СМАЗКА ДЛЯ РЕЛЬСОВ Российский патент 1994 года по МПК C10M169/04 C10M169/04 C10M103/06 C10M125/02 C10M129/08 C10M129/40 C10M159/18 C10N30/06 

Изобретение относится к смазочным материалам, которые используют для смазывания головок рельс железнодорожных путей в кривых, и может быть использовано на железнодорожном транспорте.

В настоящее время для смазки головок рельс в кривых железнодорожных путей используют следующие смазочные материалы:
рельсовая смазка ЖР ТУ 32-ЦТ-553-73 (единая и зимняя);
осерненная локомотивная смазка ТУ 32 ЦТ-551-73.

Недостатками применяемых смазок являются низкие противоизносные свойства, плохая водостойкость (смазываются дождевой водой), загрязнение отработавшей смазкой окружающей среды, которое проявляется в виде замасливания путей, попадании смазки в почву.

Наиболее близкой к описываемому решению является смазка Графитная УСсА (ГОСТ 3333-55), которая имеет хорошую водостойкость и может применяться взамен рельсовой смазки ЖР.

Состав смазки прототипа следующий, мас. % :
Масло цилиндровое II (ГОСТ 1841-51) 75,0
Гидрированное кальцие-
вое мыло СЖК (ГОСТ 9975-62) 12,0
Графит II (ГОСТ 8295-57) 10,0 Вода 3,0
Недостатками смазки прототипа являются плохие противоизносные и низкотемпературные свойства и вредное влияние на окружающую среду.

Цель изобретения - улучшение противоизносных и низкотемпературных свойств смазки, а также снижение замасливания путей в кривых.

Поставленная цель достигается тем, что смазка для рельс, содержащая гидратированное кальциевое мыло жирной кислоты и графит, согласно изобретению, содержит в качестве минерального масла индустриальное масло, в качестве гидратированного кальциевого мыла жирной кислоты гидратированное кальциевое мыло олеиновой кислоты и дополнительно содержит калиевое жидкое стекло, глицерин и 3% -ный водный раствор медной соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТУК) при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Калиевое жидкое стекло (ГОСТ 13078-67) 28-34
Глицерин (ГОСТ 6295-75) 30
Гидратированное кальцие-
вое мыло олеиновой кис- лоты 15
Индустриальное масло
И-20А (ГОСТ 8675-62) 10
Графит марки УС-1 (ГОСТ 8259-73) 10
3% -ный водный раст-
вор медной соли этилен-
диаминтетрауксусной кислоты 1-7
Для доказательства "существенных отличий" был проведен анализ известных технических решений, в результате которого не обнаружены технические решения с аналогичными по функциональному назначению признаками. Следовательно, заявляемое техническое решение обладает "новизной" и "существенными отличиями".

Смазку готовят в следующем порядке.

Раствор медной соли ЭДТУК получали как результат химического взаимодействия сернокислой меди (CuSO₄) с водным раствором динатриевой соли ЭДТУК (трилона Б), при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Питьевая вода, ГОСТ 2874-82 94
Трилон Б, ГОСТ 10652-73 3
CuSO₄ 5H₂O, ГОСТ 4165-78 3
Данную концентрацию во всех опытах поддерживали постоянно.

Полученный раствор медной соли ЭДТУК смешивают при комнатной температуре с калиевым жидким стеклом, глицерином и графитом (смесь "Г"), при соотношении компонентов, мас. % :
Калиевое жидкое стекло (ГОСТ 13078-67) 38-44
Глицерин (ГОСТ 6259-75) 40
Графит марки УС-1 (ГОСТ 8259-73) 13,4
3% -ный водный раст-
вор медной соли эти-
лендиаминтетрауксус- ной кислоты 4,6-8,6
Затем в индустриальное масло марки И-20А вводится олеиновая кислота и гидрат окиси кальция (смесь "Д"), при соотношении компонентов, мас. % :
Индустриальное мас- ло И-20 (ГОСТ 8765-62) 40
Олеиновая кислота (ГОСТ 7580-55) 50
Гидроокись кальция (ГОСТ 9262-77) 10 и перемешивается в течение 10-15 мин до получения загущающего эффекта. В смесь "Д" добавляется смесь "Г" при непрерывном перемешивании состава до получения однородной мягкой мази. Состав готов.

Применение в качестве дисперсионной среды калиевого жидкого стекла обусловлено высокими противоизносными свойствами этого вещества, его экологической безвредностью и хорошими адгезионными свойствами, которые повышают стойкость смазки к смываемости водой. Максимальное (34% ) и минимальное (28% ) значение жидкого стекла в составе смазки, определено максимальным значением воды (до 20% ) при котором практически не изменяются основные физико-химические свойства гидратированных кальциевых смазок (в 34% -ном водном растворе калиевого жидкого стекла содержится до 19, а 28 - 13% воды). При этом считается суммарное содержание воды в смазке, с учетом количества минимального и максимального значений водного раствора медной соли ЭДТУК (1% ) и (7% ).

