БИТУМНАЯ СМАЗКА ДЛЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК C10M169/04 C10M169/04 C10M101/02 C10M135/02 C10M135/18 C10M159/04 C10M143/06 C10N30/06 

Изобретение относится к битумным смазкам для смазывания тяжелонагруженных узлов трения, в частности тяговых редукторов локомотивов, для снижения коэффициента трения и предотвращения износа деталей тяжелонагруженного узла трения и повышения срока его службы.

В соответствии с уровнем техники битумные смазки относятся к т.н. полужидким смазкам, используемым для смазывания тяжелонагруженных узлов трения, таких как редукторы, трансмиссии и т.п. т.е. в тех узлах трения, где от смазки требуется создание прочного масляного клина, обеспечивающего защиту зубчатых колес от износа. Известны промышленно выпускаемые полужидкие смазки, используемые в тяговых редукторах локомотивов с зубчатыми передачами: ЦИАТИМ-208 (ГОСТ-16422-70), СТП-Л, СПТ-3 (ТУ 38 УССР 201232-76), трансол-200 (ТУ 38 УССР 20352-84) [1]
Опыт использования этих смазок подтвердил высокую их эффективность в ряде тяжелонагруженных узлов трения. Перечисленные смазки эффективны и в тяговых редукторах локомотивов с зубчатыми и червячными передачами.

Смазки ЦИАТИМ-208, Трансол-200 относятся к категории мыльных (литиевых) полужидких; подобные смазки в двадцать и более раз дороже битумных смазок типа СТП-Л и СТП-3 и используются только в конструктивно сложных редукторах электровозов, для которых неприемлемо применение более дешевых полужидких битумных смазок. В конструктивно более простых редукторах тепловозов используются более дешевые битумные смазки, такие, как названные выше СТП-Л и СТП-3; близкие по составу полужидкие битумные смазки используются в редукторах тепловозов и за рубежом [2]
Подобные смазки обладают высокими противоизносными, противозадирными и адгезионными характеристиками, однако нижний температурный предел применения битумной смазки СТП-Л составляет (-5) (-15)^оС, а смазки СТП-3 (-50)^оС.

Смазка СТП-3 является ближайшим аналогом предлагаемого изобретения; она содержит, мас. осерненный Октол-600 (сополимер изо- и нормального бутиленов, мм около 600) 35; битум БН IY 15; гудрон масляный 20; масло МВП (нефтяное масло вязкостью 6,5-8,0 мм²/c) 30 [2]
В то же время потребностью народного хозяйства, в частности, железных дорог является создание надежного смазочного средства для тяжело нагруженных узлов трения, в частности, редукторов тепловозов, работоспособного в интервалах температур (-60) (+50)^оС.

Этому требованию не удовлетворяет битумная смазка СТП-3, как иные битумные смазки, известные из уровня техники.

Другим недостатком битумной смазки СТП-3 является экологически вредная технология ее изготовления, в соответствии с которой высокотемпературное осернение Октола-600 является одной из операций изготовления смазки. Осернение Октола-600 проводят при температурах 160^оС. При такой температуре неизбежно выделение сероводорода; в условиях большинства предприятий по производству пластичных смазок это ведет к загрязнению окружающей среды.

Новым техническим результатом, получаемым в соответствии с заявленным изобретением является создание битумной смазки, работоспособной и интервале температур (-60) (+50)^оС, технология изготовления которой не содержит в качестве одной из операций высокотемпературного осернения.

В соответствии с изобретением предлагается полужидкая битумная смазка для тяжелонагруженных узлов трения, содержащая, мас. Сополимер изо- и н-бутиленов 25-35 Битум нефтяной 10-20 Гудрон масляный 15-25
Алкиловый эфир дитио- карбаминовой кислоты 4-6
Смесь масла средневяз-
кого гидравлического
с продуктом осернения
нефтяного масла вязкостью
не менее 16 мм²/с при
100^оС в соотношении (2 ± 0,2):1 соответственно
Остальное до 100
Общими признаками заявленного и известного из [2] технических решений являются: назначение объектов, что нашло отражение в их названии (полужидкая битумная смазка для тяжелонагруженных узлов трения), состав смазки, включающий сополимер изо- и н-бутиленов, битум нефтяной, гудрон масляный, нефтяное масло и осерненный продукт.

