Smary - materiały oleiste, o konstrukcji płynnej, mazistej lub stałej, służące do zmniejszenia tarcia w ruchomych elementach maszyn. Mogą to być oleje mineralne, roślinne, tłuszcze zwierzęce, względnie ich mieszaniny. Do chłodzenia narzędzi przy mechanicznej obróbce metali służą emulsje wodne tłuszczów, zmydlonym ługiem potasowym. Do smarowania osi pojazdów konnych używa się taniej mazi, otrzymanej przez zmydlenie oleju żywicznego wapnem gaszonym i rozcieńczenie olejem mineralnym.



Smarowanie - wprowadznie smaru między współpracujące powierzchnie elementow konstrukcyjnych w celu zmniejszenia tarcia i wyeliminowania jego skutków (np. zmniejszenie strat energetycznych, zużycie elementów maszyn), stosuje się smary stale (np. smaryTovotte'a do łożysk tocznych ŁK ), ciekle (smary olejowe lub wodne) i gazowe, (powietrzne lub wodorowe); rozróżnia się smary jednostkowe (jednopunktowe, indywidualne) i grupowe ( wielopunktowe, centralne) ; ciągłe i nieciągłe (np. okresowe); ciśnieniowe; bezciśnieniowe; zjawisko fizyczne występujące przy smarowaniu maszyn badali m.in. J. Newton, N.J Żukowski, W.J Miercalow.


Czynniki smarujące - smary, materiały służące do smarowania powierzchni trących w cel;u zmniejszenia tarcia oraz w celu ochrony części metalowych przez korozją. Rozróżnia się oleje smarowe i smary stałe.



Faza ciekła

Faza ciekła jest podstawowym składnikiem smaru plastycznego. W większości smarów stanowi ona 70-90% (m/m). Wybór fazy ciekłej decyduje o:

• właściwościach smarnych,

• zmianach właściwości w zależności od temperatury,

• odporności na utlenianie,

• temperaturze płynięcia,

• skłonności do odparowywania w podwyższonych temperaturach,

• właściwościach dyspergujących w stosunku do zagęszczacza,

• i innych.

Jako faza ciekła smarów plastycznych najczęściej są stosowane następujące rodzaje substancji, zwanych olejami bazowymi: oleje mineralne, oleje syntetyczne węglowodorowe, poliglikole, syntetyczne estry oraz ciekłe silikony. Nie wszystkie z tych substancji są wzajemnie mieszalne. Z tego względu, również smary plastyczne, sporządzane na bazie różnych substancji ciekłych, nie w każdym przypadku są mieszalne.

Problem wzajemnej mieszalności smarów plastycznych, zawierających w swoim składzie różne rodzaje olejów bazowych, wyjaśnią dane zawarte w tabeli 1.

Olej	mineralny	sytetyczny	poliglikolowy	estrowy	silikonowy
mineralny	mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny
sytetyczny	mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny
poliglikolowy	nie mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny
estrowy	mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny
silikonowy	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	mieszalny

Zagęszczacze

Najczęściej stosowanym zagęszczaczem w składzie smarów plastycznych są mydła. W większości przypadków są one wytwarzane w wyniku reakcji kwasów tłuszczowych i zasad, według reakcji:

kwas tłuszczowy + wodorotlenek lub tlenek metalu = mydło + woda

na przykład:

kwas 12-hydroksystearynowy + tlenek litowy = 12-hydroksystearynian litu + woda

Spośród zagęszczaczy mydlanych wyróżnia się mydła proste, hydroksylowe i kompleksowe. Mydła proste są to sole kwasów organicznych: tłuszczowych, żywicznych i naftenowych. Mydła hydroksylowe są to sole kwasów organicznych zawierających w cząsteczce grupę hydroksylową. Mydła kompleksowe mają złożoną (kompleksową) strukturę cząsteczki zagęszczacza, różnią się istotnie niektórymi właściwościami od pozostałych grup smarów.

