Смазки. Начало.

«Вещество под названием литий придает продукту специфическое скольжение, он не густеет при температуре до -50°С и не разжижается при нагреве до +150°С. Отрицательный нюанс – высокий уровень водорастворимости»
«Основное отличие велосипедных смазок от прочих состоит в том, что велосмазки обладают хорошими грязе- и водоотталкивающими свойствами»
«Соединения лития придают смазочным маслам такие полезные свойства, как антифрикционность, то есть «скользкость»»
«К недостаткам масел на основе лития относят то, что они быстро вымываются водой, а также высокую химическую активность лития, из-за которой такие смазки не рекомендуется использовать с деталями из алюминиевых сплавов.»
«Да, действительно литиевое мыло реагирует с алюминием (кстати, со сталями оно тоже реагирует), преобразуя поверхностный слой. Но неизвестно, насколько эффективно проистекает этот процесс, и способен ли он принести реальный вред алюминиевым деталям.»
Смазки. Начало., изображение №1
 

У любого химика от этих слов начинается неконтролируемое кровотечение из глаз и нестерпимый жар в районе стула. Но так сложилось, что в обывательском велосообществе это норма. Общий низкий уровень критичности мышления и технического образование позволят копирайтерам наполнять велоресурсы любым бредом, а продавцам зарабатывать на страхах и заблуждениях потребителей.

В велосипеде несколько узлов нуждаются в смазке: подшипники, цепь, амортизаторы. Отдельный класс «смазок» — монтажные пасты, применяющиеся в неподвижных узлах, их тоже рассмотрим, но позже. В этом материале будет освещен вопрос густых (консистентных) смазок для пары трения метал-металл подходящих для подшипников велосипеда.

В самом начале повествования хочется, чтобы читатель уяснил: подшипники велосипеда, за исключением очень редких ошибок конструирования, не работают даже с половиной нагрузки на которые они рассчитаны.

Основные причины выхода из строя подшипников это: загрязнение твердыми частицами, коррозия, и ошибки монтажа и конструкции узлов.

Чтобы не возвращаться поясним последний фактор: несоосность вызванная кривой установкой подшипника или несоосность посадочных мест, а так же неправильный выбор типа подшипника приводит к тому, что в работе радиального подшипника возникает существенная осевая составляющая с которой он не справляется. Поэтому торцевая обработка некоторых узлов просто необходима.

Две оставшиеся причины разрушения подшипников связаны с условиями эксплуатации велосипеда. Грязь, вода, пыль, резкие перепады температуры — всё это негативно влияет на срок службы подшипников, и главная задача смазки противостоять этим факторам. Полностью чистый пустой подшипник вращается ничтожно хуже чем смазанный. Ему мешает лишь трение шаров о сепаратор, но инженеры придумали как обойтись без сепаратора, как можно осмотреть вот тут: https://tinyurl.com/rrbao3g .

В промышленности смазка выполняет еще одну важную роль — охлаждение подшипника, но как было сказано ранее, в велосипеде нет таких нагрузок чтобы это имело хоть какое-то значение.

Применение густых смазок — это необходимое зло. Везде где это возможно использование смазочных систем на жидком масле более предпочтительно — это позволяет существенно улучшить как работу подшипника так и работу масла используя циркуляцию и централизованную очистку.

По понятным причинам использование таких смазочных систем в некоторых механизмах или невозможно или нерентабельно — к этим механизмам относится и велосипед. Для смазки подшипников в таких устройствах используются густые (консистентные) смазочные материалы и для удержания их в рамках рабочей зоны, а так же для предотвращения их загрязнения применяются различные инженерные решения: пыльники, грязеотбойники и другие уплотнители.

Консистентные смазки состоят из жидких масел и специального загустителя который формирует трехмерную относительно прочную структуру для удержания масла в заданном объеме. Принцип работы загустителя похож на губку, где в достаточно жестком каркасе может быть заключен приличный объем жидкости.

Смазки. Начало., изображение №2
 

Загустители принято делить на следующие классы: Мыльные и немыльные.

В данном контексте мыльные означает, что используются соли органических жирных кислот, издревле служивших сырьем для производства мыла. Самая популярная из них — стеариновая.

Немыльные загустители бывают органическими и неорганическими.

К неорганическим относятся бентонитовые глины и пирогенный кремнезем — оба этих загустителя не используются в велосмазках из-за неподходящих свойств.

К органическим немыльным загустителям относятся комплексы на основе солей сульфоновых кислот и на основе полимочевины.

Мыльные загустители, как правило, более известны и именуются по иону металла с которым образована соль карбоновой кислоты. Самые распространенные варианты:

Литий, Кальций, Алюминий, Барий и Натрий.

