ĆWICZENIE 8

LABORATORIUM 1

Oznaczenie Temperatury Kroplenia i Penetracji Smaru Plastycznego

Marcin Wasyluk Mech L7

1. WSTĘP TEORETYCZNY.

Smarami plastycznymi określa się produkty smarowe o mazistej konsystencji w temperaturze pokojowej. Smary plastyczne wykazują dwie podstawowe cechy różniące je od olejów:

- mają granice płynności

- lepkość strukturalna smarów plastycznych zmniejsza się ze wzrostem gradientu ścinającego

Granica płynności – najmniejsze naprężenie potrzebne do przejścia ciała stałego (smaru plastycznego) w stan płynny.

Lepkość strukturalna – cecha smarów plastycznych określająca ich właściwości reologiczne, zależne od przyrostu prędkości odkształcenia w stałej temperaturze.

Smary plastyczne stosowane są do smarowania łożysk tocznych i ślizgowych, nieuszczelnionych przekładni, przegubów, prowadnic i innych nawierzchni trących wszędzie tam, gdzie istotny jest brak wyciekania środka smarowego. Przy smarowaniu łożysk tocznych zapewniają one długotrwałe utrzymywanie się środka smarowego w łożysku i jego obudowie, oraz uszczelniają łożysko przed dostępem zanieczyszczeń. Zastosowanie smary plastycznego umożliwia zrezygnowanie z rozbudowanych układów smarowania, co znacznie upraszcza konstrukcję i obsługę węzła tarcia. Poważną wadą smarów plastycznych jest niska zdolność odprowadzania ciepła ze smarowanych nimi węzłów tarcia.

Smary plastyczne składają się z oleju bazowego (pochodzenia naftowego lub syntetycznego, bądź ich mieszaniny), zagęszczacza (substancji nadającej im odpowiednią konsystencję) oraz dodatków uszlachetniających. Zawartość zagęszczacza zależy od konsystencji smaru oraz rodzaju zagęszczacza i wynosi od 2 do 30%. Znamienna cechą budowy smarów plast. jest przestrzenna siatka struktury wewnętrznej zbudowana z cząsteczek zagęszczacza zdyspergowanych w oleju bazowym. Struktura ta decyduje o plastycznych własnościach smaru. Przy małych obciążeniach smar ulega odkształceniom sprężystym i plastycznym, natomiast po przekroczeniu granicznej wartości naprężenia płynie.

W charakterze zagęszczaczy smarów plastycznych wykorzystywane są:

- mydła tj. sole kwasów tłuszczowych, żywicznych lub naftenowych takich metali jak wapń, potas, sód, lit, glin i inne

- węglowodory jak: woski mikrokrystaliczne, petrolatum, cerezyna, asfalt

- substancje nieorganiczne np. bentonit, żel krzemionkowy

- związki organiczne np. pochodne mocznika, poliuretany

W smarach plastycznych stosowane są następujące typy dodatków uszlachetniających:

- podwyższające odporność na utlenianie (przeciwutleniacze),

- zapewniające ochronę przed korozją (przeciwrdzewne),

- polepszające właściwości smarne (przeciw zużyciowe i wysokociśnieniowe),

- zmniejszające agresywność korozyjną smaru wobec metali kolorowych (przeciwkorozyjne)

- polepszające przyczepność smaru do metalu lub innych materiałów konstrukcyjnych (adhezyjne).

Istnieje kilka rodzajów klasyfikacji smarów plastycznych. Najczęściej podstawą klasyfikacji jest:

- konsystencja

- zastosowanie

- rodzaj zagęszczacza

- rodzaj metalu w mydle

- typ wypełniacza

- zakres temperatury.

