Анализ применяемых смазочных материалов в поворотном кулаке «Спайсер».
Автомобили семейства УАЗ являются одними из лучших внедорожников, которые широко эксплуатируются в условиях нашего Российского бездорожья. Тяжелые условия эксплуатации приводят к выходу из строя деталей и узлов подвески и наиболее часто деталей поворотного кулака. Ремонт этого узла можно выполнять в ремонтных мастерских или самостоятельно, используя текстовые инструкции или видеофильмы, размещенные на различных сайтах.Так, например, в видеоматериалах ООО «СТО22» представлен фильм о порядке модернизации шкворневого узла УАЗ, где подробно и доходчиво показана замена пластикового вкладыша шкворня на бронзовый. И при этом указано, что полости корпуса поворотного кулака и шаровой опоры поворотного кулака (ШОПК) обильно заполняются смазкой Литол-24, что конечно предотвращает попадание грязи и воды в полости поворотного кулака и увеличивает срок его службы. Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) при этом заполняется смазкой Шрус-4М. Как видно, из рисунка 1, смазки во время эксплуатации могут легко смешиваться и возникает законный вопрос, а как это отразится на работоспособности дорогостоящего узла ШРУС?
Рисунок 1. – Устройство поворотного кулака автомобиля УАЗ с мостом «Спайсер».
Для ответа на этот вопрос были проведены исследования по совместимости смазок Литол-24 и Шрус-4М. Под совместимостью в этом случае понимается способность двух или нескольких смазочных материалов смешиваться между собой без ухудшения их эксплуатационных свойств и стабильности при хранении [1].
На первом этапе исследования был проведен анализ смазок по литературным источникам. На основании чего было установлено, что Литол-24 относится к литиевым смазкам (МЛи 4/12-3) по ГОСТ 21150-87. Его готовят загущением нефтяного масла вязкостью 60…75 мм2/с при 50 0 c литиевым мылом 12-гидрооксистеариновой кислоты, содержит вязкостную и антиокислительную присадки [2, 3].
Эта смазка водостойкая. Отличается высокой механической стабильностью. Консервационные и противозадирные свойства вполне удовлетворительны. Коллоидная стабильность хорошая. Испаряемость и окисляемость низкие. Применяется для узлов трения всех типов: подшипников качения и скольжения, шарниров, зубчатых и иных передач, для смазывания направляющих ходовой части, подвески рулевого управления, трансмиссии, механизмов дополнительного оборудования и других силовых узлов автотракторной техники.
Таблица 1. – Характеристики смазок [2].
Диапазон рабочих температур град.С
Относительный предел прочности *
Относительный противозадирный показатель
Примечание * — при температуре 20 0 С
Смазка «Шрус-4М» по типу тоже относится к литиевым. Основная их особенность состоит в том, что в смазку введена эффективная противозадирная добавка дисульфид молибдена. В соответствии со своими свойствами эти смазки считаются целевыми и специальными, чем и отличаются от Литол-24, они рекомендуются для смазки узлов ШРУС. Равноценной замены для смазки «Шрус-4М» в шарнирах привода колес нет. В хорошо защищенных узлах (шарниры и подшипники) смазка «Шрус-4М» может служить до капитального ремонта автомобиля, что позволяет значительно снизить затраты на его техническое обслуживание [3]. Характеристики этих смазок приведены в таблице 1.
Рисунок 2. – Машина для определения износа: а – общий вид машины; б – вид узла износа.
Как видно, Литол-24 имеет более широкий диапазон рабочих температур, имеет выше относительный предел прочности и вязкости, это говорит о том, что Литол-24 по консистенции гуще Шруса-4М, а относительный противозадирный показатель у Шруса-4М ниже, что говорит о его большей несущей способности при взаимодействии трущихся поверхностей. Следовательно, при смешивании смазок возможно изменение свойств смазки Шрус-4М, что может привести к снижению срока службы узла.
На втором этапе были проведены экспериментальные исследования по влиянию смазок Литол-24 и Шрус-4М на износостойкость образцов в виде шариков диаметром 7,15 мм из стали ШХ15. Исследования проводились с использованием экспериментальной машины для определения износа, которая показана на рисунке 2. Машина состоит из рамы, на которой установлены: электродвигатель с частотой вращения вала 1370 об/мин; ременная передача с передаточным числом i=2, узел износа, который состоит из корпуса для установки оправки, оправки для закрепления образцов, груза (массой 740 гр.) размещаемого на оправке, вала на который закрепляется контртело в виде подшипника с наружным диаметром 40 мм, ролика для смазки из поролона. Машина для износа обеспечивает трение скольжения между неподвижно закрепленным в оправке шариком и вращающемся с частотой 685 об/мин (линейная скорость 1,44 м/сек) контртелом.
Исследовались смазки: Литол-24 ГОСТ21150-87 производства Газпромнефть; смазка шарнира поворотного кулака Двойной Ресурс торгового дома «Соллерс» (аналог смазки Шрус-4М); смесь двух смазок — Литол-24 и смазка шарнира поворотного кулака Двойной Ресурс торгового дома «Соллерс» в соотношении объемов 1:1, а также для сравнения смазка Mobil XHP222 Mobilgrease производства USA.
Износ исследовался на трех шариках из одной партии, каждый шарик в случайной последовательности изнашивался с различными смазками, таким образом, повторяемость опытов для каждой смазки равна трем. Время износа для всех случаев 5 мин, фиксировалось при помощи таймера сотового телефона. Контртело для всех опытов оставалось одним и тем же. Для предотвращения контакта поверхности шарика со следом на контртеле от предыдущего износа при каждом опыте корпус вместе с оправкой сдвигался вдоль оси контртела. При смене смазки контртело и шарик промывались в уайт-спирите.
Износ оценивался путем измерения диаметра D пятна износа на шарике (рисунок 3) с использованием инструментального микроскопа МБИ-1 с 30-кратным увеличением. Цена деления измерительного лимба микроскопа 0,005 мм.
Рисунок 3. – Схема измерения пятна износа D на шарике (30-кратное увеличение).
Результаты измерения износа образцов с применением различных смазок представлены в таблице 2 и на рисунке 4 в виде диаграммы, построенной по средним значениям износа.
Таблица 2. – Результаты износа образцов с применением различных смазок.
Величина износа образца (мм) с видами смазок