколько слабо вязкость меняется с температурой.
• Температура вспышки и застывания — границы работоспособности.
• Пенящие и деэмульгирующие свойства — способность не образовывать пену и отделять воду.
• Трибологические свойства — противоизносные и противозадирные характеристики.

Для улучшения этих показателей в масла вводят присадки: антиокислительные, моющие (детергенты), диспергирующие, противоизносные, депрессорные, антипенные.

¶Системы обозначения вязкости

Наиболее известна классификация SAE для моторных масел: например, 5W-40 означает, что масло пригодно для зимнего запуска (индекс 5W) и сохраняет вязкость летом (40). Смазки классифицируют по NLGI — от 000 (очень текучая) до 6 (очень твёрдая). Промышленные масла маркируют по ISO VG (от 2 до 1500).

¶Материалы и присадки

Современное моторное масло на 70–90 % состоит из базового масла и на 10–30 % из пакета присадок. Типичные компоненты присадок:

• дитиофосфаты цинка — противоизносные;
• сульфонаты и салицилаты — моющие и нейтрализующие;
• полимеры-загустители — повышают индекс вязкости;
• силиконовые антипены.

В пластичные смазки добавляют загуститель (мыла лития, кальция, алюминия), который образует структурный каркас, удерживающий масло.

¶Применение

Смазочные материалы используются в двигателях внутреннего сгорания, трансмиссиях, гидросистемах, компрессорах, подшипниках качения и скольжения, цепных и ремённых передачах, металлообрабатывающих станках, прокатных станах, авиационной и космической технике. Отдельные классы — пищевые и экологически безопасные смазки — применяются в пищевой промышленности и на объектах, где возможен контакт с водой.

¶История и развитие

Смазывание известно с древности: египтяне применяли оливковое масло и животные жиры для осей колесниц. В XIX веке с развитием паровых машин и железных дорог возник спрос на минеральные масла из нефти. Первые присадки появились в 1920–1930-х годах. Во второй половине XX века распространение получили синтетические масла, а с 1990-х — малозольные и энергосберегающие составы, отвечающие требованиям экологических норм.

¶Экологические аспекты

Отработанные масла относятся к опасным отходам и подлежат сбору и регенерации. Утечки смазок загрязняют почву и воду, поэтому разрабатываются биоразлагаемые составы на основе сложных эфиров и растительных масел. Ужесточение норм выбросов стимулирует снижение содержания серы, фосфора и сульфатной зольности в моторных маслах.

¶Контроль качества и испытания

Свойства смазочных материалов оценивают лабораторными методами: измерением вязкости на вискозиметрах, испытаниями на четырёхшариковой машине трения, термоокислительной стабильности, коррозионной активности. Существуют стендовые и эксплуатационные испытания, а также международные спецификации — API, ACEA, ILSAC, допуски производителей техники.