СМАЗОЧНЫЙ КОНЦЕНТРАТ ДЛЯ СМАЗКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСОВ Российский патент 1997 года по МПК C10M169/04 C10M169/04 C10M103/02 C10M103/04 C10M125/02 C10M125/04 C10M143/10 C10M129/40 C10M151/04 C10N40/24 

Изобретение относится к области производства смазочных средств и может быть использовано, в частности, для смазки боковых граней железнодорожных рельсов на кривых участках пути с целью снижения износа.

Известны и широко используются для этой цели смазки на основе минерального или синтетического масла, загущенного мылами и твердыми неорганическими и органическими материалами графитом, дисульфидом молибдена, бентонитом и т. д. Причинами, затрудняющими использование этих смазок являются: склонность к сползанию, трудность нанесения, недостаточное снижение износа, особенно по мере загрязнения смазочного покрытия частицами грунта, песка, которые легко прилипают к нему.

Известен состав для смазки рельсов на основе воды, содеpжащий гелеобразующий полисахарид, разрушающийся под действием микроорганизмов жир или масло животного или растительного происхождения, в качестве второй фазы; в качестве добавки смазка может содержать дополнительно одноатомный спирт с числом атомов С более 15, графит или дисульфид молибдена, буру и эмульгатор [1] Однако, эту смазку нельзя использовать при низких температурах в зимнее время, вследствие ее замерзания.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому составу является паста для смазки рельсов и колесных реборд, разработанная в ОННИИ железнодорожного транспорта г.Леньчжоу образующая пленку. Паста содержит твердый смазочный материал, включающий окислы металлов, а также полимеры, мыла в качестве пленкообразующих и адгезионных присадок [2] Высыхающая паста имеет температуру замерзания ниже 40^oС. Пленкообразующая паста сохраняет свою работоспособность после прохождения 30 пар поездов (9000 колесных пар). Эффективность пасты примерно в 10 раз выше, чем у масляной смазки. Однако этот состав плохо наносится и не удерживается на мокрой поверхности рельсов, что затрудняет ее использование в районах с большим количеством осадков.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение работоспособности смазочного состава за счет повышения долговечности смазочного покрытия и снижения периодичности его нанесения.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение прочности и эластичности пленкообразующего покрытия, адгезии его к металлу, снижение смываемости покрытия осадками, повышение кроющей способности при высоких антифрикционных свойствах.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый концентрат в качестве твердого смазочного материала содержит графит, и/или дисульфид молибдена, и/или тальк, порошкообразный металл с пределом прочности, не превышающим предел прочности смазываемого материала, или их окислы и дополнительно содержит дисульфидалкилфенолформальдегидную смолу, водонерастворимое поверхностно-активное вещество (ПАВ) с полярностью, превышающей полярность воды, бутадиенстирольный термопласт и жирные кислоты с числом атомов С более 15, при следующем соотношении компонентов в мас.ч.

Графит, и/или дисульфид молибдена, и/или тальк 50-75
Порошкообразные металлы с пределом прочности, не превышающим предел прочности смазываемого материала, или их окислы 0,5-12,5
Дисульфидалкилфенолформальдегидная смола 5,0-20,0
Водонерастворимое поверхностно-активное вещество с полярностью, превышающей полярность воды 1-6
Бутадиенстирольный термопласт 1,5-10
Жирные кислоты с числом атомов С более 15 2-10,
при этом твердый смазочный материал имеет удельную поверхность 12-25•10³ см²/г.

Применение предлагаемого состава концентрата в качестве основы смазочной композиции обеспечивает повышение долговечности службы покрытия и, как следствие, уменьшение периодичности нанесения смазки, за счет повышения прочности и эластичности пленкообразующего покрытия и адгезии его к смазываемой поверхности. Улучшается технологичность смазки за счет уменьшения времени сушки и времени адгезии. Все это обеспечивает работоспособность смазки при прохождении 20 тыс. колесных пар, при этом уменьшается износ рельсов и загрязнения железнодорожного полотна.

Вводимые в качестве твердого смазочного материала металлы с пределом прочности, не превышающем предел прочности смазываемого материала /Al, Cu, Zn, Sn и др./ или их окислы в виде порошков придают смазочной пленке необходимые прочности и твердость, что препятствует разрушению покрытия при контакте колес с рельсами, микросхватыванию поверхностей и износу. Кроме того, они образуют на поверхности металлических рельсов плакирующий слой, обладающий контактной прочностью, что также способствует снижению износа. Введение металлов или их окислов в количестве менее 0,5 мас.ч. не дает эффекта, а в количестве более 12,5 мас.ч. не приводит к возрастанию эффекта и экономически нецелесообразно.

Смола, входящая в состав сухого смазочного концентрата, является адгезивом, повышающим прочность сцепления покрытия с поверхностью рельс, а также противоизносной добавкой. При содержании ее менее 5,0 мас.ч. покрытия легко снимается с металлической поверхности. Повышение содержания смолы более 20,0 мас. ч. нецелесообразно, т.к. при этом не наблюдается дальнейшее улучшение адгезии и противоизносных свойств смазки.

В качестве водонерастворимых ПАВ с полярностью, превышающей полярность воды введены, например, сульфированные масла, полигликолевые эфиры алкилфенолов. Эти вещества, являясь водовытесняющим компонентом, способствуют образованию пленки, адсорбированной на поверхности металла рельсов и снижающей коррозию металла при воздействии воды и влажного воздуха. Одновременно улучшается адгезия покрытия при нанесении его на мокрую поверхность металла. В конечном итоге снижается износ рельс. Содержание водонерастворимых ПАВ в количестве менее 1,0 мас.ч. неэффективно, а более 6,0 мас.ч. - нецелесообразно, т.к. не происходит дальнейшего улучшения качества покрытия смазки и, кроме того, приводит к комкованию сухого концентрата.