Отличительными по отношению к [2] признаками является использование в качестве серосодержащего компонента продукта осернения нефтяного масла с вязкостью не менее 16 мм²/с при 100^оС, а в качестве нефтяного масла масла средневязкого гидравлического, дополнительное наличие в рецептуре смазки алкилового эфира дитиокарбаминовой кислоты, а также следующее содержание компонентов, мас. Сополимер изо- и н-бутиленов 25-35 Битум нефтяной 10-20 Гудрон масляный 15-25 Алкиловый эфир дитио- карбаминовой кислоты 4-6 Смесь масла средневяз- кого гидравлического с продуктом осернения нефтяного масла вяз- костью не менее 16 мм²/с при 100^оС в массовом соотношении (1,8-2,2):1 соответственно Остальное До 100
Полужидкая битумная смазка для тяжелонагруженных узлов трения в соответствии с изобретением может быть приготовлена любым из известных способом, используемым при приготовлении углеводородных пластичных смазок. В процессе приготовления смазки целесообразно использовать промышленно выпускаемые исходные компоненты: сополимер изо- и нормального бутиленов Октол 600Б (ТУ 38001179-75), битум нефтяной дорожный вязкий или строительный марок БН-IY (ГОСТ 6617-53), БН 90/10 (ГОСТ 6617-76), БНД 90/130 (ГОСТ 22245-76), гудрон масляный (не нормируется), алкиловый эфир дитиолкарбаминовой кислоты присадку ИХП-14М (ТУ 38040245-90), масло нефтяное вязкое осерненное марки ТСгип (ОСТ 38001262-82) и средневязкое гидравлическое марки АУ (ТУ 38301-20-23-90).

Вместо масла нефтяного вязкого осерненного марки ТСгип можно использовать аналогичный продукт осернения, приготовленный непосредственно на установке пo приготовлению полужидкой битумной смазки. Для этого берут смесь остаточных и дистиллятных нефтепродуктов вязкостью не менее 16 мм²/c при 100^оС, с температурой застывания не выше (-18^оС), при необходимости осушают указанную нефтесмесь перемешиванием при нагревании до 100-105^оС, при этой же температуре порционно при перемешивании в масло вводят заданное количество серы (1,8±0,2 мас.), не снижая температуры продолжают перемешивание не менее 1,5 ч и охлаждают продукт осернения до температуры 80-90^оС.

П р и м е р. Готовят образцы полужидкой битумной смазки для тяжелонагруженных узлов трения. В реактор-мешалку с внешним обогревом загружают расчетное количество масла АУ, в котором последовательно растворяют битум, гудрон, Октол 600Б, продукт осернения и присадку ИХП-14М. Битум нефтяной дорожный марки БНД 90/130, растворяют при нагревании при перемешивании до 110-140^оС в течение около двух часов, гудрон при нагревании при перемешивании до 80-120^оС, Октол 600Б при температуре 60-90^оС, в смесь добавляют масло ТСгип, охлаждают смесь до 80^оС, вводят расчетное количество присадки ИХП-14М и быстро охлаждают готовые образцы смазки.

Рецептура приготовленных образцов смазки приведена в табл. 1.

Приготовленные образцы смазки подвергают испытаниям, включающим:
определение смазочных свойств по ГОСТ 9790-75 на четырехшариковой машине трения. Смазку считают прошедшей испытания, если критическая нагрузка Рk не менее 980 Н; нагрузка сваривания Вс не менее 3400 Н; диаметр пятна износа du не более 0,7 мм; низкотемпературные свойства смазки оценивают по следующим показателям: динамической вязкости и микропенетрации; динамическую вязкость (V) определяют при -15^оС и градиенте скорости деформации 10 1/с (ГОСТ 7163-63), микропенетрацию определяют при -60^оС по (ASTM 1403-62); смазка считается прошедшей испытания, если значение вязкости не превышает 1000 Па˙с, а значение микропенетрации не менее 25 мм/10;
способность смазки создавать при положительных температурах на зубьях трансмиссии прочный масляный клин, не стекать с поверхности зубьев определяют по вязкости условной (V_усл) при (+25^оС) по ГОСТ 11503-74, смазка считается прошедшей испытания, если этот показатель находится в пределах 5 10 мин;
антикоррозионные свойства смазки определяют по ГОСТ 9.080-77, смазка считается прошедшей испытания, если она получает оценку "выдерживает".

