СМАЗОЧНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПАР ТРЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК C10M141/08 C10M135/08 C10M125/26 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к смазочным композициям, в частности к составам для обработки пар трения в местах их контакта, и может быть использовано в различных отраслях промышленности с целью продления межремонтного периода работы механизмов, машин и оборудования.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна смазочная композиция для обработки трущихся поверхностей (Пат. РФ №2059121, кл. F16C 33/14, опубл. 27.04.1996) с целью повышения триботехнических свойств пар трения. При этом между трущимися поверхностями размещают предварительно активированную в органическом связующем смесь, причем элемент пары трения с большей твердостью вводят в контакт с технологическим элементом, обрабатываемый элемент подсоединяют к отрицательному источнику тока, а технологический элемент к положительному. После обработки технологический элемент заменяют элементом пары трения.

Активированная смесь согласно патенту включает, мас.%: природный серпентин - 0,5-40,0; серу - 0,1-5,0; ПАВ (ОП-7) - 1-40; органическое связующее - остальное.

К недостаткам аналога следует отнести длительность получения, а также сложность осуществления способа (необходимость изготовления технологического элемента, наложение электротока и магнитного поля на пару трения с технологическим элементом, двойная разборка и сборка пары трения), что ведет к невысокой износостойкости детали узла трения с малой твердостью и высокому коэффициенту трения.

Известна также смазочная композиция (Пат. РФ №2247767, кл. F 16 C 33/14, С10М 125/00, опубл. 10.03.2005) на основе измельченной смеси минералов, содержащая, мас.%: кварц - 15-20; гетит - 5-10; брусит - 3-8; ПАВ (ОП-7) - 2-7, лизардит - остальное. Этот состав в количестве 0,1-2,0 мас.% смешивают с 98-99,9 мас.% связующего (масла или пластичные смазки) и размещают между трущимися поверхностями.

Недостатком этого аналога является большой разброс по гранулометрическому составу твердосмазочной композиции - 1-40 мкм, наличие крупных частиц - до 40 мкм, которые будут задерживаться фильтрами, наличие в композиции частиц кварца, что может привести к абразивному износу поверхности трения, интенсивность изнашивания при этом не менее 5 мкм/км, а коэффициенты трения достигают от 0,08 до 0,16 (в зависимости от материала пары трения).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности признаков и достигаемому результату, т.е. прототипом является смазочный состав для обработки пар трения (Пат. РФ №2179270, кл. F16C 33/14, опубл. 02.10.2002), включающий в мас.%: измельченную смесь природных минералов на основе серпентина, содержащую амфибол - 2-5; пирофиллит - 8-10; серпентин - остальное; ПАВ (ОП-7). Эту твердосмазочную композицию смешивают со связующим (минеральным маслом) в соотношении, мас.%:

ПАВ5-15твердосмазочная композиция0,5-2,5связующееостальное

Способ приготовления этой смазочной композиции включает измельчение смеси минералов в мельнице с добавлением ПАВ с получением твердосмазочной композиции дисперсностью 1-40 мкм, которую смешивают со связующим.

Недостатком данного смазочного состава следует считать большой размер частиц измельчаемых минералов - до 40 мкм. Такие частицы могут выпадать из связующего или задерживаться фильтрами. Интенсивность изнашивания поверхностного слоя, обработанного смазочным составом, достаточно высокая - 3-8 мкм/км, коэффициенты трения достигают 0,1-0,12.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретательская задача состояла в разработке смазочного состава для обработки пар трения на основе связующего, измельченной смеси минералов и ПАВ с целью снижения интенсивности изнашивания и коэффициентов трения.