Jako zagęszczacze są stosowane również substancje inne niż mydła, np.: woski, stałe węglowodory, niektóre polimery, a także specjalnie preparowane bentonity, hydrolizowana krzemionka i inne substancje wykazujące właściwości zagęszczające w odniesieniu do określonej fazy ciekłej.

Składnikami niektórych smarów plastycznych są substancje stałe o dużym stopniu rozdrobnienia, zwane również stałymi dodatkami smarnymi lub smarami stałymi, takie jak: grafit, dwusiarczek molibdenu, proszki metali i inne.

Klasyfikacja smarów ze względu na rodzaj zagęszczacza

Smary litowe

Dominującą na światowym rynku grupą smarów są smary litowe. Ponad połowa smarów plastycznych należy do tej grupy. Dwa, głównie stosowane zagęszczacze tego typu to: hydroksystearynian litu oraz stearynian litu. Smary te są często określane jako uniwersalne, ponieważ znajdują bardzo szerokie zastosowanie w różnych skojarzeniach trących: łożyskach tocznych, łożyskach ślizgowych, w sworzniach i innych obciążonych elementach, zarówno w środkach transportu jak i w urządzeniach przemysłowych, w szerokim zakresie temperatury pracy.

Smary wapniowe

Do wytwarzania smarów plastycznych są stosowane dwa rodzaje mydeł wapniowych:

1. mydła uwodnione: stearyniany, oleiniany i palmityniany wapnia,

2. kompleksowe mydła bezwodne, głównie hydroksystearynian wapnia.

Te ostatnie pozwalają na otrzymywanie smarów o wyższej temperaturze kroplenia: 140°C zamiast 100°C, jak w przypadku mydeł uwodnionych. Podstawowe zastosowanie smarów wapniowych to smarowanie łożysk ślizgowych i tocznych, pracujących pod małym obciążeniem, do temperatury maksymalnie 65°C, w przypadku smarów zawierających mydła uwodnione i 100°C dla smarów zawierających kompleksowe mydła bezwodne, w środowisku bardzo wilgotnym, w połączeniach przegubowych i w styczności z powłokami antykorozyjnymi.

Smary glinowe

Jako zagęszczacz smarów glinowych powszechnie jest stosowany stearynian glinu. Tego typu smary są używane w połączeniach przegubowych, łożyskach ślizgowych, otwartych przekładniach zębatych, nawet w środowisku wilgotnym, do temperatury 65°C.

Smary sodowe

Smary na bazie mydeł sodowych są produkowane w niewielkich ilościach, ponieważ nie są one odporne na działanie wody. Stosowane są dwa rodzaje mydeł sodowych: oleinian i stearynian sodu. Smary tego typu są przeznaczone do smarowania łożysk ślizgowych w temperaturze do 120°C, w otoczeniu naturalnym oraz w pewnego rodzaju połączeniach przegubowych i łożyskach tocznych.

Kompleksowe smary wapniowe

Smary z kompleksowym zagęszczaczem wapniowym mają bardzo wysoką temperaturę kroplenia (około 280°C) oraz dobre właściwości EP (extreme preassure). Z tych względów, smary te znajdują bardzo szerokie zastosowanie: w przemyśle metalurgicznym, cementowniach, fabrykach papieru, lotnictwie, do smarowania łożysk tocznych i łożysk ślizgowych pracujących w ciężkich warunkach (duże obciążenie, wysoka temperatura, kontakt z wilgocią).

Kompleksowe smary litowe

Kompleksowe mydła litowe, zastosowane w składzie smaru, pozwalają na podwyższenie temperatury użytkowania, w stosunku do zwykłych smarów litowych, przy jednoczesnym zachowaniu ich innych korzystnych właściwości. Temperatura kroplenia tego typu smarów wynosi około 280°C, zamiast 190°C, jak w przypadku zwykłych smarów litowych. Podobnie jak zwykłe smary litowe, mają one szerokie zastosowanie do smarowania skojarzeń trących w pojazdach samochodowych i w różnych urządzeniach przemysłowych.

