Смазочные материалы: виды, свойства и применение.

Лекция №15. Органические диэлектрики и смазочные материалы.

Цель: получить основные сведения об органических диэлектриках и смазочных материалах, их свойствах,способах получения и области применения.

Образовательные результаты по ФГОС: Знать: виды, свойства и области применения органических диэлектриков, используемых в производстве; классификацию и свойства смазочных материалов. Уметь: определять свойства и классифицировать смазочные материалы,применяемые в производстве, по составу,назначению и способу приготовления; различать основные конструкционные материалы по диэлектрическим свойствам. Задание: составить конпект лекции,выделить главное.

План.

Тема: 1. Органические диэлектрики : виды, свойства и применение.

2. Смазочные материалы: виды, свойства и применение.

Органические диэлектрики : виды, свойства и применение.

Органические диэлектрики: полимеры, воски, лаки, резины, бумаги, лакоткани. Особенности органических диэлектриков - горючи (в основном), малостойки к атмосферным и эксплуатационным воздействиям, имеют (в основном) простую технологию изготовления, как правило, более дешевы по сравнению с неорганическими диэлектриками. Старение на постоянном напряжении практически отсутствует, на переменном напряжении стареют за счет частичных разрядов, дендритов и водных триингов. Применение в энергетике:

- линейная и подстанционная изоляция - это фарфор, стекло и кремнийорганическая резина в подвесных изоляторах ВЛ, фарфор в опорных и проходных изоляторах, стеклопластики в качестве несущих элементов, полиэтилен, бумага в высоковольтных вводах, бумага, полимеры в силовых кабелях;

- изоляция электрических приборов - бумага, гетинакс, стеклотекстолит, полимеры, слюдяные материалы;

- машин, аппаратов - бумага, картон, лаки, компаунды, полимеры;

- конденсаторы разных видов- полимерные пленки, бумага, оксиды, нитриды.

С практической точки зрения в каждом случае выбора материала электрической изоляции следует анализировать условия работы и выбирать материал изоляции в соответствии с комплексом требований. Для ориентировки целесообразно разделить основные диэлектрические материалы на группы по условиям применения.

1.Нагревостойкая электрическая изоляция.Это в первую очередь изделия из слюдяных материалов, некоторые из которых способны работать до температуры 700 °С. Стекла и материалы на их основе (стеклоткани, стеклослюдиниты). Органосиликатные и металлофосфатные покрытия. Керамические материалы, в частности нитрид бора. Композиции из кремнийорганики с термостойким связующим. Из полимеров высокой нагревостойкостью обладают полиимид, фторопласт. 2. Влагостойкая электрическая изоляция. Эти материалы должны быть гидрофобны (несмачивание водой) и негигроскопичны. Ярким представителем этого класса является фторопласт. В принципе возможна гидрофобизация путем создания защитных покрытий на других негидрофобных диэлектриках.

3. Радиационно стойкая изоляция. Это, в первую очередь, неорганические пленки, керамика, стеклотекстолит, слюдинитовые материалы, некоторые виды полимеров (полиимиды, полиэтилен). 4. Тропикостойкая изоляция. Материал должен быть гидрофобным, чтобы работать в условиях высокой влажности и температуры. Кроме того, он должен быть стойким против плесневых грибков. Лучшие материалы: фторопласт, некоторые другие полимеры, худшие - бумага, картон. 5. Морозостойкая изоляция. Это требование характерно, в основном для резин, т.к. при понижении температуры все резины теряют эластичность. Наиболее морозостойка кремнийорганическая резина с фенильными группами (до -90°С). 6. Изоляция для работы в вакууме (космос, вакуумные приборы).Для этих условий необходимо использовать вакуумно-плотные материалы. Пригодны некоторые, специально приготовленные керамические материалы, малопригодны полимеры. Свойства наиболее применяемых диэлектриков. Полимерные материалы.Полимеры, как правило, являются хорошими диэлектриками. Они обладают низкими диэлектрическими потерями, высоким удельным сопротивлением, высокой электрической прочностью, высокой технологичностью и, как правило, невысокой ценой. Кроме того, на основе полимеров с дисперсными добавками различной электропроводности, теплопроводности, магнитной проницаемости, диэлектрической проницаемости, твердости и т.п. можно получать разнообразные композиционные материалы с широким спектром свойств. По технологическим признакам полимерные материалы делятся на 2 класса - термопласты и реактопласты. Термопласты - размягчаются при нагревании, что позволяет использовать простую технологию термопрессования. При этом гранулы исходного полимера помещают в камеру термопласт - автомата, нагревают до температуры размягчения, прессуют и охлаждают. Так делают мелкие диэлектрические детали. Для крупногабаритных изделий, типа кабелей, полутвердый расплав выдавливают через фильеру вместе с внутренним электродом кабеля.

