книги / Эксплуатация оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи

Зольность или коксовое число характеризует количество неор­ ганических примесей при сжигании навески масла, а также склонность к образованию нагара. Высокая зольность является результатом недостаточной очистки масел без присадок, т.е. при­ знаком наличия в них различных солей и несгораемых механиче­ ских примесей, а также содержания зольных присадок в легиро­ ванных маслах. Величина зольности составляет 0,002-0,4 % по массе.

Антиокислительная стабильность масел в процессе эксплуа­ тации и хранения представляет одну из важнейших характери­ стик эксплуатационных свойств. При недостаточной стабильно­ сти их происходит быстрое окисление с образованием раствори­ мых и нерастворимых органических кислот, смол, асфальтенов и др. В масле при этом появляются осадки в виде лака и шлама, ухудшающие циркуляцию масла и образующие агрессивные ве­ щества, вызывающие коррозию деталей машин. Срок службы масел при окислении значительно сокращается. Для повышения антиокислительной стабильности используются специальные присадки.

Кроме рассмотренных свойств жидкие смазочные материалы характеризуются цветом, противопенными свойствами, деэмульгирующими свойствами и содержанием активных элементов.

ПЛАСТИЧНЫЕ СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Производятся путем механического смешивания ми­ неральных масел с загустителями - кальциевыми, натриевыми, литиевыми, бариевыми мылами высокомолекулярных жирных кислот, твердыми углеводородами (парафином, церезином, пет­ ролатумом), искусственными жирными кислотами и др. Пла­ стичные смазки с кальциевым загустителем называют солидола- М И и натриевым загустителем - консталинами. Пластичные смазки легко деформируются под действием небольших нагру­ зок» удерживается на открытых и движущихся поверхностях, включая Вертикальные; заполняют зазоры между поверхностями деталей и препятствуют проникновению абразивных частиц в эти заЗоры. Благодаря более высоким консервационным свойствам, П0 сравнению с жидкими маслами, пластичные смазки исполь­ зуются для защиты поверхностей от коррозии.

По назначению пластичные смазки делятся на следующие

гр у п п ы .

Смазки общего назначения. Наиболее распространенными в этой группе являются солидолы - гидратированные кальциевые с^азки. Достоинствами солидолов являются водостойкость, эф­

фективная защита от коррозии, высокие противозадирные свой­ ства. Недостатки - низкая температура плавления и плохая ме­ ханическая стабильность. Солидолы используют в механизмах, работающих при температуре до 60-70 °С и применительно к которым не предьявляются высокие требования к качеству смаз­ ки. Повышение скоростей и удельной мощности современных машин ужесточает условия работы смазки. В связи с этим неиз­ бежно вытеснение солидолов более совершенными смазками, в первую очередь многоцелевыми.

Многоцелевые смазки называют иногда многофункциональны­ ми или универсальными. Их применяют в узлах трения разнооб­ разных механизмов. Эти смазки водостойки и работоспособны в широком интервале скоростей, температур и нагрузок. Однако не следует полагать, что многоцелевые смазки пригодны для замены антифрикционных смазок всех типов, в том числе морозостойких или приборных. Но почти все смазки общего назначения, типа солидолов, а также предназначеннные для использования при повышенных температурах (натриевые, натриево-кальцевые, ли­ тиевые), некоторые индустриальные, почти все автомобильные и многие другие могут быть заменены многоцелевыми. Этому способствуют водостойкость и их хорошие консервационные свойства.

Термостойкие смазки - группа смазок с максимальной темпе­ ратурой применения от 150 до 200-250 °С и выше в течение дос­ таточно длительного времени (десятки и сотни часов). Некото­ рые смазки, не входящие в эту группу, также могут ограниченное время обеспечивать работу механизмов при температурах выше 150 °С. При температурах 150-250 °С и выше работает лишь ог­ раниченное число механизмов, поэтому термостойкие смазки производят в небольших количествах. Их изготовляют на дефи­ цитных и дорогостоящих синтетических маслах и специальных загустителях. Применение термостойких смазок нерационально, когда могут быть использованы смазки обычных типов.

Низкотемпературные смазки специально предназначены для применения до минус 50 °С, а в некоторых случаях и при бо­ лее низких температурах. Минимальная температура применения определяется не только свойствами смазки, но и в значительной степени условиями работы узла трения, в котором используется смазка. В маломощных механизмах лучшие морозостойкие смаз­ ки могут могут оказаться непригодными уже при минус 30 °С. В то же время неморозостойкая смазка типа солидол успешно ис­ пользуется в ступицах колеса автомобиля при минус 50 °С.

Низкотемпературные смазки изготавливают на литиевых мы­ лах и твердых углеводородах. Хорошие низкотемпературные

192

С - среднеплавкая, Т - тугоплавкая) или наименование меха­ низма для специальных смазок. Следующие буквы - специфи­ ческие свойства смазки.

