Пластичные смазки TOTAL для горнодобывающей техники

Опыт применения синтетической пластичной смазки TOTAL CERAN XS 40 Moly в арктических условиях

Д.А. Соболь, к.т.н., руководитель технического отдела ООО «ТОТАЛ ВОСТОК»
Р.К. Корчагин, технический специалист ООО «ТОТАЛ ВОСТОК»
Д.С. Колесниченко, технический специалист ООО «ТОТАЛ ВОСТОК»

Горнодобывающая промышленность – активно развивающаяся отрасль экономики нашей страны, характеризующаяся рядом особенностей, связанных с тяжёлыми условиями эксплуатации техники и оборудования. Машины и механизмы работают в сложных условиях окружающей среды, в частности, подвергаются воздействию пыли, грязи и воды. Одноковшовые экскаваторы, карьерные и шахтные самосвалы, конвейерные системы перемещения горных пород применяются в равной степени и в других отраслях промышленности и состоят из таких же узлов и агрегатов, однако их размер, конфигурация и условия работы накладывают особые требования, в том числе и на свойства смазочных материалов.

Объёмы потребления смазочных материалов шахтной и карьерной техникой – очень велики. Безусловно, производители машин и технический персонал, работающий на этой технике и обслуживающий её, прекрасно понимают важную роль смазки в обеспечении их надежной и продолжительной эксплуатации. К сожалению, проблемы с преждевременным износом и аварийным выходом из строя оборудования чаще всего решают радикальным путем: изношенный элемент раз за разом заменяется на новый.

Однако разумнее выбрать другой подход, заключающийся в использовании смазочных материалов с более высоким уровнем свойств. В большинстве случаев это оказывается выгодно не только с точки зрения повышения надёжности оборудования, но и сокращения затрат на ремонты и снижения простоев дорогостоящих и высокопроизводительных машин.

Влияние смазочных материалов на надёжность оборудования

Как известно, экскаватор, как и любая другая горная машина, состоит из большого числа движущихся деталей, которые нуждаются в смазке. Большая часть поломок горнодобывающего оборудования происходит вследствие попадания твердых загрязнений в узлы трения, точнее, в зазоры между деталями. Кроме того, попадающие частицы действуют как абразив и резко ускоряют процесс изнашивания трущихся поверхностей. Важно понимать, что именно конструкция узла трения, качественное уплотнение, правильная работа системы фильтрации масла во многом определяют срок его службы.

Тем не менее, случаи, когда удаётся таким образом спроектировать узел, чтобы полностью исключить попадание в него загрязнений, очень редки. Поэтому чаще всего свойства смазочного материала – толщина и прочность масляной плёнки между деталями, способность к герметизации узла и др. – оказывают огромное влияние на срок службы агрегата или механизма. И здесь вступает в действие правило: чем больше толщина плёнки по сравнению с размером попадающих в узел твёрдых частиц, тем лучше.

Карьерная и шахтная техника в процессе работы также подвергается воздействию воды, особенно это касается машин, работающих в подземных условиях. Многочисленные исследования и практический опыт говорят о том, что даже небольшое количество воды, попавшей в узел трения способно существенно сократить срок его службы. Особенно отчётливо проявляется влияние воды на срок службы роликовых подшипников [1].

Пластичные смазки для горнодобывающей техники: функции и требования

Существует множество различных определений пластичных смазок. В соответствии с [2] пластичные смазки представляют собой продукты диспергирования загустителя в жидком смазочном материале, обладающие консистенцией от твердой до полужидкой. В состав смазок могут также входить присадки и твёрдые наполнители.

Пластичные смазки позволяют решать проблемы, связанные с герметизацией узлов трения, поэтому они широко используются, в том числе в горнодобывающей технике. К числу смазываемых деталей относятся подшипники качения, зубчатые передачи, втулки, шарниры, пальцы и другие.

Традиционно в централизованных системах смазки (ЦСС) экскаваторов и другой горной и обогатительной техники применяют смазки на основе литиевого или литиевого комплексного мыла. Загуститель определяет температурный диапазон применения смазки, её реологические характеристики, адгезионные свойства и др. Литиевые смазки способны выполнять свои функции в достаточно широком диапазоне рабочих температур и при различных нагрузках.

