ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЙ СОСТАВ Российский патент 2002 года по МПК C10M125/00 C10M125/00 C10M125/04 C10M125/10 C10M125/26 C10N30/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к триботехническим составам из смеси исключительно природных минералов с преимущественным содержанием гидросиликатов магния, и может найти применение для создания и восстановления износостойких трущихся поверхностей различных узлов и механизмов.

Известны триботехнические составы для формирования сервовитных пленок на поверхностях трения с преобладающим содержанием природных минералов, в частности, природных гидросиликатов магния и связующего.

Известен триботехнический состав из мелкодисперсного кварца в количестве 0,1-5,0 мас. % и 95,0-99,9 мас.% органического связующего (авторское свидетельство СССР 1601426, кл. F 16 C 33/14, 1987 г.).

Недостатком известного состава является хрупкость и соответственно недолговечность образуемой пленки.

Известны триботехнические составы из природного серпентинита, содержащего в устойчивом состоянии 20-60 мас.% MgO, CaO, 20-60 мас.% SiO₄, Аl₂О₃, 3-10 мас. % Н₂O и 3-10 мас.% примесей пород (патент РФ 2006707, кл. F 16 С 33/14, 1992 г. ) или включающий помимо серпетинита 0,15-0,35 мас.% мелкодисперсного порошка алмаза или шунгита и 4,8-6,7 мас.% металлосодержащей добавки в виде мелкодисперсных порошков металлов (хрома, никеля, молибдена, ниобия, титана, их сплавов), оксидов или галогенидов указанных металлов, 1,5-2,0 мас.% примесей (патент РФ 2168662, кл. F 16 С 33/14, 2000 г.).

Первый из известных составов на основе серпентинита не обеспечивает высокую износостойкость трущихся поверхностей, а второй - обладает сложным составом из-за введения для повышения твердости состава и снижения износа пленки добавок из порошков алмаза или шунгита и для модификации пленки вышеуказанных металлосодержащих порошков.

Известны триботехнические составы, состоящие исключительно из природных минералов на основе природных гидросиликатов магния, в частности, содержащий 20-60 мас.% серпентина - Mg₃Si₂O₅(OH)₄, 10-60 мас.% MgFe₂O₄, 1-20 мас.% MoS₂, 0,1-10 мас.% сопутствующих редкоземельных элементов и не более 5 мас.% воды (патент РФ 2160856, кл. F 16 С 33/14, 2000 г.) и содержащий 51-60 мас.% серпентина - (Mg_6-xAl_x)(Si_4-xAl_x)O₁₀(OH)₈ при х=0,75, 20-40 мас.% талька, 8-10 мас.% природной серы и в равной дозе 8-10 мас.% пирротина, энстатита и фаялита (патент РФ 2035636, кл. F 16 С 33/14, 1993 г.) и наиболее близкий по технической сущности триботехнический состав с дисперсностью 0,01-1,0 мкм, содержащий 30-70 мас. % серпентина, 10-11 мас. % магнетита, 10-25 мас.% талька, 20-40 мас.% энстатита и 10-14 мас.% одного или нескольких минералов, выбранных из группы минералов: амфибола, биотита, ильменита, петландита, пирротина, халькопирита или самородной серы (патент РФ 2057257, кл. F 16 С 33/14, 1994 г.).

Известные триботехнические составы механоактивируются в связующем, затем размещаются между поверхностями трения и прирабатываются с образованием на поверхностях трения сервовитной пленки, повышающей их износостойкость и коррозионную стойкость за счет снижения коэффициента трения.

Указанные сервовитные пленки не обладают долговечностью и не обеспечивают высокую износостойкость и значительное увеличение ресурса узлов и механизмов. Кроме того, из-за мелкодисперсности применяемых составов их срок хранения и применения ограничен, т.к. со временем происходит увеличение размерности отдельных частиц за счет их слипания.

