Classificação e seleção de lubrificantes: um guia abrangente

EU. Classificação de Lubrificantes

Os lubrificantes podem ser divididos em quatro categorias de acordo com seus estados físicos: lubrificantes líquidos, lubrificantes semissólidos, lubrificantes sólidos e lubrificantes gasosos.

1. Lubrificantes Líquidos

Lubrificantes líquidos são a categoria mais amplamente utilizada e variada de materiais de lubrificação, incluindo óleo lubrificante mineral, óleo lubrificante sintético, óleo animal e vegetal e líquidos à base de água.

A característica dos lubrificantes líquidos é que eles possuem uma ampla faixa de viscosidade, oferecendo uma ampla seleção para componentes mecânicos que operam sob diversas cargas, velocidades e temperaturas.

(1) Óleo Lubrificante Mineral: Atualmente é o tipo de lubrificante líquido mais utilizado, representando cerca de 90% do volume total de óleo lubrificante. Geralmente é formado pela adição de aditivos ao óleo de base mineral.

(2) Óleo Lubrificante Sintético: Refere-se ao óleo lubrificante produzido por síntese química.

(3) Óleo Animal e Vegetal: Refere-se a lubrificantes extraídos de animais e plantas.

(4) Líquidos à base de água: São lubrificantes que contêm água, incluindo tipos de soluções e tipos de emulsões.

2. Lubrificantes semissólidos (graxa)

Também conhecidos como graxa, os lubrificantes semissólidos apresentam um estado semifluido em temperatura e pressão normais e possuem uma estrutura coloidal.

3. Lubrificantes Sólidos

Os lubrificantes sólidos funcionam principalmente de três maneiras: O primeiro tipo forma uma película lubrificante sólida na superfície de atrito, operando de forma semelhante à lubrificação limite.

O segundo tipo, lubrificantes sólidos de metal macio, utiliza a baixa resistência ao cisalhamento dos metais macios para fornecer lubrificação. O terceiro tipo envolve substâncias como o grafite com uma estrutura em camadas que aproveita sua característica estrutural para lubrificação.

Os lubrificantes sólidos mais comumente usados ​​para lubrificação de equipamentos são dissulfeto de molibdênio, grafite e politetrafluoroetileno.

4. Lubrificantes a gás

Os gases, como tipo de fluido, obedecem às leis físicas da lubrificação fluida. Portanto, sob certas condições, os gases podem servir como lubrificantes, assim como os líquidos.

As vantagens dos lubrificantes gasosos incluem um pequeno coeficiente de atrito, menor geração de calor por atrito em altas velocidades, baixo aumento de temperatura, operação flexível e uma ampla faixa de temperatura de trabalho.

As desvantagens são a sua baixa densidade e capacidade de carga, tornando-os adequados apenas para dispositivos pneumáticos na faixa de 30-70 kPa e dispositivos hidrostáticos não superiores a 100 kPa.

II. Composição de Lubrificantes

1. Óleo Básico

O óleo base é o principal componente dos lubrificantes, representando 80% a 95% do volume total, e serve como transportador de aditivos. Os óleos básicos são amplamente categorizados em óleos minerais e óleos sintéticos.

(1) Óleo Mineral.

Em nosso país, os óleos minerais são normalmente classificados em base parafínica, base intermediária e base naftênica.

(2) Óleo Sintético.

Os óleos básicos sintéticos são produzidos através de reações químicas de vários compostos. Possuem maior pureza química, propriedades físicas e químicas superiores em comparação aos óleos minerais, portanto possuem uma gama mais ampla de aplicações e maior vida útil. Eles representam a direção futura do desenvolvimento de lubrificantes.

Atualmente, os óleos sintéticos são amplamente utilizados em máquinas aeroespaciais e a sua aplicação em máquinas industriais está em rápida expansão. Os óleos sintéticos são geralmente divididos em óleo de hidrocarboneto sintético, óleo de éster, óleo de poliisobutileno, poliéteres, óleo de silicone, etc.

2. Aditivos

Os aditivos são constituintes secundários adicionados aos lubrificantes que melhoram significativamente certas características ou introduzem novas propriedades. Suas funções são as seguintes:

(1) Detergentes.

Usado principalmente em óleo de motor de combustão interna para remover laca e acúmulo de carbono nas paredes do cilindro e nos anéis do pistão. Eles também dispersam uniformemente partículas de goma e fuligem no óleo, evitando a formação de partículas maiores.

(2) Antioxidantes.

Eles retardam a reação de oxidação do óleo lubrificante, prolongando assim sua vida útil.

(3) Agentes antidesgaste.

Estes melhoram a resistência do óleo ao desgaste e à abrasão, reduzem o desgaste do equipamento e evitam gripagem ou sinterização.

(4) Agentes de oleosidade.

Eles reduzem o coeficiente de atrito e melhoram o desempenho da lubrificação.

(5) Desativadores metálicos.

Eles formam uma película passiva na superfície do metal para minimizar o impacto corrosivo do óleo no metal e a oxidação catalítica do óleo pelo metal.