Наиболее распространенным диэлектриком этого класса является полиэтилен H-(CH₂)_nH. Полиэтилен производят путем полимеризации газа этилена при повышенных давлениях и температурах. В основном используются две технологии. Исторически первой была технология получения полиэтилена при высоком давлении до 250 МПа и температуре до 300 °С с помощью инициирующих агентов-окислителей. При этом получается т.н. полиэтилен высокого давления ПЭВД, для которого используется и другое название - полиэтилен низкой плотности (ПЭНП). В настоящее время более распространена технология получения полиэтилена с помощью катализаторов при невысоком давлении до 1 МПа, невысокой температуре до 80 °С. При этом получается т.н. полиэтилен низкого давления ПЭНД, для которого используется и другое название - полиэтилен высокого плотности (ПЭВП). Главное отличие полученных продуктов с физико-химической точки зрения - повышенная водостойкость ПЭНД по сравнению с ПЭВД. Другие характеристики практически одинаковы: удельное сопротивление 10¹⁴-10¹⁵ Ом×м, удельное поверхностное сопротивление 10¹⁵ Ом, диэлектрическая проницаемость 2.2-2.4, тангенс угла диэлектрических потерь 10^-4, электрическая прочность 45-55 кВ/мм, теплопроводность 0.3-0.4 Вт/(м×К), теплоемкость 2 кДж/(кг×К), плотность 920-960 кг/м³. Класс нагревостойкости Y. Полиэтилен широко используют в качестве силовой электрической изоляции в кабелях, в особенности т.н. "сшитый" полиэтилен. (В зарубежной литературе - cross-linked polyethylene). Его получают либо облучением высокоэнергетичными частицами (электронами, фотонами, тяжелыми частицами), либо вулканизацией. При этом образуется пространственная сетка, подобно тому, как это реализуется в резине. Модифицированный материал может эксплуатироваться при температуре до 200 °С, кроме того, он становится более стойким по отношению к агрессивным средам и растворителям, механически более прочным, его удельное сопротивление повышается примерно на два порядка.

