ПЛАСТИЧНАЯ СМАЗКА Российский патент 1998 года по МПК C10M169/06 C10M169/06 C10M117/02 C10M137/10 C10M133/32 C10N40/02 

Изобретение относится к пластичным смазкам, основным назначением которых является обеспечение работоспособности подшипников качения локомотивов.

Известны отечественные пластичные смазки, предназначенные для обеспечения подшипников качения буксовых узлов локомотива - ЖРО, ЕЖС, обеспечивающие надежную работу указанных узлов между ремонтами с полной ревизией буксового узла, т.е. не менее 360 тыс.км. [1, 2].

Этот результат обеспечивается только при скоростях движения, не превышающих 120 км/ч, и температуре окружающего воздуха до -50^oC.

В настоящее время актуальной задачей ряда железнодорожных магистралей является обеспечение скоростного движения до 200 км/ч.

Однако используемая для смазывания буксового узла локомотива смазка ЖРО не обеспечивает бесперебойную эксплуатацию подшипника буксового узла локомотива в условиях скоростного движения: после определенного пробега локомотива буксовый узел нагревается до 70^oC (по терминологии эксплуатационников происходит "грение" буксового узла), что недопустимо по нормам безопасности движения. На практике это приводит к следующему: при "грении" состав автоматически останавливается для охлаждения буксового узла. Коммерческая скорость движения в результате снижается, и эксплуатация скоростной магистрали сказывается убыточной. Отечественная смазка ЕЖС [2] в принципе способна обеспечить требуемую величину пробега в условиях скоростного движения, но ей присущ другой существенный недостаток. Наличие в ее рецептуре значительных количеств химически активных веществ приводит к повышенному усталостному износу деталей подшипника.

Усталостный износ практически не диагностируется при осмотре подшипника во время ремонта, но при достижении пробега 400-500 тыс.км. подшипник разрушается, создавая аварийную ситуацию, что и явилось одной из причин отказа от использования ЕЖС на отечественном железнодорожном транспорте. Смазки, используемые для скоростного движения за рубежом, обеспечивают решение этой проблемы применительно к зарубежной технике и условиям их эксплуатации [3] и Кулиев А.М. Химия и технология присадок к маслам и топливам, с. 100-129,-Л.: Химия, 1985; Raiff R.P. Rail/Wheil lubrcation stucles at FAST, Lubr. Eng, v. 45, p.501-506, 1989; Mc. Cluster S., "Lubricote for bearinglife, NLGI Spot, V.56, N 1, p.9-15, 1982 Эти смазки не могут быть использованы на отечественном транспорте в силу двух по меньшей мере причин. Во-первых, конструктивные особенности отечественных буксовых узлов требуют применения смазочного материала, характеризующегося иными реологическими свойствами, что более подробно пояснено далее. Во-вторых, эти смазки применимы лишь при температурах не ниже -30^oC и, следовательно, неприменимы на территории Р.Ф.

В силу изложенных причин, в качестве ближайшего аналога предлагаемой пластичной смазки принята смазка ЕЖС (2), содержащая нефтяное масло с температурой застывания не выше 40^oC, литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты и функциональные присадки (антиокислительную, противозадирную и антикоррозийную).

Для решения задачи обеспечения скоростного движения поездов до 200 км/ч на железнодорожных магистралях РФ (при минус 50^oC) предлагается в соответствии с изобретением пластичная смазка, содержащая, мас.%: литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты 4 - 7; литиевое мыло стеариновой кислоты 9 - 14; диалкилдитиофосфат цинка 4 - 6; присадка на основе нитрованного масла 1 - 1,5; нефтяное масло, застывающее при температуре не выше - 40^oC, остальное до 100.

В отличие от ближайшего аналога смазка в соответствии с изобретением дополнительно содержит литиевое мыло стеариновой кислоты, диалкилдитиофосфат цинка и присадку на основе нитрованного масла в указанных выше количествах.

Исследования показали, что смазка, предназначенная для решения указанной выше задачи, должна соответствовать следующим техническим требованиям.

1. Смазывающие свойства на четырехшариковой машине трения (ГОСТ-9490):
критическая нагрузка не менее 800 Н;
диаметр пятна износа не более 0,6 мм.

2. Механическая стабильность (ГОСТ-19295).

Исходный предел прочности на разрыв 1300-2500 Па.

Предел прочности после разрушения 350-650 Па.

Индекс тиксотропного восстановления, % ± 10.

3. Предел прочности на сдвиг при +50^oC (ГОСТ 7443) - 350-600 Па.

4. Коррозионное воздействие на металлы (сталь, латунь) (ГОСТ 9080) выдерживает.

5. Пусковой момент при -50^oC. Определяется следующим образом: измеряют первоначальную величину сопротивления вращению подшипника смазкой при указанной температуре. Смазка считается прошедшей испытания, если пусковой момент не превышает 7000 Н • см.

