Файл: Цуркан И.Г. Смазочные и защитные материалы учебник.pdf

Таким образом, кремнпйорганнческие жидкости явились подходя­ щими в качестве жидкой основы смазки для автотормозных приборов не только потому, что при их использовании можно вводить в смазку пластификатор, сохраняя морозостойкость резины, но и в связи с их значительно лучшими вязкостными свойствами в широком интервале температур, чем у нефтяных масел.

В производстве пластичных смазок в СССР наибольшее распрост­ ранение в качестве кремнийорганической жидкости получили полиэтилсилоксаны (ПЭС-С-1). Загустителями при этом служат кальциевые комплексные мыла (стеарат и ацетат кальция). На основе, смазки такого типа II была разработана взамен смазки ЖТКЗ-65 смазка для автотор­ мозных приборов железнодорожного подвижного состава путем введе­ ния в нее дибутилфталата. Эта смазка под названием ЖТ-72 (ЦИАТИМ221Д) готовится по следующей рецептуре:

Перед началом варки смазки сырье проходит стадию подготовки: стеариновая кислота расплавляется и фильтруется, приготавливается водный раствор ацетата кальция и суспензия гидрата окиси кальция в растворе ацетата кальция.

Схема технологической полунепрерывной установки производства смазки ЖТ-72 показана на рис. 21. Жидкие компоненты закачиваются в мерники 1 для точной дозировки. Варка смазки осуществляется в ап­ парате-мешалке 5 со смешанным обогревом: теплоносителем (дитолил-

60

метаном) и электрическим. В аппарат-мешалку самотеком из мерника подается первая порция масла ПЗС-С-1, а в его рубашку — горячий теплоноситель и включается электрообогрев. При постоянном пере­ мешивании масло нагревается до 60—70° С. Затем аппарат гермети­ зируется и включается вакуумный насос 4. При остаточном давлении около 300 тор (1 тор= 1 мм pm. cm.) подают расчетное количество стеариновой кислоты и суспензии гидрата окиси кальция в растворе ацетата кальция. Сбрасывается вакуум и для улучшения перемешива­ ния включается циркуляционный насос. После омыления в течение 2 ч при 95— 100° С отбирается проба на содержание щелочи. При удов­ летворительном анализе аппарат-мешалка герметизируется и включает­ ся вакуумный насос. Пары воды конденсируются в конденсаторехолодильнике 2, а конденсат собирается в баке 3.

После отгонки воды вакуумный насос отключается, сбрасывается вакуум и останавливается циркуляционный насос. При достижении температуры 150— 160° С в мешалку загружается вторая порция масла. Обогрев мешалки прекращается при 240—260° С, и загружается по­ следняя порция масла.

Горячая смазка при помощи насоса 6 циркулирует через фильтр 7 и холодильник 8 типа «Вотатор». После охлаждения смазки до 100° С через люк засыпается дифениламин. После охлаждения до 35—50° С в смазку загружается необходимое количество дибутилфталата. За­ тем холодная смазка пропускается через гомогенизатор 9 типа «Мантон Гаулин» под давлением 200—300 кГІсм2, проходит деаэратор 10 и вы­ гружается в резервуар готовой смазки 11. Перед фасовкой в отделе­ нии 12 производится полный анализ смазки.

Готовая смазка в соответствии с техническими условиями на нее (ТУ 38 101345—73) должна удовлетворять следующим требованиям:

В смазке должны отсутствовать вода и механические примеси. Она имеет щелочную реакцию (0,08 в пересчете на NaOH). Контроль за содержанием дибутилфталата осуществляется путем определения его концентрации в одной из нескольких партий выборочно.

Нежелательной особенностью смазки ЖТ-72 является способность поглощать влагу из воздуха. При испытании образца смазки (толщи­ на слоя 0,5 см, свободная поверхность 17 см2) в эксикаторе над водой количество поглощенной воды составляет 3% веса смазки в течение 10 суток. Механизм поглощения воды — адсорбционный. Адсорбция молекулами мыл воды приводит к увеличению загущающей способности комплексных кальциевых мыл, в результате чего эффективная вяз­ кость повышается.