(6) Melhoradores do índice de viscosidade.

Aumentam o índice de viscosidade do óleo, melhorando o seu desempenho visco-térmico.

(7) Inibidores de ferrugem.

Atuam sobre a superfície metálica para evitar ferrugem ou corrosão quando em contato com a água.

(8) Depressores do ponto de fluidez.

Eles diminuem o ponto de fluidez do óleo, retardando a formação de cristais de parafina em baixas temperaturas, melhorando assim a fluidez do óleo em baixas temperaturas.

(9) Antiespumantes.

Eles alteram a tendência do óleo de formar espuma e fazem com que as bolhas superficiais estourem rapidamente.

(10) Emulsificantes e antiemulsificantes.

Os emulsificantes são usados ​​na emulsificação de óleo para formar uma emulsão uniforme e estável com água. Os antiemulsificantes são usados ​​em lubrificantes em geral para separar rapidamente a água do óleo.

3. Espessantes

Os espessantes são um componente crítico da graxa lubrificante e a distinguem do óleo lubrificante. A graxa lubrificante é composta por espessantes, óleo base e aditivos, formando uma substância sólida ou semissólida quando o espessante é disperso no óleo base.

Os espessantes geralmente afetam a consistência, o ponto de gota e a resistência à água da graxa e, às vezes, também sua capacidade de carga.

III. Seleção de óleo lubrificante

1. Fatores na escolha do óleo lubrificante

A seleção do óleo lubrificante baseia-se principalmente em três fatores: as condições reais de trabalho do equipamento, as especificações ou recomendações do fabricante do equipamento e os regulamentos ou sugestões do fabricante do óleo.

Na prática, a escolha do óleo lubrificante baseia-se principalmente nas recomendações do fabricante do equipamento. Entretanto, as condições reais de carga, velocidade e temperatura do equipamento também devem ser consideradas.

Ao selecionar um óleo lubrificante, os seguintes indicadores de desempenho são cruciais:

1. Viscosidade:

A viscosidade é um critério para classificar e graduar diferentes tipos de óleos lubrificantes e desempenha um papel decisivo na identificação e determinação da qualidade. A viscosidade do óleo lubrificante para equipamentos é determinada de acordo com dados de projeto ou calculados, consultando tabelas pertinentes.

2. Ponto de fluidez:

O ponto de fluidez reflete indiretamente a fluidez em baixa temperatura do óleo lubrificante durante o armazenamento, transporte e uso. Foi comprovado que a temperatura de utilização deve ser 5-10°C superior ao ponto de fluidez.

3. Ponto de inflamação:

Este é um indicador chave de segurança para armazenamento, transporte e uso de óleo lubrificante. O princípio para definir o ponto de fulgor do óleo lubrificante é deixar uma margem de segurança de metade, ou seja, deve ser metade superior à temperatura real de utilização.

Por exemplo, se a temperatura máxima do óleo na carcaça inferior de um motor de combustão interna não exceder 120°C, o ponto de inflamação mínimo do óleo do motor deverá ser definido em 180°C.

Como existem muitos indicadores de desempenho do óleo lubrificante e as diferenças entre os diferentes tipos são significativas, a decisão final deve ser tomada de forma racional, considerando as condições de trabalho do equipamento, os requisitos do fabricante e as especificações e introduções do produto petrolífero.

2. Substituição de óleo lubrificante

Cada lubrificante possui características de desempenho próprias, por isso é fundamental fazer a seleção correta e razoável, evitando a substituição sempre que possível. Se a substituição for realmente necessária, deverão ser respeitados os seguintes princípios:

(1) Substitua por óleo do mesmo tipo ou com características de desempenho semelhantes.

(2) A viscosidade deve ser comparável, a viscosidade do óleo substituto não deve exceder ±15% da viscosidade do óleo original. Deve ser dada preferência àqueles com viscosidade ligeiramente superior.

(3) Substitua por um óleo de qualidade superior sempre que possível.

(4) Deve-se considerar também o ambiente do equipamento e a temperatura operacional.

3. Mistura de óleo lubrificante

A mistura de diferentes tipos, marcas, fabricantes e condições (novas ou antigas) de óleo deve ser evitada tanto quanto possível. Os seguintes tipos de óleo são estritamente proibidos de serem misturados:

(1) Os óleos especiais e específicos não podem ser misturados com outros tipos de óleo.

(2) Óleos que necessitem de resistência à emulsão não devem ser misturados com óleos que não possuam este requisito.

(3) O óleo de turbina resistente à amônia não deve ser misturado com outros tipos de óleo de turbina.

(4) O óleo hidráulico antidesgaste contendo zinco não pode ser misturado com óleo hidráulico antiprata.

(5) O óleo de engrenagem não deve ser misturado com óleo de engrenagem helicoidal.

No entanto, os seguintes óleos podem ser misturados:

(1) Produtos do mesmo fabricante com qualidade semelhante.

(2) Produtos de marcas diferentes do mesmo fabricante.