Из других термопластичных полимеров, используемых в энергетике в виде электроизоляционных пленок отметим полипропилен, поливинилхлорид, лавсан. Рядом уникальных свойств обладает фторопласт (политетрафторэтилен). Он химически инертен, не растворяется в растворителях, вплоть до температуры 260 °С, абсолютно не смачивается водой, не гигроскопичен. Недостатки - не стоек под действием радиации, обладает хладотекучестью. Реактопласты - при нагревании не размягчаются, после достижения некоторой температуры начинаются разрушаться. Изделия из них обычно делают различными способами. Одна из распространенных дешевых технологий заключается в следующем. Сначала готовят пресс-порошки полимера. Затем пресс порошок засыпают в пресс-форму и прессуют при определенном давлении и температуре. При этом возникает сцепление между деформированными частицами, и после охлаждения материал готов к использованию. Возможно проведение полимеризации из исходных компонентов в заранее подготовленных формах. Так делают изделия из эпоксидных полимеров, кремнийорганической резины. Достаточно дешевы и технологичны реактопласты на основе фенолформальдегидных полимеров (бакелит) и аминоформальдегидных полимеров. Их электрофизические характеристики невысоки. Эпоксидные полимеры обладают хорошей механической прочностью, удовлетворительными электрофизическими характеристиками. Они являются полярными диэлектриками, некоторые марки эпоксидных материалов имеют диэлектрическую проницаемость до 16. Высокая полярность приводит к слабой водостойкости. Главное преимущество эпоксидных компаундов - простота технологии приготовления. Компаунды холодного отвержения получают смешиванием эпоксидной смолы, отвердителя и пластификатора. В период времени до начала твердения (от минут до часов) жидкую композицию можно заливать в требуемую форму. Часто компаунд используют для ремонта диэлектрических деталей в качестве клея. Из других полимеров-реактопластов отметим диэлектрический материал с высокой механической прочностью - капролон, с большим диапазоном рабочих температур (-100°С до +250°С) - полиимиды и композиты на их основе. Бумага и картон.Важным преимуществом этих материалов является то, что они производятся из возобновляемого сырья, а именно из древесной массы. Технология приготовления состоит из варки щепы и опилок в щелочном растворе с добавками. Целлюлозные волокна разделяются, полученная пульпа загущается удалением некоторого количества воды, из нее удаляются металлические примеси. Затем следует прокатка между вальцами, при повышенных давлении и температуре. Чем выше плотность бумаги, тем выше как механическая, так и электрическая прочность бумаги. Самые тонкие и прочные бумаги используются для изготовления конденсаторов. Достаточно отметить, что плотность конденсаторных бумаг достигает 1.6 т/м³, т.е. более, чем в 1.5 раза превышает плотность воды. При этом электрическая прочность бумаги толщиной 10 мкм, пропитанной трансформаторным маслом, составляет до 10 МВ/см.Электротехнический картон используется в качестве диэлектрических дистанцирующих прокладок, шайб, распорок, в качестве изоляции магнитопроводов, пазовой изоляции вращающихся машин и т.п. Картон, как правило, используется после пропитки трансформаторным маслом. Электрическая прочность пропитанного картона достигает 40-50 кВ/мм. Поскольку она выше прочности трансформаторного масла, для увеличения электрической прочности трансформаторов зачастую устраивают в среде масла специальные барьеры из картона. Маслобарьерная изоляция обычно имеет прочность Е=300-400 кВ/см. Недостатком картона является гигроскопичность, в результате попадания влаги уменьшается механическая прочность и, резко уменьшается электрическая прочность (в 4 и более раз). Слюдяные материалы .Слюда является основой большой группы электроизоляционных изделий. Главное достоинство слюды - высокая термостойкость наряду с достаточно высокими электроизоляционными характеристиками. Слюда является природным минералом сложного состава. В электротехнике используют два вида слюд: мусковит КАl₂(АlSi₃О₁₀)(ОН)₂ и флогопит КMg₃(АlSi₃О₁₀(ОН)₂. Высокие электроизоляционные характеристики слюды обязаны ее необычному строению, а именно - слоистости. Слюдяные пластинки можно расщеплять на плоские пластинки вплоть до субмикронных размеров. Разрушающие напряжения при отрыве одного слоя от другого слоя составляют примерно 0.1 МПа, тогда как при растяжении вдоль слоя - 200-300 МПа. Из других свойств слюды отметим невысокий tgd, менее чем 10^-2; высокое удельное сопротивление, более 10¹² Ом×м; достаточно высокую электрическую прочность, более 100 кВ/мм; термостойкость, температура плавления более 1200°С.Слюда используется в качестве электрической изоляции, как в виде щипаных тонких пластинок, в.т.ч. склееных между собой (миканиты), так и в виде слюдяных бумаг, в.т.ч. пропитанных различными связующими (слюдиниты или слюдопласты). Слюдяная бумага производится по технологии, близкой к технологии обычной бумаги. Слюду размельчают, готовят пульпу, на бумагоделательных машинах раскатывают листы бумаги.Миканиты обладают лучшими механическими характеристиками и влагостойкостью, но они более дороги и менее технологичны. Применение - пазовая и витковая изоляция электрических машин. Слюдиниты - листовые материалы, изготовленные из слюдяной бумаги на основе мусковита. Иногда их комбинируют с подложкой из стеклоткани (стеклослюдинит), или полимерной пленки (пленкослюдинит). Бумаги, пропитанные лаком, или другим связующим, обладают лучшими механическими и электрофизическими характеристиками, чем непропитанные бумаги, но их термостойкость обычно ниже, т.к. она определяется свойствами пропитывающего связующего.Слюдопласты - листовые материалы, изготовленные из слюдяной бумаги на основе флогопита и пропитанные связующими. Как и слюдиниты, они также комбинируются с другими материалами. По сравнению со слюдинитами они обладают несколько худшими электрофизическими характеристиками, но обладают меньшей стоимостью. Применение слюдинитов и слюдопластов - изоляция электрических машин, нагревостойкая изоляция электрических приборов