61

После насыщения влагой смазка ЖТ-72 приобретает белесый цвет, который придает ей вид плотной корки. Однако она сохраняет хоро­ шую эластичность и маслянистость. Тем не менее необходимо избегать длительного хранения в открытой таре смазки ЖТ-72, при котором она может обводняться. Достоинством смазки является ее полная не­

“

62

При эксплуатации в главных частях воздухораспределителей уел. № 270 (без смазочных колец) смазка ЖТ-72 показала высокую работо­ способность. После 40—60 тыс. торможений главные части имели пока­ затели, соответствующие нормативам. В этих же условиях смазка ЖТКЗ-65 теряет работоспособность после 11 тыс. торможений.

Таким образом, смазка ЖТ-72 обладает хорошими низкотемпера­ турными свойствами и способностью длительно удерживаться на по­ верхностях трения. Опыт показывает, что расход смазки на заправку приборов составляет величины, приведенные в табл. 7.

3. Смазка для букс с роликовыми подшипниками

Одним из важных требований работы пластичных смазок в буксах для роликовых подшипников является возможность длительной их эксплуатации без смены. Пробеги могут составлять 400 тыс. км.

Во время работы смазка подвергается действию больших стати­ ческих и динамических нагрузок в зонах трения, скоростей относи­ тельного перемещения поверхностей качения роликов и сепаратора, торцов роликов и бортов колец. Температура в буксе во время хода поезда может составлять 60—70° С, а в некоторых случаях и выше. Происходит каталитическое действие металла деталей узла на процессы окисления смазки. За длительный период эксплуатации идет накопле­ ние механических примесей. В некоторых случаях происходит обвод­ нение смазци из-за плохой герметичности отдельных букс.

Наряду с дефектами самих подшипников и монтажа, не вполне удов­ летворительным состоянием пути на некоторых участках, особен­ ностями конструкции тележек перечисленные выше изменения смазки могут приводить к выходу из 'строя подшипников.

Для смазывания роликовых подшипников букс вагонов в нашей стране применяются натриево-кальциевые смазки. Жидкую -основу таких смазок представляют высокоочищенные нефтяные масла, обла­ дающие более или менее хорошими низкотемпературными свойствами и-загущенные натриевыми мылами касторового масла.

. Опыт применения смазки такого типа (смазка 1-13) с момента введе­ ния на железнодорожном транспорте роликовых подшипников (30-е го­ ды) показал, что она очень быстро окисляется и начинает вызывать коррозию деталей буксового узла. Было установлено также, что неко­ торые партии смазки оказывали повышенные сопротивления враще­ нию роликовых подшипников при низких температурах. Это вызывало нежелательные дополнительные энергетические потери на тягу по­ ездов. Малая подвижность смазки при сильных морозах приводила также к плохому смазыванию труднодоступных зон трения подшип­ ников.

В результате исследований было установлено, что величина сопро­ тивления вращению буксовых роликовых подшипников при низких температурах не зависит от механических характеристик смазки —

63

эффективной вязкости и предела прочности, а определяется низкотем­ пературными свойствами жидкой основы смазки. Поэтому для улучше­ ния применявшейся смазки в технические требования на нее был введен регламент на температуру застывания нефтяного масла, на котором готовилась смазка (не выше минус 40° С). Повышение стойкости смазки против окисляющего действия кислорода воздуха было достигнуто введением антиокйслительной присадки •— дифениламина.

С 1958 г. смазка 1-13 заменена смазкой 1-ЛЗ во всем вагонном парке, оборудованном роликовыми подшипниками.

Опыт эксплуатации смазки 1-ЛЗ показал, что по антиокислитель­ ной стабильности она значительно превосходит смазку 1-13. Ее ста­ бильность обусловлена антиокислительной присадкой. Однако после пробега 300 тыс. км наблюдается резкий рост кислотного числа, что объясняется сработкой присадки.

Благодаря повышенной стойкости к окислению смазки 1-ЛЗ, начи­ ная с момента ее применения, наблюдалось постепенное уменьшение выхода из строя подшипников по коррозионным повреждениям (по­ степенное уменьшение количества бракуемых по коррозии подшипни­ ков объясняется тем, что большая часть старых подшипников до пере­ хода на смазку 1-ЛЗ длительное время работала на смазке 1-13). Уменьшение окисляемости смазки дало возможность увеличить вдвое срок ее службы без перезаправки букс и при этом в несколько раз сократить выход подшипников из строя по коррозии. Это позволило экономить от применения смазки 1-ЛЗ более 1 млн. руб. в год.