Бутадиенстирольный термопласт выполняет роль пленкообразователя в смазочном покрытии. Введение его в состав сухого смазочного концентрата дает возможность получить однородную, эластичную пленку смазочного покрытия, благодаря чему смазка разносится по всему пути и следы ее обнаруживаются в десятках километров от места нанесения. Наличие термопласта также улучшает антифрикционные свойства покрытия.

При содержании его менее 1,5 мас.ч. адгезия резко ухудшается, покрытие легко разрушается и осыпается. При содержании его более верхнего заявленного предела резко увеличивается толщина покрытия и время высыхания смазки.

Жирные кислоты вводятся в состав в качестве поверхностно-активного вещества, улучшающего кроющую способность смазки, а также как антифрикционная добавка. При наличии их в составе менее 2,0 мас.ч. увеличивается износ; введение их в количестве более 10,0 мас.ч. также приводит к увеличению износа.

Заявленные пределы удельной поверхности твердого смазочного материала позволяют получить однородное твердое покрытие смазки по металлу, достаточную прочность сцепления с поверхностью рельсов, несползающее и неосыпающееся при контакте колесо-рельс, что обеспечивает хорошие антифрикционные свойства смазки. При удельной поверхности менее 12000 см²/г ухудшается однородность покрытия, при удельной поверхности более 25000 см² увеличивается толщина покрытия и, как следствие, увеличивается время высыхания его. Антиизносные свойства при дальнейшем увеличении удельной поверхности твердого смазочного материала не улучшаются.

Сухой смазочный концентрат готовится путем многостадийного диспергирования твердого смазочного материала и твердых присадок и последующего смешения компонентов.

Непосредственно перед нанесением смазочного покрытия сухой смазочный концентрат разводят на месте органическим растворителем в соотношении 1:3-1: 5.

Приготовление композиции в виде сухого смазочного концентрата, разводимого на месте органическим растворителем до получения суспензии позволяет в 3-4 раза снизить расходы на перевозку.

В табл. 1 приведены примеры составов сухого смазочного концентрата и свойств полученного на его основе смазочного покрытия при растворении его в соотношении 1:4 в бензине.

В табл. 2 показано влияние удельной поверхности твердого смазочного материала на качество смазочного покрытия.

Табл. 3 иллюстрирует стойкость к смыванию по сравнению с общеизвестными составами.

Качество покрытия оценивалось по времени сушки (τ_c) до прилипания, времени адгезии (τ_ад) и пятну износа (Ди). Время сушки и адгезии определялось по методике ТУ 113-08-501-51-84-86-92. Пятно износа (косвенный показатель прочности смазочного покрытия) определялось на 4-шариковой машине трения по стандартной методике за 5 мин при нагрузке 50 кгс. Удельная поверхность определялась на приборе определения удельной поверхности ПСХА.

Смываемость определялась методом дождевания при скорости подачи воды 1,5 л/мин. и температуре воды 40^oС, время смывания 30 мин. До смывания и после него покрытие смазки на стали выдерживалось на воздухе 1 час.

Улучшение этих показателей способствует улучшению смазочных свойств, о чем свидетельствуют данные по пятну износа, улучшается также водостойкость покрытия.

Практическое использование в условиях Горьковской и Красноярской железных дорог смазочной композиции на основе предлагаемого состава сухого смазочного концентрата показало, что при нанесении композиции в виде 20%-ной суспензии в бензине из расчета 34 гр/км пути по сухому концентрату, с периодичностью через 10-15 тыс. колесных пар, износ снизился, по сравнению с применением смазок-аналогов в 4-5 раз и составлял 0,03 мл/млн.т.

Сущность: смазочный концентрат содержит в мас.ч. графит, и/или дисульфид молибдена, и/или тальк 50-75, порошкообразные металлы с пределом прочности, не превышающим предел прочности смазываемого материала, или их окислы 0,5-12,5; дисульфидаклкилфенолформальдегидную смолу 5-10, водонерастворимые поверхностно-активное вещество с полярностью, превышающей полярность воды 1-6; бутадиенстирольный термопласт 1,5-10, жирные кислоты с числом атомом С более 15 2-10. Используют твердый смазочный материал с удельной поверхностью 12-15•10³ см²/г. 1 з. п. ф-лы, 3 табл.

1. Смазочный концентрат для смазки железнодорожных рельсов, содержащий твердый смазочный материал, отличающийся тем, что в качестве твердого смазочного материала концентрат содержит графит, и/или дисульфид молибдена, и/или тальк, порошкообразные металлы с пределом прочности, не превышающим предел прочности смазываемого материала, или их окислы и дополнительно содержит дисульфидалкилфенолформальдегидную смолу, водонерастворимое поверхностно-активное вещество с полярностью, превышающей полярность воды, бутадиенстирольный термопласт и жирные кислоты с числом атомов С более 15 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Графит, и/или дисульфид молибдена, и/или тальк 50 75
Порошкообразные металлы с пределом прочности, не превышающим предел прочности смазываемого материала, или их окислы 0,5 12,5
Дисульфидалкилфенолформальдегидная смола 5 20
Водонерастворимое поверхностно-активное вещество с полярностью, превышающей полярность воды 1 6
Бутадиенстирольный термопласт 1,5 10
Жирные кислоты с числом атомов С более 15 2 10
2. Смазочный концентрат по п.1, отличающийся тем, что концентрат содержит твердый смазочный материал с удельной поверхностью 12 15•10³ см²/г.