Смазочные материалы: виды, свойства и применение.

Смазочные материалы сегодня имеют широкий спектр применения в автомобильной технике, судостроительной, домашнем хозяйстве и других аспектах жизни. Бывают они различных видов и форм: минеральные, органические, синтетические. Смазочные материалы применяют для уменьшения трения в деталях, что способствует их большей износостойкости. Во всем множестве ГСМ, их применении и видах разберемся далее. Масла и смазки имеют ряд своих особенностей и свойств. В зависимости от температуры окружающей среды они могут изменять свое агрегатное состояние, менять свойства, условия эксплуатации. Свойства смазочных материалов:

Консистентность или твёрдость материала. Определяется специальным прибором – пенетрометром с конусом. Чем выше степень погружения в жидкость, тем она соответственно мягче.
Прокачиваемость также определяется опытным путем. Такое свойство важно в холодное время года. Когда необходимо быстро смазать всю систему изнутри.
Температура каплепадения — важный фактор при выборе смазочного материала. Чем выше данный показатель, тем при более горячих температурах будет доступно использование ГСМ.
Противоизносность – показатель для определения способности уменьшать трение. Чем он выше, тем гуще масло и, соответственно, повышается долговечность детали.
Не маловажным является антикоррозионное свойство. Выявить его можно с помощью технических тестов. При наличии в смазке органических примесей можно сказать, что она будет защищать деталь от ржавчины.
Водоотталкивающее свойство также определяется техническими тестами. Чем больше смазки осталось, тем она водоустойчивее.
Вязкость. Чем она выше, тем хуже для техники.
Возможность образовывать маслянистую пленку.
Температура вспышки материала.
Взаимодействие ГСМ с кислородом.
Коэффициент маслянистости. При более высоких его показателях трение уменьшается. Но чрезмерная маслянистость привлекает много пыли, грязи, твердых частиц, что способствует ухудшению работы механизма.

Смазочные материалы. Смазочные материалы сегодня имеют широкий спектр применения в автомобильной технике, судостроительной, домашнем хозяйстве и других аспектах жизни. Бывают они различных видов и форм: минеральные, органические, синтетические. Смазочные материалы применяют для уменьшения трения в деталях, что способствует их большей износостойкости. Во всем множестве ГСМ, их применении и видах разберемся далее.

Свойства смазок. Масла и смазки имеют ряд своих особенностей и свойств. В зависимости от температуры окружающей среды они могут изменять свое агрегатное состояние, менять свойства, условия эксплуатации.