(3) Diferentes tipos de óleo, desde que misturados em composição que não contenha aditivos.

(4) Diferentes tipos de óleo que não apresentam efeitos anormais nos testes de mistura.

(5) Os óleos para motores de combustão interna com uma variedade de aditivos e grandes quantidades têm características de desempenho diferentes. Quando as propriedades do óleo não são compreendidas, é necessário cuidado para evitar efeitos adversos ou até mesmo acidentes de lubrificação.

4. Seleção de graxa lubrificante

Ao selecionar uma graxa lubrificante, a consideração principal deve ser a sua função, ou seja, o seu papel na lubrificação, redução do atrito, proteção e vedação.

Para graxas redutoras de atrito, os principais fatores incluem resistência a altas e baixas temperaturas, carga e velocidade de rotação.

Para graxas protetoras, o foco está nos meios e materiais em contato, particularmente nas propriedades de proteção e estabilidade para metais e não metais. Para graxas de vedação, as considerações devem incluir os materiais e meios em contato e a compatibilidade da graxa com o material (especialmente borracha) para selecionar a graxa lubrificante apropriada.

A escolha da graxa lubrificante deve considerar a temperatura operacional, velocidade de rotação, tamanho da carga, ambiente de trabalho e método de fornecimento de graxa do maquinário. As considerações gerais incluem os seguintes fatores:

(1) Temperatura.

O impacto da temperatura na graxa lubrificante é significativo.

Acredita-se geralmente que quando a temperatura operacional do ponto de lubrificação excede o limite superior da temperatura da graxa, a perda por evaporação, a degradação oxidativa e a contração coloidal do óleo base da graxa aceleram.

Para cada aumento de temperatura de 10°C a 15°C, a velocidade de oxidação da graxa aumenta de 1,5 a 2 vezes e a vida útil da graxa diminui pela metade. A temperatura operacional do ponto de lubrificação também muda com a temperatura ambiente.

Além disso, fatores como carga, velocidade, operação contínua e enchimento excessivo de graxa também podem afetar a temperatura operacional do ponto de lubrificação.

Para ambientes com altas temperaturas e máquinas operando em altas temperaturas, deve-se usar graxa resistente a altas temperaturas. A temperatura da graxa geral deve estar de 20°C a 30°C abaixo do seu ponto de gota (temperatura).

(2) Velocidade rotacional.

Quanto maior a velocidade de operação dos componentes lubrificados, maior será a tensão de cisalhamento sofrida pela graxa lubrificante e mais significativo será o dano à estrutura fibrosa formada pelo espessante, encurtando assim a vida útil da graxa.

Se a velocidade de operação do equipamento dobrar, a vida útil da graxa lubrificante é reduzida para um décimo da sua duração original.

Componentes que operam em altas velocidades geram mais calor e em uma taxa mais rápida, potencialmente diluindo a graxa lubrificante e causando seu vazamento. Portanto, uma graxa lubrificante mais espessa deve ser usada em tais cenários.

(3) Carga.

Escolher a graxa lubrificante certa de acordo com a carga é um aspecto fundamental para garantir uma lubrificação eficaz.

Para pontos de lubrificação de alta carga, deve-se selecionar graxa lubrificante com óleo base de alta viscosidade, alto teor de espessante e propriedades superiores de extrema pressão e antidesgaste. A penetração do cone da graxa lubrificante está diretamente relacionada à carga que ela pode suportar durante o uso.

Para condições de alta carga, deve-se selecionar graxa lubrificante com menor penetração do cone (maior viscosidade).

Se a aplicação envolver cargas pesadas e de impacto, deve-se usar graxa lubrificante com aditivos de extrema pressão, como aqueles que contêm dissulfeto de molibdênio.

(4) Condições Ambientais.

As condições ambientais referem-se ao ambiente de trabalho e ao meio circundante do ponto de lubrificação, como umidade do ar, poeira e presença de substâncias corrosivas.

Em ambientes úmidos ou situações que envolvam contato com água, deve-se selecionar graxa lubrificante resistente à água, como graxas à base de cálcio, à base de lítio, cálcio complexo ou sulfonato complexo de cálcio. Sob condições severas, deve-se usar graxa lubrificante anti-ferrugem em vez de graxa à base de sódio com baixa resistência à água.

Em ambientes com meios químicos fortes, devem ser utilizadas graxas sintéticas resistentes a meios químicos, como graxas de fluorcarbono.

(5) Outros fatores.

Além dos pontos citados acima, o custo-benefício da graxa lubrificante também deve ser considerado na hora de selecioná-la.

Isso envolve uma análise abrangente para saber se o uso da graxa prolonga o ciclo de lubrificação, o número de adições de graxa, o consumo de graxa, a taxa de falhas dos rolamentos e os custos de manutenção, entre outros fatores.

(6) A relação entre viscosidade da graxa e aplicação.

Tabela: Faixa de aplicabilidade em relação à viscosidade da graxa.

Indicadores de referência para falha de graxa