Важнейшей характеристикой смазочных материалов является их вязкость, в случае пластичных смазок – вязкость базового масла. Вязкость определяет толщину масляной плёнки, образующейся между сопряжёнными деталями. Вязкость при рабочей температуре должна быть достаточной для полного разделения трущихся поверхностей друг от друга.

Для того чтобы в процессе работы между деталями образовывалась надежная масляная плёнка необходимой толщины, а также, принимая во внимание возможность попадания загрязнений в эту плёнку, в централизованных системах смазки горнодобывающей техники используют смазки с достаточно высокой вязкостью базового масла (ISO VG 220 или 320).

В ряде случаев, особенно это характерно для подшипников скольжения, узел работает в режиме граничной смазки. Поэтому смазка должна обладать высоким уровнем противоизносных (AW) и противозадирных (EP) свойств. Поскольку такие свойства пластичным смазкам придаются за счет присадок и твёрдых наполнителей (например, дисульфида молибдена), а они имеют свойство расходоваться в процессе работы, приходится периодически смазку обновлять. Это реализуется посредством централизованной системы подачи. Распространённая проблема, связанная с работой пальцев и втулок, заключается в недостаточной подаче смазки в зону трения. В чем причина?

Komatsu

Значение вязкости базового масла пластичной смазки

Хорошо известно, что вязкость смазочного материала зависит от температуры. Характер этой зависимости может быть разным для разных типов смазочных материалов. Вязкость минеральных масел в большой степени зависит от температуры, и их вязкость резко снижается в условиях действия отрицательных температур. Напротив, синтетические масла остаются достаточно текучими даже при очень низких температурах.

Текучесть (подвижность) масла при низких температурах, его способность прокачиваться в системе смазки и поступать к узлам трения, относится к важнейшей характеристике смазочного материала. Это свойство особенно ценное, т.к. в ряде регионов мира, в числе которых и Россия, добыча полезных ископаемых осуществляется при температурах ниже –30°C, и даже –40°С.

Поэтому применение в централизованных системах подачи пластичных смазок на основе синтетического базового масла представляется предпочтительным для техники, работающей в условиях низких температур окружающей среды.

Необходимо также учитывать, что при отрицательных температурах вязкость масла ISO VG 220 и 320 становится слишком высокой и препятствует подаче смазки к узлам трения. Это особенно актуально в случае пластичных смазок на основе минерального базового масла. Поэтому вязкость базового масла пластичной смазки, предназначенной для работы в условиях действия экстремально низких температур, должна быть ниже.

Синтетическая пластичная смазка TOTAL CERAN XS 40 Moly для экскаваторов, работающих при отрицательных температурах окружающей среды

Учитывая особую сложность эксплуатации горнодобывающей техники при отрицательных температурах, компанией TOTAL была разработана специальная пластичная смазка для применения в централизованных системах смазки – CERAN XS 40 Moly. Её свойства прокачиваться улучшены благодаря применению синтетического базового масла. Оставаясь достаточно жидким при отрицательных температурах, это базовое масло сохраняет свою вязкость при повышенных температурах, обеспечивая достаточные противоизносные свойства, в т.ч. летом.

Состав и характеристики продукта отвечают всем требованиям, предъявляемым к смазочному материалу для данных условий эксплуатации (см. табл.).

Смазка TOTAL CERAN XS 40 Moly –уникальна на современном рынке смазочных материалов, т.к. это первая смазка для подобного применения, что связано в первую очередь со свойства-ми её загустителя.

Во-первых, плотность пластичных смазок TOTAL CERAN®, в отличие от других мыльных смазок, выше плотности воды. За счёт этого удается минимизировать попадание воды в узлы трения.

В процессе работы, даже при продолжительном контакте с водой, смазка не теряет консистенции, не вытекает из узлов трения, герметизирует их.

TOTAL CERAN XS 40 Moly

Другая отличительная особенность смазок TOTAL CERAN® состоит в том, что в состав загустителя входит кальцит (одна из кристаллических форм карбоната кальция), который придаёт смазке природные противоизносные и противозадирные свойства. Поэтому для получения смазки с эквивалентным уровнем этих свойств по сравнению с литиевыми смазками требуется меньше присадок, а так как присадки расходуются в процессе работы пары трения, можно добиться сокращения расхода при использовании TOTAL CERAN® и тем самым компенсировать затраты на закупку более дорогой и совершенной смазки.