Свойства смазочных материалов:

Консистентность или твёрдость материала. Определяется специальным прибором – пенетрометром с конусом. Чем выше степень погружения в жидкость, тем она соответственно мягче.
Прокачиваемость также определяется опытным путем. Такое свойство важно в холодное время года. Когда необходимо быстро смазать всю систему изнутри.
Температура каплепадения — важный фактор при выборе смазочного материала. Чем выше данный показатель, тем при более горячих температурах будет доступно использование ГСМ.
Противоизносность – показатель для определения способности уменьшать трение. Чем он выше, тем гуще масло и, соответственно, повышается долговечность детали.
Не маловажным является антикоррозионное свойство. Выявить его можно с помощью технических тестов. При наличии в смазке органических примесей можно сказать, что она будет защищать деталь от ржавчины.
Водоотталкивающее свойство также определяется техническими тестами. Чем больше смазки осталось, тем она водоустойчивее.

Характеристики ГСМ:

Вязкость. Чем она выше, тем хуже для техники.
Возможность образовывать маслянистую пленку.
Температура вспышки материала.
Взаимодействие ГСМ с кислородом.
Коэффициент маслянистости. При более высоких его показателях трение уменьшается. Но чрезмерная маслянистость привлекает много пыли, грязи, твердых частиц, что способствует ухудшению работы механизма.

Классификация смазочных материалов. Видов смазочных материалов на рынке представлено множество: пластинчатые, жидкие, твердые и даже газообразные. Каждый из этих видов делится на свои подвиды и имеет классификации. Но основные характеристики одинаковы.Наиболее распространенными являются пластинчатые виды смазок. Они имеют густую пастообразную консистенцию и применяются для смазывания подшипников, рычажных механизмов. Менее распространёнными, но пользующимися спросом, называют твердые смазки, до затвердевания они представляют собой порошок или суспензию, для которых нужен загуститель. Классифицируют смазки и масла по следующим признакам:

по составу;
по консистенции;
по области применения.

По консистенции.Смазки различаются по консистенции на пластинчатые, полужидкие и твердые. Каждая из них в своем составе имеют процентную долю масла, загустителя различных примесей и присадок для улучшения их физико-химических свойств.Пластинчатые применяются в основном в автомобильной технике. Твердые применяют для плотного и качественного уплотнения и защиты техники. К жидким относят моторные масла. Используются для смазывания всех деталей и из бесперебойной работы. бщая массовая доля присадок в смазке не более 5%. Они задают определенную химическую формулу и состав. Основными добавками являются – дисульфид молибдена и графит. По назначению.Конечно, применять один и тот же ГСМ в автомобильных двигателях и судоходном строительстве не стоит. Поэтому есть определенное разделение, которое помогает сделать правильный выбор. Кроме того, существуют таблицы применения автомобильных смазок. Более подробнее:

Антифрикционные предназначены для уменьшения трения деталей и увеличения их износостойкости. К ним относятся различные виды солидола и графитина. Конечно, данные виды ГСМ не так популярны, как раньше. На смену им приходят усовершенствованные пастообразные и твердеющие смеси. По цене они дороже обычного солидола.

Смазки узкоспециализированные разработаны были для каждой из отраслей в отдельности, то есть применять их нужно строго в своих отраслях.
Консервационные применяются для долговременной защиты и покрытия деталей. Таким образом, защита от коррозии достигает 70%.

Уплотнительные предназначены для улучшения герметизации зазоров, резьбовых соединений, упрощения сборки и демонтажа арматурных изделий. Особое внимание стоит уделить ГСМ антифрикционным. Они в отличие от всех остальных имеют свою классификацию:

Термостойкие хорошо себя проявляют при высоких температурах.
Морозостойкие предоставляют возможность беспрепятственного использования смазок в холодное время года и обеспечения полного смазывания и прогона масла по необходимым местам.
Химически стойкие не позволяют детали взаимодействовать с кислородом, тем самым предотвращают коррозию.
Общего назначения – солидол, литол.
Смазки для приборов.

В производстве используются следующие смазочные масла: автотракторное, авиационные и индустриальные.