Добавление комплексной медной соли (3% -ного водного раствора медной соли ЭДТУК) обусловлено возможностью этого вещества образовывать на поверхности трения металлоплакирующую пленку в результате разложения комплекса в зоне трения и реакции восстановительного обмена между ионами меди и железа. Это улучшает противоизносные свойства смазки. Нижний предел содержания в смазке медной соли ЭДТУК (1,0% ) определен минимальным ее количеством, обеспечивающим достигаемый противоизносный эффект, а верхний предел (7,0% ) максимальным количеством, выше которого улучшения противоизносных свойств не наблюдается.

Применение в качестве дисперсионной среды глицерина обусловлено хорошими противоизносными свойствами, а также способностью сохранять текучесть при низких температурах. Введение в состав смазки 30% глицерина снизило температуру применения смазки до -50^оС. Увеличение концентрации глицерина авторы считают не целесообразным так как это ведет к удорожанию состава при постоянстве противоизносных и антифрикционных свойств.

Применение индустриального масла И-20А в качестве дисперсионной среды обусловлено известными смазочными свойствами нефтяных масел, а также способностью масла препятствовать высыханию предлагаемого состава, а именно высыханию жидкого стекла при взаимодействии с атмосферным воздухом. Введение в состав смазки 120% индустриального масла полностью устраняет высыхание состава на время эксплуатационного периода (1 неделя). Это минимальное время, при котором достигается такой эффект. Увеличение концентрации не целесообразно в виду замасливания путей, а снижение приведет к высыханию состава раньше эксплуатационного срока (смазывание рельсов производится 1-2 раза в неделю).

Применение гидратированного кальциевого мыла олеиновой кислоты в качестве загустителя смазки обусловлено хорошей водостойкостью кальциевых смазок и высокой загущающей способностью олеиновой кислоты. Введение в состав 15% мыла придает смазке необходимую консистентность, соответствующую пластичным смазочным материалам. Увеличение и уменьшение концентрации не целесообразно ввиду удорожания состава в первом случае и понижения вязкости во втором.

Применение графита в качестве наполнителя смазки обусловлено известными высокими противоизносными и противозадирными свойствами. Введение в состав свыше 10% графита приводит к увеличению плотности смазки, при несущественном снижении износа. Увеличение плотности затрудняет нанесение смазочного слоя на рельсу и поэтому авторы заявляют максимальное значение 10% . Уменьшение концентрации графита приводит к снижению противоизносных и противозадирных свойств предлагаемого состава.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава были проведены испытания на установке трения скольжения со схемой контакта периферия диска-пальчиковый образец. Образец изготавливался из стали 60Г (ГОСТ 1050-74), контробразец из стали 70Г (ГОСТ 1050-74). Удельная нагрузка составляла 1000 МПа, скорость скольжения 0,5 м/с, время проведения испытаний - 10 мин. Фиксировался весовой износ образцов с точностью ±0,0001 г. Определялась интенсивность изнашивания по формуле
I= Δm/(ρ˙S˙l), где Δm - весовой износ образца (контробразца), г;
ρ - плотность материала образца (контробразца), г/см³;
S - площадь поверхности трения, см²;
l - путь трения, см.

В процессе испытаний проверялись составы, предлагаемые авторами в сравнении с составом-прототипом и составами аналогами.

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Результаты испытаний показывают, что предлагаемые составы превосходит прототип и аналоги по противоизносным свойствам. Минимальная температура применения предлагаемого состава равняется - 50^оС, а прототипа - 20^оС. Т. е. предлагаемый состав превосходит прототип по низкотемпературным свойствам.

С целью подбора оптимального состава смазки по ранее описанной методике проводились испытания, при которых менялось процентное соотношение двух компонентов - натриевого жидкого стекла и 3% -ного водного раствора медной соли ЭДТУК.

Концентрация остальных компонентов оставалась постоянной. Испытываемые составы и результаты испытаний представлены в табл. 2.

Результаты испытаний показывают, что наилучшими противоизносными свойствами обладают составы 3-5. В то же время все составы дают лучшие результаты, чем прототип. Поэтому в качестве граничных значений при дозировке оптимального состава можно принять процентное соотношение компонентов составов 1 и 7.

Предлагаемая смазка проста в приготовлении (холодная варка), обладает улучшенными низкотемпературными, противоизносными свойствами, снижает загрязнения окружающей среды, не смывается дождем. (56) Синицын В. В. Пластичные смазки в СССР. М. : Химия, 1984, с. 126-27.

Сущность изобретения: смазка содержит калиевое жидкое стекло 28 - 34% , глицерин 30% , гидратированное кальциевое мыло олеиновой кислоты 15% , индустриальное масло 10% , графит 10% и 3% -ный водный раствор медной соли этилендиаминтетрауксусной кислоты 1 - 7% . 2 табл.

СМАЗКА ДЛЯ РЕЛЬСОВ, содержащая минеральное масло, гидратированное кальциевое мыло жирной кислоты и графит, отличающаяся тем, что смазка в качестве минерального масла содержит индустриальное масло, в качестве гидратированного кальциевого мыла жирной кислоты содержит гидратированное кальциевое мыло олеиновой кислоты и дополнительно содержит калиевое жидкое стекло, глицерин и 3% -ный водный раствор медной соли этилендиаминтетрауксусной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Калиевое жидкое стекло 28 - 34
Глицерин 30
Гидратированное кальциевое мыло олеиновой кислоты 15
Индустриальное масло 10
Графит 10
3% -ный водный раствор медной соли
этилендиаминтетрауксусной кислоты 1 - 7