СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНАЯ СМАЗКА ДЛЯ ТЯЖЕЛОНАГРУЖЕННЫХ УЗЛОВ ТРЕНИЯ КАЧЕНИЯ И СКОЛЬЖЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК C10M161/00 C10M161/00 C10M125/02 C10M125/22 C10M143/06 C10M135/36 C10M117/00 

Изобретение относится к смазочным материалами, используемым в тяжело нагруженных узлах трения, - подшипниках качения и скольжения, в шарнирах, опорах, резьбовых соединениях, зубчатых и других передачах и т.д. при максимальных температурах до 200-250^oС.

В настоящее время широко используется универсальная смазка Литол-24, имеющая сравнительно большой ресурс работы, и успешно заменяет натриевое и литиевые смазки общего назначения. Смазка имеет удовлетворительные противозадирные характеристики, работает при 110-130^oС и может кратковременно выдерживать температуру до 200^oС. Однако во многих случаях этого недостаточно для нормальной работы механизмов и агрегатов.

Смазка Литол-24, кроме всего, характеризуется хорошими консервационными свойствами, достаточно надежно защищает металлические изделия от коррозии, может закладываться в узлы трения как несменяемая смазка и является многоцелевой смазкой. По своим трибологическим характеристикам Литол-24 относится к смазкам для средненагруженных узлов трения.

Литол-24 может иметь разный состав, чаще всего Литол-24 готовят загущением смеси нафтеновых масел литиевым мылом 12-оксистеариновой кислоты. При изготовлении Литола-24 на смеси масел И-50А и веретенного АУ в смазку вводят вязкостную присадку полиизобутилен П-20. Смазка на смеси масел из западносибирских нефтей (без добавки П-20) уступает смазке на бакинских маслах. Состав смазки Литол-24 (ГОСТ 21150-75), %:
Загуститель - литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты - 13
Присадки: антиокислительная дифениламин - 0,5
или неозон-Д - 0,7
Вязкостная - полиизобутилен П-20 - 4
Дисперсионная среда - смесь масел веретенного АУ и индустриального И-50А (1:3) или остаточных или дистиллятных масел западносибирских нефтей - До 100
Наряду со многими положительными характеристиками смазки Литол-24, делающей ее многоцелевой, что привело к ее широкому использованию в узлах трения, многие ее характеристики не удовлетворяют более тяжелым условиям эксплуатации, что требует современная техника, из-за ограниченности заложенных в ее характеристиках. Таким образом, основными недостатками смазки Литол-24 являются:
- низкие противоизносные и противозадирные свойства при высоких удельных нагрузках, т.е. в тяжелонагруженных узлах трения качения и скольжения применение Литол-24 просто невозможно;
- верхний температурный рабочий интервал для Литол-24 составляет 110-130^oС и кратковременно до 200^oС, в тяжелонагруженных узлах трения обычно развивается температура порядка 200^oС и иногда до 250^oС;
- для современной техники ресурс работы Литол-24, применяемой как несменяемая смазка, недостаточный (например, в некоторых автомобильных узлах трения 1-2 года);
- Литол-24 не может быть использована для резьбовых соединений и в качестве термостойкой смазки (рабочая температура 200^oС).

В основу изобретения поставлена задача создание среднетемпературной смазки для тяжелонагруженных узлов трения качения и скольжения на основе мыльных смазок типа Литол-24, в которой с введением графита, дисульфида молибдена и присадки значительно повышаются противоизносные, противозадирные и антикоррозионные свойства, а также появляется возможность использования смазки при более высоких температурах.

В качестве прототипа выбрана среднетемпературная смазка по патенту UA 24433 А, 30.10.1998, которая в своем составе содержит загущенные нефтяные масла, графит, дисульфид молибдена и многофункциональную присадку. В качестве многофункциональной присадки применяется продукт присоединения диметилфосфита и 1,4-(арилсульфонил)хинонимина. Недостаток присадки: в данном случае не установлена точная химическая формула действующего вещества, что затрудняет контроль состава присадки, и обеспечение стабильности ее свойств.

Поставленная техническая задача решается тем, что в состав смазки Литол-24, или другой на основе Li или, NaCa-мыл дополнительно введены графит, дисульфид молибдена и многофункциональная присадка, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Графит - 4 - 15
Дисульфид молибдена - 3 - 9
Полиизобутилен, П-20 - 2 - 4
Многофункциональная присадка - 0,5 - 5,0
Загущеные мылами масла, (например, готовые смазки Литол-24, и др.) - До 100
Графит - дешевый доступный материал. В составе смазки - основной антифрикционный наполнитель, позволяющий при кратковременном повышении температуры в узле трения до 400-450^oС обеспечивать восстановительную среду, не позволяющую окислять другие компоненты смазки. Таким образом, графит повышает противоизносные, противозадирные, антикоррозионные свойства смазки и повышает рабочую температуру смазки.

