Материал: Цуркан И.Г. Смазочные и защитные материалы учебник

Антикоррозионные свойства смазок оценивают, погружая металли­ ческие пластины в смазку и осматривая их поверхность после выдержки в течение определенного времени при повышенной температуре. Наи­ более чувствительны к коррозии медь и ее сплавы, пластины из кото­ рых чаще всего применяют для испытания смазок. Браковочным при­ знаком при^оценке антикоррозионных свойств смазбк является изме­ нение цвета"пластины, появление на ней коррозионных точек и пятен. Небольшое изменение цвета не служит браковочным признаком.

Особенностью пластичных смазок по сравнению с жидкими масла­ ми является то, что попадающие в них при эксплуатации пыль и про­ дукты износа трущихся деталей не имеют возможности оседать в нера­ бочей части узла трения и вместе со смазкой могут поступать в зоны трения. Поэтому содержание в работающей смазке таких элементов, как кремний, железо и медь, является важной характеристикой рабо­ тоспособности смазки. Метод такого анализа рассмотрен -в главе V.

3. Способы изготовления пластичных смазок

Производство пластичных смазок включает: а) приготовление мыла или концентрата мыла в масле; б) диспергирование мыла в мас­ ле и удаление воды; в) охлаждение смазки, т. е. кристаллизацию системы; г) отделочные операции.

Мыло чаще всего получают омылением жиров или жирных кислот

вприсутствии части минерального масла, входящего в состав смазки

вкачестве жидкой фазы. Омыление ведут в варочном аппарате откры­ того типа (обогреваемая мешалка) или под давлением в автоклаве. Затем добавляют остальную часть масла и выпаривают воду. Обычно смазку охлаждают непосредственно в варочном аппарате либо в таре, либо на противнях. Отделочные операции включают фильтрование смазки, гомогенизацию (перетирку) и расфасовку в тару.

Варочные аппараты представляют собой цилиндрические металли­ ческие резервуары с перемешивающим устройством и обогревом. На отечественных заводах наиболее распространены варочные аппа­ раты (реакторы-мешалки) объемом 3, 5, 10 и 16 м3, изготовленные из нержавеющих и углеродистых сталей и оборудованные паровыми рубашками. Давление пара в рубашке достигает 10 кГІсм2. Для пере­ мешивания в аппаратах имеются скребковые лопасти, пропеллерные, планетарные и винтовые устройства. Выбор системы перемешивающего устройства зависит от требуемой интенсивности перемешивания, вяз­ кости смеси, системы подогрева и др. -

При совершенной системе перемешивания время производства смазок сокращается на 30—80%.

В зависимости от требуемого технологического процесса конст­ рукция варочного аппарата может несколько изменяться. В аппаратах емкостью до 25—30 м3 часто применяют мешалки двойного действия, ра­ ботающие от двух электродвигателей. Одновременно в нижней части резервуара устанавливают дополнительное перемешивающее устройст­ во с самостоятельным приводом. Аппараты имеют две раздельные ру­

47

башки (верхнюю и нижнюю) для циркуляции теплоносителя и гидрав­ лическую систему привода крышки люка.

Гомогенизация смазки в простейшем случае осуществляется продавливанием ее через металлическую сетку с определенным размером ячеек. Часто для гомогенизации применяют перетирочные машины, которые снижают волокнистость или зернистость смазок и придают им однородность. Обычно они представляют собой трехвалковые вальцовочные машины. Гомогенизация происходит в результате про-

. пускания смазки между валками.

Рассмотрим в качестве примера процесс варки натриевой смазки — коисталина, применяемой для подшипников качения. В варочный аппарат при непре­ рывном перемешивании загружают омыляемое сырье и около 20% минерального масла, предусмотренного рецептурой. По достижении температуры 70—80° С в аппарат при перемешивании непрерывной струей подают расчетное количество водного раствора щелочи.