Смазки на основе натриевых мыл не подходят для использования в велосипеде из-за крайне низкой стойкости к вымыванию водой.

Смазки на основе алюминиевого загустителя не рекомендуются из-за склонности к само структурированию из-за чего существенно возрастает момент страгивания при вращении подшипника.

Смазки на основе бариевых мыл имеют отличную водостойкость и широкий температурный интервал, но слишком дороги из-за особенности работы с соединениями бария.

Самые распространенные загустители производятся на основе литиевых и кальциевых мыл. Исторически кальциевые загустители были более распространены, но в классических рецептурах на стеарате кальция смазки имели низкую теплостойкость и механическую стабильность. При поиске альтернатив были предложены загустители на основе солей лития. Изначально, промышленность отнеслась к ним довольно прохладно, но на текущий момент 80% смазок общего назначения производится именно на этом типе загустителя. Это связано прежде всего с широким диапазоном рабочих температур, отличной механической стойкостью и приемлемой водостойкостью.

Смазки. Начало., изображение №3
 

В русскоязычном сегменте интернета очень распространена страшилка о том как смазки на основе литиевого мыла словно кровь Чужого растворяют алюминиевые детали велосипеда. К счастью, подтвержденных данных этому нет. Скорее всего, при проведении эксперимента была использована очень дешевая смазка неизвестного происхождения в которой остатки сернистых соединений, побочных продуктов нефтеперегонки и кислотной очистки масла привели к коррозии алюминиевого сплава. Какого-то логичного обоснования влияния именно иона лития на алюминий нет.

Основная опасность которая исходит от лития — это его цена. Последнее время с ростом потребления лития в энергетике и электронике его цена растет быстрее чем в свое время росли биткоины, поэтому нефтехимическая промышленность постоянно ищет новые композиции смазочных материалов.

Смазки. Начало., изображение №4
 

Одним из результатов таких поисков стали комплексные загустители и загустители на смеси комплексов металлов.

Использование комплексных загустителей на основе кальция позволяет существенно повысить механическую прочность и тепловую стойкость смазочной композиции в отличии и классических Солидолов. Бонус — возросшая стойкость к вымыванию и соленой воде. Это достигается введением двухосновной карбоновой кислоты, которая стабилизирует сетку загустителя образуя более «сшитую» структуру.

Одновременное использование солей нескольких металлов так же позволяет улучшить свойства смазки получая лучшие свойства от каждого загустителя.

Относительно новый и перспективный современный загуститель — сульфонат кальция. Сам загуститель обеспечивает высокую антикоррозийную защиту без дополнительного пакета присадок, высокую водостойкость и термическую стойкость. Так же сульфонат обладает нативными свойствами выдерживать экстремально высокие давления. Из-за особенности производства сульфонатных смазок они содержат частицы микрокальцита который обладает свойствами твердой смазки, увеличивает толщину смазочной пленки и делает смазку более устойчивой к загрязнениям — частицы меньшего чем толщина смазочной пленки размера мало влияют на износ подшипника.

Смазки. Начало., изображение №5
 

Вторая составляющая часть смазки — масло находящееся в структуре загустителя. Большинство загустителей сами по себе не обладают какими-то смазывающими свойствами, масло — это компонент отвечающий за «скользкость» смазки. Так же от масла сильно зависит то, как поведет себя смазка при низких температурах. Самые распространенные типы масел:

  • Минеральное — самое распространенное масло получаемое перегонкой нефти. Так же продукты гидрокрекинга часто называют синтетическим маслом, но по своей природе оно ближе к минеральным. Это самый загадочный тип масла, что связанно с нестабильностью его состава в зависимости от подхода к качеству производителя смазки. Индекс вязкости такого масла может сильно варьироваться. Качество этого масла находится в очень широком интервале — от отвратительного до очень хорошего.
  • Синтетическое — как понятно из название — это продукт химического синтеза из более простых компонентов. Треть масел под этим названием: ПАО — полиальфаолефины — углеводороды определенного и довольно узкого молекулярного состава, благодаря чему легче контролировать стабильность свойств продукта. Эти масла обладают хорошими низкотемпературными свойствами и относительно невысокой ценой — примерно в 3 раза выше стоимости минерального масла.
  • Вторая многочисленная группа синтетических масел — масла на основе сложных эфиров. Положительные качества этих масел — высокая морозостойкость, хорошая адгезия к металлам. Из отрицательных свойств - относительно высокая гигроскопичность и высокая стоимость. Часто эти масла используются для понижения температуры эксплуатации углеводородных масел.
  • Еще одна группа масел которая постоянно на слуху — это силиконовое масло. Замечательный материал, очень дорогой (в 30-100 раз дороже минерального масла), для смазки в паре трения металл-металл не подходит вообще.