Kompleksowe smary glinowe

Kompleksowe mydła glinowe, o dobrych właściwościach żelujących, otrzymuje się w wyniku krystalizacji cząsteczek benzoesanu lub stearynianu glinowego. Podobnie, jak w przypadku kompleksowych smarów litowych, również temperatura kroplenia jest znacznie podwyższona ze 100°C do 240°C. Smary te są stosowane zwłaszcza do smarowania nieosłoniętych przekładni zębatych.

Kompleksowe smary sodowe

Zagęszczaczem w kompleksowych smarach sodowych jest tereftalaminian sodu. Jest on otrzymywany w wyniku reakcji wodorotlenku sodowego z estrem metylowym kwasu N-oktadecylotereftalaminowego. Dzięki bardzo wysokiej temperaturze kroplenia i całkowitym braku rozpuszczalności w wodzie, smary te znajdują bardzo szerokie zastosowanie, np. w: łożyskach ślizgowych, łożyskach tocznych, urządzeniach pracujących w wysokich temperaturach (piece), w elementach mających kontakt z parą wodną. Wyróżniają się wszechstronnością zastosowania, umożliwiającą smarowanie wszystkich urządzeń w fabryce czy na statku.

Smary poliuretanowe

Poliuretany jest to obszerna grupa tworzyw sztucznych o zróżnicowanych właściwościach. Niektóre rodzaje poliuretanów mają bardzo dobre właściwości zagęszczające. Smary poliuretanowe znajdują zastosowanie zwłaszcza jako bardzo trwałe smary uniwersalne do smarowania łożysk kulkowych, łożysk silników elektrycznych, wentylatorów, suszarek, taśmociągów wymagających smarowania jednorazowego. Z powodzeniem nadają się do smarowania łożysk szybkoobrotowych.

Smary bentonitowe

Bentonity są to minerały o konsystencji miękkiej i tłustej w dotyku. Wykazują one właściwość tworzenia, w obecności niektórych substancji o charakterze polarnym (aceton), plastycznego i trwałego żelu. Smary zawierające jako zagęszczacze bentonity są przeznaczone, przede wszystkim, do smarowania urządzeń wówczas, gdy zbyt wysokie temperatury pracy uniemożliwiają zastosowanie smarów klasycznych (na przykład: smarów litowych).

Smary zawierające zagęszczacze mieszane

Smary plastyczne, zawierające zagęszczacze (mydła) mieszane, stosuje się w celu połączenia cech charakterystycznych dla poszczególnych rodzajów zagęszczaczy. Podstawowe smary mieszane, spotykane na rynku, zawierają następujące rodzaje zagęszczaczy:

• mydła litowe / mydła wapniowe,

• poliuretany / mydła wapniowe,

• kompleksy glinowe / bentonity,

• tereftalaminian sodu / bentonity.

Jak widać, zagęszczacze mają istotny wpływ na wiele eksploatacyjnych właściwości smarów plastycznych, co w sposób syntetyczny przedstawiono w tabeli 2.

Właściwosci zagęszczaczy	litowe	wapniowe	glinowe	poliuretanowe	teraftalamian sodu	bentonity	kopleks litu	kompleks wapnia	kompleks glinu
zakres temperatur uzytkowania	+			++	++	++	++	++	++
odporność na działanie wody		++	+	+	++	+		++	+
korozyjność		++	+		+			++
temperatura kroplenia	+			+	+	+	++	++	++
pompowalność		+		+		++			++
przyczepność			++					+	+
uniwersalność	+				+		+
prędkość				++
cena	+	+	+

+ - dobre, ++ - bardzo dobre

 

Każda substancja żelująca posiada typowe dla siebie właściwości wyróżniające, co przedstawiono w tabeli 3.