Процесс омыления проводят в течение 4 ч при 80—90° С и непрерывном пе­ ремешивании до прекращения вспенивания, а затем температуру повышают до 130—140° С для испарения избытка воды.

Вследствие интенсивного ценообразования в варочном котле температуру иногда снижают или добавляют антипенные присадки. В современных варочных аппаратах для уменьшения ценообразования применяют пеногасящие лопасти или сдувают пену струей воздуха.

После удаления избытка воды в варочный аппарат добавляют оставшееся минеральное масло и повышают температуру до 210—225° С, при которой закан­ чивают варку. В процессе варки контролируют содержание свободной щелочи. Избыток щелочи должен быть таким, чтобы после введения всех компонентов смазка имела заданную щелочность.

Структура и свойства натриевых смазок во многом определяются содержа­ нием воды в смеси компонентов в процессе варки. При значительных количе­ ствах воды в начале изготовления смазки процесс образования мыла ускоряется. Воду можно добавлять в варочный аппарат по мере ее испарения. Чрезмерное по­ вышение температуры может привести к потере той воды, которая играет роль стабилизатора и модификатора структуры смазки.

Оптимальный температурный режим варки определяется составом и каче­ ством омыляемого сырья, масла и других компонентов и соотношением между ними.

Примером производства литиевых смазок может служить приготовление смаз­ ки ЦИАТИМ-201, применяемой в ряде узлов трения подвижного состава. В ва­ рочном аппарате с системой подогрева, позволяющей вести процесс при темпе­ ратурах до 210° С, техничёский стеарин сплавляют с 20% всего количества мине­ рального масла при 80—90° С.

Затем в варочный аппарат добавляют гидроокись лития в виде водного раствора концентрации 7—8%. Процесс омыления продолжается при указанной температуре и непрерывном перемешивании 6—8 ч.

По-окончании омыления в аппарат подают вторую порцию масла и повыша­ ют температуру до 140— 150° С, при которой мыло в масле набухает в течение 2 ч при периодическом перемешивании. Затем в аппарат добавляют оставшееся мас­

Горячую смазку сливают в промежуточную тару, где она охлаждается в течение суток при комнатной температуре. Охлажденную смазку гомогенизируют на вальцовочной машине и расфасовывают в банки из белой жести.

Описанные примеры изготовления смазок осуществляются на технологиче­ ских установках периодического действия. В настоящее время начинают внедряться более прогрессивные непрерывные или полунепрерывные процессы получения пластичных смазок. Один из таких способов производства смазки для автотормозных приборов железнодорожного подвижного состава описан в п. 2

главы IV.

48

Г л а в а IV. СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ

ВУЗЛАХ ТРЕНИЯ ВАГОНОВ

1.-Осевые масла и антиаварийная смазка

Буксы с подшипниками скольжения, которыми оборудовано боль­ шинство грузовых вагонов, применяются многие десятилетия без каких-либо существенных изменений конструкций самих подшипников, маслоподающих устройств, материала шейки оси и антифрикционного сплава. Условия работы этих подшипников в последнее время значи­ тельно ужесточились. Возросли скорость и протяженность движения поездов без остановок, увеличились нагрузки на ось и сократилось время, отводимое на обслуживание буксового узла на станциях. Это повлекло за собой увеличение случаев выхода из строя подшипников по аварийному перегреву, иногда приводящему к выплавлению баб­ битового слоя и повреждению шейки колесной оси.

Случаи выхода из строя подшипников, как правило, не связаны с предшествующим повышенным износом, усталостными разрушения­ ми, коррозионным износом, а вызываются развитием процесса схва­ тывания баббита со сталыо, сопровождающегося ростом температуры.

Вагонные подшипники имеют ряд присущих им особенностей, обус­ ловленных конструкцией буксового узла, системой подачи смазки, спецификой эксплуатации.