Кроме базовых компонентов смазки в них так же используются добавки для улучшения антикоррозионных свойств, окислительной устойчивости, смазывающих свойств при высоких нагрузках (EP в маркировке), добавки дисульфида молибдена MoS2, тефлона и.т.д. Для велосипеда нужен только базовый комплекс стабилизирующих и антикоррозионных добавок. Добавки EP не работают при нагрузках встречающихся в велосипеде. Более того, при их разрушении и окислении могут образовываться коррозионно-активные соединения серы.

Добавки графита и сульфида молибдена так же не работают из-за недостаточного давления в области контакта шарика с поверхностью качения. При низких нагрузках чешуйки этих материалов находятся в беспорядочном положении и только мешают скольжению.

Для выбора подходящей смазки нужно определиться с критериями которым должна удовлетворять смазка.

  • Температурный диапазон эксплуатации от — 30° до +100°С. Реальная температура подшипника может достигать 80°С, но при температуре близкой к температуре капле-падения смазки начинается очень активное маслоотделение. Смазка быстро деградирует и требует замены.
  • Устойчивость к вымыванию водой — менее 3% по IP215 - ASTM D1264 чем меньше тем лучше.
  • Антикоррозионные свойства — пакет антикоррозионных присадок необходим если базовые компоненты не обеспечивают защиты от коррозии
  • Совместимость с материалами пыльников и уплотнителей — пластик и резина не должны разрушаться.
  • Достаточная структурная прочность — отсутствие расслоение во время всего срока службы.
  • Невысокая цена.

Кроме этого производители могут предложить следующие свойства:

Пищевой допуск — не нужен

Экстремальные давления — не нужны

Радиационная стойкость — не нужна

Работа в вакууме — не нужна

И многие другие ненужные свойства которые делают смазку дороже, но в велосипеде не работают.

При выборе смазки прежде всего стоит руководствоваться принципом необходимой достаточности — если одна смазка работает лучше другой на 10% а стоит в 2 раза дороже, то нет никакого смысла в её приобретении.

Так же важно понимать, что смазка «выходит» из строя в основном из-за загрязнения твердыми частицами. Даже вода не так вредна для подшипников — с ней справляется пакет антикоррозионных присадок. Попавшая же в подшипник песчинка приводит к лавинообразному износу царапая тела качения и поверхности вызывает появление новых твердых частиц которые так же разрушают подшипник. Именно поэтому необходимо менять смазку при малейшем подозрении на загрязнение, например, после мойки высокого давления или экстремальных условий катания, а также профилактически хотя бы раз в сезон. По этому принципу лучше рядовая добротная смазка два раза, чем супер дорогая и классная, но один раз.

Резюмируя вышесказанное, смазка для велосипеда должна состоять из

  • минерального или синтетического ПАО масла,
  • быть на литиевом, комплексном кальциевом или смешанном Li/Ca загустителе. Отличный вариант Ca-сульфонат и полимочевина если это не сильно увеличивает стоимость смазки.
  • В смазке не должно быть EP присадок, MoS – они принесут больше вреда чем пользы. Графит не желателен, вреда от него почти нет но и пользы никакой. Наличие тефлона допустимо если не влияет на цену.

Теперь рассмотрим какие варианты смазок доступны к приобретению. Смазки будут оцениваться по доступности, применимости и стоимости.

Смазки. Начало., изображение №6
 

Mobil XHP 222 (KP2N-20) — симпатичная синяя литиевая смазка с минеральным маслом. Согласно маркировке применима до -20°С. Пакет присадок для высоких нагрузок. Водостойкость средняя, коррозионная защита средняя, цена 4,9 евро. За 0,4кг (12,25 евро/кг)

Смазки. Начало., изображение №7
 

Shell Gadus S2 V100 2 (KP2K-30) обычная моно-литиевая смазка на минеральном масле. Средние и достаточные характеристики. Пакет ЕП присадок. Стоимость 3,17 евро за 0,4кг (7,9 евро/кг)

Смазки. Начало., изображение №8
 

Mobil Mobilith SHC 220 (KPHC 2N-30) — красная смазка на литиевом комплексе и синтетическом базовом масле. Смываемость и коррозионная стойкость средняя. Температура эксплуатации до -30°С. цена за 0,38кг — 10,21 евро (26,9 евро/кг)