Podział smarów ze względu na zagęszczacz	wszechstronność zastosowania
Smary litowe	słaba przyczepność dobra odporność na wysokie i niskie temperatury średnia odporność na działanie wody
Smary wapniowe	średnia odporność na temperaturę bardzo dobra odporność na działanie wody bardzo dobre właściwości przeciwkorozyjne słaba przyczepność
Smary glinowe	słaba odporność na temperaturę bardzo dobra przyczepność dobra odporność na działanie wody
Smary kompleksowe	bardzo dobra odporność na temperaturę bardzo wysoka temperatura stosowania
Smary poliuretanowe	do smarowania łożysk szybkoobrotowych bardzo dobra odporność na wysoką temperaturę
Smary z tereftalaminianem sodu	bardzo dobra odporność na działanie wody, również gorącej bardzo dobra odporność na wysoką temperaturę
Smary bentonitowe	bardzo dobra odporność na wysoką temperaturę bardzo dobra pompowalność brak mieszalności z innymi smarami

 

Niestety, nie wystarczy wymieszać różne rodzaje zagęszczaczy, aby uzyskać smar łączący najlepsze właściwości poszczególnych składników. Podobnie, jak w przypadku olejów bazowych, nie wszystkie zagęszczacze mogą być ze sobą mieszane. W tabeli 4 przedstawiono wzajemną mieszalność smarów plastycznych, zawierających różne substancje żelujące. Warto zauważyć, że smary poliuretanowe i bentonitowe nie powinny być mieszane z innymi rodzajami smarów.

 

 

	Li	Li hydroksy	Li kompleks	Li/Ca hydroksy	Ca	Ca hydroksy	Ca kompleks	Al kompleks	poliuretan	bentonit
Li	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	w pewnych proporcjach	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny
Li hydroksy	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny
Li kompleks	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny
Li/Ca hydroksy	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	w pewnych proporcjach	mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny
Ca	mieszalny	w pewnych proporcjach	mieszalny	w pewnych proporcjach	mieszalny	mieszalny	w pewnych proporcjach	nie mieszalny	nie mieszalny	mieszalny
Ca hydroksy	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	mieszalny	w pewnych proporcjach	mieszalny	nie mieszalny	mieszalny
Ca kompleks	w pewnych proporcjach	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	w pewnych proporcjach	w pewnych proporcjach	mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	w pewnych proporcjach
Al kompleks	nie mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny
poliuretan	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	nie mieszalny
bentonit	w pewnych proporcjach	nie mieszalny	nie mieszalny	nie mieszalny	mieszalny	mieszalny	w pewnych proporcjach	nie mieszalny	nie mieszalny	mieszalny

 

Klasyfikacja smarów plastycznych na podstawie penetracji

Powszechnie stosowana klasyfikacja smarów plastycznych (tabela 5) wg NLGI (National Lubricating Greases Institute), opiera się na ich konsystencji, określonej liczbowo jako zakresy penetracji po ugniataniu .Według tej klasyfikacji smary plastyczne zostały podzielone na 10 klas. W klasyfikacji tej do klasy 000 są zaliczane smary płynne, a od klasy 6 smary o konsystencji stałej, produkowane w postaci brykietów. Większość smarów plastycznych do smarowania łożysk jest wytwarzana w klasach konsystencji 1, 2, 3.

Klasa konsystencji wg NLGI	Penetracja po ugniataniu, w temp. 25ˇC, w przedziale	Konsystencja
000	445 ... 475	bardzo płynna
00	400 ... 430	płynna
0	335 ... 385	półpłynna
1	310 ... 340	bardzo miękka
2	265 ... 295	miękka
3	220 ... 250	średnia
4	175 ... 205	półtwarda
5	130 ... 160	twarda
6	85 ... 115	bardzo twarda
7	40 ... 70	bardzo twarda

 

Dlaczego warto stosować smary plastyczne

Smary plastyczne są stosowane w tych przypadkach, gdy zastosowanie olejów jest nieuzasadnione względami technicznymi, ekonomicznymi lub ze względu na liczne zalety smaru jako substancji smarującej. Powody dla których są stosowane smary plastyczne, a nie bardziej efektywne oleje smarowe przedstawiono poniżej:

• Lepsze niż w przypadku olejów smarowych: właściwości uszczelniające, zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami zewnętrznymi (kurz) oraz eliminacja wycieków.