В уровне техники уже описаны смазки, характеризующиеся теми или иными признаками, отличающими данное изобретение от ближайшего аналога. Например, известны смазки, загущенные смесью 12-оксистеарата и стеарата лития, взятых в различных соотношениях. (Р.Дж.Бонэр, Производство и применение консистентных смазок, с. 315-М.: Гостотехиздат, 1958) или смазки, содержащие указанные присадки [2], однако использование изобретения, характеризующегося указанной выше совокупностью признаков, приводит к новому результату - созданию смазки, соответствующей указанным выше техническим требованиям и обеспечивающей решение поставленной задачи, что является новым техническим результатом.

Пластичная смазка в соответствии с изобретением может быть приготовлена по общепринятой технологии, различные варианты воплощения которой описаны в указанной ссылке, с. 324-334.

Пример. В реактор-мешалку с внешним обогревом загружают расчетные количества оксида лития (ГОСТ 1594), стеариновой кислоты (ГОСТ 6434), 12/ оксистеариновой кислоты (ТУ 3810172-78) и 50-60% масляной основы (например, масла веретенного АУ, ТУ 38101586-75 или его смеси с индустриальными маслами И-40, И-50). Загруженную смесь нагревают для омыления кислот, выпаривают воду и поднимают температуру до расплавления мыл (205 ± 5^oC), подают оставшуюся часть масляной основы, охлаждают реакционную смесь до 120 ± 5^oC, вводят присадки ДФ-11 (ТУ 24216-80) и Акор-1 (ГОСТ 15171) или Маякор (ТУ 38401-58-67-93) охлаждают продукт до окружающей температуры, гомогенизируют и выгружают образец смазки.

Состав (рецептура) приготовленных образцов смазки приведены в табл. 1.

Полученные образцы смазки подвергаются исследованию для определения соответствия приведенным выше техническим требованиям. Кроме того, проводят натуральные исследования ряда образцов на экспериментальном кольце ВНИИ ЖТ. Образец считают прошедшим испытание, если пробег буксового подшипника до "грения" (подъема температуры выше 70^oC) при скорости 200 км/ч составляет не менее 360 тыс.км.

Результаты испытания образцов смазки приведены в табл. 2
Представленные в таблице данные показывают, что образцы NN 1,3-6 в соответствии с изобретением обеспечивают достижение нового результата, декларированного выше в преамбуле описания изобретения.

Образцы NN 2, 13, 14, 15, содержащие "запредельные" количества мыл, не соответствуют требуемым реологическим характеристикам и не обеспечивают надежное смазывание в течение требуемой величины пробега. Тоже относится к смазкам, содержащим лишь одно из мыл:стеарат лития (N 10) или 12-оксистеарат лития (N 11).

Образцы, содержащие недостаточное количество нитрованного масла Акор 1 (обр. N 8), равно как и "запредельные" количества диалкилдитиофосфата цинка не проходят коррозионных испытаний - наблюдается коррозия латуни - материала сепараторов подшипника (N 12) и неудовлетворительные смазочные характеристики (N 16).

Образец N 7, содержащий повышенное количество нитрованного масла (Акор-1), характеризуется неудовлетворительными низкотемпературными свойствами, ровно как и образец, приготовленный на масляной основе с температурой застывания выше -40^oC (N 9). Использованное масло АУ характеризуется температурой застывания - 46^oC, смесь АУ : И50 в в объемном соотношении 3 : 1 характеризуется температурой застывания - 40^oC, а смесь АУ и Т50 в соответствии 2 : 1 - температурой застывания - 38^oC.

Приведенные примеры показывают, что только при соответствии всем признакам изобретения возможно достижение нового технического результата. В то же время приведенные примеры не ограничивают объем изобретения; так, смазки могут быть приготовлены на различных нефтяных маслах с температурой застывании не выше - 40^oC, дополнительно содержать различные функциональные присадки, не изменяющие требуемые реологические характеристики смазки.

Сущность изобретения: антифрикционная пластичная смазка содержит, мас. %: 12-оксистеарат 4-7, стеарат лития 10-14, диалкилдитиофосфат цинка 4 - 6, нитрованное масло 1,0 - 1,5, нефтяное масло с температурой застывания не выше 40°С - остальное до 100. Смазка обеспечивает работоспособность буксовых узлов локомотивов при скоростях движения до 200 км/ч и температуре окружающего воздуха до - 50^oС. 2 табл.

Пластичная смазка, содержащая нефтяное масло, застывающее при температуре не выше минус 40^oC, и литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит литиевое мыло стеариновой кислоты, диалкилдитиофосфат цинка и присадку на основе нитрованного масла при следующих соотношениях ингредиентов, мас.%:
Литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты - 4 - 7
Литиевое мыло стеариновой кислоты - 10 - 14
Диалкилдитиофосфат цинка - 4 - 6
Присадка на основе нитрованного масла - 1,0 - 1,5
Нефтяное масло - Остальное до 100