СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1999 года по МПК C10M125/26 C10M125/26 C10M117/02 C10N30/06 

Изобретение относится к смазочным средствам для оптимизации эксплуатации трущихся механизмов.

Известна смазочная композиция, содержащая мыльную пластичную смазку и наполнитель в виде смеси порошков алюминия, сурьмы и магния (а.с. СССР N 1011678, С 10 М 125/04, 1981) [1].

Недостатком данной известной смазки является то, что в ней использована многокомпонентная присадка, т.е. при ее приготовлении все необходимые компоненты должны быть в наличии. При этом известная композиция обеспечивает недостаточно низкий коэффициент трения.

Известна смазочная композиция, содержащая мыльную пластичную смазку и наполнитель в виде порошка сплава алюминия с железом (а.с. СССР N 1595883, С 10 М 125/04, 1988) [2].

Однако данная известная смазочная композиция предназначена для узлов трения, работающих в условиях высоких контактных нагрузок. При использовании в иных условиях данная смазка не проявляет высоких эксплуатационных свойств.

Известна смазка, содержащая натриевые соли жирных кислот и присадку в виде порошка древесного угля (а. с. СССР N200099, С 10 М 125/02, 1966) [3].

Однако данная известная смазка не является универсальной, она предназначена для использования в волочильных инструментах для холодной обработки металлов. В иных условиях эксплуатация данной смазки недостаточно эффективна.

Известна смазочная композиция, содержащая солидол и наполнитель (а.с. СССР N 1518360, С 10 М 125/04, 1987) [4].

Однако в данной известной композиции в качестве наполнителя используют измельченные в мельнице ударно-отражательного действия отходы проводов электрокабельных изделий, состоящие из политретфторэтилена, меди и полиимида.

Наполнитель, входящий в состав данной известной композиции, предназначен лишь для улучшения противоизносных свойств пластичных смазок, при этом эксплуатационные свойства таких обогащенных наполнителем смазок недостаточно высоки.

Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является получение новой смазочной композиции с высокими трибологическими свойствами. Достигается это тем, что смазочная композиция, содержащая солидол и наполнитель, в качестве наполнителя содержит порошок серпентинита при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Порошок серпентинита - 0,1 - 3,5
Солидол - Остальное
Впервые установлено, что серпентинит (змеевик) - метаморфическая ультраосновная горная порода, при добавлении в определенной пропорции в солидол повышает его эксплуатационные свойства как смазки, практически не изменяя его реологических свойств.

На фиг.1 представлена гистограмма массового износа пары Сч-25 - Ст-15.

На фиг. 2 представлены осредненные значения коэффициентов трения (μ) пары Сч-25 - Ст-15.

На фиг. 3 приведены графические результаты испытания новой смазочной композиции.

Пример 1. Провели испытания смазки солидол С, содержащей 1,0 мас.% порошка серпентинита различного минералогического состава и дисперсности, на машинах Альмен-Виланд и на четырехшариковой машине трения ЧШМ. Результаты испытаний на ЧШМ приведены в табл. 1 и свидетельствуют о том, что введение в состав смазки порошка серпентинита позволяет использовать ее в более нагруженных узлах трения, чем это возможно для смазки без наполнителя. Из образцов смазки, результаты испытания которых представлены в табл. 1, отобрали лучшие (N 1, 7, 8) и худший (N4) и испытали на машине Альмен-Виланд. Результаты представлены в табл. 2 и свидетельствуют о высокой эффективности использования смазки, содержащей новый наполнитель - порошок серпентинита.

Пример 2. Объектом испытания была пластичная смазка многоцелевого назначения для узлов трения с подшипниками качения и скольжения индустриальных механизмов и машин, транспортных средств, сельхозтехники, ручного инструмента, шарнирных соединений шасси и т.п., изготовленная на основе смазки Солидол С с добавкой порошка серпентинита.

Испытаниям подверглись опытная партия смазки Солидол С, изготовленная путем введения 1,0 мас.% порошка серпентинита в товарную смазку, товарная партия 9/264 от 1993 года смазки Солидол С производства Ярославского НПЗ им. Д.И.Менделеева.

Опытную партию получали смешением готовой смазки с заданным количеством наполнителя на трехвалковой перетирочной машине (зазор между валками 0,02 мм).

Необходимое количество наполнителя, вводимое в смазку, рассчитывали по формуле П = (С • %П)/100, где С - масса исходной смазки, г, %П - заданное процентное содержание добавки.