• Lepsza, niż w przypadku olejów smarowych, przyczepność Đ nie dochodzi do postępującego wyciekania po zatrzymaniu urządzenia, smar zmniejsza tarcie przy rozruchu i daje lepsze zabezpieczenie przeciwkorozyjne w czasie przedłużonego postoju maszyny.

• Czystość i bezpieczeństwo, brak wycieków i rozpryskiwania. Możliwość ustawiania smarowanych części w dowolnym położeniu.

• Większy zakres temperatury stosowania niż w przypadku olejów.

• Oszczędność i prostota użycia Đ mniejsza częstotliwość wymian to dłuższe okresy między konserwacjami. Smar może być wykorzystywany do smarowania nawet ăna całe życieŇ (łożyska toczne).

• Proste połączenia i tańsze uszczelnienia.

• Możliwość smarowania w wilgotnej atmosferze, bez ryzyka korozji.

• W wielu przypadkach zmniejszenie hałaśliwości i wibracji (przekładnie zębate).

• Lepsze zachowanie się smaru w przypadku ekstremalnych nacisków, niewielkich prędkości, wibracji i pracy nieciągłej, niż w przypadku oleju.

Jednak w niektórych przypadkach smar plastyczny nie może być stosowany, gdyż w przeciwieństwie do olejów, nie jest zdolny do odprowadzenia ciepła wytwarzanego przez maszynę na skutek tarcia, a także powstających w układzie zanieczyszczeń mechanicznych. Stwarzają także większe opory przepływu niż oleje

Dobór smarów plastycznych do urządzeń

Smar wysokiej jakości może mieć bardzo szerokie pole zastosowania i wpływać na znaczne uproszczenie procesu smarowania. Jednakże dobór smaru o optymalnych właściwościach dla danego urządzenia jest zagadnieniem trudnym i wymagającym uwzględnienia wielu czynników. Problem ten najlepiej powierzyć specjalistom.

Specjaliści ELF LUBRIFIANTS dobiorą właściwy smar do każdego urządzenia technicznego lub okażą pomoc w doborze smaru. W takim przypadku są uwzględniane następujące czynniki:

• Rodzaj mechanizmu, który ma być smarowany.

• Stan techniczny mechanizmu do smarowania: problemy związane ze szczelnością konsystencja i przyczepność) oraz względy natury ekonomicznej.

• Zakres temperatur roboczych - dobór temperatury kroplenia, pompowalności, właściwości przeciwutleniających.

• Sposób stosowania: na przykład w przypadku centralnego systemu smarowania o znacznej długości przewodów doprowadzających, funkcjonującego w bardzo niskich temperaturach, należy wybrać półpłynny smar o dużej odporności na działanie niskich temperatur.

• Zakładany okres funkcjonowania przy długich okresach pracy smar umożliwia lepsze zabezpieczenie przed korozją i utlenianiem.

• Obecność wody - odpowiedni dobór mydła i zabezpieczenia antykorozyjnego.

• Wysokie obciążenia, wstrząsy, wibracje to konieczność zastosowania smaru o właściwościach EP, zapobiegających zużyciu przy dużych naciskach.

• Zagrożenie zanieczyszczeniami spowodowane przez pewne substancje chemiczne wymusza zastosowanie smaru nierozpuszczalnego, na przykład w węglowodorach.

Obecność metali katalizujących (przyspieszających) utlenianie (np. stopy miedzi) wymusza stosowanie smarów z dodatkami przeciwutleniającymi.

---