Влияние температуры на смазочные материалы

Температура оказывает множество странных эффектов на состояние, производительность и кондицию смазочных материалов. Рассмотрите следующую остроумную аналогию с яйцом:

• Положите яйцо в холодильник, и оно останется неизменным.
• Поместите его в очень горячую воду, и вы получите сваренное вкрутую яйцо.
• Оставьте одно при комнатной температуре, и вы получите тухлое яйцо.
• Положите яйцо под наседку, и вы получите живого цыпленка.

Как и многие вещи в жизни, когда дело касается температуры смазочного материала, необходимы контроль и умеренность. Другими словами, можно ожидать проблем, если температура слишком низкая или слишком высокая. Найдите оптимальный температурный диапазон, и производительность и срок службы вашего смазочного материала могут быть увеличены во много раз. Конечно, все это легко сказать, но на практике может быть очень сложно сделать.

Как холод нагружает смазочные материалы

В холодное зимнее утро я люблю надевать свой кардиган, который всегда держу в ящике рядом со столом. Это именно то дополнительное тепло, которое мне нужно, чтобы отогнать полярные условия, которые, кажется, проникают сквозь стены моего офиса.

Низкая температура также может нагружать наши смазочные материалы. В отличие от еды или нашего яйца, которые, кажется, выигрывают от низких температур, смазочные материалы могут химически деградировать, разделяться на фазы и демонстрировать измененные физические состояния. Несколько примеров последствий воздействия холода на смазки включают:

• Смешанные базовые масла могут начать разделяться на фазы.
• Парафиновые базовые масла могут стать воскообразными и образовывать гели.
• Определенные присадки могут становиться нерастворимыми, что приводит к осаждению, флокуляции и образованию отложений (таких как "кольца в ванне" в баках).
• Растворенная вода может перейти в эмульгированную воду (более вредную), а осаждение свободной воды затрудняется.
• Многие присадки, зависящие от тепловых химических реакций, не могут выполнять свои функции (например, некоторые противозадирные (EP) и противоизносные (AW) присадки).
• Масло может стать слишком вязким для циркуляции, а консистентная смазка – слишком твердой для подачи.
• Загрязнители обходят фильтры, так как загустевшее холодное масло открывает перепускные клапаны.
• Двигатели не будут проворачиваться, а движущиеся части других машин могут заклинить.
• Маслосъемные кольца, разбрызгиватели, лопастные шестерни и другие устройства подачи масла часто перестают работать.

Ни масло, ни вино не любят, когда ртутный столбик поднимается

Горячее масло обычно получает больше всего внимания в прессе, даже в этом издании. В конце концов, масло не похоже на хорошие вина, которые со временем становятся лучше. На самом деле, даже самое лучшее вино будет "испытывать стресс" при воздействии слишком большого количества тепла. Например, большинство вин стареют примерно в два раза быстрее при 25°C (77°F) по сравнению с 13°C (55°F), поэтому знатоки и коллекционеры предпочитают хранить свои жидкие активы при температуре погреба.

В 1903 году Сванте Аррениус получил Нобелевскую премию, когда выяснил взаимосвязь между температурой и скоростью большинства химических реакций. Часто называемое Правилом Скорости Аррениуса, оно гласит, что смазочные материалы, после превышения их базовой температуры активации, будут деградировать или окисляться в два раза быстрее при каждом повышении температуры на 10°C (18°F).

На самом деле, существует целый ряд проблем, связанных с избытком тепла. Давайте начнем еще один список, на этот раз о последствиях высокой температуры для смазочных материалов:

• Ускоряет разложение присадок и базового масла (Аррениус).
• Некоторые присадки будут испаряться и улетучиваться в атмосферу.
• Модификаторы индекса вязкости (VI) разрушаются (сдвигаются) быстрее.
• Микробные загрязнители предпочитают более теплые температуры (но не обжигающие).
• Жар разрушает масляные пленки, вызывая ускоренное абразивное изнашивание и заедание.
• Горячее масло сокращает срок службы фильтров и уплотнений и ускоряет коррозию.
• И масло, и консистентная смазка более склонны к утечкам.
• Консистентная смазка быстрее разделяется (масло от загустителя) при повышенных температурах.
• Высокие температуры поверхностей могут образовывать углистые смолы и лаки.

Измерение температуры масла

В таблице ниже показано использование тепловых карт смазки (Thermal Lubrication Charts - TLC). Их можно легко разработать с помощью программного обеспечения, доступного на большинстве компьютеров сегодня. Их также можно распечатать и заламинировать для размещения на тех машинах, которые подвержены динамическим изменениям температуры, для удобного ознакомления.

Конечно, температура играет жизненно важную роль в мониторинге состояния машины, поэтому тепловизоры сейчас есть в большинстве ящиков с инструментами для ПдМ (прогнозного обслуживания). Так же, как нам нужно измерить свою температуру, чтобы узнать, есть ли у нас жар, большинство проблем со смазкой, трением и износом будут иметь температурный профиль или сигнатуру. В этом смысле изменение температуры – это хорошо.

Если рассматривать все вместе, вся тема температуры – отнюдь не пустяк, поэтому держите термометр под рукой.

Разработка тепловых карт смазки для критически важных машин

Рекомендуется разрабатывать тепловые карты смазки для критически важного оборудования. Определите температурные точки от A до F для конкретного места на машине, которое необходимо контролировать (например, линия подачи).

Нормальный рабочий диапазон (Зона 3) ограничен температурными точками C и D. Выходы температуры ниже C контролируются нагревателем и сигнализацией. Выходы температуры выше D контролируются охладителем плюс сигнализацией.

Продолжительная работа в Зонах 2 и/или 4 сокращает срок службы машины и/или смазочного материала. Например, работа в Зоне 2 может снизить подачу смазки к подшипникам, увеличить потребление энергии и повысить склонность к пенообразованию. Работа в Зоне 4 может ускорить окисление масла, снизить прочность масляной пленки и увеличить износ, связанный с частицами.

Работа в Зонах 1 и/или 5 угрожает надежности машины. Температурные точки A и F являются критическими пределами внезапного отказа. Зона 1 обычно представляет собой состояние частичного масляного голодания, в то время как Зона 5 связана с опасностью возгорания, термоокислительной деградацией масла, истощением присадок, испарением и условиями высокого трения/износа.

Использование масел с высоким индексом вязкости (VI) помогает понизить температурные точки A до C. Использование синтетических смазочных материалов с высоким VI и премиальными формулами помогает повысить температурные точки D до F.