В отличие от литиевых и литиевых комплексных загустителей загуститель смазки TOTAL CERAN®, в силу своей природы, обладает также очень хорошими антикоррозионными свойствами.

TOTAL CERAN XS 40 Moly производится на основе синтетического базового масла с вязкостью 40 сСт при 40°С с той целью, чтобы смазка оставалась способной прокачиваться в ЦСС при температурах до –55°С.

 

Требования к пластичным смазкам для ЦСС горнодобывающей техники, работающей при очень низких температурах

Требование к характеристикам смазочного материала Решение TOTAL CERAN XS 40 Moly  Физико-химические и эксплуатационные характеристики 
Способность прокачиваться при очень низких температурах  Синтетическое базовое масло (ПАО), вязкость 40 сСт при 40°С
Класс консистенции NLGI 1-2 
Высокий уровень противоизносных и противозадирных свойств  Загуститель – комплексный сульфонат кальция (кальцит) Нагрузка сваривания на ЧШМ = 800 кгс (ASTM D 2596)
Твердый наполнитель – дисульфид молибдена (MoS2)
Стойкость к действию воды Загуститель – комплексный сульфонат кальция (кальцит) Очень высокий результат в тесте ASTM D 1264 (вымываемость смазки водой из подшипника)

Эксплуатационные испытания TOTAL CERAN XS 40 Moly в централизованной системе карьерного экскаватора

Испытания в лабораторных условиях, на стендах по методикам DIN 51805 и ASTM D 1478, показали способность смазки прокачиваться при температурах ниже –50°С и –55°С соответственно.

Для подтверждения этих результатов, в условиях реального производства были произведены испытания консистентной смазки CERAN XS 40 Moly на Разрезе Тугнуйский,(Бурятия, Мухоршибирский район, пос. Саган-Нур).

Целью испытания была оценка способности смазки прокачиваться при температуре –50°С главной централизованной системой смазки (ЦСС) карьерного экскаватора известного производителя. Испытания были проведены в присутствии специалистов фирмы-производителя машины.

Поршневому насосу главной ЦСС экскаватора должно хватать мощности, чтобы подать смазку даже при отрицательных температурах к самым удалённым точкам системы, дать возможность инжекторам сработать. Насос ЦСС с цикличностью в 20 минут начинал нагнетать давление в системе, по прошествии некоторого времени насос отключался, в этот момент открывался обратный клапан и стравливал дав-ление. Как известно, смазки густеют с понижением температуры, из-за чего смазка может заблокировать трубопроводы системы.

Именно поэтому, во время работы TOTAL CERAN XS 40 Moly в главной ЦСС оценивали:

  • наличие консистентной смазки CERAN XS 40 Moly на выхо-де из самых удалённых питателей;
  • давление в системе не должно было превышать значения, при котором принудительно срабатывает возвратный клапан. В противном случае считается, что смазка настолько загустела, что не может прокачаться насосом;
  • давление, созданное насосом на удаленных точках системы смазки, достаточно, чтобы дать питателям сработать и обильно смазать точки смазки.

Тест проводился ранним утром на рассвете, чтобы застать самые низкие температуры окружающей среды. Температура металлоконструкций машины и консистентной смазки CERAN XS 40 Moly, измеренная пирометром, составляла примерно –52°C, при этом температура окружающего воздуха была на уровне –32°C.

Испытания показали, что смазка прокачивается насосом даже при температуре –50°C, в достаточном количестве вы-ходит из питателей, а её реологические свойства, консистен-ция по NLGI 1 ½ позволяют применять смазку CERAN XS 40 Moly в арктических условиях.

ЛИТЕРАТУРА:

  1. George E. Totten (edited). Handbook of lubrication and tribology. Volume I. Application and maintenance. Second edition. - Taylor & Francis Group, LLC, 2006. – p. 20-2.
  2. Т.Манг, У. Дрезель (ред.). Смазки. Производство, применение, свойства. Справочник: пер. 2-го англ. изд. под ред. В.М.Школьникова – СПб.: ЦОП «Профессия», 2010. – с. 729.

X

Продолжая навигацию по сайту, Вы соглашаетесь с использованием временных файлов cookies, в частности, для отслеживания статистики посещений с целью оптимизации функционирования сайта.

Дополнительная информация / настройка cookies