Смазки. Начало., изображение №9
 

Liqui Moly Marine Bootsfett (KPF2G-20) Смазка на кальциевом комплексе и минеральном масле. Температурный диапазон -20° — +100°С. Отличная водостойкость и защита от коррозии. Пакет ЕП присадок. Стоимость 8,31 евро за 0,4кг (20,75 евро/кг)

Смазки. Начало., изображение №10
 

Ravenol Marinefett (KP2K-30) — Флуоресцентная желто-зеленая смазка на основе кальциевого комплекса и гидрокрекингового масла. Отличная стойкость к вымыванию и коррозии. Температура эксплуатации -30°С — + 120°С. Пакет присадок ЕП. Цена 6,96 евро за 0,4кг (17,4 евро/кг)

Смазки. Начало., изображение №11
 

Rocol SAPPHIRE Lo-Temp 2 — бежевая смазка на основе кальциевого комплекса и минерального масла. Отличная стойкость к вымыванию. Хорошая антикоррозионная защита. Низкая температура эксплуатации. Цена 5,7 евро за 0,4кг (14,25 евро/кг)

TOTAL CERAN XS 80 — KP1/2N-55 Очень мягкая коричневая смазка на основе сульфоната кальция и синтетического масла для экстремально низких температур. Высокая стойкость к вымыванию и защита от коррозии. Высокая нагрузочная способность. Очень сложно купить. Стоимость 8,83 евро за 0,4кг (22,3 евро/кг)

Смазки. Начало., изображение №13
 

Prolong® EP-2,5 — Коричневая смазка на минеральном масле и кальций-сульфонатном загустителе. Высокая вязкость базового масла. Сложно купить. Стоимость 8,8 евро за 0,38кг (23 евро/кг)

Смазки. Начало., изображение №14
 

TOTAL ALTIS MV 2 — грязно-зеленая смазка на основе полимочевины и высоко очищенного минерального масла. Она же — Parktool Polylube 1000. Отличная водостойкость и механическая прочность. Температура эксплуатации до -25°С. Очень сложно купить. Цена 5,2 евро за 0,4кг (13 евро/кг) 36 евро/кг если покупать под маркой Parktool.

Смазки. Начало., изображение №15
 

МС-1520 (Rubin) KP2K-40 Красная смазка на минеральном масле и литий-кальциевом комплексе. Очень высокая водостойкость, хорошая защита от коррозии, низкая температура эксплуатации. ЕП Присадки. Очень распространена. Цена 3,8 евро 0,4кг ( 9,5 евро/кг)

Обратите внимание — в перечне упомянута только одна смазка специального велосипедного назначения. Это связано с тем, что в мире нет ни одного завода велосипедных смазок. Объем смазочных материалов потребляемых вело индустрией настолько мал, что у производителей оборудования просто нет машин для производства такого малого количества смазок. Так же очевидно, что велотехника в своих требованиях даже близко не сравнится с требованиями военной или аэрокосмической отрасли, где производство высокотехнологичных смазок поставлено на поток. Поэтому производителям велохимии остается просто открыть каталог известного нефтехимического концерна, выбрать из него подходящую смазку и фасовать под своим брендом.

Вернемся к списку смазок. Видно, что стоимость отличается примерно в 3 раза, но при этом все эти смазки подходят для применения в велосипеде, но есть определены нюансы.

  • Смазки на сульфонате кальция и полимочевине не совместимы не с какими другими смазками и требуют тщательной очистки узлов перед нанесением.
  • Если вы живете в холодных регионах и низкая температура для вас не причина не ездить на велосипеде, то смазки Liqui Moly Marine Bootsfett, Mobil XHP 222, Prolong® EP-2,5 вам не подойдут.
  • На жарком юге Liqui Moly Marine Bootsfett будет деградировать очень быстро.
  • Достать смазки на кальций-сульфонате или полимочевине где-нибудь в Чите будет очень сложно.

Выбор редакции — Смазка МС-1520 (Rubin) — недорогая, доступная и показала себя великолепно во всех подшипниках велосипеда. Встречается в продаже в 90гр пакетиках. Единственный спорный момент — Российское происхождение. К сожалению, отечественные производители не славятся стабильным качеством.

Для своих клиентов мастерская love.bike выбирает смазки TOTAL CERAN прежде всего по той причине, что не каждый велолюбитель достаточно дисциплинирован чтобы регулярно обслуживает свой велосипед. То, что антикоррозионные свойства данной смазки обусловлены базовыми компонентами, а не добавками позволяет сохранять свойства любое количество времени пока хотя бы какая то её часть находится в подшипнике.

Спасибо всем кто осилил столько текста и не стесняйтесь задавать вопросы если они есть и исправлять ошибки и неточности если вы их обнаружили.