Задачей настоящего изобретения является повышение долговечности, износостойкости и ресурса трущихся поверхностей узлов и механизмов, а также повышение срока хранения состава.

Задача достигается тем, что известный триботехнический состав в виде мелкодисперсной смеси исключительно природных минералов, включающей серпентин, магнетит и тальк, дополнительно содержит кальцит, тремолит, клинохлор и кварц, в качестве серпентина - хризотил при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хризотил - 72-78
Магнетит - 14-16
Тальк - 0,5-1,5
Кальцит - 4-6
Клинохлор - 1-3
Тремолит - 1-3
Кварц - Не более 1
Кроме того, дисперсность смеси составляет 0,01-100 мкм.

Авторами изобретения подобран триботехнический состав, который в процессе его использования производит очистку и микрошлифование трущихся поверхностей, внедрение его в эти поверхности под действием контактного давления и распределение его в приповерхностном объеме с образованием твердых растворов, что обеспечивает микровосстановление формы и размеров трущихся поверхностей деталей и механизмов.

Использование предлагаемого триботехнического состава, состоящего исключительно из природных минералов с очень узкими пределами содержания каждого из них, для обработки трущихся поверхностей обеспечивает прежде всего снижение коэффициента трения на порядок и более, что приводит к увеличению ресурса узлов и механизмов в несколько раз, повышает их износостойкость и долговечность. Кроме того, т.к. дисперсность состава колеблется в достаточно широких пределах от 0,01 до 100 мкм, он достаточно прост в изготовлении и сроки его хранения значительно увеличен.

Именно использование в качестве серпентина хризотила в сочетании с другими выбранными минералами в указанных пределах их содержания обеспечивает достижение указанных технических результатов за счет образования прочной, долговечной сервовитной пленки на трущихся поверхностях.

Предлагаемый триботехнический состав готовится путем смешения присутствующих в нем минералов в указанных выше количествах с последующим последовательным измельчением до 0,01-100 мкм на дробилках разного типа.

Для обработки или восстановления трущихся поверхностей узлов и механизмов полученная мелкодисперсная смесь минералов перемешивается с носителем, обычно штатной смазкой, при этом вводится в штатную смазку из расчета 5-100 г состава на 1 кг смазки в зависимости от типа обрабатываемого механизма и прирабатывается при штатной нагрузке в рабочем режиме.

Ниже приводятся примеры использования предлагаемого состава.

Пример 1.

Предлагаемый состав, содержащий 72 мас.% хризотила, 16 мас.% магнетита, 1 мас.% талька, 6 мас.% кальцита, по 2 мас.% клинохлора и тремолита, 1 мас.% кварца с дисперсностью 5-50 мкм использовали для пропитки сальниковых набивок насосов поз: 1151J/JA цеха Аммиака НАК "АЗОТ". Пропитку проводили смесью из предлагаемого состава и литола, содержащей 100 г состава на 1 кг литола. Срок службы сальников после пропитки составлял 360 дней вместо обычных 7-10 дней.

Пример 2.

Предлагаемый состав, содержащий 75 мас.% хризотила, 15 мас.% магнетита, 1,5 мас.% талька, 5 мас.% кальцита, по 1,5 мас.% клинохлора и тремолита, 0,5 мас. % кварца, с дисперсностью 5-50 мкм использовали для обработки подшипников насоса 10LNH.22.Pc.106 в смеси с маслом ИгП-30 из расчета 30 г состава на 1 кг масла. Обработку проводили в рабочем режиме в течение 4-х часов. После обработки срок службы подшипников увеличился в 4 раза при температуре перекачивания жидкости до 50^oС.

Пример 3.