ТВЕРДЫЕ СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

К ним относятся графит, дисульфид молибдена и другие вещества, которые под механическим воздействием рас­ щепляются с образованием на трущихся поверхностях тонкой пленки. Коэффициент трения при этом равен 0,05-0,15, интервал температур возможного применения составляет от минус 250 до плюс 350 °С. Считается эффективным применение твердых сма­ зочных материалов в качестве добавок к жидким маслам и пластичным смазкам машин, работающих при нормальных тем­ пературах, но в особо неблагоприятных условиях

К недостаткам твердых смазочных материалов относятся бы­ строе истирание слоя смазки в узлах трения и более низкий от­ вод тепла от трущихся поверхностей, чем при жидкостной смаз­ ке. Однако при работе пар трения машин в условиях вакуума твердые смазочные материалы являются единственно возможным видом смазки.

ВЫБОР СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Выбор смазочных материалов производится при раз­ работке конструкции машины или же при ее модернизации, а также при изменении условий эксплуатации. Основным доку­ ментом по выбору смазочных материалов и периодичности смаз­ ки отдельных узлов конкретной машины служит карта смазки, разрабатываемая заводом-изготовителем и поставляемая вместе с машиной. Карта смазки состоит из схемы смазки машины и спе­ цификации.

Схема смазки - схематические чертежи машины с четко нане­ сенными точками залива и слива масла, маслоуказателями, мас­ ленками и другими смазочными приборами.

В спецификации приводятся сведения о порядковых номерах точек смазки на схеме, наименовании смазываемого узла или детали, типе смазочного материала, начальном количестве смаз­ ки, способе и режиме смазки (табл. 6.6). В табл. 6.7 в качестве примера приведена карта смазки бурового насоса.

Основными критериями при выборе смазочного материала являются: конструкция узла трения; режим работы, т.е. нагрузка, скорость, температура; особенности рабочего и технологического процесса; параметры внешней среды, т.е. температура воздуха,

194

Карта смазки

толкателей

Таблица 6.7

Карта смазки бурового насоса

его влажность, запыленность, наличие агрессивных газов и т.д.; профессиональность обслуживающего персонала и удобство смазки механизма; требования надежности и экономические фак­ торы.

Выбор смазочного материала начинают с анализа свойств раз­ личных смазочных материалов для обоснования целесообразно­ сти их применения.

Преимуществами минеральных масел являются: наиболее низкий коэффициент внутреннего трения; наименьший износ пар трения при высоких скоростях, при повышенных и низких тем­ пературах; возможность очистки и контроля за состоянием масла и его подачей; процесс смены и добавки масла достаточно прост; возможность сбора и регенерации масла. Кроме этих преиму­ ществ важнейшее преимущество состоит в охлаждающем дейст­ вии масел.

К недостаткам жидких минеральных масел относятся: утечки через неплотности в разъемах корпусов и маслопроводов, уст­ ройство сложных уплотнений и пожароопасность.

Преимуществами пластичных смазочных материалов являют­ ся: относительно высокая эффективность применения при низ­ ких скоростях скольжения и значительных давлениях, амортиза­ ция при ударных и знакопеременных нагрузках, при частых ос­ тановках, хорошее заполнение зазоров в узлах трения и неплот­ ностях корпусов подшипников и предотвращение загрязнений трущихся поверхностей.

Недостатки пластичных смазочных материалов: возможность расслоения, расплавление и вытекание при длительной работе при высоких температурах, более трудоемкий процесс смены смазочного материала.

При отсутствии карты смазки смазочный материал можно выбрать руководствуясь следующими общими рекомендациями: узлы трения, работающие при высоких удельных нагрузках, сма­ зывают более вязкими смазочными материалами во избежание выдавливания смазки из зоны контакта; пластичные смазки при­ меняют при низких скоростях скольжения, например, в откры­ тых зубчатых передачах и подшипниках качения; малые потери на трение при смазывании маловязкими смазочными материала­ ми повышают КПД механизма и снижают температуру нагрева деталей; при проточной циркуляции применяют жидкие смазоч­ ные материалы; с увеличением скорости вязкость смазочного материала должна понижаться.

Кроме перечисленных общих рекомендаций рассмотрим реко­ мендации по выбору смазочных материалов для конкретных уз­ лов трения машин.

Подшипники скольжения могут смазываться жидкими мине­ ральными маслами и пластичными смазочными материалами в зависимости от удельных нагрузок, скоростей перемещения, тем­ пературы и условий окружающей среды.

Подшипники качения также могут смазываться жидкими и пластичными смазочными материалами в зависимости от конст­ рукции механизма и условий работы. Так, например, жидкие

196

Различают циркуляционные и проточные смазочные системы.

К циркуляционным относятся смазочные системы, в которых жидкий смазочный материал многократно проходит через узлы трения, все время оставаясь в смазочной системе. В проточных системах смазочный материал после прохождения через узел трения в систему не возвращается.