Характерно изменение механических свойств смазки в эксплуата­ ции. В первый, весьма короткий период работы буксового узла_после его ревизии происходит резкое уменьшение предела прочности и эф­ фективной вязкости за счет разрушения конденсационных структур смазки. Во второй период, практически до следующей ревизии, наблю­ дается постепенное медленное увеличение прочности и.вязкости. Это обусловливается влиянием поверхностно-активных веществ, потерей некоторого количества масла (в том числе за счет испарения) и другими процессами.

Чрезмерное уменьшение предела прочности в начальный период эксплуатации может привести к вытеканию смазки из буксы. Чтобы этого не происходило, минимальное значение предела прочности не должно быть ниже 0,5 Г/см2. При последующем упрочнении смазки предел прочности за время эксплуатации не-должен превысить 5 Г/см2. При более высокой прочности смазка перестает поступать в зоны тре­ ния, что приводит к сильному износу сепараторов п накоплению частиц латуни в смазке. Повышение прочности сверх 5 Г/см2на каждый 1 Г/см2 соответствует увеличению содержания меди.в смазке на 0,4%. Допустимое содержание меди в работающей смазке составляет до 0,06— 0,08%.

Отмеченные изменения механических свойств смазки являются следствием разрушения ее структуры. На рис. 23 приведены фотогра­ фии элементов структурного каркаса смазки 1-ЛЗ, полученные с по­ мощью электронного микроскопа с увеличением около 6000 раз. Эти элементы претерпевают в процессе эксплуатации весьма значительные

64

превращения. Отношение длины к ширине волокон резко уменьшается и становится близким к единице.

За последние годы резко ужесточились условия эксплуатации буксовых подшипников по скоростям, действующим на них силам, безостановочным пробегам и т. д. Характерным стал вид повреждений подшипников, связанный с действием осевых сил.

В контакте качения роликов по кольцам действуют законы кон­ тактно-гидродинамического трения, при котором несущая способность смазывающего слоя определяется эффективной вязкостью смазки, температурой, давлением и градиентом скорости сдвига. В контакте же скольжения торцов роликов по бортам колец гидродинамический режим смазывания не является определяющим. Здесь действуют за­ коны граничного трения, сопровождающегося непосредственным кон­ тактом трущихся поверхностей в отдельных зонах площади соприкос­ новения. Под действием осевых сил и больших скоростей скольжения на поверхностях трения торцов роликов образуются повреждения, называемые елочкой. Развитие этого повреждения может приводить

к вырывам отдельных участков поверхностей, появлению заусенцев, образованию микротрещин и т. д.

Эффективным средством борьбы с повреждением поверхностей тре­ ния в контакте торец ролика — борт кольца является применение противозадирных присадок, из которых лучшие результаты показы­ вает диалкилдитиофосфат цинка (ДФ-11). Поэтому для улучшения свойств смазки в нее введено 5% этой присадки. Одновременно уве­ личена концентрация антиокнслптельной присадки дифениламина для того, чтобы отодвинуть срок ее сработки в сторону больших пробе­ гов. Улучшенная таким образом смазка под названием ЛЗ-ЦНИИ (ТУ 38-101178—71) начала применяться взамен смазки 1-ЛЗ с 1972 г. На смазку ЛЗ-ЦНИИ разработаны следующие технические условия:

Смазка ЛЗ-ЦНИИ, так же как и смазка 1-ЛЗ, изготавливается на установках периодического действия.

Испытания смазки ЛЗ-ЦНИИ показали, что она значительно уве­ личивает грузоподъемность цилиндрических роликовых подшипников в осевом направлении. При осевой силе 1300 кГ, приложенной на плече 29 см от центра оси, и скорости 250 км/ч смазка 1-ЛЗ может работать всего 10 мин до сильного разогрева подшипников. В тех же условиях смазка ЛЗ-ЦНИИ работает нормально в течение 1 ч. При осевой силе 2600 кГ и скорости 250 км/ч смазка ЛЗ-ЦНИИ выдерживает 10 мин, тогда как смазка 1-ЛЗ вообще неработоспособна с этой нагрузкой при скоростях выше 120 км/ч.

Характерной .особенностью смазки ЛЗ-ЦНИИ при работе в таких тяжелых условиях является ее способность обеспечивать высокую чистоту поверхностей трения торцов роликов и бортов колец. В про­ цессе работы подшипников под действием осевых сил происходит меха- но-химическое полирование поверхностей трения, в результате чего

66