ПРИРАБОТОЧНОЕ МАСЛО Российский патент 2008 года по МПК C10M141/08 C10M129/40 C10M135/10 C10M133/04 C10N30/06 

Предлагаемое изобретение относится к химмотологии, а именно к области разработки и производства новых рецептур смазочных масел, применяемых, в частности, для ускоренной приработки двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Обкатка ДВС является важнейшей заключительной операцией при их производстве и ремонте, во многом определяющей надежность и долговечность двигателей /1/.

По существующей технологии на заводах-изготовителях и авторемонтных предприятиях выполнятся лишь частичная приработка сопряженных деталей двигателя. Полная макро- и микрогеометрическая приработка выполняется в условиях эксплуатации, где не всегда возможно выдержать рациональный режим обкатки. Предприятия затрачивают значительное количество времени и средств на проведение эксплуатационной обкатки.

Эффективным способом ускорения приработки ДВС является использование приработочных масел.

Известно приработочное масло /2/ на основе минерального масла, содержащее жидкую фенолформальдегидную смолу и раствор уксуснокислой меди в глицерине при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкая фенолформальдегидная смола0,5...2,0раствор уксуснокислой меди в глицерине2,0...10,0минеральное маслодо 100

К недостаткам этого приработочного масла следует отнести длительность времени приработки и низкое качество поверхностей сопряженных деталей ДВС, а также то, что оно не обеспечивает необходимое для нужд современной техники уменьшение износа деталей во время приработки.

Известна смазочная композиция /3/, содержащая минеральное масло и присадки при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорная медь1,0...10,0алифатический спирт С₄-С₁₀5,0...20,0продукт полимеризации эпихлоргидрина и диэтиленгликоля3,0...10,0минеральное маслодо 100

К недостаткам этого приработочного масла следует отнести длительность времени приработки и низкое качество поверхностей сопряженных деталей ДВС. Кроме того, в известной композиции суммарная композиция присадки высока и составляет 22,0...27,0 мас.%.

Для ускорения обкатки двигателей используется приработочное масло /4 - прототип/, содержащее хлорокись меди, O,O-диалкил-S-трихлорамилдитиофосфат и олеиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлорокись меди0,1...0,9O,O-диалкил-S-трихлорамилдитиофосфат0,07...0,63олеиновая кислота0,5...4,5минеральное маслодо 100

Недостатками этой присадки являются длительность времени приработки и низкое качество поверхностей сопряженных деталей ДВС.

Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения времени приработки и улучшения качества поверхностей сопряженных деталей двигателя.

Поставленная задача достигается предлагаемым приработочным маслом, содержащим минеральное масло и олеиновую кислоту, которое дополнительно содержит тетраборат этилендиаммония и октадецилсульфонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олеиновая кислота (С₁₇Н₃₃СООН)0,1...1,1тетраборат этилендиаммония ([С₂Н₄(NH₃)₂]Н₄В₄O₉)0,1...0,5октадецилсульфонат натрия (C₁₈H₃₇SO₃Na)0,1...0,5минеральное маслодо 100

Указанные признаки (компоненты) являются существенными для решения задачи изобретения, так как:

1. Октадецилсульфонат натрия насыщает поверхностный слой сульфидами, что способствует созданию прочной пластифицируемой пленки.

2. Тетраборат этилендиаммония обладает моюще-диспергирующими свойствами и при температуре 240...250°С разлагается на оксид бора, этилендиамин и воду.

[C₂H₄(NH₃)₂]H₄B₄O₉↔B₂O₃+H₂NC₂H₄NH₂+3H₂O

Тетраборат этилендиаммония насыщает приповерхностный слой металла продуктами своего термического распада, оказывающие общее стабилизирующие воздействие на масляную пленку. Оксид бора хемосорбируется на поверхности металла за счет свободной атомной орбитали бора и валентных электронов металла. При этом происходит заполнение оксидом бора микротрещин.

Концентрация компонентов в масле обоснованы экспериментально-теоретическими исследованиями. Содержание олеиновой кислоты, тетрабората этилендиаммония и октадецилсульфоната натрия менее 0,1 мас.% не приводит к достижению задачи изобретения, а именно сокращения времени приработки и улучшения качества поверхностей сопряженных деталей двигателя. Более 1,1 мас.% и 0,5 мас.% соответсвенно проводит к нерациональному расходу компонентов и, как следствие, к удорожанию масла.

Таким образом, все признаки в совокупности являются существенными для решения задачи изобретения.

Пример конкретного исполнения.

Составы масел готовят по технологии следующим образом.

Олеиновую кислоту нагревают до 120...130°С, затем при постоянном перемешивании кислоты добавляют тетраборат этилендиаммония, перемешивание и поддержание температуры производят до полного растворения компонентов (20 мин), затем смесь охлаждают до 60...70°С и добавляют октадецилсульфонат натрия. Полученную композицию при 45...50°С вводят в масло и перемешивают до полного растворения.

В табл.1 приведены испытанные составы приработочного масла.