Предлагаемый состав, содержащий 78 мас.% хризотила, 14 мас.% магнетита, по 0,5 мас.% талька и кварца, 4 мас.% кальцита, 2 мас.% клинохлора и 1 мас.% тремолита, с дисперсностью 0,01-100 мкм использовали для обработки компрессора АКР-21. Для этого в штатную смазку вводили предлагаемый состав из расчета 30 г состава на 1 кг смазки и прирабатывали в течение 60 минут в рабочем режиме. В результате обработки увеличилось давление масла в системе смазки с 2,5 до 2,8 кгс/кв.см, снизился ток нагрузки по фазам с 14,7 А до 13,7 А, уменьшилась вибрация компрессора в целом за счет уменьшения и перераспределения виброскорости в цилиндропоршневой группе в среднем на 15%.

Пример 4.

Предлагаемый состав, хранившийся 14 месяцев и содержащий 75 мас.% хризотила, 15 мас. % магнетита, 1 мас.% талька, 4 мас.% кальцита, по 1 мас.% клинохлора и кварца, 3 мас.% тремолита, с дисперсностью 0,01-100 мкм использовали для обработки редуктора КЦН. В 95 л штатной смазки вводили предлагаемый состав из расчета 30 г на 1 кг смазки, перемешивали и обработку редуктора проводили в течение 8 часов, после чего отработанную смесь слили, а затем редуктор запустили в рабочий режим без смазки, в котором он проработал непрерывно в течение 6 часов. Визуальный осмотр редуктора после остановки показал отсутствие износа, на контактирующих поверхностях присутствовали зеркала скольжения, шестерни и подшипники практически не нагрелись, что свидетельствует об уменьшении коэффициента трения трущихся поверхностей на порядок и больше.

Пример 5.

Предлагаемый состав, содержащий 74 мас.% хризотила, 15 мас.% магнетита, 1 мас.% талька, 5 мас.% кальцита, 3 мас.% клинохлора, 1,5 мас.% тремолита и 0,5 мас. % кварца, с дисперсностью 5-50 мкм использовали для обработки компрессора ЭК-4 с предельным износом цилиндропоршневой и кривошипно-шатунной групп (потеря производительности компрессора составляла 60%, присутствовали течь масла в паре трения "поршневое кольцо-гильза цилиндров" и износ гильзы цилиндров). Перед обработкой предлагаемым составом в компрессоре была произведена замена поршневых колец без замены гильз цилиндров. В цилиндропоршневую и кривошипно-шатунные группы компрессора вводили предлагаемый состав, который добавляли в штатную смазку из расчета 30 г состава на 1 кг смазки, а затем обкатывали компрессор на стенде в рабочем режиме в течение 30 минут, при этом производительность компрессора увеличилась на 25%. У обработанного компрессора при дальнейшей эксплуатации в рабочем режиме на троллейбусе полностью восстановилась производительность и при пробеге 6000 км увеличилась в 2 раза по сравнению с паспортными данными. При этом прекратился расход масла через цилиндропоршневую группу, снизился расход электроэнергии на 35%.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к триботехническим составам из смеси исключительно природных минералов с преимущественным содержанием гидросиликатов магния, и может найти применение для создания и восстановления износостойких трущихся поверхностей различных узлов и механизмов. Состав содержит, мас.%: хризотил 72-78, магнетит 14-16, тальк 0,5-1,5, кальцит 4-6, клинохлор 1-3, тремолит 1-3, кварц не более 1. Дисперсность смеси предпочтительно составляет 0,01-100 мкм. Технический результат - повышение долговечности, износостойкости и ресурса трущихся поверхностей узлов и механизмов. 1 з.п. ф-лы.

1. Триботехнический состав в виде мелкодисперсной смеси исключительно природных минералов, включающей серпентин, магнетит и тальк, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальцит, тремолит, клинохлор и кварц, а в качестве серпентина хризотил при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хризотил - 72 - 78
Магнетит - 14 - 16
Тальк - 0,5 - 1,5
Кальцит - 4 - 6
Клинохлор - 1 - 3
Тремолит - 1 - 3
Кварц - Не более 1
2. Триботехнический состав по п.1, отличающийся тем, что дисперсность смеси составляет 0,01-100 мкм.