Смазочные системы выполняют индивидуальными или цен­ трализованными. В индивидуальных системах смазочный матери­ ал подается только к одной паре трения, в одну точку смазки. Индивидуальная смазка выполняется с помощью переносных или установленных на корпусах узлов трения масленок, ручных шприцев или закладкой смазки в корпуса подшипников. Заклад­ кой пластичных смазок смазывают подшипники качения ряда открытых зубчатых передач, электрических машин, конвейерных роликов и многих других узлов. Смазкой заполняют примерно 2/3 свободного пространства корпуса подшипника. При большем количестве смазки в процессе работы подшипника возникает большое давление, вызывающее повреждение сальников и утечку смазочного материала.

Централизованные системы обеспечивают одним смазочным аппаратом (насосом) подачу смазки к нескольким точкам смаз­ ки. Такие системы применяют в сложных машинах с большим числом узлов трения, требующих непрерывной или достаточно частой смазки.

Подачу смазочных материалов к трущимся поверхностям осуществляют различными способами с использованием силы тяжести смазки, капиллярного давления, вязких свойств смазки или сил внешнего давления.

Используя силу тяжести жидких смазок, производят их пода­ чу к узлам трения заливными масленками или капельными мас­ ленками с регулируемым игольчатым клапаном. Принцип капил­ лярного давления применяется в смазочных устройствах, содер­ жащих фитили, войлочные или фетровые «подушки», пористые металлокерамические или пластмассовые втулки и т.п.

В закрытых механических передачах, оборудованных масля­ ными ваннами, например в редукторах или коробках передач, шестерни и подшипники смазываются под действием сил вязкого трения при погружении (на 1/3 высоты зуба в зависимости от частоты вращения) вращающихся зубчатых колес в масло. Часть масла остается на зубьях, смазывая сопряженные колеса, а часть силой инерции и центробежной силой разбрызгивается, образуя масляный туман, который обеспечивает смазку подшипников и смежных шестерен.

Циркуляционной системой смазки под давлением от масляно-

198

го насоса оборудуются ДВС, некоторые мощные редукторы, осо­ бенно при многорядном (по вертикали) размещении зубчатых колес, и ряд других механизмов.

Нагнетанием ручным плунжерным шприцем через шарнирные пресс-масленки или насосом централизованной системы смазы­ ваются многие подшипниковые узлы и шарнирные сочленения машин. Установка масленки на корпусе узла трения показана на рис. 6.8, а. В ряде случаев для этой цели применяют колпачко­ вые масленки. Смазку закладывают в полости крышки 1 и кор­ пуса 2. При навинчивании крышки на корпус смазка нагнетается к узлу трения. Колпачковые масленки (рис. 6.8, 6) удобны в ра­ боте. Однако они не обеспечивают достаточного давления смаз­ ки, кроме того, часто повреждаются, так как выступают над кор­ пусом.

На большинстве крупных машин непрерывного действия смазка труднодоступных или часто смазываемых подшипнико­ вых узлов производится с помощью систем централизованной смазки.

Структура системы ручной централизованной подачи пла­ стичной смазки показана на рис. 6.9. Смазка из резервуара 4 под действием силы тяжести поршня 3 поступает к плунжерному насосу 6, приводимому в действие рукояткой 5. Рукояткой 1 к насосу поочередно подключаются маслопроводы А п В, по кото­ рым через фильтры 7 смазка подается к блокам двухлинейных питателей 8, 9 и 10, обеспечивающих дозированную подачу ее по Жестким или гибким трубопроводам индивидуально к каждому Узлу трения. Число питателей в каждом блоке равно числу точек смазки механизма, для которого он предназначен. Например, блок 8 содержит четыре питателя и, следовательно, обеспечивает четыре точки смазки.

РНс- 6,8. Масленки:

а ~ пРесс-масленка; б - колпачковая

Рис. 6.9. Схема ручной централизованной смазки:

Л, В - масляные магистрали; 1, 5 - рукоятки; 2 - манометр; 3 - поршень; 4 - резервуар для масла; 6 ~ насос плунжерный; 7 - фильтры; £, 9, 10 -

питатели двухлинейные для дозированной смазки к узлам трения

Схема устройства и работы двухлинейного питателя показана на рис. 6.10. При подключении ручного плунжерного насоса к магистрали А смазка под давлением поступает в полость питате­ ля над золотником 2. Золотник перемещается вниз, соединяя магистраль А с полостью над поршнем 1 питателя. Одновремен­ но полость под поршнем соединяется с выходным каналом 3, к которому присоединяется трубопровод, идущий к точке смазки. Под действием давления в магистрали А пространство над поршнем заполняется смазкой. При этом поршень перемещается вниз, вытесняя порцию смазки из нижней полости через выход­ ной канал 3 к узлу трения, как это показано на позиции I.

Когда все питатели смазочной системы окажутся в позиции /, давление в магистрали А резко возрастет, что можно определить по показаниям манометра и по усилию на рукоятке насоса. По-

200