Stabilność mechaniczna jest ważnym wskaźnikiem eksploatacyjnym smarów plast., zwłaszcza dla łożysk ślizgowych, gdzie niewielka ilość smaru w łożysku podlega działaniu obciążenia mechanicznego. W wyniku tego, wiązania pomiędzy cząsteczkami zagęszczacza ulegają zniszczeniu, smar ulega degradacji i wycieka z węzła tarcia. Takie zachowanie się smarów plastycznych pod wpływem naprężeń ścinających wynika z ich budowy przestrzennej, która pod wpływem nacisków przekraczających naprężenia graniczne ulega odkształceniu w sposób nieodwracalny.

Miarą stabilności mechanicznej smarów jest różnica penetracji smaru przed i po ugniataniu. Im mniejsza jest ta różnica tym smar jest bardziej stabilny. Różnice te mogą wynosić od kilku do kilkudziesięciu procent. Penetracją nazywamy głębokość wyrażoną w dziesiątych częściach milimetra, na jaką zanurzy się w badanym smarze znormalizowany stożek penetracyjny o łącznej masie 150g w temp. 25^oC w czasie 5 sekund. Pomiarów penetracji dokonuje się za pomocą przyrządów zwanych penetrometrami. Głębokość zanurzenia stożka penetracyjnego (wielkość penetracji) zależy od rodzaju smaru, rodzaju i ilości zagęszczacza. Im wyższa jest lepkość oleju bazowego i ilość zagęszczacza, tym niższa jest penetracja. Jeśli smar jest miękki, tym większa jest penetracja .

Podobnie jak lepkość dla olejów smarowych, penetracja jest podstawą klasyfikacji smarów plastycznych wg klas konsystencji, mimo że jest ona jedynie arbitralną miarą twardości smaru, a nie miarą jego ogólnych właściwości.

Oceny trwałości strukturalnej smarów plastycznych dokonuje się na podstawie pomiaru skłonności smaru do wydzielania oleju oraz temperatury kroplenia.

Temperatura kroplenia (wyznaczana najczęściej metodą Ubbelohde’a zgodnie z PN-55/C04020) jest to najniższa temperatura, przy której wydziela się pierwsza kropla oleju ze smaru ogrzewanego w znormalizowanym aparacie w ściśle określonych warunkach. Jeżeli jednak badany smar nie wydziela kropli, lecz spływa w postaci cylindrycznego słupka, za temperaturę kroplenia przyjmuje się temperaturę, w której wysunięty słupek smaru osiągnie długość .

Wartość temperatury kroplenia decyduje o przedziale temperaturowym stosowalności smaru plastycznego. W celu uniknięcia wycieku, należy stosować smar, którego temperatura kroplenia jest wyższa o kilkadziesiąt stopni od temperatury panującej w węźle tarcia.

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z metodami oznaczania temperatury kroplenia, stabilności mechanicznej smaru plastycznego i określenia jego klasy konsystencji.

1. STANOWISKO BADAWCZE

W skład stanowiska badawczego, użytego podczas wykonywania ćwiczenia wchodzą:

- penetrometr

- stożek penetracyjny

- naczynie penetracyjne

- aparat Ubbelohde’a

- próbki badanych smarów plastycznych

1. WYNIKI POMIARÓW

TABELA 1. TEMPERATRUA KROPLENIA.

Lp.	Temperatura kroplenia [ ◦C ]	Średnia arytmetyczna [ ◦C ]
1	56	56

TABELA 2. WYNIKI POMIARU PENETRACJI

Lp.	Wartość penetracji	Średnia arytmetyczna
1	260	271,3
2	270	271,3
3	284	271,3

1. WNIOSKI I SPOSTRZEŻENIA

Na podstawie dokonanych pomiarów temperatury kroplenia możemy stwierdzić, że próbka smaru którą badaliśmy mieści się w zakresie 40-60 [ ◦C ] a więc korzystając z tabeli 23 skrypt K. Barcewicz próbka to wazelina techniczna. Na podstawie badania penetracyjnego próbki 2 granica w której mieści się nasz badany smar to 265-295 a więc jest to klasa konsystencji 2 ( na podstawie skryptu i tabeli 22 K. Barcewicz )