Проведенные испытания показали следующее (см. табл. 3)
Испытаниями в объеме квалификационной оценки смазок общего назначения установлено, что введение наполнителя не оказывает существенного влияния на консистентность исходной смазки, температуру каплепадения, коллоидную стабильность и физико-химические свойства.

Так, отклонения показателей пенетрации и количества отпрессованного масла находятся в пределах ошибки опыта, температура каплепадения и температура начала термоокисления для обоих смазок одинаковы. Введение добавки не привело к увеличению испаряемости и снижению механической стабильности товарной смазки, не ухудшало низкотемпературной вязкости.

Испытания смазывающих свойств на ЧШМ показали некоторое улучшение противоизносных свойств: диаметр пятна износа уменьшился с 0,70 до 0,48 мм, при этом индекс задира несколько увеличился.

Испытания на стенде МК (температура испытания 80^oC, подшипник N 204, контактное напряжение 1000 МПа, частота вращения 8000 мин) показали незначительное увеличение работоспособности смазки с добавкой с 9 до 12 ч.

Значительное улучшение антифрикционных свойств и нагрузочной способности показали результаты испытаний на стенде Альмен-Виланд (узел трения вал-втулка, частота вращения вала 200 об/мин, ступенчатое нагружение на вал по 50 кг через 30 c). Коэффициент трения при испытании смазки с добавкой в процессе нагружения до задира плавно уменьшался с 0,34 до 0,225; для товарной смазки конечное значение коэффициента трения составило 0,24. При этом допустимая нагрузка составила 7500 Н для смазки с наполнителем против 4500 Н - для товарной.

Сравнительная оценка свойств опытной смазки, содержащей наполнитель в количестве 1,0 мас.%, и товарной смазки Солидол С, производства Ярославского НПЗ, показала, что введение наполнителя не оказывает значительного влияния на физико-химические свойства. Опытная смазка механически стабильна, коллоидно стабильна, имеет низкую испаряемость, хорошие низкотемпературные свойства (см. табл. 3).

Таким образом, введение наполнителя в виде порошка серпентинита в концентрации 1,0 мас. % в смазку Солидол С позволило улучшить трибологические свойства этой смазки: отмечено снижение износа, повышение нагрузочной способности, улучшение антифрикционных свойств.

Результаты проведенных испытаний свидетельствуют об эффективности применения наполнителя в составе товарной смазки Солидол С, а также о возможности ее использования в качестве компонента смазочных материалов, предназначенных для работы в более нагруженных узлах трения, чем это возможно для смазки без добавки.

Пример 3. На примере пары трения Сч-25 - Ст-15 испытали смазку Солидол Ж и Солидол Ж с 2% серпентинита. Условия испытаний: установка МФК-1 устанавливает возвратно-вращательное трение с амплитудой скольжения А=100 мкм, удельной нагрузкой P= 20 МПа, частотой колебаний ν =30 с^-1 (1800 циклов в минуту) и площадью контакта S=1,0 см²; трущиеся образцы представляют собой цилиндры высотой h=25 мм и диаметром 20 мм, один из которых подвижен и выполнен из стали Ст-15, а другой - неподвижный выполнен из серого чугуна Сч 25. Результаты представлены на фиг.1 и фиг. 2. Анализ гистограммы (см. фиг. 1) свидетельствует о высокой эффективности введения порошка серпентинита в смазку Солидол Ж. Анализ графика зависимости коэффициента трения (μ) от продолжительности (числа циклов) работы пары трения (см. фиг. 2) показывает, что при введении серпентинита в Солидол Ж смазка работает тем эффективнее, чем более длительно используется в работе пары трения.

Пример 4. Новая смазочная композиция изучена в условиях:
образцы: ст. 38 • НЗМА, диаметр 40 мм, h=10 мм,
режим: N=1200 мин^-1, P=100 Н, Y=0,6%, А=15 мкм.

Данные представлены на фиг.3 и свидетельствуют о высокой эффективности введения порошка серпентинита в Солидол Ж.

Таким образом, новая смазочная композиция является существом, обеспечивающим оптимизацию эксплуатации трущихся механизмов.

Описывается новая смазочная композиция, содержащая солидол и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит порошок серпентинита при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок серпентинита - 0,1-3,5; солидол - остальное. Технический результат - новая смазочная композиция с высокими трибологическими свойствами. 3 ил., 3 табл.

Смазочная композиция, содержащая солидол и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит порошок серпентинита при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Порошок серпентинита - 0,1 - 3,5
Солидол - Остальное