По составу. Смазки по составу бывают нефтяные и синтетические. Каждая из них имеет свои свойства, цену и область применения. Очень важно подобрать подходящий ГСМ:.

Для небольших мощностей с высокими скоростями выбирают минеральные, синтетические применимы для высоких нагрузок с низкими скоростями.
Следующими будут мыльные смазки. Они производятся с различными загустителями. В качестве них используют соли мыльных кислот. Такие ГСМ устойчивы к температурам. Однако, имеют особые условия хранения.
Натриевые смазки узкоспециализированы. Имеют ряд недостатков: легко смываются водой, к тому же температура плавления низкая.
Бариевые смазки.
Литиевые смазки широко применимы. Имеют отличные показатели. А в цене ничуть не дороже обычного солидола.
Неорганические смазки применяют в качестве загустителя термически устойчивые присадки.
Органические – одни из самых термоустойчивых ГСМ. Температура плавления составляет порядка 220 градусов Цельсия.
Углеводородные смазки применяются для защиты деталей и их консервации. Однако, помните, применять их рекомендуется лишь во внутренних частях техники. Ибо они имеют свойство притягивать и собирать на себе пыль с грязью и твердыми частицами.

Каждая из описанных смазок обладает особыми свойствами. Подбирать ГСМ стоит в соответствии с ними. Кроме этого, есть условия хранения и применения любых смазочных материалов:

Наносить ГСМ можно пальцами, кисточкой, тряпочкой, губкой.
Хранить ГСМ необходимо в темном месте. Срок годности 5 лет. Но и после она является рабочей, в случае соблюдения всех эксплуатационных правил.
При попадании смазки в глаза, срочно промыть их проточной водой. Если боль и резь в глазах не проходят, обратиться в ближайшее медицинское учреждение.
Обязательно нужно уточнять совместимость разных ГСМ. В противном случае может произойти порча или поломка детали.

Минеральные смазочные материалы более популярны среди производителей, которые их используют. Это связано с их технико-физическими свойствами. Они лучше, чем у синтетики. Применение смазок. Для правильной и отлаженной работы механизмов и деталей стоит правильно подбирать смазку. Так, ГСМ применяют в:

Подшипниках качения. Принято использовать пластичные смазки. Они подходят благодаря своей консистенции и физико-химическим свойствам.
Шаровые шарниры могут изнашиваться или не работать связке со смазкой, в том случае, если сама деталь установлена или подобрана неправильно. В этом случае, любая смазка не подходит.
В карданных шарнирах раньше использовали масло. Его приходилось относительно часто менять. С течением времени перешли на ГСМ. Так стало проще, долговечность деталей увеличилась, а работа стала слаженней.
Широко наблюдается применение литейных смазок в таких отраслях, как текстильное производство, промышленность, автомобильное производство.
Различные масла применяют в домашнем хозяйстве. Для смазывания ручек дверей, дверных петель.
Для смазывания спиц колес, узлов в приборах.
Направляющих элементы автомобилей.
Замки, защёлки также смазываются маслом.

Однако, применение смазок не всегда и не везде уместно. Порой они делают только хуже. Перед их применением стоит четко ознакомиться с инструкцией и применением. Возможными последствиями и подбором правильного ГСМ. Таким образом, сегодня производство масел и смазок поставлено на поток, рынок пестрит изобилием ГСМ. Они бывают из нефтяного сырья и синтетического. Их классификация многогранна. Бывают смазки — аналоги зарубежных. Они в разы дешевле. Бывает и наоборот. Главное, знать, в чем стоит отличие и не переплачивать. Представить жизнь обычного человека, автомобилиста и производственника без смазки сегодня практически невозможно. Она стала незаменимым элементом, продлевающим срок службы деталям и упрощая жизнь человеку.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/pnevmatika/smazochnye-materialy.html

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=6F2-3-Kl90Y&feature=emb_logo

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 156; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!