Таблица 1.
Составы исследуемых приработочных композиций№ составаСодержание компонентов в составах, мас.%олеиновая кислотатетраборат этилендиаммонияоктадецилсульфонат натрия11,10,10,521,10,50,132,10,10,542,10,10,152,10,50,562,10,50,170,10,50,580,10,50,190,10,10,1100,10,10,5111,10,50,5121,10,10,1131,10,30,3151,10,30,3

Образцы приработочного масла оценивают на машине трения СМТ-1 (мод. 2070), работающей по схеме «колодка-ролик». В качестве образцов использовали колодки и ролики их материалов реальных пар трения цилиндро-поршневой группы двигателя УМЗ-417. Испытание проводят при постоянной нагрузке 400 Н и частоте вращения ролика 500 мин^-1. Результаты испытаний оценивают по совокупности данных: момент силы трения, температура колодки за время испытания, износ образцов, время приработки. При испытаниях время приработки определяют по времени стабилизации момента силы трения и температуры колодки. Момент силы трения регистрируют и записывают предварительно тарированным потенциометром КСП-4 с точностью измерения 0,1 мВ. Шероховатость приработочных поверхностей деталей определяют на профилографе-профилометре МОД. 201. Износ колодок и роликов определяют по потере их массы за время испытаний на аналитических весах WA-31 с точностью 1·10^-4 г. Температуру колодки контролируют с помощью встроенной термопары и цифрового мультиметра М890С с погрешностью 0,75%. Температуру масла в испытательной камере контролируют с помощью термопары и потенциометра метра КСП-4, имеющего температурную тарировку. Микротвердость поверхности трения образцов после приработки определяют с помощью прибора "Neophot-21" методом вдавливания алмазной пирамиды с квадратным основанием при нагрузке 50 г.

Для сравнения испытывали:

проба 16 - приработочное масло /4/ (прототип).

В табл.2 приведены результаты испытаний.

Таблица 2Результаты испытаний на машине трения СМТ-1№ составаНачальный момент силы трения (М_т)_нач, Н·мКонечный момент силы трения (М_{т кон}), Н·мИзменение момента силы трения (ΔМ_т)Скорость изменения момента силы трения (V_Мт), Н·м/чВремя стабилизации параметровТемпература колодки (Т_с), КИзнос, гН·м%роликаколодки11,350,351,0074,16,0093050,00390,015221,251,140,118,80,6683220,00720,012531,201,070,1310,80,7873210,00810,005641,200,740,4638,32,7693060,00440,007751,501,240,2617,31,5693310,00410,007361,601,200,4025,02,4093280,00400,010471,251,190,064,80,3683180,00330,005181,160,440,7262,14,3283060,00460,012991,351,000,3525,92,10103170,00470,0045101,550,920,6340,63,7873160,00270,0090111,400,720,6848,64,08103130,00410,0072121,251,000,2520,01,5073180,00740,0060131,451,200,2517,21,5093210,00540,0129141,401,000,4028,62,40103170,00240,0088151,250,670,5846,43,4893050,00460,0063161,210,800,4133,92,46103210,00370,0045

По результатам исследований (таблица 2) установлено, что лучшими с точки зрения решения задач изобретения являются составы №1 и №8. Поэтому испытания микротвердости металла по глубине проводили на составах №1, №8 и №16 - приработочное масло - прототип. Экспериментальные данные и состав композиций приведены соответственно на чертеже и в таблице 1 (графики: 1 - состав 1; 2 - состав 8; 3 - состав 16 - прототип).

При проведении испытаний состав №1 показал наилучшие приработочные свойства (М_{т кон}→min; ΔМ_т→max; V_Мт→max; T_c→min), наименьшее время стабилизации момента силы трения и температуры колодки при улучшении качества поверхностей ролика и колодки.

Таким образом, применение данной композиции в технологическом процессе позволяет сократить время обкатки двигателей УМЗ-417 в 3,8 раза, уменьшить расход топлива в 1,5 раза, при этом площадь приработки коренных и шатунных вкладышей увеличивается на 78%, шероховатость поверхности вкладышей уменьшается в 1,5 раза.

Литература

1. Стрельцов В.В. Ресурсосберегающая ускоренная обкатка отремонтированных двигателей / Под ред. В.В.Стрельцов, В.Н.Попов, В.Ф.Карпенков. - М.: Колос, 1995. - 175 с.

2. Авторское свидетельство СССР №629222, кл. С10М 1/24, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР №825592, кл. С10М 1/10, 1980.

4. Авторское свидетельство СССР №1456453, кл. С10М 141/10, 1989 (прототип).

Использование: в области разработки и производства смазочных масел, применяемых, в частности, для ускоренной приработки двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Сущность: приработочное масло содержит в мас.%: олеиновая кислота 0,1-1,1, тетраборат этилендиаммония 0,1-0,5, октадецилсульфонат натрия 0,1-0,5, минеральное масло до 100. Технический результат - сокращение времени приработки и улучшение качества поверхностей сопряженных деталей двигателя. 2 табл., 1 ил.

Приработочное масло, содержащее минеральное масло и олеиновую кислоту, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит тетраборат этилендиаммония и октадецилсульфонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олеиновая кислота0,1-1,1тетраборат этилендиаммония0,1-0,5октадецилсульфонат натрия0,1-0,5минеральное маслодо 100