Оптимальные количества графита 6-15 мас.ч., нижний и верхний пределы определяются смазывающими свойствами графита и консистентностью смазки, которая, в свою очередь, определяется эксплуатационными требованиями. В этих пределах эффективность графита как антифрикционной добавки высокая.

Дисульфид молибдена введен в состав смазки как эффективная антифрикционная присадка, улучшающая условия работы тяжело нагруженного узла трения, повышает ресурс работы смазки, становится возможным использование смазки в резьбовых соединениях.

В качестве вязкостной присадки предлагается использовать полиизобутилен П-20. Эта присадка добавляется при необходимости, в зависимости от используемой основы.

Например, если используется в качестве основы Литол-24 - присадка не нужна, а если используется в качестве основы смазка 1-13 - добавляется 3-4% присадки.

Оптимальные количества дисульфида молибдена 3-9 мас.ч. Нижний и верхний пределы определяются смазывающими свойствами дисульфида молибдена. В данной смазке при содержании дисульфида молибдена ниже 3 мас.ч. антифрикционные свойства смазки резко уменьшаются, а при содержании выше 9 мас.ч. они остаются практически неизменными.

Многофункциональная присадка представляет собой 1,4-ди-(N-арилсульфониламино)-2-(тиобензтиазол)бензол.

Многофункциональная присадка повышает:
- антикоррозионные свойства смазки при повышенных температурах;
- противозадирные и противоизносные свойства смазки, особенно в тяжело нагруженных узлах трения качения и скольжения, что делает возможным применение смазки в резьбовых соединениях.

Оптимальное содержание многофункциональной присадки определено лабораторными испытаниями, значительная эффективность ее проявляется при содержании выше 0,5 мас. ч., а выше 5 мас.ч. рост противоизносных и противозадирных свойств незначителен. Присадка имеет следующее строение:

где R - Н-,-СН₃.

Предлагаемая присадка обладает антикоррозионными свойствами.

Для испытания антифрикционных присадок было приготовлено несколько пластических смазок на основе известных смазок Литол-24 и 1-13. Испытания проведены в сравнении со смазками Литол-24 и 1-13. Исследования выполнены на лабораторной машине трения СМЦ-2 по схеме колодка-ролик. Диаметр ролика 50 мм, площадь трения 1 см, угловая скорость 330 об/мин. Как видно из табл.2, смазки, в состав которых входит присадка, обладают лучшими антифрикционными свойствами по сравнению со смазками Литол-24 и 1-13. Кроме того, они обеспечивают работу узла трения при более тяжелых нагрузках. Для испытаний трибологических свойств были взяты примеры смазок, приведенные в табл.1.

Обработка статистических данных противоизносных свойств консистентных смазок на основе Li-, Na-, Ca-мыл, а также результаты испытаний противоизносных свойств предложенной смазки различных составов позволяет утверждать, что ее противоизносные свойства выше чем у смазок типа Литол-24, 1-13, что увеличивает срок службы трущихся пар и что подтверждается примерами реализации смазок.

Примеры реализации смазок
1. Смазка 1 на основе пластической смазки Литол-24. Использовалась в подшипниках прокатного стана АОЗТ МММЗ при высокой температуре - 250^oС. Однократная закладка смазки в подшипники прокатного стана обеспечила работу оборудования в течение трех месяцев, что превышает ресурс работы традиционной смазки более чем в 5 раз.

2. Смазка 3 на основе пластичной сказки 1-13 использовалась на Краматорском цементно-шиферном комбинате, в подшипниках барабанных обжиговых печей при нагрузке на ось 400 т. Время работы подшипника с однократной закладкой смазки составил один год.

3. Смазка 2, на основе пластичной смазки Литол-24 использовалась для смазывания кулачков турбинного вала Краматорской ТЭЦ. Ресурс работы узла трения при однократной закладке смазки составил три года.

Использование: для смазки тяжелонагруженных узлов трения - подшипников качения и скольжения, шарниров, резьбовых соединений, зубчатых и других передач при температурах до 200-250^oС. Сущность: смазка содержит, 4-15 мас.% графита, 3-9 мас.% дисульфида молибдена, 2-4 мас.% полиизобутилена, 0,5-5,0 мас. % многофункциональной присадки - 1,4-ди-(N-арилсульфониламино)-2-(тиобензтиазол)бензола и до 100 мас.% загущенного мылом нефтяного масла. Технический результат - увеличение ресурса работы смазки и обеспечение работы узлов трения при высоких нагрузках. 2 табл.

Среднетемпературная смазка для тяжелонагруженных узлов трения качения и скольжения, содержащая загущенное мылом нефтяное масло, графит, дисульфид молибдена и многофункциональную присадку, отличающаяся тем, что в качестве многофункциональной присадки она содержит 1,4-ди-(N-арилсульфониламино)-2-(тиобензтиазол)бензол и дополнительно содержит полиизобутилен как вязкостную присадку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Графит - 4 - 15
Дисульфид молибдена - 3 - 9
Полиизобутилен - 2 - 4
Многофункциональная присадка - 0,5 - 5,0
Загущенное мылом нефтяное масло - До 100и