Подшипник состоит из стального корпуса с бронзовой армировкой и антифрикционного слоя из баббита марки Б КА толщиной 4— 5 мм. Баббит удерживается на корпусе имеющимися в нем продольными пазами. Угол обхвата подшипника составляет 110°, отношение длины

'к диаметру 1,6— 1,9, средняя удельная статическая нагрузка 45 кГІсмг (дополнительная динамическая нагрузка при движении вагона дости­ гает 0,7 статической), максимальная скорость скольжения 5,5 м/сек.

Измерение большого числа подшипников после длительной экс­ плуатации показало, что их диаметры совпадают с диаметрами шеек осей. Постепенно во время работы вследствие главным образом пласти­ ческой деформации и частично износа поверхность баббитового слоя приобретает тот же радиус, что и шейка оси.

Испытания показали, что процесс приработки подшипников, по­

ставленных с диаметральным зазором 2'мм (при диаметре шейки оси 145 мм), протекает при более низких температурах нагрева, чем у подшипников, поставленных с меньшим зазором. Фактические пло­ щади поверхностей трения после равного числа часов работы оказа­ лись по величине одинаковыми у подшипников, поставленных с раз­ ным зазором, но по форме и месторасположению разными. Это можно объяснить тем, что между баббитовым слоем и корпусом подшипника при заливке образуются зазоры (пустоты), достигающие 0,2—0,8 мм, вследствие большой разницы коэффициентов линейного расширения стали и баббита. Поэтому в начальном периоде работы подшипники, поставленные с малым зазором, соприкасаются с шейкой оси отдель­ ными рассредоточенными участками с разрывами сплошности масля­

49

ного слоя, а при большем диаметральном зазоре (до 2 мм) условия для приработки улучшаются за счет создания более концентрированной площади прилегания в средней части подшипника и сплошности мас­ ляного слоя.

Наличие зазоров (пустот) между баббитом и корпусом подшипника нередко приводит к аварийному нагреву в период приработки. На рис. 18 представлены кинетические кривые температуры нагрева подшипников при работе на стенде с натурным буксовым узлом вагона. У расточенного после заливки баббитом подшипника в течение короткого времени работы резко возрастает температура (кривая 1); повторный опыт на этом же подшипнике после его остывания представ­ лен кривой 2 и на вновь расточенном — кривой 3. Во втором и третьем опытах устанавливается равновесный температурный режим. Это означает, что при крат­ ковременной работе подшипника в первом опыте при температуре, достигающей 200 ° С, происходит изменение его микро- и макрогеометрин вследствие пласти­ ческой деформации баббитового слоя и ликвидации зазоров (пустот) между кор­ пусом и баббитом.

Таким образом, предварительное обжатие баббитового слоя при температу­ ре около 200° С усилием 12— 15 Т сразу после заливки подшипников баббитом может улучшить их последующую работу, главным образом в период приработки. Это имеет большое значение, так как особенностью вагонных подшипников является многократное повторение у них процесса приработки (с различной степенью интенсивности) в эксплуатации, что связано с относительно малой жесткостью конструкции, частыми сменами нагрузок (изменением величины изгиба оси и прогиба шейки оси) и направления движения, свободой перемеще­ ния подшипника в осевом направлении, периодически возникающими перекоса­ ми колесной оси и т. д.

Смазка подшипника осуществляется устройством (польстером), состоящим из металлического пружинного каркаса, и подушкой с фи­ тилями. В качестве маслоподающего материала могут применяться также валики. Масло из нижней части буксы по капиллярам пряжи поступает к поверхности шейки оси. В отличие от большинства под­ шипников, применяемых в других отраслях промышленности, они не подвергаются предварительной обкатке (приработке) на легких режимах работы, а. зачастую сразу после установки работают при максимальных нагрузках и скоростях.

Постоянное прижатие польстера к поверхности шейки оси создает дополнительное трение и, следовательно, генерирование тепла. Ра­ бота трения польстера играет существенную роль в тепловом балансе буксового узла. При работе на установившихся режимах температуры

50