Такие критерии пригодности смазки приняты на основе многолетнего опыта эксплуатации тяговых редукторов тепловозов с различными смазочными материалами, хорошо изучены специалистами и узаконены в технической документации на редукторные смазки (ТУ 39 УССР 201232-80).

Результаты испытаний образцов смазок приведены в табл. 2.

Как следует из данных, представленных в табл. 1 и 2, полностью соответствуют предъявленным требованиям образцы смазок NN 1, 2 и 3. Только эти образцы способны одновременно обеспечить требуемый уровень смазочных характеристик, создание прочного смазочного клина на зубьях трансмиссии при положительных температурах, а также работоспособность тяговых редукторов локомотивов при температурах до -60^оС.

Образцы NN 4-9 с запредельным содержанием битума, Октола или гудрона масляного, т. е. при несоблюдении рецептуры и соответствии с изобретением не обеспечивает создание прочного масляного клина на зубьях трансмиссии при положительных температурах. При превышении указанного значения V_усл теплоотвод осуществляется неудовлетворительно, что приводит к перегреву узла трения, а при более низких значениях вязкости смазка стекает с зубьев, отбрасывается к стенкам кожуха, что приводит к неудовлетворительному смазыванию; и в том и в другом случаях нарушение оптимальных условий смазки узла трения приводит к повышенному износу и задиру.

Образец N 10 с недостаточным содержанием противоизносной и противозадирной присадки ИХП-14М не удовлетворяет нормам по смазывающим характеристикам, а образец N 11 с повышенным содержанием этой присадки не обеспечивает противокоррозионных свойств.

Образцы NN 12, 13 с запредельным соотношением масел (смесь масла средневязкого гидравлического с продуктом осернения нефтяного масла вязкостью не менее 16 мм²/c при 100^оС) не проходят по низкотемпературным свойствам, как и образец прототипа N 14.

Образец N 15, отличающийся от прототипа только дополнительным содержанием присадки ИХП-14М, и образец N 16, отличающийся еще и заменой осерненного Октола 600Б на Октол 600Б, показывают неудовлетворительные низкотемпературные свойства.

Если с большой долей вероятности можно было предсказать и, базируясь на уровне техники, проиллюстрировать возможность сохранения противоизносных и противозадирных свойств при замене осерненного сополимера изо- и н-бутиленов на продукт осернения нефтяного масла с вязкостью не менее 16 кв мм/c при 100^оС, то эффект улучшения низкотемпературных свойств, наблюдаемый при введении алкилового эфира дитиокарбаминовой кислоты неожиданен и в уровне техники не описан, что подтверждает изобретательский уровень предложенного изобретения.

Сущность изобретения: смазка содержит, мас.% : сополимер изо- и n-бутиленов 25 - 35, битум нефтяной 10 - 20, гудрон масляный 15 - 25, алкиловый эфир дитиокарбаминовой кислоты 4 - 6 и остальное смесь масла средневязкого гидравлического с продуктом осернения нефтяного масла с вязкостью не менее 16 кв. мм при 100° С в массовом соотношении 1,8 - 2,2 : 1 соответственно. 2 табл.

БИТУМНАЯ СМАЗКА ДЛЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ, содержащая битум нефтяной, гудрон масляный, осерненный продукт и нефтяное масло, отличающаяся тем, что в качестве осерненного продукта смазка содержит продукт осернения нефтяного масла с вязкостью не менее 16 мм²/с при 100^oС, в качестве нефтяного масла смазка содержит масло средневязкое гидравлическое и дополнительно содержит алкиловый эфир дитиокарбаминовой кислоты и сополимер изо- и н-бутиленов при следующем соотношении компонентов, мас.

Сополимер изо- и н-бутиленов 25 35
Битум нефтяной 10 20
Гудрон масляный 15 25
Алкиловый эфир дитиокарбаминовой кислоты 4 6
Смесь масла средневязкого гидравлического с продуктом осернения нефтяного масла вязкостью не менее 16 мм²/с при 100^oС в массовом
соотношении 1,8 2,2 1 соответственно Остальное