Поставленная задача достигается тем, что смазочный состав для обработки пар трения, включающий связующее, ПАВ и измельченную смесь природных минералов на основе серпентина, в качестве ПАВ содержит смесь 0,5%-ного водного раствора динатриевой соли сульфоянтарной кислоты и 0,1%-ного водного раствора лаурилсульфата, взятых в соотношении 1:1, при этом измельченная смесь минералов включает в мас.%: диорит - 10-15, габбро - 15-25, серпентин - остальное при следующем соотношении компонентов, мас.%:

измельченная смесь минералов1,0-3,5ПАВ6-12связующееостальное

Исходные компоненты, входящие в состав смеси минералов, а именно диорит и габбро являются изверженными глубинными горными породами, серпентин - минерал класса силикатов. У этих минералов известен химический состав, так диорит содержит окислы: SiO₂, TiO₂, Al₂О₃, Fe₂O₃, FeO. Габбро содержит окислы: SiO₂, Al₂О₃, Fe₂O₃, FeO, MgO, CaO, Na₂O, К₂О. У этих минералов силикатная составляющая SiO₂ составляет 48-55%. Используются оба минерала в основном как облицовочные материалы [Нечаев А.В. Минералогия. - М.: Госиздат, 1924. - 295 с.].

В качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) использовались смесь ионогенных ПАВ с сульфидной полярной группой: динатриевой соли сульфоянтарной кислоты (ДНСА) и лаурилсульфата (ЛС) [Текстильно-вспомогательные вещества. Рекламный проспект продукции Ивхимпром. - Иванове, 2003-2004. - 24 с.].

В качестве связующего изобретение предусматривает любое связующее вещество: минеральные и синтетические масла, смазки, технологические жидкости, используемые в качестве смазки [Товарные нефтепродукты, свойства и применение. Справочник. Под ред. Школьникова В.М. - М.: Химия, 1978. - 472 с.].

Способ получения твердосмазочной композиции, согласно изобретению, включает измельчение исходной смеси минералов, содержащей диорит, габбро, серпентин с добавлением ПАВ в мельнице ударно-отражательного действия с мощностью удара 1800-2200 кг·м/с, получение твердосмазочной композиции дисперсностью 0,1-5,0 мкм, механоактивацию композиции со связующим.

Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1. 1 г (1 мас.%) смеси природных минералов, содержащих: 10 г (10 мас.%) диорита, 15 г (15 мас.%) габбро, 75 г (75 мас.%) серпентина и 6 г (6 мас.%) ПАВ, состоящего из смеси 0,5%-ного водного раствора динатриевой соли сульфоянтарной кислоты и 0,1%-ного водного раствора лаурилсульфата, взятых в соотношении 1:1, поместили в мельницу ударно-отражательного действия, работающую с мощностью удара 1800 кг·м/с. Полученную твердосмазочную композицию дисперсностью 5,0 мкм смешивают со связующим - индустриальным маслом И-20, взятым в количестве 93 г (93 мас.%) с получением смазочного состава для обработки пар трения.

Пример 2. 2,25 г (2,25 мас.%) смеси природных минералов, содержащих: 12,5 г (12,5 мас.%) диорита, 20 г (20 мас.%) габбро, 67,5 г (67,5 мас.%) серпентина и 9 г (9 мас.%) ПАВ, состоящего из смеси 0,5%-ного водного раствора динатриевой соли сульфоянтарной кислоты и 0,1%-ного водного раствора лаурилсульфата, взятых в соотношении 1:1, поместили в мельницу ударно-отражательного действия, работающую с мощностью удара 2000 кг·м/с. Полученную твердосмазочную композицию дисперсностью 2,0 мкм смешивают со связующим - индустриальным маслом И-20, взятым в количестве 88,75 г (88,75 мас.%).

Пример 3. 3,5 г (3,5 мас.%) смеси природных минералов, содержащих: 15 г (15 мас.%) диорита, 25 г (25 мас.%) габбро, 60 г (60 мас.%) серпентина и 12 г (12 мас.%) ПАВ, состоящего из смеси 0,5%-ного водного раствора динатриевой соли сульфоянтарной кислоты и 0,1%-ного водного раствора лаурилсульфата, взятых в соотношении 1:1, поместили в мельницу ударно-отражательного действия, работающую с мощностью удара 2200 кг·м/с. Полученную твердосмазочную композицию с дисперсностью 0,1 мкм смешивают со связующим - индустриальным маслом И-20, взятым в количестве 84,5 г (84,5 мас.%) и получили смазочный состав для обработки пар трения.

Полученные образцы смазочных составов были испытаны на трение и износ на серийной машине трения ИИ-5018 по общепринятой методике оценки триботехнических свойств.

Схема испытаний: «диск-колодка» с коэффициентом взаимного перекрытия 1 : 12. Диск - контртело был из сталей 45, 40ХН (HRC 45-52), колодкой служили бронза, чугун, сталь.

Режим трения: скорость скольжения - 1 м/с, давление - 8 МПа, полученный смазочный состав наливался в ванночку, откуда подхватывался вращающимся диском.

Результаты испытаний приведены в таблице 1 и 2.

Таблица 1
Коэффициенты трения в предлагаемом смазочном составеПримеры смазочных составовСредние значения коэффициентов трения для металлов пар тренияСталь 45-Бронза БрАЖ9-4ЛСталь 45-Чугун СЧ15Сталь 40ХН-Сталь 4510,050,030,03820,030,0250,03630,0350,040,045Прототип0,10,120,12

Таблица 2
Интенсивность изнашивания различных металлов пар тренияПримеры смазочных составовСреднее значение интенсивности изнашивания пар тренияСталь 45Бронза БрАЖ9-
4ЛСталь
45Чугун СЧ15Сталь 40ХНСталь 4511,31,91,31,51,21,621,20,81,21,11,11,331,41,951,251,31,31,8Прототип3,07,56,07,24,55,5

Из таблиц 1 и 2 видно, что в заявляемом интервале значений содержания минералов и ПАВ в смазочном составе и соотношения твердосмазочной композиции и связующего поставленная цель достигается: интенсивность изнашивания материалов пар трения снижается в 2,4-5,1 раза, коэффициенты трения - в 2-5,5 раза.

Испытания заявляемого смазочного состава с другими связующими - Солидол, Литол-24, ЦИАТИМ-201 показали аналогичные значения уменьшения коэффициентов трения и интенсивности изнашивания материалов различных марок (стали, бронзы, чугуны).

К достоинствам предлагаемого смазочного состава можно отнести также ускорение (в 3-5 раз) времени измельчения смеси минералов при достижении той же дисперсности; получение более тонких измельченных частиц (0,1-5,0 мкм), что исключает их абразивное действие в зоне трения; повышение нагрузочной способности в 1,3-1,7 раза.

Использование: в различных отраслях промышленности с целью продления межремонтного периода работы механизмов, машин и оборудования. Сущность: состав содержит в мас.%: измельченная смесь минералов 1,0-3,5, ПАВ 6-12 и связующее - остальное. В качестве ПАВ состав содержит смесь 0,5%-ного водного раствора динатриевой соли сульфоянтарной кислоты и 0,1%-ного водного раствора лаурилсульфата, взятых в соотношении 1:1. Измельченная смесь минералов включает в мас.%: диорит 10-15, габбро 15-25, серпентин - остальное. Технический результат - снижение интенсивности изнашивания в 2,4-5,1 раза и коэффициента трения - в 2-5,5 раза. 2 табл.

Смазочный состав для обработки пар трения, включающий связующее, ПАВ и измельченную смесь природных минералов на основе серпентина, отличающийся тем, что в качестве ПАВ он содержит смесь 0,5%-ного водного раствора динатриевой соли сульфоянтарной кислоты и 0,1%-ного водного раствора лаурилсульфата, взятых в соотношении 1:1, при этом измельченная смесь минералов включает, мас.%: диорит - 10-15, габбро - 15-25, серпентин - остальное при следующем соотношении компонентов, мас.%:

измельченная смесь минералов1,0-3,5ПАВ6-12связующееостальное